Visita A Barrrajes en El Distrito de Baños Del Inca Plop
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1) INTRODUCCION
En la carrera de Ingeniería, el barraje 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.
El barraje fijo fusible fue construido tomando en cuenta todos los criterios de diseño
con la finalidad de que esta estructura funcione sin tener ninguna falla durante el tiempo de
vida útil; como sabemos un barraje es una estructura hidráulica que el ingeniero utiliza para
conducir un fluido por donde la topografía es llana.
Para este trabajo se tomó medidas in situ para su posterior elaboración de planos en
planta y en perfil así como su diseño hidráulico. Además uno de los aspectos que
generalmente merece especial atención en el diseño de obras hidráulicas es la disipación
de la energía cinética que adquiere un flujo en su descenso. Esta situación se presenta en
vertederos de excedencias, estructuras de caída, desfogues de fondo, bocatomas, salidas
de alcantarillas, etc.
La disipación de la energía cinética puede lograrse aplicando diferentes medidas, a
saber: generación de resalto hidráulico, impacto o incremento de la rugosidad.
La estructura disipadora de energía es una parte importante de la obra de excedencia
que tiene por objeto disipar la energía cinética que el agua adquiere en su caída desde el
vaso hasta un sitio adecuado en el fondo del cauce, donde no genere problemas de erosión
o socavación. Estas estructuras se diseñarán para que el agua, que sale del canal de
descarga, se aleje lo máximo posible, dentro de lo económico, de la cortina o de alguna
estructura complementaria.
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2) OBJETIVOS
GENERAL:
ESPECÍFICOS:
Medir cada una de las partes de los barrajes tales como: corona, poza
disipadora, longitud del barraje fijo, longitud del barraje fusible, altura y
dimensiones de muro de protección, bocal, talud, diámetro de lloraderos, etc.
Identificar los principales problemas que afectan a las estructuras hidráulicas
visitadas.
Realizar los planos vista en planta y en perfil de los barrajes visitados así como
del puente viaducto.
BOCATOMA
DEFINICIÓN:
La bocatoma, azud, toma o presa derivadora es la estructura que se construye sobre el
lecho del río con la finalidad de atajar cierto caudal de agua, para verter dicho caudal en el
canal de derivación.
Es una estructura hidráulica que está destinada a emanar desde unos cursos de agua, ya
sean ríos, arroyos, o canales, así también como desde un lago o inclusive desde el mar,
una cantidad considerable del agua que esta tiene disponible, para que la misma sea
utilizada para una finalidad específica. Por ejemplo: El abastecimiento de agua potable,
para el riego, para generar energía eléctrica, en la acuicultura, para el enfriamiento de las
instalaciones industriales, etc. Antiguamente las bocatomas eran construidas en distintos
lugares, apilando grandes cantidades de tierra y de piedras en los cauces de los ríos, de
modo que se desviara una porción del flujo de los mismos hacia el canal de derivación. Por
lo general, era necesario que estas construcciones se reconstruyeran anualmente, ya que
las avenidas iban destruyéndolas constantemente.
CLASIFICACIÓN:
Las podemos clasificar en:
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BARRAJE
DEFINICIÓN:
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.
El barraje puede presentar los casos extremos siguientes:
Una presa muy larga y poco elevada en tramos anchos del curso del río. La solución es
sencilla ya que la presión del agua no es elevada y permite diseños estables.
Una presa corta pero elevada en tramos profundos del curso del rio. En este caso la presión
es menor por lo cual la presa será más cara, ya que demandará estribos y cimentaciones
más reforzadas.
ELEMENTOS PRINCIPALES:
Los elementos son:
o La presa propiamente dicha
o El enrocado.
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DISIPADORES DE ENERGÍA
DEFINICIÓN:
Desde un punto de vista práctico, el resalto hidráulico es un medio útil para disipar el exceso
de energía en un flujo supercrítico. Su mérito está en prevenir la posible erosión aguas
abajo de vertederos de rebose, rápidas y compuertas deslizantes, debido a que reduce
rápidamente la velocidad del flujo sobre un piso protegido hasta un punto donde el flujo
pierde su capacidad de socavar el lecho del canal natural aguas abajo.
El resalto hidráulico utilizado para la disipación de energía a menudo se confina parcial o
totalmente en un tramo del canal que se conoce como cuenco de disipación o cuenco de
aquietamiento, cuyo fondo se recubre para resistir la socavación. En la práctica, el cuenco
disipador rara vez se diseña para confinar toda la longitud de un resalto hidráulico libre
sobre la zona revestida, debido a que sería muy costoso.
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TANQUES DE AMORTIGUACIÓN
Cuando el agua corre por el vertedor y los canales o túneles de descarga, contiene gran
cantidad de energía y mucho poder destructivo debido a las altas presiones y velocidades.
Estas pueden causar erosión en el lecho del rio, en el pie de la presa, o en las estructuras
mismas de conducción, poniendo en peligro la estabilidad de las estructuras hidráulicas.
Por lo tanto se deben colocar disipadores de energía.
Para la selección del tipo de disipador o tanque amortiguador de energía se debe tener las
siguientes consideraciones.
1. Energía de la corriente.
2. Economía y mantenimiento ya que éste eleva mucho el costo.
3. Condiciones del cauce aguas abajo (suelo, roca, etc.).
4. Ubicación de las vías de acceso.
5. Efecto de las subpresiones y del vapor de agua sobre las instalaciones.
6. Proyectos y poblaciones aguas abajo.
Existen varios tipos de disipadores de energía, entre los cuales:
a) Bloques de concreto o bafles: se instalan en el piso del tanque amortiguador para
estabilizar el salto suministrando una fuerza en el sentido de aguas arriba.
b) Dientes o dados: se colocan a la entrada del tanque amortiguador para disipar el flujo.
También se colocan en los vertedores y canales de descarga para disminuir la energía por
medio de impacto.
c) Escalones: Se colocan con mayor frecuencia en el canal de descarga y disipan la
energía por medio de impacto e incorporación de aire al agua.
La aplicación del salto hidráulico en un tanque amortiguador es por lo siguiente:
Al presentarse en un escurrimiento con régimen rápido sobre el vertedor, y teniendo el río
una pendiente más o menos suave y menor que la crítica correspondiente, se tendrá al pie
del vertedor un tirante d1, cuyo conjugado d2 tratara de formarse rápidamente, si las
condiciones físicas del escurrimiento las propician.
Al producirse el tirante “d2” la energía cinética se transforma; una parte en energía de
presión y otra se pierde por el cambio súbito de régimen y en los remolinos y turbulencias
del salto hidráulico.
El objeto de diseñar el tanque, aguas debajo de la cortina es con el fin de contar con las
condiciones adecuadas, para que el cambio brusco de tirantes se verifique dentro de una
longitud mínima del cauce, que es la que se debe proteger debidamente.
Pero no siempre se formara o será necesario que se produzca el salto hidráulico, la
necesidad de el dependerá de las características de resistencia que tengan los materiales
del cauce. Por lo tanto, habrá casos en los que únicamente será necesario calcular las
velocidades que se tengan aguas debajo de la cortina y ver si son aceptables de acuerdo
con los materiales que se tengan en el sitio. Por lo que, habrá que calcular dichas
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velocidades en algunas secciones, tales como la S1, S2, S3, etc., (ver figura 1) y juzgar la
necesidad de revestir o no ciertos tramos del cauce, de acuerdo con ellas.
En un problema de salto hidráulico, como en las estructuras terminales de vertedores,
tomas, rápidas, etc., el valor de los tirantes conjugados d1 y d2 se pueden calcular de la
siguiente manera:
Elevación del piso del tanque amortiguador.
Puesto que el nivel de la superficie libre del agua, en el tanque amortiguador y en el cauce
natural del río, inmediatamente después de dicho tanque, deben ser iguales; la elevación
del fondo del tanque (Pt) será igual a la elevación del umbral de la descarga (Elev. U) más
el tirante normal (dn) en el cauce menos el conjugado d2, es decir: Véase Fig.3.
Elev. (Pt) = (Elev. U + dn) - d2
De acuerdo con esto, la altura del colchón "P" valdrá:
𝑃 = 𝑑2 − 𝑑𝑛
Para contar con un margen de seguridad a fin de asegurar el amortiguamiento, es usual
considerar un 15% más el valor calculado para el conjugado d2:
P = 1.15 (d2 – dn)
Cuando no se tenga el dato del tirante normal en el río (dn), se puede considerar de manera
conservadora, como valor para dn el correspondiente al tirante crítico dc de la sección de
control que se localiza sobre la cresta vertedora, siempre que el ancho del cauce
permanezca más o menos constante después de la descarga. Esta consideración se hace
en base a que generalmente en el tramo de la derivación el régimen del río es lento y que
de acuerdo con la curva de energía específica, el tirante menor que se pueda presentar es
el tirante crítico.
Para definir la longitud del colchón o tanque amortiguador, se recurre a las experiencias
que varios investigadores han efectuado al respecto, las cuales nos permiten calcular esa
longitud en función de las características hidráulicas del salto.
Una de las relaciones empleadas con bastante frecuencia y que ha dado resultados
satisfactorios en los diseños comunes y corrientes, es la propuesta por Linquist.
L = 4 (d2 – d1)
O también:
L = 5 (d2 – d1)
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OTROS CONCEPTOS:
Según la función del barraje:
a) Barraje Fijo: Es una estructura sólida emplazada a todo lo ancho del cauce por
lo tal motivo la curva de remanso que se produce aguas arriba del barraje no puede
ser alterada originando una colmatación de solidos que puede traer la inutilización
de la toma o el ingreso de abundante material solido a través de la ventana de
captación.
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Es una estructura de concreto que se construye a los márgenes del río para controlar
excedente de agua en las máximas avenidas, es recomendable que su cota superior este
por lo menos a 0.50 m por encima del nivel máxima de agua.
Bocal de toma:
Es la estructura que está ubicada en una de los márgenes del río, hacia aguas arriba de la
presa derivadora y tiene por objeto captar las aguas.
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FIG. 3: Bocal
Reja de entrada:
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. El objetivo básico es impedir que los materiales
de arrastre y suspensión ingresen en el canal de derivación los cuales causan obstrucción
desbordes de agua debajo de la captación.
Compuerta de regulación:
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Sirven para disipar la energía de manera que el agua pase al cauce no revestido con
velocidades lo suficiente bajas.
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Se construye al final del colchón con el fin de reducir el efecto erosivo y contrarrestar el
arrastre del material fino por acción de la filtración.
Compuerta de purga o canal de limpia:
Son estructuras para eliminar los excesos de agua o elevación del tirante normal, por fallas
en las compuertas o consumos menores a los estimados, pueden ser de sección
rectangular y se instalan con el nivel máximo del canal.
Lloraderos: Son tubos colocados en la losa de la poza disipadora de energía para
reducir la subpresión .Pueden ser de 4” de diámetro colocados a 1.5 m 0 de 3”
colocadas cada 1 m en hilera a lo ancho de la poza.
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EROSION Y SOCAVACIÓN
La erosión hidráulica es el fenómeno definido por la remoción de las partículas del fondo
del cauce de un río. Se da porque los materiales que constituyen el fondo no siempre son
capaces de resistir la fuerza de arrastre generada por el movimiento de las aguas. El agua,
al fluir sobre el material del fondo produce fuerzas hidráulicas que, de tener suficiente
magnitud, superan la resistencia ofrecida por los materiales, causando así su
desprendimiento. Por consiguiente, la erosión hidráulica resulta de una interacción entre las
fuerzas impuestas por el poder erosivo del agua y la resistencia ofrecida por el esfuerzo
inherente del suelo a resistir la erosión.
Fosos de socavación: Los llamados fosos son el resultado de la acción de la erosión local
sobre una pequeña extensión del cauce. Estos fosos se pueden presentar aguas arriba o
aguas abajo del obstáculo. En la figura 1.2 se muestra un pequeño esquema de la erosión
local alrededor de un obstáculo. El término profundidad de socavación (ys) define la
profundidad del foso socavado.
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4) UBICACIÓN:
RÍO CHONTA
CLASIFICACION DE CUENCAS EN EL DEPARTAMENTO DE CAJAMARCA
Para identificar las principales cuencas a nivel de departamento, primero se analizaron
las dos vertientes: Pacifico y Atlántico. En la vertiente del Pacifico, las cuencas
desembocan directamente en el océano: mientras que en la vertiente del
Atlántico las cuencas desembocan en el río Marañón que llega al océano
atlántico a través del río Amazonas. Posteriormente se determinaron los ríos
principales en ambas vertientes siguiendo el método de ordenamiento fluvial
propuesto por Otto Pfafstetter, como resultado se identificaron 4 cuencas
principales y 5 intercuencas en la vertiente del atlántico (Marañón) y 06 cuencas
en la vertiente del Pacifico y 1 intercuenca, y que mantienen escurrimiento
permanente durante todo el año; y las que albergan al mayor número de la
población de la región; las mismas que a continuación se indican:
La identificación de estas cuencas sirvió de base para el cálculo del balance
Hídrico.
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DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA
El río Chonta está ubicado en el norte del Perú, región Cajamarca, provincia de
Cajamarca y forma parte de la vertiente del Atlántico. Limita por el norte con la cuenca
del río Llaucano, por el sureste con la sub cuenca del río Grande de Mashcón, y por el
suroeste con la subcuenca del río Namora (Encañada).
Este recurso tiene su origen en los cerros Carachugo y Chaquicocha, entre sus
principales tributarios tenemos a los ríos Azufre por la margen derecha y al río Paccha
por la margen izquierda. La sub cuenca del río Chonta tiene un área de 13500
hectáreas, con un caudal promedio estimado de aproximadamente 2500 L/s. En su
jurisdicción encontramos a las microcuencas del río Azufre que tiene 7760 hectáreas
y la del río Paccha con 5290 hectáreas, cuyos caudales promedios son de 1500 L/s y
1000 L/s respectivamente. Los ríos Azufre y Paccha se juntan a 7.4 km al sureste del
distrito de Yanacocha, luego toma el nombre de río Grande y antes de juntarse con el
río Mashcón toma el nombre de Chonta. Este recurso superficial recorre los distritos de
Encañada y Baños del Inca de la provincia de Cajamarca.
En la sub cuenca del río Chonta se encuentra localizada la empresa Minera Yanacocha
S.R.L. con el Proyecto Maqui Maqui, ubicado en la naciente de la quebrada del mismo
nombre, y el Proyecto Carachugo, ubicado en las nacientes de las quebradas
Chaquicocha y Ocuchamachay los mismos que se encuentra en la etapa de cierre.
Por otro lado, el Proyecto Exploración Yanacocha Zona Este (Carachugo segunda
parte) se encuentra cercano a la naciente de la red hídrica del río Azufre, conformado
por las quebradas Chaquicocha, Ocuchamachay, Arnacocha y La Sacsha. Las
localidades más próximas a la zona de exploración son: El Porvenir - Combayo, San
Luis - Combayo, Bellavista Alta, Combayo, Bellavista Baja, San José, Quinuamayo,
Tres Tingos, Barrojo, Apolin, El Calvario, Muyoc, Carhuaquero, Zarcilleja y Aliso
Colorado.
CLASIFICACIÓN
El río Chonta y tributarios, debido a que sus aguas tiene uso prioritario de regadío, se
define como Clase III: “Aguas para riego de vegetales de consumo crudo y bebidas de
animales”, según la Resolución Directoral N° 1152/2005/DIGESA/SA del 03 de agosto
del 2005 que aprueba la clasificación de los recursos hídricos ubicados en el territorio
de la República del Perú.
ESTACIONES
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ríos Azufre, Grande, Chonta y sus tributarios desde las localidades de Pabellón de
Combayo (río Azufre) y San Nicolás (río Grande) hasta su desembocadura en el río
Cajamarquino. Éste recurso fue monitoreado por personal de la Dirección Ejecutiva de
Salud Ambiental Cajamarca, como parte del Programa Nacional de Vigilancia de la
Calidad de los Recursos Hídricos, el mismo que es supervisado por el Área de
Protección de Recursos Hídricos de la Dirección de Ecología y Protección del Ambiente
de la DIGESA.
Estación Descripción
E-01 QQE - Queb. Quecher, 1 Km aguas abajo unión de quebradas Quihuila y
Quecher.
E-02 QA2 - Quebrada Arnacocha, aguas abajo de la operación de Maqui
Maqui.
E-03 Quebrada Ocumachay, 250 m aguas arriba de unión con quebrada
Arnacocha.
E-04 QHCAR - Quebrada Huáscar, 400 m aguas abajo del depósito de suelo
orgánico.
E-05 QCHAT - Queb. Chaquicocha, 50 m aguas arriba de bocatoma canal
Azufre Atunconga.
E-06 PVD - Pozo Verde, salida de Pozo Verde.
E-07 RAZUF - Río Azufre, 100 m aguas abajo del dique Azufre.
E-08 RAZUF1 - Río Azufre, 400 m aguas arriba de confluencia con río
Grande.
E-09 QCh-1 - Quebrada Chailhuagón, campamento minas Conga.
E-10 RGCh-1 - Río Grande, 500 m aguas abajo de confluencia con quebrada
Callejón.
E-11 RGCh-2 - Río Grande, 500 m aguas abajo de la comunidad de
Chauncas.
E-12 RCH-4 - Río Chonta, 500 m aguas abajo de la confluencia con quebrada
Azufre.
E-13 RCH-5 - Río Chonta, puente, altura de Ventanillas de Otuzco.
E-14 ECH-6 - Río Chonta, puente Baños del Inca.
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DESCRIPCIÓN
La captación de dados ubicada en el caserío Huayrapongo, en la carretera Otuzco –
Baños del Inca. Es una estructura hidráulica muy eficiente que consta de dados
distribuidos uniformemente para derivar las aguas y no provocar daños en la
estructura.
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A.UBICACIÓN POLITICA
B. UBICACIÓN GEOGRAFICA:
COORDENADAS
ESTE: 779633.34
NORTE: 92099018.81
ALTITUD: 2698.23 msnm.
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A.UBICACIÓN POLITICA
B. UBICACIÓN GEOGRAFICA:
COORDENADAS
ESTE: 779723.263
NORTE: 9209610.95
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ALTITUD: 2691.69317
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A.UBICACIÓN POLITICA
B. UBICACIÓN GEOGRAFICA:
COORDENADAS
ESTE: 779710.328
NORTE: 9202355.03
ALTITUD: 2678.91726
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A.UBICACIÓN POLITICA
B. UBICACIÓN GEOGRAFICA:
COORDENADAS
ESTE: 779878.042
NORTE: 9208344.84
ALTITUD: 2677.94311
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A.UBICACIÓN POLITICA
B. UBICACIÓN GEOGRAFICA:
COORDENADAS
ESTE: 779698.761190
NORTE: 9206643.975619
ALTITUD: 2663.257498
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5). CONCLUSIONES
Se logró reconocer cada estructura hidráulica, su función de cada una de ellas y sus
respectivas partes
Medimos cada una de las partes de cada estructura y las logramos representar en
planta así como en perfil.
Se logró identificar los diversos problemas que se presenta en cada una de las
estructuras.
6). BIBLIOGRAFÍA
http://www.cepes.org.pe/pdf/OCR/Partidos/sistemas_agua/sistemas_agua11.pdf
“Estructuras Hidráulicas” –Máximo billón Béjar
“Hidrología” –Máximo billón Béjar
http://www.fugasaguamadrid.es/tipos-de-fugas/bocatoma
http://freelibritos.blogspot.com/2013/05/introduccion-teorica-al-estudio-de.html
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