DISEÑO DE LABOCATOMA TACARACA ATA S.A. Cálculo Hidráulico Consideraciones de Diseño La bocatoma Tacaraca es una captación del tipo barraje móvil que opera durante la época seca (Abril – Noviembre). El desarrollo del proyecto contempla dos escenarios y detallamos a continuación: Operación de la bocatoma Tacaraca. En este escenario la topografía del lecho tanto aguas arriba como aguas abajo corresponde a la situación actual. en la situación actual. sin revestimiento de concreto del cauce del río Ica. compuesto por seis compuertas. Operación de la bocatoma Tacaraca en la situación en que el proyecto integral de revestimiento de concreto del cauce del río Ica ya se .00 m3/s.00 m3/s • Avenida de Diseño = 456. estará completamente abierta dejando pasar las avenidas a fin de no generar remansos que puedan comprometer la seguridad de la ciudad de Ica ante inundaciones. correspondiente a la avenida milenaria. En la época húmeda (Diciembre-Marzo) el barraje móvil. Los caudales de diseño adoptados son: • Caudal de derivación = 4. PUENTE LOS MAESTROS ANTIGUA TOMA TACARACA. COMPUESTA POR UN BARRAJE DENTADO Y TOMA LATERAL EN LA M. .I. . no siendo necesario en este .60 m.Altura de la Ventana de Captación Para evitar el ingreso de sólidos a la estructura colectora. este criterio es tomado de acuerdo al tipo de material de arrastre del rio Ica. la altura de la ventana de captación (o cota del umbral) estará a una altura de 0. Esquema del Desripiador Cámara de Carga o Desripiador A la esta estructura que realiza la decantación y aquietamiento del agua antes que éste ingrese a la zona de compuertas de regulación. se le conoce como cámara de carga. cámara de decantación o . 238 m/s Por conservación de energía entre 1 y 2. tenemos: Y1= 0. mediante: q = Descarga unitaria por unidad de ancho = 2. n = Coeficiente de rugosidad de Manning = 0.015 g = Aceleración de la gravedad (9.El ancho recomendado estará en función de la longitud del resalto en el canal.81 m/s2). Tirante crítico.50 m La pendiente del 2canal de limpia deberá ser tal que 2 10 / 9 /9 SC n .999.67 m3/s/m.511 m Vc0 = 2. antes decantador (sección 1) Yc0 = 0. g /q genere una velocidad apropiada de limpieza. .43 ≈ 1. y el tirante conjugado será: Por recomendaciones la longitud del salto será: L = 1. 3. 2. se muestra el perfil longitudinal del sistema colector.Perfil Longitudinal del Sistema Colector Altura de Compuertas Móviles La altura de las compuertas móviles se ha determinado como la suma de la carga necesaria para que ingrese el caudal de diseño de 4. 1 y 0 ubicadas a lo largo del canal de derivación Tacaraca. En la Figura. .00 m3/s.00 m3/s hacia la ventana de captación del canal Tacaraca más un borde libre de 0.10 m. ha sido determinada a partir sucesivas aplicaciones de las ecuaciones de la energía y continuidad entre las secciones de interés 4. La carga necesaria para que ingrese el caudal de diseño de 4. los usuarios prescinden de la rejilla por lo que para el dimensionamiento de la compuerta.006 2 Aguas arriba de la rejilla de ingreso 1. Entonces.191 0.Resultados para la Altura de Compuerta y Toma en Canal de Conducción Tirante Velocidad Sección (m) (m/s) 4 Canal de conducción 1. se ha previsto una .215 3 Compuerta 1.317 1.286 En este punto.960 1 Ingreso toma 1.814 0 Río 2.05 m).404 0.136 1. es conveniente indicar que de acuerdo a la experiencia de la bocatoma San Jacinto/San Agustín. no consideraremos la pérdida que se produce (0.035 0. será la ecuación de orificio con ahogamiento parcial.Ventana de Captación.4 3. Con la existencia de compuertas reguladoras. no habría problema debido a que las compuertas reguladoras garantizan la exactitud del caudal a derivar. Esto quiere decir que con una ventana de 3. Tomando en consideración los aspectos anteriormente mencionados y en función a la geometría.399 m En época de estiaje. La altura de la ventana de captación fue determinada en el numeral anterior.50 m de largo y con las compuertas móviles cerradas.1 1. Q 4 L C d 2 g H h 0. garantizaríamos el caudal derivador. el ancho debe ser suficiente de tal forma que permita el ingreso del flujo. si el ancho de la ventana de captación es mayor al mínimo recomendable. La ecuación a emplear.81 0. entonces.6 * 2 9. las compuertas tendrán que trabajar colocadas para garantizar el tirante recomendado. se ha optado una . 5º. g: Gravedad . El modelo matemático utilizado corresponde a un flujo unidimensional. P V P y Vde lecho fijo.Z permanente Z E 2g aplicación de la Ecuación de la2 gEnergía: 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 Donde: Zn + Pn (m):Nivel del pelo de agua en los extremos del tramo. Modelo Numérico de Flujo de Agua Los niveles máximos de agua correspondientes a las avenidas de diseño se obtuvieron mediante la aplicación del modelo HEC – RAS versión 3. α2 : Coeficiente de la no-uniformidad de distribución de las velocidades en la sección mojada. respetará las recomendaciones de diseño de transiciones.0 m.Longitud de Transición en el Río. α1. El modelo se basa en la no uniforme. Niveles Máximos de Agua. El cambio de sección de trapezoidal a rectangular en el río y viceversa. El ángulo recomendado es de 12. Vn (m) : Velocidad media en la sección mojada en los extremos del tramo.3 del Cuerpo de Ingenieros de la Armada de los Estados Unidos.1. por tanto la longitud de transición no será menor a 17. Pérdidas Locales El cálculo de las perdidas locales por contracción o expansión se ha realizado empleando los coeficientes de pérdidas mostrados en el Cuadro Flujo Sub-crítico Flujo Supercrítico Secciones Expansió Contracción Expansión Contracción Coeficientes de Pérdidas Locales n Secciones comunes 0. En el segundo escenario solo se ha considerado n=0. este caso se ha utilizado n=0.015 para todo el cauce. El primero escenario se considera solo el emplazamiento de la bocatoma Tacaracá.05 0.3 0.1 0.5 ----- ----- . Los valores escogidos de rugosidad han sido adoptados sobre la base de publicaciones técnicas reconocidas para casos similares y la experiencia del consultor.015 para la secciones con concreto y n=0.1 Secciones con puente 0.3 0.Coeficiente de Rugosidad Para el cálculo En el presente trabajo se ha considerado dos escenarios para la aplicación de los coeficientes de Manning como se explicó en el ítem de consideraciones diseño.027 para el lecho natural. se muestran en el Cuadro N° 3.52 398.34 0.16 m. con la condición de dividir la sección del cauce con 5 pilares. Cuadro del Resultado de HECRAS en sección de la bocatoma. Q= 456 m3/s.25 msnm. Resultados de la Simulación Los resultados encontrados.51 3.57 3. se adoptará como condición de borde tanto aguas arriba como aguas abajo la condición de tirante normal y se realizará la simulación para la condición de flujo mixto.54 4.39 0. y se ha proyectado la rasante en la cota 394.55 4. Ancho Cota del“sin” Velocida Número Escenarios y “con” del río Ica Superfici revestimiento Tirante Escenario Agua (m) d (m/s) 398.3 y fueron calculados para los dos escenarios propuestos.56 de Froude (m) Condición 34. El ancho total del cauce en la zona de la bocatoma es de 29.26 al (m) Con revestimiento del río Ica .Condiciones de Borde Dado que no se conoce a priori el régimen de flujo del río.32 Sin revestimiento del río Ica 34. La altura de los muros de la captación ha sido determinada sumándole un borde libre de 0.Altura de Muros.50 m al nivel máximo de la crecida de periodo de retorno de 1000 años. Se conoce como borde libre a la altura adicional de canal que se da a fin de absorber los niveles extraordinarios que puedan presentarse por encima del caudal de diseño. La altura del muro será de 4.80 m. Perfil Hidráulico en Punto de Emplazamiento Elevación frontal de la bocatoma . Los cálculos efectuados con el método de Lichtvan Levediev.03 m. Se ha estimado la socavación general que podría ocurrir en las inmediaciones de la bocatoma ante el paso de la avenida de 1. La mayor socavación se produciría agua arriba de la estructura y alcanzaría un valor de 2. Análisis de Tubificación Debido a que durante la operación de la captación se generara un desnivel entre las cotas del agua entre las secciones ubicadas aguas arriba y aguas abajo del barraje móvil se ha realizado la verificación del potencial de tubificación en el material de fundación del barraje.000 años de periodo de retorno.Socavación General en el Tramo de Captación Durante el tiempo en que la bocatoma Tacaraca permanezca construida sin que se haya ejecutado el proyecto de revestimiento del rio Ica. la socavación general podrá afectar la estabilidad de la estructura si no se toman las medidas adecuadas. El análisis ha sido realizado mediante los métodos de Lane y Bligh . 85 t/m3 Empuje lateral estático Angulo de fricción interna Ø = 31° Coeficiente de suelo en repo Ko = 1-sen Ø = 0.47 Coeficiente de empuje activo Ka = tg (45° .Ø/2) = 0.Ø/2) = 3.25 El ángulo de fricción interna variará de acuerdo al estudio geotécnico.96 t/m3 Acero γs = 7. Presión hidrostática PH = γw H2w / 2 ( a 1/3 Hw) b) Sobrecargas Cargas de construcción y mantenimiento . Peso propio Concreto armado: γc = 2. Constituidas por el peso propio de la estructura y por el peso de todos los elementos constructivos fijos e instalaciones permanentes.31 Coeficiente de empuje pasivo Kp = tg (45° .00 t/m3 Relleno compactado γr = 1.80 t/m3 Relleno saturado γrs = 1.90 t/m3 Grava y gravilla γg = 1..40 t/m3 Peso de materiales Agua γw = 1.Cálculo Estructural Cargas a) Cargas Permanente. Coeficiente dinámico de presión activa .00 Empuje lateral por sismo Variará de acuerdo a los datos del estudio geotécnico.20 Coeficiente sísmico vertical CV = 0.c) Cargas Dinámicas Fuerzas de inercia en la estructura Coeficiente sísmico horizontal CH = 0.