Toma tirolesa (Obras de toma, captación)

Saludos a todos los ingenieros civiles que visitan nuestra web de ingeniería, ahora les presento un poco de teoría relacionada a las obras hidráulicas, en este caso una obra de toma tipo tirolesa, contiene conceptos, gráficos, criterios de diseño de la obra de captación, recomendaciones en la construcción de la cámara de captación, sin mas palabras les dejo la información a continuación:

Toma tirolesa en funcionamiento

El principio de este tipo de obra de toma radica en lograr la captación en la zona inferior de escurrimiento. Las condiciones naturales de flujo serán modificadas por medio de una cámara transversal de captación (ver Figura 1).

Esta obra puede ser emplazada al mismo nivel de la solera a manera de un travesaño de fondo. Sobre la cámara de captación se emplazará una rejilla la misma que habilitará el ingreso de los caudales de captación y limitará el ingreso de sedimento. El material que logre ingresar a la cámara será posteriormente evacuado a través de una estructura de purga.

La obra de toma en solera se denomina también azud de solera u obra de toma tipo Tirolesa y puede ser empleada en cursos de agua con fuerte pendiente y sedimento compuesto por material grueso.

Figura 1: Toma Tirolesa vista de planta y corte

Toma Tirolesa vista de planta y corte

Este tipo de obra de toma ofrece como ventajas, la menor magnitud de las obras civiles y ofrece menor obstáculo al escurrimiento. Por otro lado, no juega un papel fundamental la ubicación de la obra, tal como sucede en las obras de toma con azud derivador.

En el diseño de una toma tirolesa es necesario considerar los siguientes criterios:

* Esta obra principal mente se adecua a ríos de montaña, donde las pendientes longitudinales son pronunciadas q pueden llegar la 10 % o a veces mas.

* Funcionan para cauces que traen avenidas de corta duración y que llevan gran cantidad de piedras.

* En causes tienen pequeños contenidos de sedimentos finos y agua relativamente limpia en época de estiaje.

* La rejilla es la parte mas baja del coronamiento de la presa que cierra el rió, cualquiera que sea el caudal, el agua debe pasar forzosamente sobre ella. Debido a esto la rejilla puede ubicarse a cualquier altura sobre el fondo de manera que la altura de la azud puede llegar a hacerse cero, aunque normalmente oscila entre 20 a 50 cm. Esto permite que las piedras pasen fácilmente por encima del azud con lo cual se suprime la costosa compuerta de purga o esclusa de limpieza.

* La crecida de diseño se recomienda a un periodo de retorno de 50 años, dependiendo de la importancia aguas abajo.

* La hidráulica del sistema diferencia dos estados de flujo a saber:

   - Flujo a través de las rejillas
   - Flujo en la cámara de captación

En cuanto a la Boca de toma, la sección efectiva se determina en función del caudal medio diario, el diseño de la reja de protección y las posibles obstrucciones por material de arrastre del curso de agua. El dimensionamiento de la boca de toma se realizará de la misma forma que la señalada para canales de derivación.

Figura 2: Esquema y dimensionamiento de la boca de toma
Esquema y dimensionamiento de la boca de toma
Esquema y dimensionamiento de la boca de toma

Figura 3: Sección rejilla
Sección rejilla

Del esquema con energía constante, el caudal que pasa por las rejillas se tiene:
Caudal de derivación o caudal de toma

El coeficiente μ depende de la forma de las barras de la rejilla y del tirante. Para rejillas de perfil rectangular, las investigaciones de Noseda dan como resultado la siguiente relación empírica:
Coeficiente según Noseda

El coeficiente C depende de la relación de espaciamiento entre barras y el ángulo β de la rejilla con la siguiente formula:
Coeficiente C

Al inicio de la rejilla, a pesar de ser la sección con energía mínima, en la práctica el tirante resulta algo inferior al tirante crítico, a saber:
Factor de reducción

El factor de reducción K es dependiente de la pendiente de las condiciones geométricas de la rejilla que para una distribución hidrostática de la presión, se tiene la ecuación:
Factor de reducción en función de la pendiente según Frank

La construcción de la cámara de captación, debe seguir las siguientes recomendaciones de acuerdo a la experiencia:

* El largo de construcción de la rejilla debe ser 1.20*L de diseño.

* El canal debe tener un ancho: B = L · cos β.

* t ≅ B para tener una relación.

* La sección de la cámara es más o menos cuadrada.

La pendiente del canal de la cámara esta dada de acuerdo a:
Pendiente del canal de la cámara

Esperamos que esta información relacionada con las obra de captación tipo tirolesa les sea de utilidad a todos los miembros de nuestra comunidad de ingeniería civil, compartimos también esta planilla Excel que contiene la memoria de cálculo de diseño de una obra de toma tipo tirolesa...no olviden comentar y compartir las publicaciones para que así lleguemos a mas personas interesadas en temas de ingeniería civil...saludos a todos y tengan un buen día.

Toma tirolesa (Obras de toma, captación) Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Ing. Civil