1.TIPOS
Y LOCALIZACIÓN DE TOMAS

Existe
Una diversidad de tipos de tomas, desde un punto de vista hidráulico pueden ser
Clasificadas en:

Tomas a presión:

aquellas en donde el flujo solo funciona bajo
Presión.

Tomas a superficie libre:

aquellas que se caracterizan por operar en canales
Abiertos.

·
Tomas con funcionamiento hidráulico mixto:
Aquellas cuya operación es una combinación de las anteriores.

También podemos encontrar otro tipo de clasificación,
El cual puede hacerse de acuerdo con la forma de captación de las aguas del
embalse, por lo tanto, tenemos:

Tomas por gravedad:

aquellas en donde el flujo opera por gravedad.

Tomas por bombeo:

aquellas en donde la extracción del agua hace uso de
Una energía externa para poder llevarse a cabo.

Por lo
General las obras de toma, tienen los siguientes COMPONENTES, pero cabe destacar que no necesariamente existen todos
Ellos en todas las tomas:

Canal de aproximación:

se utiliza como una conexión entre el embalse y la
obra de toma, cuando estos no están próximos. Este
Canal podría estar o no revestido en función de las carácterísticas
Hidráulicas, topográficas y de suelos de cada proyecto en particular.

Obra de captación:

son aquellas estructuras que permiten la extracción
Del agua mediante bombeo o por gravedad.

Controles de contingencia:

son aquellos que nos permiten evaluar y chequear la
Obra y en caso de ser necesario repararla. En estos controles se hace mucho uso
De los llamados controles de emergencia, que no son más que válvulas o
Compuertas, así como también se utilizan los controles de entrada los se
Colocan al comienzo de la toma.

Conducto de toma:

es el encargado de transporta el agua desde la obra
De toma a los sistemas que la van a conducir.

Controles de regulación:

gracias a estos controles se puede hacer un mejor
Manejo de las aguas con el único fin de garantizar que se cumpla la demanda.

Obras de descarga y disipación:

el conducto de toma puede
Descargar de diferentes formas, como pueden ser:

üconectándolo
Directamente a una tubería de conducción.

üconectándolo
A una estación de bombeo.

üconectándolo
A las turbinas de una sala de máquinas de una planta hidroeléctrica.

üdescargándolo
En un canal superficial.

üdescargándolo
A un lecho natural (río o quebrada).

Obras
Complementarias:

se utilizan con la finalidad de
Garantizar la correcta operación de la toma, como obras de protección y otras.
Generalmente, es necesario efectuar obras de protección de taludes, accesos a
Las tomas

A.Controles

Los
Controles que se por lo general se utilizan en tomas son de dos tipos
Generales:

Compuertas:

Son aquellos mecanismos que al estar totalmente abiertos se encuentran ubicados
Fuera del conducto.

Válvulas:

Son aquellos mecanismos que en cualquier posición están dentro del conducto.

Estos se clasifican de la siguiente manera:

vCompuertas
Deslizantes:
son aquellas que
Consisten en una armazón rectangular plana, el cual se
Encarga de deslizar en sentido normal al conducto y mediante unas guías, por lo
General se coloca posición vertical. La hoja de compuerta va dentro de una caja
O armazón, y ambos son de acero o aleaciones con bronce o similares. La caja
Puede desarmarse en su parte superior, con el propósito de retirar la compuerta
Para mantenimiento y reparación. Se usa para presiones medias Estas compuertas
Pueden ser utilizadas como reguladoras y como de emergencia en algunos casos.

vCompuertas de anillo:
esta compuerta es básicamente una compuerta
Deslizante, pero estas tienen una modificación mediante la cual se logra
Eliminar el problema generado por las guías. La
Hoja de forma rectangular presenta un orificio circular de diámetro igual al
Del conducto, que coincide con éste cuando la compuerta se sube, y queda
Cerrada cuando ella se baja. Estas compuertas solo pueden ser utilizadas como control de emergencia o, de entrada.

vCompuertas
De ruedas o rodillos:
son similares a las anteriores,
Su diferencia radica que en las de ruedas, en sus bordes de contacto con las
Guías, se fijan unos ejes sobre los cuales se colocan ruedas, reduciendo la
Fricción, por otra parte, las compuertas de rodillos son también deslizantes y
Están apoyadas sobre cilindros colocados paralelas a la superficie de
Contracto. Estos rodillos o cilindros están unidos por una cremallera, con lo
Cual se reduce aún más la fricción. Se
Usan generalmente como control de entrada.

vCompuerta
De chorro:
estas compuertas son semejantes
A una deslizante convencional, sin embargo, en estas, en el conducto de toma,
Justo aguas arriba de la compuerta, se coloca un cono truncado con aristas
Finales a 45°, que contraen el flujo y forman un chorro que
Salta las guías de la compuerta. Sólo se emplea como reguladora.

vCompuertas
Radiales:
son referentes a aliviaderos, donde tienen su
Mayor uso. En tomas, han sido empleado como reguladoras en descargas de fondo.

vCompuertas
Cilíndricas:
estas
Compuertas son un sector de cilindro, el cual se mueve en sentido vertical, por
Esta razón su único uso está en torretomas selectivas de sección circular. Cabe destacar que en estas compuertas hay una
Inexistencia casi total de fricción y por su forma, en la autoeliminación del
Efecto de las presiones. Pueden usarse por dentro o por fuera de la torre.

vTableros
De cierre:
son aquellos que
Consiste en una o más piezas individuales, las cuales se introducen
Sucesivamente a través de guías, con la finalidad de suprimir totalmente el
Flujo en la toma y poder realizar una inspección de ellas, es decir, son una
Precaución adicional, que es posible que no se utilicen nunca. Estos
Tableros se colocan en su lugar mediante una grúa que, por el carácter muy poco
Frecuente de empleo de ellos, se lleva al sitio cuando es necesario. Los
Tableros se construyen de acero, generalmente en una sola pieza, salvo que la
Abertura a tapar sea muy grande y por motivos de peso se requiera más de uno.

vVálvulas
De aguja:
este
Tipo de válvula se caracteriza por presentar un control de regulación para
Grandes presiones. Así mismo se utiliza como una válvula reguladora. La válvula de aguja consta de
Tres partes fundamentales, una estacionaria o fija, otra móvil que desliza
Sobre la anterior y unos álabes que fijan la primera a la estructura exterior o
Armazón de la válvula. Es importante que a estas válvulas se le realice un buen
Mantenimiento (desarmarlas y limpiarlas), ya que en ellas se pueden incrustar
Con materiales en suspensión. Cabe
Mencionar que estas válvulas presentan dos problemas que son la cavitación y la
Abrasión.

vVálvulas
De tubo:
estas son iguales a la
Válvula de agua, su diferencia está en que este tipo de válvula no tiene punta,
es decir, sin la aguja propiamente dicha, que fue eliminada
Para evitar cavitación.  Además de eso son
Operadas mediante mecanismos y no por diferencias de presiones, con lo cual se
Simplifican. Pueden
Descargar sumergidas, pero su mejor operación es libre, estas son unas buenas
Válvulas reguladoras.

vVálvulas
De chorro hueco:
  esta es una variante de la anterior con las
Siguientes modificaciones:

üLa salida del agua se hace antes que forme un solo
Cuerpo cilíndrico.

üLa parte móvil es la de atrás y la fija la de
Adelante, por lo cual el cierre es en sentido contrario.

üSe caracterizan por operar con mecanismos normales o
Hidráulicos.

üPoseen alabes radiales, los cuales se encargan de unir
La parte fija con su cuerpo exterior, con aberturas que introducen aire a la
Válvula imposibilitando la cavitación.

Válvulas
De cono fijo:

son aquellas que
Poseen las siguientes partes fundamentales

üCono fijo de Ángulo recto en el centro, anclado
Mediante alabes al cilindro fijo.

üUn cilindro móvil concéntrico con el fijo y que lo
Abraza exteriormente. Cuando el primer cilindro se
Mueve hacia el cono, va cerrando la válvula hasta hacerlo totalmente cuando
Hace contacto con él

Las
Válvulas de este tipo, cuando descargan en un conducto cerrado, son grandes
Consumidoras de aire, por lo que es necesaria una ventilación abundante. Pueden
Descargar sumergidas.

vVálvulas de mariposa:
gracias a su sencillez y versatilidad, este tipo de
Válvulas han tenido una gran aplicación en el campo de la ingeniería
Hidráulica. Las válvulas de mariposa consisten de una caja o marco de sección
Circular, de diámetro igual o menor que el diámetro del
Conducto de toma; en esta caja va
Montada la hoja de la válvula. La válvula está abierta cuando
La lenteja está paralela a flujo, y cerrada cuando está normal. Sin embargo, en
Algunos casos el ángulo de cierre es ligeramente inferior a 90°. Es conveniente
Dar ventilación apropiada aguas abajo de las compuertas cuando la descarga no
Ocurre al aire libre.

vVálvulas esféricas:
estas válvulas consisten en una caja o coraza casi
Esférica. En el interior de la misma se coloca una masa de forma semejante, con
Una perforación cilíndrica de diámetro igual al conducto de toma. Dicha masa
Tiene dos ejes de rotación diametralmente opuestos y fuera del agua, alrededor
De los cuales giran. Cuando la válvula está
Abierta, el cilindro hueco coincide con el conducto. El uso de estas válvulas
Radica en el hecho de que en
Posición abierta tienen la ventaja de no generar ninguna perturbación,
Cavitación, pérdida o vibración. Las válvulas esféricas no
Funcionan bien parcialmente abiertas por lo que sólo deben ser utilizadas como
Controles de emergencia.

Selección del mejor tipo de controles:

si bien es cierto existen numerosos factores que
Influyen en la selecciónen
La selección de las válvulas y compuertas para las obras de toma. Sin embargo,
El criterio final será el costo, siempre y cuando se garantice un apropiado
Funcionamiento de los equipos. Por otra parte, para la selección del mejor tipo de controles se debe
Considerar:

üCondiciones hidráulicas del trabajo.

üTipo de control.

üCondición de descarga (sumergida o libre).

üTipo de conducto de toma.

üFunciones e importancia de toma.

üUniformidad del equipo.

üTamaño de equipos.

üDisponibilidad en mercado.

Por otra parte, tenemos los aliviaderos que se clasifican de acuerdo
Con el tipo de ESTRUCTURA DE CONTROL EN

Tipo
Lamina vertiente:

las de este tipo son las más utilizadas por ser tanto
Hidráulica como estructuralmente eficiente, además de la información que se
Poseen de ellos. Posee forma de lámina inferior del chorro de un vertedero de
Pared delgada y su cresta es normalmente recta o poco curveada.

Tipo
Caída libre:

en esta dicha estructura de control es un
Vertedor vertical de pared angosta o ancha, en donde el agua cae libremente al
Lecho del rio receptor. Se utiliza para alturas pequeñas o presas de concreto
De arco o contrafuerte.

Tipo
Abanico:

esta esuna variación del tipo lamina vertiente, con una curvatura en su cresta, lo
Cual tiene como ventaja la suministración de una mayor longitud de control en
Los casos donde haya poco espacio disponible.

Tipo
Canal lateral:

aquella en donde el agua penetra al
Aliviadero a través de un vertedero de lámina vertiente, provocándola caída del
Agua a un canal paralelo a la cresta, con un ángulo de 90°, lo cual lo hace
Ineficiente desde el punto de vista hidráulico. Este es eficiente en lugares donde poner
Un aliviadero frontal es imposible.

Tipo
Embudo o vertical:

este se trata de un aliviadero en forma de
Embudo por lo que las aguas se aproximan a elde forma radial y aproximadamente horizontal y al penetrar en el
Embudo gira en ángulo de 90° y otro cercano a él. Esto hace que su hidráulica no sea muy
Eficiente, aunque son importantes para sitios donde otro tipo de aliviadero es
Casi imposible, como conductos cerrados a presión o a superficie libre.

Tipo
Alcantarilla:

por lo general se utilizan en presas pequeñas o con una
Función de controlar crecidas, se caracteriza por presentar conductos cerrados
Que atraviesan el cuerpo de la presa o sus estribos. Funcionan a superficie
Libre o presión.

Tipo
Sifón:

aquellos en donde el agua no supera el punto
Máximo del conducto, sino hasta tener una carga suficiente, coincidiendo este
Punto con el nivel normal. Para este tipo de aliviadero es recomendable la
Ventilación ya que puede presentar cargas bajas.

Tipo
Rápido disipador:

este se utiliza para caídas y gastos moderados. Se caracteriza
Por presentar una lámina vertiente que se combina con una estructura disipadora
A través de la incorporación de obstáculos con aspecto de pequeñas presas, con
La finalidad de disipar la energía que proviene de la acumulación por su
Pendiente rápida.

Tipo
Orificio:

son aquellos que se ubican generalmente en el
Fondo de la presa, pueden descargar toda o una proporción sustancial de la
Capacidad de descarga total. A continuación, se presenta un cuadro con sus
Ventajas y desventajas.

A.Estructura
De disipación

Estas son
Estructuras que controlan o disminuyen la energía que trae el agua junto con
Los sedimentos presentes, para así evitar efectos negativos de erosión,
Abrasión, generación de cavitación. Se clasifican en:

üTrampolines:
su procesoes lanzar medianteun trampolín, el agua que proviene del rápido o de un conducto
Cerrado, con la finalidad de que el agua caiga sobre una zona resistente, lo
Suficientemente alejado de las obras. Esta presenta un inconveniente, que, para
Caudales bajos, el chorro puede caer muy cercano a la obra.

üPozos amortiguadores:
Son disipadores diseñados de
Forma que induzcan la creación del resalto hidráulico. Este diseño consiste en
Crear una altura de agua, aguas abajo del rápido, para que el agua agarre suficiente
Velocidad para salir en la parte final del trayecto como un chorro proyectado
Disipado en el aire. Con los pozos amortiguadores se debe tener especial
Cuidado con la altura de los muros. Generalmente son de concreto y de sección
Rectangular. Por otra parte, casi todos los pozos tienen lecho horizontal y el
Resalto se forma dentro de él.

üVórtices sumergidos:
Este tipo de disipador
-también denominado trampolín sumergido consiste en la creación de un remolino
Dentro de una masa de agua, el cual permite a través de la fricción y de la
Turbulencia, disipar la energía. La clave de su funcionamiento eficiente está
En los niveles de agua en el lecho receptor, pues ese colchón de aguas es el
Que permite que los remolinos se mantengan dentro del trampolín. Tienen como
Inconveniente la abrasión que se pueda generar en el fondo, y la acumulación y
Estancamiento de sólidos en el mismo debido a la acción propia del remolino.

üDisipadores de impacto:
  son aquellos donde la disipación de energía
Ocurre por el choque del agua con un obstáculo. Su mayor uso se da en el pie de
Un aliviadero de caída libre, si caerá sobre roca sana no se necesitará de
Ningún tipo de protección. Tiene como inconveniente la cavitación, vibración y
Abrasión. Este tipo de disipador funciona bien para caídas relativamente
Pequeñas

üDisipación mediante válvulas:
  pueden utilizarse disipadores del tipo
Válvula de cono fijo o cualquiera similar, para aliviaderos a presión

üTransiciones en estructuras
De disipación:

Lo más recomendable es que el disipador tenga un ancho o sección de entrada
Similar al de la estructura de conducción; sin embargo, esto no es siempre
Posible.

Para el
Momento de la selección del disipador apropiado se deben considerar los
Siguientes aspectos:

·Material
De la zona de descarga.

·Espacio
Disponible.

·Carácterística
Del rio o quebrada.

·Ubicación
Relativa.

·Carácterísticas
De funcionamiento del aliviadero.

Tránsito por el Río:

este se considera unfactor económico de primer orden en la mayoría de los países, en donde se
Deben hacer arreglos para prevenir la interrupción durante la construcción.
Para poder resolver dicho problema se recomienda construir las obras
Permanentes del cauce del río en etapas separadas, conjuntas por las ataguías
Necesarias.

Paso de Peces:

 las obras de desvío deben permitir con
Frecuencia el paso de los peces. Para ello se debe construir un conducto
Especial o un canal con un paso de peces, lo cual genera un alto costoso. Por
Lo tanto, surge la alternativa de proveer una pequeña escalera de peces y una
Cámara en el extremo de aguas abajo, lo cual genere un acceso al túnel de
Desvío principal o canal.

Cuerpos Flotantes:

en ocasiones deben hacerse
Arreglos para permitir que pasen a través de las obras de desvío maderas
Flotantes, hielo y otros cuerpos sin que se atasquen dentro, lo cual reduciría
Su capacidad.

Área de Embalse:

los reasentamientos de
Población, minas, canteras, dentro del área del embalse provocan un retraso en
El desvío del río, así como también imponen una velocidad máxima de ascenso de
Los niveles de agua.

Calidad del Agua Aguas Abajo:

la calidad del rio se ve
Afectada por las obras de construcción, en términos físicos y biológicos. Por
Lo tanto, al momento de diseñar dichas obras de desvío se deben proveer medidas
Necesarias, que supriman o reduzcan la contaminación a un grado aceptable para
Los usuarios aguas abajo.

Sistema de Alarma:

se considera un sistema de
Alarma ya que en caso de presentarse una avenida que exceda la capacidad de las
Obras de desvió se pueda evacuar la planta.

A.Localización de las tomas

Por lo general las tomas se ubican:

ØDentro
Del cuerpo de la presa.

ØEn los
Estribos de la presa.

ØEn
Cualquier otro lugar del embalse.

Los factores a considerar para hacer la selección de
La localización son los siguientes:

vTipo de presa:
es importante conocer los diferentes tipos de presas
Existentes, por ejemplo, las presas de concreto y gravedad son muy útiles
Debido a que permiten la construcción de tomas a través de su cuerpo. Por otra
Parte, tenemos las presas de tierra o enrocamiento, en las cuales   se debe hacer un previo estudio con la
Finalidad de verificar que la construcción se pueda hacer a través de su
Cuerpo.

vCondiciones geotécnicas:
esta condición busca garantizar la estabilidad de la
Toma y de las obras adyacentes a ella.

vCondiciones topográficas:
este tipo de condición es a
Veces determinante para conocer la longitud de túneles o presencia de escasez
De terreno.

vCapacidad
De la toma:
la magnitud de la capacidad de la toma
Puede ser de influencia para su localización, pues ella determina las
Dimensiones de las secciones, así como también determina las válvulas, bombas y
Otros componentes en ella. Por otra parte, se debe considerar que si existen
Más de un uso puede resultar aconsejable la utilización de más de una toma, debido
A la Seguridad de suministro y Facilidad de operación

vCondición y ubicación de la entrega de la demanda:
esta condición hace referencia aquellos embalses que
Poseen usos múltiples, lo que conlleva a que los lugares que se van a abastecer
No necesariamente se encuentran en el mismo sitio.

vUso conjunto con otras obras de embalse:
Comúnmente las obras de toma
Condicionan su localización al empleo de facilidades determinadas por las obras
De desvío, es decir, se
Disponen en sitios donde se faciliten las obras de desvío.

vObras de acceso:
son aquellas obras que permiten facilitar los procesos
En el proyecto, y se puede observar el caso de carreteras que se llevan a cabo
Cuando la obra de toma está muy lejos a la presa.

B.Selección del tipo de toma

Si
Bien es cierto el punto más importante para la selección del tipo de toma es su
Ubicación, motivo por el cual los factores que influyen en esta última tiene
Una trascendencia especial en la selección del tipo de la toma. Para ello, se
Debe seleccionar si la toma será a
Presión, mixta o libre.

Toma a presión:

esta toma es recomendada cuando el objetivo es
Disminuir las pérdidas de energía de la toma.

Toma libre:

Son aquellas que se utilizan en presas bajas que son pequeñas, cuyos fines de
Uso son de navegación y control de crecidas.

Toma mixta:

Esta se basa en la combinación de las anteriores, por lo tanto, es la más
Recomendable.

También
Es posible seleccionar una obra de toma por gravedad o por bombeo, para ello se
Deben tener en consideración los siguientes hechos:

ØUbicación de la toma respecto
A la conducción de las aguas:
es decir, emplazamiento
Relativo del embalse respecto al centro de consumo, tanto en localización
Planimetría como altimétrica.

ØNaturaleza de la conducción
:
Si esa superficie libre o a presión. En este último caso podría ser beneficioso
Un bombeo inicial de captación.

ØCondiciones geológicas:

Las malas condiciones del subsuelo pueden imposibilitar el uso de tomas por
Gravedad (túneles, conductos a través de las presas, etc.).

Podemos
Concluir, que la selección del tipo de toma debe hacerse conjuntamente con su
Localización, basándose en un adecuado estudio de costos.

A.Objetivos

Las
Descargas de fondo se colocan en los embalses con dos propósitos generales:

•Vaciar total o parcialmente el
Embalse en situaciones de emergencia.

•Evacuar el mayor volumen
Posible de sedimentos depositados, alargando así la vida útil del embalse.
Estas descargas se colocan en el fondo del embalse; es decir, dentro del
Volumen muerto y funcionan, a efectos hidráulicos, como una toma.

B.Criterios
Especiales de proyecto para vaciado de embalses

El
Comité Mundial de Grandes Presas ha establecido un conjunto de criterios
Especialmente dirigidos a las descargas de fondo para vaciado de embalses.
Estos criterios son:

vLa
Capacidad mínima de las descargas será el gasto medio del rio.

vLas
Capacidades de las tomas de centrales hidroeléctricas alimentadas por embalses,
Pueden ser computadas en la capacidad intermedias, si garantiza el consumo de
Energía eléctrica

vLo
Anterior se podrá aplicar a tomas para otros fines, no conjuntas con descargas
De fondo (abastecimiento urbano, riego, etc.).

vLa
Suma de las capacidades de las descargas de fondo, más las intermedias,
Representadas por las tomas señaladas en los dos puntos anteriores, deberá ser
Al menos tres veces el gasto medio del río.

vTodas
Las descargas deberán proyectarse para funcionar apropiadamente con la altura
De agua total del embalse.

vLas
Descargas deberán contar con dos controles que puedan operarse a mano y mecánicamente,
Con dos fuentes de energía diferentes.

El
Cálculo del tiempo de vaciado se hace de acuerdo con la ecuación de la
Continuidad para tránsito de crecidas en embalses. Los gastos afluentes se
Suponen iguales a los normales de estiaje, y los efluentes a la curva de gastos
De la descarga; el tiempo de vaciado será la suma de los incrementos de tiempo
Necesarios para rebajar el embalse hasta el nivel deseado.

C.Descargas de fondo para extracción de sedimentos

Si
Bien es cierto el proyecto de descargas de fondo para evacuación de sedimentos
Implica conocimiento de los llamados flujos estratificados. A continuación, se
Presentan algunas técnicas de operación de embalses para limpieza de
Sedimentos:

vMétodo español
:  consiste en
Vaciar totalmente el embalse y permitir que los gastos de entrada salgan a
Través de la descarga de fondo, arrastrando los sedimentos. Su
Efectividad depende básicamente de la magnitud de los caudales de entrada y de
La pendiente del fondo del valle del embalse, por lo que solo funcionan bien en
Embalses relativamente estrechos.

vMétodo de las crecidas artificiales
: este método consiste
En construir, aguas arriba del embalse, otro más pequeño con unas compuertas
Grandes de descarga. Una vez que se llene de agua dicho embalse, se abren
Violentamente las compuertas y se crea una gran onda artificial (crecida) que
Penetra en el embalse principal, aumentando la energía en éste y, por lo tanto,
La capacidad de transporte dentro de él, lo que genera que el sedimento se
Desplace aguas abajo y sea retirado a presión por las descargas de fondo.

vCaptación de corrientes de densidad
: podemos decir que estas
Corrientes son aquellas cargadas de sedimentos en suspensión, las cuales se
Mueven en el embalse y que al chocar con la presa se detienen, lo que provoca
Que el sedimento se decanta. La idea está en impedir que esta decantación
Suceda, captando previamente esas corrientes.