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El presente proyecto contempla el diseño del Nuevo Desarenador Desaguadero del Canal Taymi, ya que el canal de purga presenta una pendiente insuficiente en su fondo, actualmente se encuentra colmatado, y por haber cumplido la estructura sus años de vida útil. El proyecto ayudará a contar con una estructura hidráulica que funcione adecuadamente permitiendo realizar la limpieza y descolmatación oportuna y el buen funcionamiento de sus obras complementarias
Tipo: Monografías, Ensayos
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“Software para el diseño de captaciones o desarenadores”
Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar. El desarenador se trata de obras destinadas a impedir que las arenas en suspensión en el río sean arrastradas a los canales y después a los campos. Se coloca, pues, un desarenador en el canal poco después de la toma en el río. (Poirrey Ollier 1997, 86)
Para el correcto funcionamiento de un desarenador, debemos de tener en cuenta la topografía, geología, hidrología, análisis de sólidos suspendidos y el uso del agua.
Se han presentado casos a nivel mundial, en la que un mal diseño de estas estructuras hidráulicas han sido perjudiciales en el funcionamiento de las mismas, así tenemos por ejemplo:
En la provincia de Salta en Argentina se encuentra el azud dique nivelador Los Sauces, esta cuenta con un desarenador que se encuentra aguas abajo. El desarenador ha tenido problemas para su correcto funcionamiento debido a la falta de capacidad por estar subdimensionado; esto ocasionaba la colmatación de la estructura y por lo tanto afectaba el sistema de riego. (FAO, MAGyP y PROSAP 2013, 5).
Tenemos el caso de la “Central Hidroeléctrica Caclic”, que ingresaban partículas de arena que dañaban las turbinas y equipos, debido a que solo retenía partículas de grano grueso. (Hydroeval Ingenieros Consultores S.R.L, 2007)
2.1.1. Desarenador
Los desarenadores, son obras hidráulicas que sirven para separar (decantar) y remover (evacuar) después, el material sólido que lleva el agua de un canal. (Villón 2005, 97)
La cantidad de sedimentos en suspensión que lleva el agua puede ocasionar erosión en las paredes de los canales o la deposición de las partículas más finas provocando la reducción de la caja del canal y la consiguiente disminución de su capacidad. (Pérez 2016, 71)
Fig. 1 Proceso de circulación de las aguas desde su captación
Fuente : Google Imágenes
Según Pérez (2016), hay que tener en cuenta que para los proyectos de irrigación basta con eliminar partículas >0.50mm y para proyectos hidroeléctricos es suficiente con eliminar partículas hasta 0.25mm, el fondo de la estructura debe estar preferiblemente por encima del nivel freático.
2.1.2. Clases de Desarenadores Según Villón (2005), lo clasifican en:
2.1.2.1. En función de su operación:
a) Desarenadores de lavado continuo , la sedimentación y la evacuación de partículas son operaciones que se realizan de manera simultánea.
b) Desarenadores de lavado discontinuo (intermitente), la sedimentación y evacuación de partículas se realizan de manera separada, ya que almacena y luego expulsa los sedimentos. Este tipo de desarenadores es el más utilizado, ya que trata de minimizar las pérdidas de agua debido a que la operación de lavado se va a realizar en menor tiempo.
Diseño hidráulico Diseño estructural Memoria descriptiva Elaboración de plano Especificaciones técnicas Metrados Presupuesto Cronograma Modelamiento hidráulico por software Evaluación de impacto ambiental
Análisis de resultados Elaboración de conclusiones y recomendaciones
La metodología utilizada en este proyecto, es la siguiente:
3.2.1. Generalidades
El estudio topográfico se realiza con el objetivo de obtener las características superficiales del terreno en el cual se construirá el desarenador.
Se realizó en el repartidor “La Puntilla”, se ha empleado la medición longitudinal, utilizando instrumentos como: wincha, estación total, trípode, estacas, prismas, equipos de radiocomunicación.
3.2.2. Trabajo de gabinete
Terminado el trabajo en campo, se descargó los puntos de la memoria interna dela estación total y se procedió al procesamiento de la información topográfica en el software AutoCAD Civil 3D 2014, elaborando planos topográficos a escala perfiles longitudinales y vías principales, curvas de nivel al metro a escala conveniente.
3.2.3. Ubicación del área en estudio
El área en estudio se encuentra ubicado en:
Departamento : Lambayeque Provincia : Chiclayo Distrito : Pucalá
Centro poblado: La Puntilla
3.2.4. Estudios Hidrológicos
3.2.5. Generalidades
El estudio hidrológico, está dirigido hacia el proyecto “Nuevo Diseño del Desarenador Desaguadero del Canal Taymi en el Distrito de Pucalá, Provincia de Chiclayo, Región Lambayeque – 2015”. El proyecto está dentro de la Cuenca del Río Chancay – Lambayeque.
3.2.6. Información hidrológica
Para este proyecto ya contamos con un caudal dado, debido a que se encuentra aguas abajo del Repartidor La Puntilla, el cual fue diseño para que el caudal mencionado anteriormente pase por este. Se tomó en cuenta para la elaboración del informe, los datos de la estación Racarumi.
3.2.7. TIPO DE DESARENADOR
Para el tipo de desarenador se tomó en cuenta los diferentes tipos de desarenadoresexistente según Villón (2005) según la función de su operación, de la velocidad de escurrimiento y por la disposición de los desarenadores.
3.2.8. CÁLCULO HIDRÁULICO DEL DESARENADOR
3.2.8.1. Cálculo del diámetro de las partículas a sedimentar
Para el cálculo del diámetro de las partículas a sedimentar se consideró el uso que va a tener el presente proyecto, es decir, para sistema de riego.
3.2.8.2. Determinación de la profundidad del taque del desarenador (H)
Para la determinación de la profundidad del tanque del desarenador se consideró una profundidad media entre 1.5 m y 4 m.
3.2.8.3. Cálculo del ancho del desarenador (b)
E l a n ch o del desa r en ad or dep en de del cau dal ( m 3 / s eg) , de l a velocid a d de f lu jo en el tanque “v” (m/seg) y de la profundidad del tanque desarenador. Se calculó porla ecuación de la continuidad. Aquí se definió el número de naves y el ancho de cada una de ellas (es el mismo para cada nave del desarenador).
3.2.8.4. Caudal en cada nave del desarenador
4.1.1 Ubicación
Fig. 2. Ubicación del terreno donde se realizó la topografía
Fuente : Elaboración propia
El proyecto se ubica dentro de la Cuenca del Río Chancay- Lambayeque. Debido a que se encuentra aguas abajo del Repartidor La Puntilla y dentro del río Taymi, ya tenemos un caudal de ingreso dado, que es el de 90 m3/seg, dicho caudal es nuestrocaudal de diseño, con el que se trabajó.
El caudal de ingreso máximo durante los últimos 6 años en el Río Taymi – Puntilla fue:
Cuadro N°1 Caudal máximo en los últimos seis años del Río Taymi
AÑO MES Qmáx (m3/seg) 2011 Abril 84. 2012 Marzo 89. 2013 Marzo 76. 2014 Febrero 78. 2015 Febrero 76. 2016 Febrero 72. Fuente : Elaboración propia
Caudal de ingreso mínimo durante los últimos 6 años en el Río Taymi – Puntillafue:
Cuadro N°2 Caudal mínimo en los últimos seis años en el Río Taymi
AÑO MES Qmíx (m3/seg) 2011 Noviembre 1. 2012 Setiembre 0. 2013 Octubre 0. 2014 Febrero 1. 2015 Setiembre 4. 2016 Setiembre 2. Fuente : Elaboración propia
El tipo de desarenador que se utilizó fue:
Cuadro N°3 Tipo de desarenador
En función de su operación Desarenador de lavado continuo En función de su velocidad de escurrimiento De^ baja^ velocidad Por la disposición de los desarenadores En paralelo
Fuente : Elaboración propia
Cálculo del diámetro de las partículas a sedimentar
El diámetro de la partícula a sedimentar es:
Ø = 5 mm
Cálculo de la velocidad del flujo “V” en el tanque
La velocidad de flujo “V2 en el tanque es:
V= 0.50 m/seg
Cálculo de la velocidad de caída “w”
El cálculo de la velocidad de caída “w” se obtuvo según indica en el siguientecuadro:
Longitud de la zona de sedimentación La
longitud del desarenador es:
L= 100.00 m
Cálculo de la transición de entrada
La longitud de la transición de entrada
es:
L = 61.00 m
Diseño de una nave del desarenador
La sección de una nave del desarenador
es:
Fig. 3 Sección de una nave del desarenador
El modelamiento se realizó con el programa Iber, se obtuvo lo siguiente:
Fig. 4. Representación gráfica de la superficie del desarenador
Fuente : Elaboración propia
Velocidad (m/seg)
Fig. 5 Representación gráfica en áreas coloreadas suaves de la velocidad (m/seg)
Fuente : Elaboración propia
Calado
Fig. 8 Representación gráfica en áreas coloreadas suaves del calado
Fuente : Elaboración propia
Froude
Fig. 9 Representación gráfica en áreas coloreadas suaves de Froude
Fuente : Elaboración propia
Los resultados obtenidos en el capítulo anterior, nos ha permitido realizar el siguiente análisis:
La zona de estudio del proyecto se encuentra ubicado en el centro poblado “La Puntilla”, distrito de Pucalá, provincia de Chiclayo, región Lambayeque; el área de estudio se caracteriza por tener un relieve plano a moderado, con abundante vegetación. El desarenador se encuentra ubicado entre las progresivas 0+110 a 0+300 del río Taymi.
El proyecto se ubica dentro de la cuenca del Río Chancay – Lambayeque, debido a que el desarenador está ubicado en el tramo del río Taymi. Ya contamos con un caudal dado que es de 90 m3/seg, debido a que se encuentra aguas abajo del Repartidor La Puntilla, el cual fue diseñado para que el caudal mencionado anteriormente pase por este. El caudal durante los últimos seis años en el Río Taymide ingreso máximo fue de 90.00 m3/seg en el mes de marzo del 2012 y el caudal deingreso mínimo fue de 0.350 m3/seg en el mes de octubre del 2013.
El tipo de desarenador que se diseño es de lavado continuo, es decir que el proceso de sedimentación y evacuación se realizan simultáneamente; de baja velocidad, ya que la velocidad de diseño es de 0.50 m/seg para la sedimentación de las partículasy en paralelo ya que durante la limpieza de las naves, pueden dejarse funcionando solo 1 nave, mientras las demás se van limpiando, caso contrario de un desarenador en serie, que para la limpieza se tiene que paralizar todo y el desarenador se queda inoperativo durante el tiempo que tome la limpieza.
Fig. 10 Nuevo desarenador
A partir de los objetivos planteados y en base al desarrollo de la tesis serecomienda lo siguiente.
6.2.1 Se recomienda verificar el diseño y funcionamiento correcto de cualquier estructura hidráulica mediante el modelamiento hidráulico por software con el fin de obtener un diseño óptimo.
6.2.2 Para el buen funcionamiento del desarenador, eficiencia en el servicio y costo operacional, se recomienda un mantenimiento constante a cada una de las partes de dicha estructura.
6.2.3 Tener en consideración los parámetros indicados en el estudio de impacto ambiental, con el fin de mitigar al máximo toda afectación al medio ambiente
Autoridad Nacional del Agua. 2010. Criterios de Diseños de Obras Hidráulicas para la Formulación de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales y de Afianzamiento Hídrico. Lima. Benavides, David, Castro Mildrer y Vizcaíno, Hernán. 2006. Optimización del acueducto por gravedad del municipio de Timaná (Huila). Tesis de grado para optar al título de Ingeniero Civil. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural y Organización Panamericana de la Salud. 2005. Guías para el diseño de desarenadores y sedimentadores. Lima: Organización Panamericana de la Salud. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, Unidad de Apoyo Técnico para el Saneamiento Básico del Área Rural y Organización Panamericana de la Salud. 2005. Guías para el diseño de desarenadores y sedimentadores. Lima: Organización Panamericana de la Salud. Cobarrubia, Roy. 2015. Arequipa: Agricultores del valle de Tambo claman por apoyo. htt p:/ /dia r iocorr eo. pe/ edicion /a r equipa /d uen os - de - tier r as - d es am pa r ad os - 593832 /. (Co n s ul tada el 19 d e s etiem b r e del 2015 ). FAO, MAGyP y PROSAP. 2013. Modernización del sistema de riego de San Carlos- Provincia de Salta. Argentina: Hydroeval Ingenieros Consultores S.R.L. 2007. Estudio definitivo “Sistema de desarenación de la C.H. Caclic”. Amazonas: ADINEL S.A López, Ricardo. 2003. Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados. Colombia: Escuela Colombiana de Ingeniería Moya López, Alejandro. 2013. Bases para el diseño hidráulico de la estructura de salida, canal de recolección y tanque de carga entre 20 m3/s ≥ q ≥ 2m3/s para desarenadores en aprovechamientos hidroeléctricos. Tesis de Pregrado. Universidad Central del Ecuador.
