El documento presenta el diseño de una estructura de captación para un sistema de acueducto. Se analizan dos fuentes de abastecimiento y se selecciona la Fuente 1. Se diseña una bocatoma de fondo con rejilla que captará un caudal de 0.3 m3/s. La rejilla tendrá un ancho de 2.1 m y área neta de 0.612 m2 para captar el caudal de diseño aun si está obstruida al 50%. El canal posterior tendrá un ancho mínimo de 0.7 m para transportar

1. EJERCICIO
Se desea diseñar la estructura de captación de un sistema de acueducto, para lo
cual se cuenta con la siguiente información:
Nivel de complejidad del sistema es alto.
La demanda de agua total bruta es: 125 l/s
Los estudios topográficos e hidrológicos presentan los siguientes resultados:
Existen dos alternativas como solución de fuente de abastecimiento de agua.
Fuente 1.
Qmin. = 0.280 m3/s
Qmed. = 1.3 m3/s
Qmax. = 2.8 m3/s
Caudal al 95% del tiempo en la curva de duración de caudales medios diarios = 0.8
m3/s
Nivel mínimo de las aguas = 1657.40 m.s.n.m. (tirante mínimo = 0.50 m)
Nivel máximo de agua = 1658.70 m.s.n.m. (tirante máximo = 1.80 m)
Ancho de la sección del rio en el sitio de toma = 6.00 m
Rio de la parte montañosa con grandes variaciones de nivel y de caudal, durante el
ciclo hidrológico y buena calidad de agua para el tratamiento. Se requiere una línea
de conducción larga entre la bocatoma y la planta de tratamiento, pero existe
suficiente disponibilidad hidráulica.

2. Fuente 2.
Qmin. = 1.25 m3/s
Qmed. = 2.00 m3/s
Qmax. = 3.10 m3/s
Caudal al 95% del tiempo en la curva de duración de caudales medios diarios =
1.625 m3/s.
Nivel mínimo de aguas = 995.55 m.s.n.m. (tirante mínimo =1.20 m)
Nivel máximo de aguas = 996.05 m.s.n.m. (tirante máximo) = 1.70 m)
Ancho de la sección del río en el sitio de toma = 12.00 m.
Río de la parte baja de la cuenca con reducidas variaciones de nivel y de caudal
durante el ciclo hidrológico, con calidad de agua regular para el tratamiento y en
donde se permite la navegación de pequeñas lanchas. La población está ubicada
sobre las riberas del río, cerca del sitio de captación, y no hay suficiente cabeza
hidráulica para conducir el agua por lo que se requiere un sistema de bombeo.
Seleccione la fuente más apropiada y diseñe la bocatoma que mejor satisfaga las
condiciones de la misma.
Se usará una rejilla con las siguientes características:
a.- Varillas cuadradas de acero con un ancho de 5/8’y un coeficiente β = 1.83
b.- Separación entre barrotes de 15 mm.
c.- Inclinación: De fondo: 20%
Lateral: 80°
d.- Coeficiente de descarga Cd = 0.75

3. ANALISIS Y DATOS
1. CALCULO DE CAUDAL DE DISEÑO
Nivel de complejidad: ALTO
Caudal medio diario bruto: 𝑞𝑚𝑑 =
125𝑙
𝑠
=
0,125𝑚3
𝑠
Caudal máximo diario: “la tabla 3.7, coeficiente de consumo máximo diario, k1”
de acuerdo al nivel de complejidad se encontró k1=1,2:
𝑄𝑀𝐷 = 1,2 ∗
125𝑙
𝑠
=
150𝑙
𝑠
=
0,150𝑚3
𝑠
Caudal de diseño: de acuerdo al RAS 2000 recomienda en B.4.4.2 “para el nivel
alto de complejidad la capacidad de diseño de la obra de captación debe ser
igual dos veces el caudal máximo diario”
𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 2 ∗ 150
𝑙
𝑠
= 300
𝑙
𝑠
= 0,3
𝑚3
𝑠
2. SELECCIÓN DE LA FUENTE DE ABASTECIMINETO
REQUISITOS FUENTE 1 FUENTE 2 OBSERVACION
El caudal de
diseño, la fuente
de abastecimiento
que se necesita
debe satisfacer
ese caudal en
cualquier
momento.
NO CUMPLE CUMPLE La fuente 1 no
cumple pero el
caudal de diseño
esta multiplicado por
factor de
amplificación y la
diferencia del Qmin
y Qdiseño es muy
pequeña, bajo a la
presente
observación la
fuente 1 CUMPLE
De acuerdo al RAS
2000 B.3.3.2.5
cantidad y caudal
mínimo “en todos
los casos, el
caudal
correspondiente al
95% del tiempo de
excedencia en la
curva de duración
de caudales diario,
Q95, debe ser
CUMPLE CUMPLE QMD=300*2=600l/s.
para fuente 1
Q95=800l/s;
Para fuente 2
Q95=1625l/s

4. superior a dos
veces el caudal
medio diario”
Analizando otros aspectos relacionados con la fuente, como medio económico,
un sistema de bombeo tiene mayor costo, ya que esta requiere una energía;
mientras que un sistema por gravedad es más económico. Analizando todas las
informaciones dadas se puede concluir que la fuente más adecuada es la 1,
3. TIPO DE BOCATOMA.
Se recomienda una de fondo con rejilla debido a las características que presenta
la fuente 1. La cual fue la fuente escogida por los planteamientos anteriores a
pesar que no cumple, teóricamente, de que el Qmin debe ser mayor de Qdiseño
4. CARACTERISTICAS DE LA REJILLA
Barrotes en varillas cuadradas de acero
Espesor de la varilla: d = 5/8”
Separación entre barrotes: b = 15mm
Inclinación de fondo: 20% = 11,31°
5. CALCULO DE COEFICIENTE DE PERDIDAS MENORES EN LA REJILLA
De acuerdo al RAS 2000, en 4.4.5.6 está dada la siguiente ecuación.
𝑘 = 𝛽(
𝑑
𝑏
)1,33
∗ 𝑠𝑒𝑛∞
𝑘 = 1,83 ∗ (
1,59
1,5
) ∗ 𝑠𝑒𝑛(11,31) = 0,39
6. PERDIDA DE CABEZA HIDRAULICA QUE GENERA LA REJILLA
De acuerdo al RAS 2000, la velocidad del agua a través de la rejilla debe ser
menor 0,15 m/s. en “4.4.5.5. Velocidad del flujo en la rejilla”
ℎ = 𝑘 ∗
𝑉2
2𝑔
ℎ = 0,39 ∗ (
0,152
2 ∗ 9,81
) = 0,000447𝑚 = 0,447𝑚𝑚
La perdida de cabeza hidráulica que genera la rejilla es muy pequeña, se
requiere una lamina de agua muy baja para garantizar la velocidad de paso
recomendado.

5. 7. DISEÑO DE DIQUE
se utilizara la ecuación de vertedero rectangular, ya que la presa se diseña como
un vertedero.
𝑄 = 1,84 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻
3
2
𝐻 = (
𝑄
1,84 ∗ 𝐿
)
2
3
𝐻𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = (
0,3
1,84 ∗ 6
)
2
3
= 0,09𝑚
𝐻𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = (
1,3
1,84 ∗ 6
)
2
3 = 0,24𝑚
𝐻𝑚𝑎𝑥 = (
2,8
1,84 ∗ 6
)
2
3
= 0,401𝑚
8. CALCULO DE VELOCIDAD
Aplicando la ecuación de continuidad.
𝑉𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 =
0,3
6 ∗ 0,09
= 0,55𝑚/𝑠
𝑉𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
1,3
6 ∗ 0,24
= 0,9𝑚/𝑠
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
2,8
6 ∗ 0,401
= 1,17𝑚/𝑠
DESCRIPCION FINALIDAD
La velocidad debe de estar entre
0,3m/s y 3m/s
CUMPLE
9. CHEQUEO DE VELOCIDAD A TRAVES DE LA REJILLA
Chequeo de la velocidad a través de la rejilla en condición del diseño.
𝐻 = 𝑘 (
𝑉2
2 ∗ 𝑔
)
𝑉 = (
2 ∗ 𝐻 ∗ 𝑔
𝑘
)
1
2
𝑉 = (
2 ∗ 0,09 ∗ 9,81
0,39
)
1
2
=
2,13𝑚
𝑠
Teniendo en cuenta que la velocidad recomendada es de 0,15m/s; y la velocidad
de chequeo es más alta teniendo en cuenta que es la condición mínima del rio.

6. Se permitirá que los sedimentos ingresen al sistema de captación y reducir la
velocidad al final para que los sólidos más pesados se precipiten, y los más livianos
puedan flotar.
10. DIMENSIONES DE LA REJILLA
𝑄 = 𝐶 𝑑 ∗ 𝐴𝑛 ∗ 𝑉𝑏
𝐴𝑛 =
𝑄
𝐶 𝑑 ∗ 𝑉𝑏
Donde Q es el Qdiseño= 0,3m/s
Coeficiente de descarga Cd= 0,75
𝐴𝑛 =
0,3
0,75 ∗ √2 ∗ 9,81 ∗ 0,09
= 0,30𝑚2
𝐴𝑛 =
𝑏
( 𝑏 + 𝑑)
∗ 𝐿𝑟 ∗ 𝐵
𝐿𝑟 =
𝐴𝑛( 𝑏 + 𝑑)
𝑏 ∗ 𝐵
Asumiendo un ancho de la rejilla
B=0,3m
𝐿𝑟 =
0,3(0,015 + 0,0159)
0,015 ∗ 0,3
= 2,06𝑚 ≈ 2,10𝑚
Se necesita garantizar que el caudal de diseño se pueda captar por la rejilla de
tal manera que si la rejilla este obstruida al 50% capte el caudal de diseño por la
cual se utilizara un factor de seguridad de 2.
B=0,6m
El área neta es.
𝐴𝑛 =
0,015
(0,015 ∗ 0,0159)
∗ 2,10 ∗ 0,6 = 0,612𝑚2
Caudal captado por la rejilla
𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 0,75 ∗ 0,612 ∗ √2 ∗ 9,81 ∗ 0,09 =
0,609𝑚3
𝑠
𝑄𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 0,75 ∗ 0,612 ∗ √2 ∗ 9,81 ∗ 0,24 =
0,996𝑚3
𝑠
𝑄𝑚𝑎𝑥 = 0,75 ∗ 0,612 ∗ √2 ∗ 9,81 ∗ 0,401 =
1,287𝑚3
𝑠

7. 11.ANCHO DE CANAL
La condición mínima critica y si la condición media cumple por ende la mínima
también cumple.
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ 𝑉
2
3 + 0,6 ∗ 𝐻
4
7
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ (0,9)
2
3 + 0,6 ∗ (0,24)
4
7 = 0,6𝑚
𝐵𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙 = 𝑋𝑠 + 0,1
𝐵𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙 = 0,6 + 0,1 = 0,7𝑚
Para el caudal máximo.
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ (1,17)
2
3 + 0,6 ∗ (0,401)
4
7 = 0,75𝑚
𝐵𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙 = 0,75 + 0,05 = 0,8𝑚
12.CALCULO DE TIRANTE
Se plantea la formula cada una de las condiciones del rio, para que encontrar un
valor que satisfaga la ecuación.
Datos
Sección rectangular
Revestimiento en concreto. n=0,012
Pendiente de 3%
Ancho del canal. B=0,8m
Formula de manning.
𝑄 = (𝐴𝑅
2
3 ∗ 𝑆
1
2 )/𝑛
𝑄 = (0.8𝑚 ∗ 𝑦 ∗ (
0.8𝑚 ∗ 𝑦
0.8𝑚 + 2 ∗ 𝑦
)
2
3 ∗ (0.03)0.5
)/0.012
A=area
R=radio hidráulico R=A/Pmojado
S=pendiente
N=coeficiente de manning
Para Qminimo de 0,609m3/s un yminimo de 0,202m
Para Qmedio de 0,996m3/s un ymedio de 0,285m
Para Qmaximo de 1,287m3/s un ymaximo de 0,343m

8. 𝑉 =
𝑄
𝐴
𝑉 𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑎 =
0,609
0,8 ∗ 0,202
=
3,77𝑚
𝑠
𝑉 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =
0,996
0,8 ∗ 0,285
=
4,37𝑚
𝑠
𝑉 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 =
1,287
0,8 ∗ 0,343
=
4,68𝑚
𝑠
La velocidad debe estar entre 2m/s y 5m/s.
13.CAMARA DE AQUIETAMIENTO
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ 𝑉
2
3 + 0,6 ∗ 𝐻
4
7
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ (4,68)
2
3 + 0,6 ∗ (0,343)
4
7 = 1,33𝑚
Teniendo en cuenta la alta velocidad de arrastre de solido, darle un ancho extra.
El ancho será 1,6m
14.CAMARA DE EXCESOS Y VERTEDERO
𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒. . = 𝑄𝑚𝑒𝑑. 𝑐𝑎𝑑 − 𝑄𝑑𝑖𝑠
𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒. . = 0,996 − 0,3 =
0,696𝑚3
𝑠
𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒 = 1,84 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻
3
2
𝐻𝑣𝑒𝑟𝑡 = (
𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒
1,84 ∗ 𝐿
)
2
3
𝐻𝑣𝑒𝑟𝑡 = (
0,696
1,84 ∗ 1,6
)
2
3
= 0,38𝑚
𝑉𝑣𝑒𝑟𝑡 =
𝑄
𝐴

9. 𝑉𝑣𝑒𝑟𝑡 =
0,696
0,38 ∗ 1,6
=
1,14𝑚
𝑠
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ 𝑉
2
3 + 0,6 ∗ 𝐻
4
7
𝑋𝑠 = 0,36 ∗ (1,14)
2
3 + 0,6 ∗ (0,38)
4
7 = 0,74𝑚
𝐵 = 0,74 + 1 = 0,84𝑚 ≈ 1𝑚
Ancho de la cámara de exceso es de 1m.
Las dimensiones finales de la cámara de aquietamiento y excesos
Ancho = 1,6m
Largo = 2,6m

10. DISEÑO DE BOCATOMA
ACUEDUCTO
BRIAN REY
JOSE ORTEGA
FELIX HERRERA
INGENIEROS CIVILES EN FORMACION
HUMBERTO PEÑARANDA
INGENIERO CIVIL
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
RIOHACHA, LA GUAJIRA
2014