El documento presenta el diseño de una bocatoma y sus componentes principales. Incluye el cálculo de la ventana de captación, el barraje, el canal de limpia, el colchón disipador y la escollera de protección. El objetivo general es mejorar y ampliar el sistema de agua para riego en Curasco.

1. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE LA VENTANA DE CAPTACIÓN
I. Cálculo de la Altura del Umbral del Orificio
ho = 3 Øm + b.l. , altura del umbral del orificio
donde:
Øm = Diámetro medio de los sedimentos mas gruesos
b.l. = Borde libre ≈ 0.10 m
condición: 0.2 m < ho < 1.0 m
Øm = 0.15 m
b.l. = 0.10 m => ho = 0.25 m 0.25 m
II. Cálculo de la Ventana de Captación como Vertedero
Por Forcheimer: Caudal de captación a través de la ventana
Q cap = 2 μ L √ 2 g h3
3
donde:
μ = Coef. del vertedo según la forma de la cresta
L = Long. de la ventana de captación
h = Altura de la carga sobre el vertedero de la ventana
Q cap =
μ = 0.55
L = 0.40 m => h = 0.065 m . . . incluiremos 0.12 m de corrección por obstrucción = 0.18 m
Utilizaremos:
L = 0.55 m
h = 0.30 m
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
Tipo creager
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
0.64
0.75
0.79
0.62
La ventana en una estructura de captación, tiene la función de captar el caudal a utilizar, además ésta trabaja en epocas de estiaje como
vertedero y la carga necesaria la produce el remanso generado por el azud, y en epoca de crecidas como orificio, también se debe tener en
cuenta que las rejillas de entrada ocacionan pérdidas en el gasto que se deben tener en consideración.
0.0108 m³/seg
como valores para el
predimensionamiento de la ventana
Corona ancha redondeada
Corona ancha
Canto afilado
0.49
Cima redondeada
0.51
0.5 0.55
h
L

2. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
III. Cálculo de las pérdidas por Rejilla en la Ventana de Captación
En condiciones extremas (caudal de avenida) la ventana de captación se comporta como orificio de descarga sumergida
e n = espacio entre barras = 0.10 m
e g = espacio entre barras medias = 0.119 m
Determinaremos el num. de barras: Nº de barras = 3.00 barras
Pérdida por rejilla: => a n = 0.17 m² a g = 0.27 m²
=>
e n/e g = 0.84 a n/a g = 0.61 K t = 0.81
=> V ing = V n =
Finalmente: h r = 0.000 m . . . pérdida de carga por rejilla
IV. Dimensionamiento Final de la Ventana de Captación
Q cap = Caudal de captación por la ventana
ho = 0.25 m Altura del umbral de la ventana de captación
h = 0.30 m Altura de la ventana de captación
L = 0.60 m Largo de la ventana de captación
B.L = 0.20 m Borde libre sobre la ventana de captación
h r = 0.000 m Pérdida de carga por la rejilla en la ventana
0.0108 m³/seg
0.07 m/seg 0.05 m/seg
en
Q cap.
eg
h
ho
Qing
0.20
L

3. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
DISEÑO DEL BARRAJE
I. Cálculo de la Altura del Barraje Vertedero
P = ho + h + 0.20 m . . . Altura del Paramento
P = 0.75 m
II. Cálculo de la Altura de Carga sobre el Barraje
Q b = 2 Cd √2 g L Ho 3/2
3
donde:
Q b = Caudal máximo del río => Q b =
Cd = Coef. de descarga, varia entre 0.61 - 0.75 => Cd = 0.75
L = Long. del barraje L = 2.00 m
Ho = Altura de carga sobre el barraje
=> Ho = 0.234 m => Altura de muros = 1.20 m
III. Determinación del Perfil del Barraje
y = - K x n
K n
Ho Ho 2 1.85
1.936 1.836
donde: 1.939 1.810
n, K dependen del talud del paramento aguas arriba. 1.873 1.776
x 0.05 m 0.10 m 0.15 m 0.20 m 0.25 m 0.30 m 0.35 m 0.40 m 0.45 m
y -0.03 m -0.10 m -0.21 m -0.35 m -0.53 m -0.74 m -0.99 m -1.26 m -1.57 m
2 H : 3 V
3 H : 3 V
La forma ideal es la del perfil de la superficie inferior de la napa aireada del escurrimiento sobre un vertedero de cresta afilada, el cual se
conoce con el nombre de Perfil Creager.
Talud Vertical
Pendiente Aguas Arriba
1 H : 3 V
Existen diferentes tipos de barrajes, la elección entre barraje fijo, movil o mixto, está sujeto al comportamiento del río durante la época de
avenida. Si el nivel de las aguas, en especial aguas arriba del barraje fijo aumenta y puede causar inundaciones entonces será necesario
aumentar un barraje móvil para controlar el aumento del nivel del agua sin causar problemas de inundación.
0.50 m³/seg

4. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
determinamos el punto de tangencia para abandonar el Perfil Creager
x t = 0.187 m => y t = -0.31 m
DISEÑO DEL CANAL DE LIMPIA
0.945
I. Cálculo de la Velocidad de arrastre en el Canal de Limpia
V cl = 1.5 c √ d Velocidad requerida para iniciar el arrastre
donde: =>
c = Coef. en función del tipo de material de arrastre
d = Diámetro del grano mayor a ser arrastrado (m)
4.5 3.5
=> c = 3.2
d = 0.10 m => V cl =
II. Ancho del Canal de Limpia
Según A. Mansen B = Q cl . . . Ancho del Canal de Limpia (m)
q
q = V
3
cl . . . Caudal unitario (m
2
/seg.)
g
1.52 m/seg
Es una estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos que trata de ingresar al canal de derivación, arrastrando el material que se
acumula delante de la ventana de captación. Su ubicación recomendada es perpendicular al eje del barraje vertedero y su flujo paralelo al del
río a menos que se realice un modelo hidráulico que determine otras condiciones.
c
Mezcla de grava y arena
3.9Sección cuadrada
Material
3.2Arena y grava redondeada
-1.80 m
-1.60 m
-1.40 m
-1.20 m
-1.00 m
-0.80 m
-0.60 m
-0.40 m
-0.20 m
0.00 m
0.00 m 0.10 m 0.20 m 0.30 m 0.40 m 0.50 m

5. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
donde:
Q cl = Caudal que pasa por el canal de limpia, como minimo = 2 Q cap, o el caudal medio del río
V
3
cl = Velocidad en el canal de limpia, se recomienda que esté entre 1.5 m/seg. a 3 m/seg.
=> q = => Q cl =
B = 0.98 m , Asumimos: B = 0.30 m
III. Pendiente del Canal de Limpia
Es recomendable que el canal de limpia tenga un pendiente que genere la velocidad de limpia.
Sc = n 2
g 10/9
. . . Pendiente crítica
q 2/9
donde:
q = Caudal unitario (m2
/seg.) => q =
n = Coef. de Manning n = 0.016
=> Sc = 0.0041 Como es una pendiente muy suave utilizaremos: Sc = 0.05
DISEÑO DEL COLCHÓN DISIPADOR
0.36 m²/seg 0.35 m³/seg
0.36 m²/seg
Debido a la colocación del barraje vertedero en el cauce del río se genera un imcremento de energía potencial que se transforma en energía
cinética al momento de verter el agua por encima del barraje. Se construyen estructuras de disipación aguas abajo del barraje, con el objeto
de formar un salto hidráulico, para disipar la energía cinética ganada.

6. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
I. Cálculo del Tirante conjugado menor (d1) y tirante conjugado mayor (d2)
Aplicamos balance de energía entre 0 y 1: Eo = E1 + hf o -1
Co + P + Ho + Vo
2
/ 2g = C1 + d1 +V1
2
/ 2g + 0.1 Vo
2
/ 2g
donde:
Co = Cota del terreno al pie del paramento aguas arriba
C1 = Cota del colchón disipador
P = Altura del paramento
Ho = Altura de carga sobre el barraje
d1 = Tirante conjugado menor
hf o -1 = Pérdida de carga por fricción entre 0 - 1 ≈ 0.1 Vo2
/ 2g
Vo = Velocidad de llegada o de aproximación
V1 = Velocidad en el pie del barraje
q = Gasto unitario sobre el barraje
Q = Caudal sobre el barraje
L = Long. del barraje
Se tendrán las siguentes consideraciones:
Co - C1 = 0.20 m , además: Vo = ( Q / L ) / ( P + Ho ) => Vo =
Con lo que nos quedará la siguiente ecuación: Co - C1 + P + Ho + 0.9 Vo2
/ 2g = (Q2
/ (2g L2
d12
)) + d1
(Co - C1 + P + Ho + 0.9 Vo2
/ 2g) d12
= d13
+(Q2
/ (2g L2
))
Para simplicidad de procesamiento tomaremos: A d13
+ B d12
+ C d1 + D = 0
donde: resolviendo tenemos:
A = 1.00 A = 1.00
B = - (Co - C1 + P + Ho + 0.9 Vo2
/ 2g) B = -1.19 d1 = 0.10 m
C = 0.00 C = 0.00
D = (Q2
/ 2g L2
) D = 0.00
Resolviendo para hallar el tirante conjugado mayor (d2)
d2 = d1 √ 1 + 8 Fr
2
1 - 1 => Fr1 = V1 => V1 =
2 √ g d1
Fr1 = 2.52 Flujo supercrítico => d2 = 0.18 m
0.25 m/seg
2.50 m/seg

7. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
II. Cálculo de la Longitud del Colchón Disipador
Schoklitsch: L c = 6 (d2 - d1) L c = 0.48 m Promediamos: L c = 0.91 m
Safranez: L c = 6 d1 Fr1 L c = 1.51 m
USBR: L c = 4 d2 L c = 0.72 m Utilizaremos: L c = 2.00 m
DISEÑO DEL ENROCADO DE PROTECCIÓN O ESCOLLERA
I. Cálculo de la Longitud de Escollera
L s = 0.6 Cb √ Dl 1.12 √ q Db / Dl - 1 . . . Long. de Escollera recomendad por Bligh
donde:
Cb = Coef. de Blihg
Dl =
Db =
q = Caudal de diseño por unidad de longitud del barraje
Altura comprendida entre el nivel del agua en el extremo aguas abajo del colchón disipador
y la cota de la cresta del barraje.
Altura comprendida entre la cota del estremo aguas abajo del colchón disipador y la cota
de la cresta del barraje.
Al final del colchón disipador es necesario colocar una escollera o enrocado con el fin de reducir el efecto erosivo y contrarestar el arrastre por
acción de filtración.

8. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
=>
4 6
6 7
=> Dl = 0.77 m => L s = -2.39 m
Db = 0.95 m
q = => Asumimos: L s = 1.80 m
II. Cálculo del Diámetro de la Escollera
Por Meyer - Peter: q = 0.0592 Ø
3/2
. . . Caudal unitario => Ø = q S
3/2 3/2
S 0.0592
donde:
Ø = Diámetro máximo que arrastra (m) => Ø = 0.03 m => Asumimos: Ø = 0.05 m
S = Pendiente del río = 0.08
CÁLCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN
Método de Lischtvan - Lebediev
ds = 1/(x+1)
, α = , dm = A
Be
μ = Coef. de contracción producido por las pilas (μ = 1, si no hay contracciones)
Dm = Diámetro medio del material del cauce en mm
β = Coef. que toma en cuenta el periodo de retorno del Q
x = Valor que depende del Dm
dm = Tirante medio del cauce
do = Tirante normal para avenida de diseño
Q = Caudal de máxima avenida
A = Area para avenida de diseño
Be = Ancho efectivo del cauce
0.5 a 1.0 12
α do
5/3
0.68 Dm
0.28
β dm
5/3
μ Be
Q
Arcilla
0.25 m²/seg
C (Bligh)
Arena fina y Limo 18
15
0.005 a 0.01
0.1 a 0.25Arena fina
Boloneria, gravas y arena
9Gravas y arena
Arena Gruesa
Lecho del cauce Tamaño grano (mm)

9. PROYECTO
SOLICITANTE : MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE CURASCO FECHA : MAYO 2020
DISEÑO DE BOCATOMA HUARCCONCCA
: "MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA PARA RIEGO-CURASCO"
Coeficiente β
=> A = 0.45 m² Be = 2.00 m do = 0.15 m Dm = 150 mm
=> dm = 0.23 m α =
=> ds = 0.08 m
La socavación es mínima por lo que con fines constructivos asumiremos un dentellón de: Pd = 0.15 m
3.00 m/seg
100
300
500
1000
1.00
1.03
1
0.3
20
5
2
0.2
Probabilidad anual de que se
presente el caudal de diseño (%)
100
50
0.1
Periodo de retorno T
(años)
1
2
5
20
50
0.86
0.94
0.97
Coeficiente β
0.77
0.82
1.05
1.07