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BOCATOMA TIROLESA Definición: La Bocatoma tirolesa, llamada también Bocatoma Alpina, Caucassiana, sumergida o toma de fondo, consiste en un canal construido transversalmente en el lecho del río del que se captará el agua. En la parte superior, se encuentra cubierta por una rejilla ubicada con cierta inclinación en la dirección del flujo, por la cual ingresa el agua que se desea captar.

Los principales componentes de una toma tirolesa se presentan en la siguiente figura.

Las barras de la rejilla se encuentran alineadas en dirección de la corriente e inclinadas en dirección de aguas abajo, con el objetivo de que el material de arrastre del río pase de largo, además los barrotes deben tener un perfil apropiado de modo que las piedras no se atraquen entre ellos. Las partículas del material de arrastre más pequeñas que la separación entre barras, ingresan con el agua al canal colector, de donde deben ser separadas por medio de un desarenador o una cámara decantadora en la que el material sólido es decantado y es luego eliminado accionando una compuerta, llamada de purga. El agua libre de sedimentos, se capta por medio de un vertedero ubicado en la cámara decantadora, luego el agua es conducida hacia la zona de aprovechamiento.

Este tipo de captación es bastante simple y ha dado buenos resultados en torrentes con poco material de arrastre; en el Perú pueden diseñarse estas tomas en las partes altas de la cordillera, donde las aguas son limpias; en el caso de ríos torrentosos debe evitarse por la obstrucción de las rejillas. Se utiliza generalmente para captar caudales pequeños (entre 0.1 y 5 m3/seg). Normalmente, la rejilla se ubica en el tramo central del azud, con inclinaciones variables desde 10° hasta 45° con respecto a la horizontal.

La determinación de la inclinación de la rejilla es muy importante debido a que es necesario facilitar el paso del sedimento sobre la rejilla

La rejilla está formada por barras de hierro cuya sección transversal puede adoptar diferentes formas. Las más comunes son las de sección rectangular o trapecial con la base mayor hacia arriba, en forma de T, o rieles de ferrocarril.

Por lo general, los rieles de ferrocarril han dado buenos resultados debido a que son resistentes al impacto de pedrones y a la corrosión. El espaciamiento entre barras, según las referencias bibliográficas sugieren de 0.02 a 0.06 m de separación. Desde el punto de vista práctico, es aconsejable que el ancho de la rejilla no supere los 1.25 m. Si se requiere captar mayor caudal, será necesario ampliar el largo de la rejilla transversal al río.

PARTES DE LA BOCATOMA TIROLESA

FUNCIONAMIENTO DE LA BOCATOMA TIROLESA

BASE TEORICA Esta obra principalmente se adecua a ríos de montaña, donde las pendientes longitudinales son pronunciadas y que pueden llegar a 10 % o a veces más. 

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

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En cauces que tienen pequeños contenidos de sedimentos finos y agua relativamente limpia en época de estiaje.

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La rejilla es la parte más baja del coronamiento de la presa que cierra el río, 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.

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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

ESTUDIOS BASICOS NECESARIOS Para la construcción de una toma tirolesa se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos:    

La toma requiere de un cuerpo masivo de concreto debido a los fuertes esfuerzos que soporta. Es conveniente que el ángulo de inclinación de la rejilla varíe entre 10° y 45°. Las barras deben ser estructuralmente resistentes al paso de las piedras que transporta el río. Debe existir un suficiente borde libre entre la superficie del agua en el canal colector y la rejilla, como mínimo el 25% de la máxima profundidad de agua en el canal.  El canal colector debe tener suficiente pendiente como para poder evacuar todo el material sólido que ingrese por la rejilla.

Se debe tener en cuenta que se puede captar el flujo total del río hasta que se alcance el límite de capacidad de la rejilla. Si esta capacidad es más grande que la descarga más baja, ingresará todo el caudal del río. Si el flujo del río es mayor que la capacidad de la rejilla, caso que se presenta en crecidas, el agua que no es captada pasará a lo largo de la rejilla. Esta característica muestra que las crecidas pueden ser evacuadas con mayor seguridad por una toma tirolesa que por una presa derivadora con compuertas fijas de limpieza.

En la decisión del tipo de toma deben ser consideradas las condiciones locales, que se encuentran particularmente influenciadas por la morfología del río y la topografía.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TOMAS Tanto las tomas laterales como las tomas tirolesas requieren de un desarenador. Una toma lateral requiere necesariamente de un azud para asegurar el ingreso de agua

La toma tirolesa capta toda el agua que pasa por encima hasta la capacidad de ingreso de agua por la rejilla

Las tomas laterales son más favorables en el caso de ríos con baja pendiente, menor a 1%

Las tomas tirolesas son más favorables en el caso de ríos con pendientes mayores al 1%.

En el caso de ríos con alta cantidad de material en suspensión, es más favorable la toma lateral combinada con un buen desarenador. En el caso de ríos con alta concentración de sedimentos de fondo, es más adecuada la toma tirolesa, siempre que se cuente con un buen desarenador para la eliminación del sedimento que ingrese por la rejilla.

CRITERIOS DE DISEÑO HIDRAULICO DISEÑO DE LA REJILLA