Aguas Superficiales: Toma Tirolesa.

Este  es  un  tipo  de  toma  comúnmente  empleada  en  nuestro  medio,  la  toma  en  si  se construye en el lecho del río y está protegida por una rejilla, de modo que los sedimentos gruesos  no  tengan  pasada  hacia la  estructura  de  toma.  La  rejilla  se  ubica  en  forma transversal al cauce y los barrotes en dirección al flujo, esta puede tener una pequeña inclinación y por debajo de ella está la galería, que es parte del cuerpo del azud y se conecta con el canal. Las partículas menores que ingresan, son evacuadas después por medio de desarenadores y canales de lavado. Se muestra una toma tirolesa en foto 3.4
 FOTO 3.4 VISTA LATERAL Y VISTA FRONTAL DE UNA TOMA TIROLESA

El propósito de la toma, es el de derivar la cantidad de agua necesaria a través de una estructura, para cubrir una demanda estipulada. Una toma debe cumplir los siguientes
requisitos:

a)  Debe poder evacuar los caudales de crecida determinados por la hidrología, de modo que no cause ningún daño a la estructura.
b)  Debe ser capaz de captar el caudal de diseño ya sea en estación seca como en estación de lluvias.
c)  Debe captar agua de manera tal que no se contamine y en lo posible se produzca una mejoría de la calidad físico-química de las aguas.
d)  La  carga  sedimentada  debe  poder  lavarse  hidráulicamente  para  ello,  serán necesarias estructuras adicionales.
e)  La selección del punto de toma debe ser por tanto, adecuado a los requerimientos que debe cumplir la toma. A veces se requiere la construcción de un pequeño dique en el río, que ayude a captar agua en la cantidad requerida pero ello dependerá de la topografía del sitio, de las condiciones geotécnicas, de la altura de las riberas de los ríos en el lugar del dique, de la cantidad de agua que se desea captar y de los costos que ello implique.

1 Localización de la Toma

La localización de una obra de toma, es fundamental para su funcionamiento; se debe tender a localizar las tomas de modo que la carga de sedimentos que lleva el río, se mantenga en el lecho del mismo y no entre en la toma, y que la materia en suspensión sea evacuada con desarenadores y no con la toma.

Cuando las secciones de los ríos son rectas, la carga de sedimentos corre paralela a las riberas de los ríos de acuerdo a la pendiente del fondo del río. Si se presentan curvas, se da origen a un flujo helicoidal y a la deposición de sedimentos en la parte inferior del meandro.

Las tomas deben ser localizadas en la curva externa, siempre que ello sea posible. En el caso de tener las tomas en secciones rectas, se podría inducir una curva en el flujo para tener condiciones de curva externa; de todos modos, si se plantea tomar mas del 50% del caudal total, se deben tomar las precauciones necesarias para mantener la mayor parte de la carga de sedimentos en el río, por ello se debe preveer un aquietador y canal de lavado antes de la patilla de fondo en la toma.

2 Criterios de Diseño

En el diseño de una toma tipo tirolés es necesario considerar los siguientes criterios:

a)  Esta  obra  principalmente  se  adecua  a  ríos  de  montaña,  donde  las  pendientes longitudinales son pronunciadas que pueden llegar al 10% o a veces a más.
b)  Funcionan para cauces que traen avenidas de corta duración y que llevan gran cantidad de piedras.
c)  Cauces que tienen grandes variaciones de caudales, que provienen de nevados.
d)  En   cauces   que   tienen   pequeños   contenidos   de   sedimentos   finos   y   agua relativamente limpia en época de estiaje.
e)  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 del azud puede llegar a hacerse cero, aunque normalmente oscila entre 20 o
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. La baja altura del azud permite a su vez disminuir la longitud del zampeado. Estas dos ventajas hacen  que  se  economice  en  los  costos  de  una  toma  Tirolesa  y  que  sea  más económico que una convencional. Sin embargo la desventaja de este sistema es la facilidad con que se tapa la rejilla especialmente si el río trae material flotante como hojas y hierbas.
f)    La  crecida  de  diseño  se  recomienda  a  un  periodo  de  retorno  de  50  años, dependiendo de la importancia aguas abajo.

3 Componentes de una Toma Tirolesa

Los componentes de una toma Tirolesa son:

- Un tramo que esta ubicado a continuación de la rejilla, pero un poco elevada en relación con el nivel de la rejilla, este tramo representa un azud macizo como aliviadero de excedencias, por la cual vierte el caudal de crecida.
- Un tramo central, donde se ubica la rejilla.
- Un tramo hueco que tiene en su interior la galería, que conduce el agua que entra por la rejilla hasta el canal. La galería está tapada con losas de hormigón armado y en su parte sigue el mismo perfil que el azud macizo. Cuando la rejilla está pegada a la orilla, este tramo se suprime. Al final de la galería esta previsto instalar una compuerta
- Desripiador, o trampa para piedras, se ubica a continuación de la galería y en vista que  una  gran  cantidad  de  arena  y  piedras  pequeñas  entran  por  la  rejilla,  es imprescindible construir un desripiador eficiente.
Para que el desripiador tenga una salida al río con una longitud dentro los limites económicos, este debe tener una gradiente de por lo menos 3%. O sea que este tipo de toma solamente es práctico en los torrentes o río de montaña y no se ha utilizado para caudales mayores de 10 m3/s. El desripiador lleva una compuerta de fondo, que facilita la purga de material de arrastre que alcanzó a entrar por la rejilla, se recomienda operar esta compuerta cuando la demanda para riego es menor al que capta la toma.
Aliviadero lateral, se constituye en parte del desripíador, ayuda a dosificar el caudal y  generalmente  cuando  funciona  es  que  significa  que  el  desripiador  esta  con sólidos.
- Limitador de caudal, es muy importante para proteger el canal contra sobrecarga y derrame, que puede afectar seriamente la estabilidad de la obra, también se puede limitar con una pantalla de hormigón armado, obligando al flujo a trabajar a presión como orificio de fondo.
- Aguas abajo de la presa se construye un zampeado cuyas dimensiones dependen de la altura del azud y de la crecida.
4 Aspectos constructivos.

La rejilla se hace de barras de hierro de sección rectangular (pletina) o trapezoidal con la base mayor hacia arriba, colocadas paralelamente a la dirección del flujo. No se aconsejan las barras redondas pues se obstruye más rápidamente con arena y piedra y son más difíciles de limpiar.
Una  desventaja  de  las  pletinas  (barra  de  hierro  muy  aplastada)  es  su  posibilidad  de deformarse o ceder en sentido horizontal. Para evitar esto se utilizan a veces barras en forma de “T” y a veces en vez de barrotes se usan planchas perforadas con orificios circulares.  Estas  disposiciones  obligan  a aumentar  considerablemente  las  dimensiones brutas de las rejillas. También a veces se utiliza rejillas dobles, una gruesa encima y una fina debajo.
En los bordes de las barras se sujetan a un marco de hierro, pero pueden sujetarse solo a un lado y dar facilidad para que gire la otra mitad de la barra y así facilitar la limpieza.

La separación entre las barras varía de 2 a 6 cm. La sección de las barras se escoge en función de su longitud y en base de consideraciones mecánicas, es decir para que puedan resistir sin doblarse el peso
de piedras grandes. La rejilla puede tener una inclinación horizontal entre y 20 % y para facilitar el paso de las piedras se podría llegar a 30° o hasta 40°.

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