✅ CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UNA CAPTACIÓN DE FONDO

Una captación de fondo es aquella captación de agua que va sobre el cauce de un río y que se abastece de agua a través de una rejilla que se instala sobre la parte superior de la presa, la cual siempre deberá diseñarse direccionada en el sentido normal de la corriente de agua.

De acuerdo a varios diseños, y según sea el criterio tomado, el ancho de la presa puede ser igual o menor que el ancho del río. Una captación de fondo se compone de los siguientes elementos:

Presa: Tiene como característica de tener su cota superior al mismo nivel que el fondo del río, de ahí el nombre de captación de fondo, generalmente suele diseñarse con concreto ciclópeo y a su vez podemos encontrar el canal de aducción dentro de esta.
Solado superior e inferior: Estos solados o enrocados se construyen aguas debajo de la presa con la finalidad de proteger esta última contra la erosión. Usualmente se construyen con concreto o enrocados de alta resistencia.
Muros laterales: Los muros laterales en la presa cumplen con la función de encauzar el agua hacia la rejilla y a su vez protegen los taludes del río. Su diseño estructural dará la estabilidad y ancho de los muros, estos últimos pueden ser de 60 cm o de menor ancho.
Rejilla: Esta rejilla es el componente más importante dentro de la captación de fondo, puesto que por este medio se realiza la captación de agua. Se ubica en la parte superior de la presa y a su vez se encuentra sobre el canal de aducción. La longitud de la rejilla puede ser menor en relación de la longitud total de la presa, esto dependerá del estudio de demanda de agua que requiera la captación. Puede presentar una separación entre barrotes que oscila entre 5 y 10 centímetros, un diámetro de barrotes entre oscila entre 1/2 y 1 pulgada, y las dimensiones mínimas para la rejilla será de 40 x 70 centímetros, esto con la finalidad de poder facilitar trabajos de limpieza y mantenimiento.
Canal de aducción: Este canal se encuentra dentro de la presa, se encarga de transportar el agua captada hacia la cámara de recolección. Su pendiente de fondo puede oscilar entre 1% y 4% con la finalidad que la velocidad del agua se la mínima. La sección del canal de aducción suele ser rectangular, sin embargo, existen varios diseños en los cuales se opta por una sección semi circular debido a presentar una mejor eficiencia respecto al funcionamiento hidráulico.
Cámara de recolección: Esta cámara se encarga de recolectar el agua captada a través de la rejilla, suele ser de forma cuadrada o rectangular, puede presentar muros de 30 cm de ancho o iguales a los muros laterales de la captación. Dentro de la cámara de recolección podemos encontrar el vertedero de excedencias, que devuelve el agua sobrante al río a través de una tubería.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE LA CAPTACIÓN DE FONDO

Para realizar el diseño de la captación de fondo, primero se debe observar y analizar que el río en el cual se realizará el diseño, no presente problemas de sedimentación o socavación profunda. La estructura que será diseña no debe alterar el flujo del río, es decir, el flujo normal del río debe mantenerse establece puesto que en muchas ocasiones se pueden originar problemas de inundación aguas arriba de la captación. La ubicación de la captación de fondo se realizará en zonas con estabilidad geológica, además se debe prever la seguridad de la obra a través de la colocación de un cerco alrededor de la captación de fondo, con la finalidad de protegerla de animales o personas ajenas al mantenimiento de esta.

Respecto a los componentes de la captación de fondo, se pueden tener presentes las siguientes consideraciones:

Presa: Para el diseño de la presa se debe tener presente que el caudal de diseño, es decir, el caudal máximo horario, deberá ser menor que el caudal mínimo del río para evitar problemas y cumplir con la demanda requerida. El caudal mínimo del río puede ser obtenido a través de estudios hidrológicos de la cuenca donde se encuentra el río o a través de la medición directa del caudal. Para poder determinar la lámina de agua, el diseño se realizará como un vertedero rectangular que presenta doble contracción, a su vez, por presentar contracciones, se deberá realizar la corrección a la longitud del vertedero. La velocidad que tendrá el agua al pasar por la sobre la rejilla tendrá valores que oscilen entre 0.3 y 3 m/s con la finalidad de poder aplicar ecuaciones de longitud del chorro que será aplicado en el diseño del canal de aducción.
Canal de aducción: El diseño del canal dependerá de la altura de la lámina de agua y de las ecuaciones de alcance del chorro. Los niveles en el canal de aducción se obtendrán considerando que todo el volumen de agua se captará al inicio del canal, la entrega a la cámara de recolección se realizará en descarga libre, para eso la profundidad aguas abajo deberá ser igual a la profundidad crítica, además se deberá considerar un borde libre de 15 centímetros. La velocidad de agua dentro del canal de aducción tomará valores entre 0.3 y 3 m/s.
Rejilla: Se utilizarán rejillas que sigan la dirección del flujo, se determinará el área neta de la rejilla, que será el área por el cual entra el agua hacia el canal de aducción. El caudal que pasará a través de la rejilla dependerá de la velocidad entre los barrotes y del área neta ya calculada, además de un factor para el flujo que será paralelo a la sección (0.9). La velocidad entre barrotes tendrá un valor máximo de 0.2 m/s.
Cámara de recolección: El diseño de la cámara se realizará aplicando las ecuaciones del alcance del chorro de agua. Se tendrá en cuenta que todo cálculo hidráulico establecerá las condiciones mínimas para el diseño de la cámara. La profundidad de la cámara de recolección dependerá de las pérdidas en la entrada y por fricción en la tubería que conecta la bocatoma con el desarenador. Suele tomar valores de 60 cm de profundidad.