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Capacidades de almacenamiento Dr. Ramón Eduardo Arteaga Tovar

Según la figura que muestra en la página siguiente, se tiene:

a) Elevaciones físicas

a.1. N.A.mín. (=Nivel de Aguas mínimo) El N.A.mín es el nivel del almacenamiento que es proporcionado por la capacidad muerta:

CM (= Vol. de Capacidad de Azolves + Vol. de Cría de peces +otros), siendo el de mayor consideración la capacidad de azolves.

Entre los OTROS se puede tener: Abrevadero de ganado, Recreación, etc. Para fines de Irrigación el N.A.mín. = Cota de la O. de T. CAZ= kAZ NA Ve---------(1)

Donde: CAZ= Capacidad de azolves, en m3 kAZ= Coeficiente de Azolvamiento, adim. = 0.0015, para presas pequeñas NA = Vida útil de la presa, en años = 25 años, para presas pequeñas Ve = Volumen escurrido medio anual, en m3

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Para presas pequeñas se puede hacer una aproximación de: CAZ=0.1 CTA a.2. N.A.N.(= Nivel de Aguas Normales) = N.A.M.O.(=Nivel de Aguas Máximas de Operación u Ordinarias)= Elev. de la cresta vertedora, en vertedores de cresta libre. El N.A.N. es el nivel del almacenamiento que señala la capacidad total del

almacenamiento, integrado por: CTA= CM+Cu ----------- (2)

Donde: CTA= Capacidad Total de Almacenamiento, en m3 CM = Capacidad Muerta, en m3 Cu = Capacidad Útil, en m3

Como restricciones hidrológicas al almacenamiento se tienen que: Cu < Cuc y CTA < Vapr,

siendo: Cuc= Vapr/Ev --------------- (3)

Donde: Cuc= Capacidad Útil calculada, en m3 Vapr = Volumen aprovechable de almacenamiento, en m3 Ev = Eficiencia del vaso = f (% Var. Corriente y Gráficas)

Para satisfacer la restricción hidrológica: Cu = CTA- CM < CuC

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Vapr = kapr Ve -------------(4) En la que:

kapr=Coeficiente de aprovechamiento, adim.=0.3 a 0.9= (Var. del Reg. de la corriente y

Gráficas). Ve = volumen escurrido medio anual en m3

La variación del régimen de la corriente (%Var.) se obtiene con:

con el valor de %Var se obtienen de gráficas los valores de Ev y kapr

Ve = Ce pm Ac ----------- (5)

100)( .Pr

Media la a menores Prec. Prom. -Media la a Mayores Prec. Prom.Var. % ×

=

mpAnualMediaec

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donde:

Ce = coeficiente de escurrimiento, adim = 0.1 a 0.25 = f(vegetación, tamaño, pendientes, permeabilidad, precip., etc.)

pm = Precipitación media anual, en m (en el C.G. de a cuenca, o en la estación base) Ac = área de la cuenca, en m2

Vpev = 5 a 10 % Ve (± 6%) donde:

Vpev = pérdidas por evaporación, en m3 Vp = pérdidas totales en el almacenamiento, en m3

para presas pequeñas, con fines de estimación, como aproximación se puede tomar: Vp = 0.1 CTA

a.3. N.m.o. (Nivel mínimo de operación) El N.m.o. es el nivel del almacenamiento que señala a partir de que cota el gasto normal

demandado a través de la obra de toma, puede ser proporcionado. Con fines de diseño hidráulico de la obra de toma, con la finalidad de tener una

estimación del Gasto Normal (Qn) en función de la superficie de riego, se pueden considerar los siguientes Coeficientes Unitarios de riego (Cur), a menos que se tenga un estudio especifico sobre este aspecto:

Superficies (ha) Coef. Unitarios de Riego (lps./ha) 100 a 1,200

1,200 a 2,000 2,000 a 10,000

> 10,000

1.75 1.41 1.16 1.0

Para satisfacer el gasto normal por la obra de toma, se requiere el almacenamiento

mínimo de operación (Am), obtenido con: Am = CM + 0.1 Cu ------(6)

donde: Am = Almacenamiento mínimo de operación en m3

Ubicando este volumen en la curva de Elevaciones -Capacidades, se obtiene el nivel mínimo de operación inicial, que es comparado con el que exige la obra de toma de acuerdo al tamaño de su conducto, para verificar la selección de este, lo cual será detallado en el Capitulo de Obras de Toma. a.4. N.A.M.E. (=Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias)

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El N.A.M.E. es el nivel del almacenamiento que señala la cota máxima a la cual puede llegar el almacenamiento ante la presencia de una avenida máxima y que es descargada por la obra de excedencias, depende del tipo de vertedor y la capacidad de sobre almacenamiento. Así a: Mayor H Mayor capacidad reguladora menor gasto menor L menor H menor capacidad reguladora Mayor gasto Mayor L siendo obtenido con la expresión:

N.A.M.E.= N.A.N. + Hv ----------- (7)

a.5. Nivel de la Corona de la Presa. Es el nivel en la cortina al cual queda el coronamiento de la presa, el que nunca debe ser

rebasado por el agua. N.Corona = N.A.M.E. + L.B.----------- (8)

b) Altura máxima de la cortina. c)

Hmáx. = HNAN + Hv + L.B. --------- (9) Donde: Hmáx. = altura máxima de la cortina (desnivel entre la corona y la menor cota del cauce

en la zona de la cimentación), en m HNAN = altura del N.AS.N. (Desnivel entre la cota del vertedor -descarga libre- y la menor cota

del cauce en la zona de la cimentación), en m Hv = carga del vertedor, en m L.B. = libre Bordo, en m = f (marea del viento oleaje del viento, pendiente y características del

paramento mojado, factor de seguridad, etc.). Fetch (Línea máxima, medida desde la cortina hasta la cola del vaso no necesariamente en dirección normal al eje de la cortina) VASO

Línea del N.A.M.E. Para pequeños almacenamientos, según la SRH, el bordo libre se puede tomar como:

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Fetch (en Km) Bordo Libre (en m)

< 1.6 1.6 a 4.0 4.0 a 8.00

> 8.0

1.0 1.22 1.52 1.83

La American Society of Civil Engineers (A.S.C.E.) y el Bureau of Reclamation

(U.S.B.R.), recomiendan lo siguiente para la altura de las olas: Velocidad del Viento (en Km/h)

80 120 160

Fetch (en Km) h" = altura de las olas, en m

1.6 4.0 8.0 16.0

0.82 0.98 1.13 1.37

0.92 1.10 1.31 1.65

---- 1.20 1.47 1.86

Para un talud cubierto con enrocamiento, estas organizaciones recomiendan para el Libre

Bordo, lo siguiente: L.B. = 1.5 h" ----------- (10) Para talud cubierto con losa de concreto o material liso, el coeficiente aumenta sin

especificarse cuanto. Para almacenamientos medianos y grandes, se puede seguir el siguiente procedimiento

para la determinación del Libre Bordo: L.B. = h + h' ---------(11)

Siendo: h = distancia vertical entre le N.A.M.E. y la cresta de la ola, en m = 2h" /3 h' = bordo libre adicional, que sirve de protección contra el ascenso del agua, al reventar la ola,

en m. Ola h' N.A.M.E. h h" h"/3 Talud

Reventamiento de la ola La altura de la ola (h") = f (Fetch y de la Velocidad del Viento) F = Fetch (máxima distancia entre la cola del vaso y la cortina, medida en línea recta sobre la superficie del agua en el vaso al nivel del N.A.M.E.), en Km.

v = velocidad del viento en Km/h Una formula comúnmente utilizada para determinar la altura de la ola es la de Hawksley-

Henny:

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h" = (0.005 v - 0.068) √ F ---------- (12) Para el Bordo Libre adicional (h'), la SRH, recomienda lo siguiente:

Velocidad del Viento (en Km/h) 100 115 130

Condición

Bordo Libre Adicional (en m)

Materiales

Promedio Máxima Mínima

1.57 2.95 0.37

1.31 2.54 0.29

1.02 2.24 0.14

Mampostería Flexibles Rígidos