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MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
TEMAS:
1. Generalidades sobre obras hidráulicas.
2. Tomas de fondo.
3. Tomas convencionales.
4. Obras de excedencia.
5. Obras de desvío.
FUENTE: F. Vera, 2010 Diseño Hiraulico. Editorial Utmach, Machala - El Oro S. KROCHIN 1978 Diseño
Hiraulico. Editorial EPN, Quito – Ecuador
CATEGORIA: Profesional # DE UNIDADES: 6 REACTIVOS: 18
DISEÑO HIDRÁULICO
1. GENERALIDADES SOBRE OBRAS HIDRÁULICAS
1.1. CIENCIAS APLICADA Y FUNDAMENTAL DE LA INGENIERÍA QUE TRATA SOBRE LAS
LEYES QUE GOBIERNAN EL FLUJO DE LÍQUIDOS Y EN PARTICULAR EN AGUA.
Hidráulica
1.2. BÁSICAMENTE QUE ESTUDIA LA HIDRÁULICA
La forma y dimensión que debe darse a las obras para conseguir determinar condiciones
1.3. QUÉ OBRAS PROYECTA EL DISEÑO HIDRÁULICO
Contención
Regulación
Captación
Conducción, y
Entrega de agua para la utilización en diferentes fines.
1.4. REQUISITOS QUE DEBE SATISFACER EL DISEÑO HIDRÁULICO EN ORDEN DE
PRIORIDAD
1. Funcionalidad
2. Seguridad
3. Economía
4. Estética.
1.5. COMPLETE
LA FUNCIONALIDAD SIGNIFICA QUE LAS OBRAS DEBEN TENER LAS _____ NECESARIAS PARA
____, CAPTAR, CONDUCIR Y ENTREGAR LOS CAUDALES EN LAS CONDICIONES PREVISTAS EN
EL DISEÑO. EN ESTA CONDICIÓN HAY QUE TAMBIÉN CONSIDERAR LA _______ DE OPERACIÓN
Y MANTENIMIENTO DE LA OBRA UNA VEZ QUE ÉSTA ENTRE EN FUNCIONAMIENTO.
Dimensiones – Regular – Factibilidad
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.6. SI UNA OBRA PUEDE RESISTIR EL EFECTO DE CARGAS, VELOCIDADES Y PRESIONES
DEL AGUA Y DE LAS REACCIONES DEL SUELO SOBRE EL QUE SE APOYAN SIN QUE SE
AFECTEN SU ESTABILIDAD, ESTÁ CUMPLIENDO CON EL REQUISITO DE
SEGURIDAD
1.7. DEFINA LA ECONOMÍA DE UNA OBRA DE DISEÑO HIDRÁULICO
Significa que su costo de construcción sea el mínimo posible, satisfaciendo la funcionalidad y seguridad
1.8. COMPLETE
FRECUENTEMENTE UNA OBRA FUNCIONAL TAMBIÉN ES ______, ES DECIR, ______ A LA VISTA.
Estética - Agradable
1.9. CUALES SUELEN SER LAS GRANDES INVERSIONES QUE SOLO PUEDEN SER
EMPRENDIDAS POR EL GOBIERNO CENTRAL, PROVINCIAL O MUNICIPIOS
Centrales Hidroeléctricas
Abastecimiento de Agua Potable
Regadíos, y otras
1.10. CUÁLES SON LOS INDICADORES ECONÓMICOS PARA DETERMINAR UN BUEN DÍSELO
EN EL QUE SU COSTO (C), SU OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO SEAN MÍNIMOS, Y SUS
RENDIMIENTOS Y BENEFICIOS (B) SEAN MÁXIMOS
La relación beneficio costo (B/C)
La tasa interna de retorno (TIR), y
El beneficio neto (B - C).
1.11. NIVELES DE ESTUDIO EN UN PROYECTO DE DISEÑO HIDRÁULICO
Inventario
Factibilidad, y
Diseño Definitivo
1.12. EN QUÉ NIVEL SE REALIZA UN PREDIMENSIONAMINTO Y SE OBTIENEN CANTIDADES
DE OBRAS MEDIANTE DISEÑOS GENERALES DE ESTRUCTURAS TÍPICAS. SOLUCIONANDO
PROBLEMAS, ELIMINANDO SITIOS INADECUADOS Y DESCARTANDO PROYECTOS
ANTIECONOMICOS, ADEMÁS DE DEFINIR LOS ALCANCES DE LOS ESTUDIO
Nivel de Inventario
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.13. CUÁLES SON LOS ESTUDIOS PARA OBTENER LA INFORMACIÓN BÁSICA EN UN
PROYECTO DE DISEÑO HIDRAULICO
Topografía
Hidrología
Geología
1.14. QUE SE ANALIZA EN LA FACTIBILIDAD PARA DEFINIR EL MEJOR TIPO DE OBRA.
Las diferentes variantes de un mismo proyecto
1.15. QUE INDICA UN NIVEL DE FACTIBILIDAD
Si se debe continuar con los estudios aún más alto nivel
1.16. QUE DETERMINA UN NIVEL DE FACTIBILIDAD
Costos más confiables
Rendimientos
Rentabilidad del proyecto
1.17. QUE INFORMACIÓN DEBE CONTENER UN DISEÑO DEFINITIVO
Planos
Especificaciones Técnicas
Cantidades de Obra
1.18. PARA QUE SIRVE LA INFORMACIÓN DE UN DISEÑO DEFINITIVO
Para presentar una propuesta de construcción
1.19. CUAL ES LA CLASIFICACIÓN DE LAS OBRAS SEGÚN SU FUNCIÓN
Obra de Contención
Obra de Captación
Obra de Conducción
Obra de Protección
1.20. EJEMPLOS DE OBRAS DE CONTENCIÓN
Presas
Azudes o dique
Excusas
Vertederos
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.21. FUNCIONES DE LAS OBRAS DE CONTENCIÓN
Retener caudales líquidos y sólidos
Crear cargas hidráulicas por diferencia de niveles de agua
Absorber sobre sí, las presiones hidrostáticas
Mantener embalsado grandes volúmenes de agua
1.22. EN FUNCIÓN DE QUÉ, SE GENERA LA ENERGÍA EN UNA OBRA DE CONTENCIÓN
En función directa de la carga hidráulica y el caudal.
1.23. CUÁL ES LA FUNCIÓN DE UNA OBRA DE CAPTACIÓN
Tomar el agua de una fuente cualquiera para utilizarla en diferentes objetivos
1.24. EN CUÁNTOS Y CUÁLES SON LOS GRUPOS EN QUE SE CLASIFICAN LAS OBRAS DE
CAPTACIÓN
A gravedad De derivación directa
De embalse o almacenamiento
Por bombeo De río
De canales
1.25. QUE SISTEMA DE CAPTACIÓN SE DEBE EVITAR Y PORQUE
Un sistema por bombeo ya que su mantenimiento es costoso
1.26. CUAL ES LA FUNCIÓN DE UNA OBRA DE CONDUCCIÓN
Llevar el Líquido de un punto a otro
1.27. EJEMPLOS DE OBRAS DE CONDUCCIÓN
Canales Tuberías
Conectores
Acueductos
Sifones
1.28. CUÁL ES LA FUNCIÓN DE UNA OBRA DE PROTECCIÓN
2.1.1. Su función es proteger obras realizadas, zonas habitacionales o de cultivo, causes, y orillas de río. Siendo
estas verdaderas válvulas de seguridad de los proyectos.
1.29. EJEMPLOS DE OBRAS DE PROTECIÓN
Aliviaderos o Vertederos de Exceso,
Disipadores de Energía,
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
Muros,
Enrocados,
Canales,
Desarenadotes,
Cunetas de Coronación (obra pequeña)
1.30. EXPLIQUE UNA OBRA CATEGORIA I, II, III, IV
1.31. LAS OBRAS HIDROTÉCNICAS QUE PERMITEN RETENER CAUDALES LIQUIDOS,
SÓLIDOS, Y MANTIENEN GRANDES VOLUMNES DE AGUA EMBALSADA SE DENOMINAN
Sobrepresas
1.32. CLASIFICACIÓN DE LAS SOBREPRESAS
1. Función
2. Características hidráulicas
3. Materiales utilizados en su construcción
1.33. SEGÚN SU FUNCIÓN LAS PRESAS SE CLASIFICAN EN:
1. Presas de Embalse
2. Presas de Retención
3. Presas de Mixtas
1.34. QUÉ TIPOS DE PRESAS SE CONSTRUYEN PARA ALAMACENAR AGUA EN PERIODOS DE
ABUNDANCIA Y UTILIZARLA EN PERIODOS DE ESCASEZ
Presas de Embalse
1.35. QUE PRESAS SE CONSTRUYEN PARA CREAR CARGAS HIDRÁULICAS QUE PERMITAN
LLEVAR EL AGUA A TRAVÉS DE TUBERÍAS, CANALES O TÚNELES, HASTA EL SITIO DE
UTILIZACIÓN
Presas de Embalse
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.36. QUE TIPOS DE PRESAS SE CONSTRUYEN PARA REGULAR LAS CRECIDAS Y DISMINUIR
EL EFECTO DE LAS AVENIDAS REPENTINAS.
Presas de Retención
1.37. EN QUE TIPO DE PRESA PUEDEN EMBALSARSE TEMPORALMENTE EL AGUA PARA
LUEGO EVACUARLA A TRVÉS DE UN DESAGÜE DE FORMA CONTROLADA
Presas de Retención
1.38. SI EN UNA PRESA SE ALAMACENA EL AGUA TANTO TIEMPO COMO SEA POSIBLE
MIENTRAS SE FILTRA A TRAVÉS DE BANCOS PERMEABLES SE DENOMINA
Presas de riego por inmersión o Presas de Retención
1.39. CUÁL ES LA FUNCIÓN DE UNA PRESA DE RETENCIÓN
.Las presas de retención atrapan o retienen los sedimentos o acarreo sólido.
1.40. DEFINA UNA PRESA MIXTA
Es aquella que cumple las funciones de una presa de embalse y una presa de retención.
1.41. CUÁL ES LA CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS POR SU CARACTERISTICAS HIDRAULICA
Presas Vertederos
Presas No Vertederos
1.42. LAS PRESAS QUE VIERTEN EL AGUA POR SU CORONA Y CORRESPONDEN A PRESAS DE
HORMIGÓN Y MAMPOSTERÍA SE DENOMINAN
Presas Vertederos
1.43. LAS PRESAS QUE VIERTEN EL AGUA POR SU CORONA Y CORRESPONDEN A PRESAS DE
TIERRA O ESCOLERA SE DENOMINAN
Presas No Vertederos
1.44. UN EJEMPLO DE UNA PRESA VERTEDERO Y UNA NO VERTEDERO SERIÁ
Una presa de hormigón armado a gravedad completada con diques de tierra.
1.45. CUÁL ES LA CLASIFICACIÓN DE LAS PRESAS POR LOS MATERIALES USADOS EN SU
CONSTRUCCIÓN
Presas de Hormigón:
Presas de Material Suelto
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.46. LAS PRESAS DE HORMIGÓN PUEDEN SER
A gravedad
En arco
Aligeradas
1.47. LAS PRESAS DE MATERIAL SUELTO SON
Tierra
Escollera
1.48. EN BASE A QUE ESTUDIO SE ELIGIRÁ EL SITIO DONDE SE LEVANTARÁ LA PRESA Y
SUS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
En estudios tecno-económicos
1.49. UN ESTUDIO TECNO-ECONOMICO ESTARÁ EN CONDICIONES DE LAS FUNCIONES
Geológicas,
Topográficas y
Finalidad de la obra.
1.50. QUE CONDICIONES DEBEN SER MUY ESTUDIADAS PARA DEFINIR EL SITIO DE
EMBALSE Y EL SITIO DONDE SE LEVANTARA LA PRESA
Las condiciones geológicas
El factor Hidro–Geológico
La ubicación de bancos para materiales de construcción
1.51. QUE SE CONSIDERA EN EL FACTOR HIDRO-GEÓLOGICO
Permeabilidad
Infiltración
Nivel freático
1.52. QUE DEBE GARANTIZAR UN BANCO PARA MATERIALES
Calidad
Cantidad
Cercanía al sitio de la Obra
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.53. CON RESPECTO AL VASO DE EMBALSE LOS REQUERIMIENTOS SON:
Máxima permeabilidad
Máxima estabilidad de los taludes
Mínima área de inundación en sitios cultivados y habitados
1.54. EN LA MAYORÍA DE LOS CASOS LA ELECIÓN DE LOS SITIOS DE UBICACIÓN DE LA
PRESA ES SIMULTANEO CON
El tipo de presas
1.55. LA TOPOGRAFÍA A PARTE DE DEFINIR LA UBICACIÓN DE LA PRESA TAMBIÉN DEFINE:
El volumen y con ello los costos comparativos para elegir uno u otro tipo de presa.
1.56. QUE ES LO MAS LÓGICO BUSCAR PARA SELECCIONAR LA UBICACIÓN DE LA PRESA
Cauce lo más angosto posible procurando que el eje longitudinal de la presa sea perpendicular a la dirección del
rio y a las curvas de nivel.
1.57. UN VALLE ESTRECHO SERPENTEADO ENTRE LADERAS ROCOSAS, ES EL INDICADO
PARA:
Una presa de Hormigón en Arco
1.58. UNA ZONA DE TERRNO ONDULADO ES INDICADO PARA:
Una Presa de Tierra
1.59. LAS CONDICIONES DE CIMENTACIÓN DEPENDE DE:
Características geológicas y
Espesor de los estratos que han de soportar el peso de la presa
1.60. EN LO QUE SE REFIERE A CIMENTACIÓN NOS INTERESA 3 CARACTERISTICAS:
Cantidad y calidad del material alterado y los depósitos de materiales aluviales
Resistencia de la roca o suelo y su uniformidad
Permeabilidad de la formación
1.61. EN UN EMBALSE LA CARGA HIDRAULICA NO ES CONSTANTE YA QUE VARÍA SEGÚN:
El nivel superior del embalse que son el resultado del régimen natural del río
Las condiciones de explotación del sistema
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
1.62. ASOCIE LA NOMENCLATURA CON SUS SIGNIFICADOS
El NMC Superficie libre de agua durante el paso de la avenida máxima probable
El NMA Cota máxima bajo la cual se puede aprovechar la carga hidráulica en condiciones normales
El NMe Cota mínima en la cual ya no se puede aprovechar la carga en condiciones normales
El NMv Cota máxima permisible para el depósito de los sedimentos de arrastre
Volumen de
demasía o de alivio
volumen comprendido entre el NMC y el NMA
Volumen Útil volumen comprendido entre el NMA y el Nme
Volumen de Reserva volumen comprendido entre el Nme y el Nmv
Volumen Muerto volumen comprendido entre el fondo del cauce y el nivel superior aceptable de
sedimentos
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2. TOMAS DE FONDO.
2.1. COMPLETE:
LA OBRA DE TOMA ES UNA ESTRUCTURA ________ CAPAZ DE _______ TOTAL O ________
LAS AGUAS DE UN RÍO, LAGO, VERTIENTE, CANAL, EMBALSE, ETC., CON EL OBJETO DE
SATISFACER UNA NECESIDAD O FIN DETERMINADO.
Hidráulica – Captar – Parcialmente
2.2. QUE SE DEBE HACER SI UN CURSO HÍDRICO PRESENTA ARRASTRE DE MATERIALES DE
FONDO
Implica crear dispositivos especiales que separen el caudal solidó del líquido y disponer la evacuación de estos en
forma eficiente.
2.3. QUE PROBLEMAS CAUSA LA INFLUENCIA DE MATERIAL SÓLIDO
Disminución de secciones útiles,
Depósitos de material y
Obstrucciones en general
2.4. EN EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA OBRA DE TOMA DEBEMOS TENER EN
CUENTA LO SIGUIENTE
La variación del régimen de flujo hídrico, asegurando la derivación permanente del caudal de diseño.
Ubicarle en un lugar que presente condiciones favorables para su construcción, operación y mantenimiento.
Protegerla del paso de crecidas que arrastra gran cantidad de material solidó y material flotante.
2.5. CUÁLES SON LOS CRITERIOS QUE SE DEBEN CONSIDERAR PARA SELECCIONAR EL
TIPO DE OBRA DE TOMA
La topografía de la Zona
Uso o finalidad del agua a captar
Cantidad de agua disponible
Costo de la obra
2.6. CUÁLES SON LOS TIPOS DE OBRA TOMA
Tomas de Derivación directa: Tomas de Embalse:
2.7. CUÁLES SON LAS TOMAS DE DERIVACIÓN DIRECTA
Toma de fondo caucasiana o tirolesa
Toma Convencional
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.8. CUÁLES SON LAS TOMAS DE EMBALSE
Tomas Torre: vertical o Inclinada
Tomas Obhidra
Tomas Telescópicas
Tomas para dentro del cuerpo de la presa con diferente forma
2.9. CUÁLES SON LAS CARACTERISTICAS EN TORRENTES O RÍOS DE MONTAÑA DONDE SE
PUDE INSTALAR UNA TOMA DE FONDO CAUCASIANA O TIROLESA
Fuentes pendientes longitudinales que pueden llegar al 10% o mas
Crecientes súbitas causadas por aguaceros de corta duración y fuerte intensidad que arrastran gran cantidad
de piedras.
Agua relativamente limpia en época de estiaje y con poco contenido de sedimentos.
2.10. IMPLANTACIÓN GENERAL DE LA OBRA
2.11. PARTES DE UNA TOMA DE FONDO
Muro de Ala
Cajón Repartidor o desrripiador
Compuertas
Vertederos
Desarenador
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.12. COMPLETE:
LA GALERÍA Y LA REJILLA PUEDEN ESTAR CONSTRUIDAS SOBRE UN ________ QUE
ESTARÍA A UNA _____ SOBRE EL FONDO DE __ A 50 CM
Azud – Altura – 20
2.13. CUÁL ES LA PRINCIPAL DESVENTAJA DE UNA TOMA DE FONDO
La facilidad con que se tapa la reja, con materiales como: hierbas, ramas, hojas, etc.
2.14. POR QUÉ SE ENCESITA DE UN DESRRIPIADOR A CONTINUACIÓN DE LA BOCA TOMA
Porque a través de las rejillas el agua ingresa junto con pequeñas piedras o arena.
2.15. CUÁLES SON LOS DATOS NECESARIOS PARA DISEÑAR UNA TOMA DE FONDO
Q cap. = Caudal captado.
Q crec.= Caudal de crecida
m Peso específico del material.
r = Diámetro representativo.
i = Pendiente, o inclinación será expresada en decimales
= Esfuerzo de la platina
b = Separación entre pletinas
S = Ancho de pletinas, (Valor Asumido)
2.16. CUÁLES SON LAS CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE LA REJILLA
La separación entre las pletinas (b) debe estar comprendida entre 2 a 6 cm.
El ancho (s) y el alto (a) de la platina deberá estar en función de las existentes en el mercado que
generalmente varían en intervalos de 1/8 de pulgadas.
Tienen una inclinación con la horizontal de 0º y 20º para facilitar el paso de las piedras, pero según
Bouvard se podría llegar a 30º o hasta 40º.
La longitud (L) de la rejilla varía de 0.30 a 1.5 mts con la cual despreciará toda deformación posible debido
al peso del material de arrastre que pasa sobre ella.
2.17. CUÁNTAS LONGITUDES ASUMIMOS PARA CALCULAR EL ANCHO Y EL ALTO DE
PLATINA DE LA REJILLA
3 Longitudes
2.18. FORMULAS
Peso específico del material sumergido (s.) s m - H2O
El volumen del material sobre la rejilla será: Vol. = 1/6. . r3
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
El peso del material está dado por: G= Vol. x s
L’ = L 2
( i 2
+ 1) Longitud de la rejilla
M = G/8 (L’ + 0,05) Momento máximo
W = (M/)x105 Momento resistente
a = (6W/s) Ancho de platina
Según E. Zamarín: Q = C.k.B.L. (2.g.hm) ( 1 )
Donde:
Q = Caudal captado
C = Coeficiente de contracción de la vena líquida.
K = Coeficiente de reducción de área efectiva.
B = Ancho de la rejilla
L = Longitud de la rejilla.
hm= Carga hidráulica sobre la rejilla.
Según Backmeteff - Boussineq: Q = 2.55 C K B L Ho ( 2 )
2.19. EL COEFICIENTE DE CONTRACCIÓN DE LA REJILLA ESTÁ DADO POR:
C = Co - 0.325 i
Co = Coeficiente de forma de los barrotes; esta en función de la relación:
a/b 4 Co = 0.60
a/b 4 Co = 0.50
2.20. EL COEFICIENTE DE REDUCCIÓN DEL ÁREA EFECTIVA ESTÁ DADOR POR:
K = (1 - f ) ( b / b + s)
2.21. CUÁLES SON LAS CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA DISEÑAR EL MURO DE ALA
Para el cálculo de los muros de alas se diseña con el caudal en épocas de crecida.
Asumimos un Bordo Libre igual a 0.30 m.
Las fórmulas a utilizarse serán:
H = H’ + BL
H’ = 3/2 ( Yc )
Yc = [(QC/B)2 / g]
De donde :
H = Altura de muro de ala.
BL = Bordo libre (asumimos BL = 0.30 m).
H’ = Altura crítica
Yc = Calado crítico
Qc = Caudal de crecida
B = Separación entre muros
g=gravedad
3
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.22. EN QUE CONSISTE EL MÉTODO DE ZAMARÍN PARA EL DISEÑO DE LA GALERÍA
Dividir la longitud total de la rejilla en varias partes iguales.
2.23. LA VELOCIDAD PARA EL DISEÑO DE LA GALERÍA SE CONSIDERA DE LA SIGUIENTE
MANERA:
La velocidad en el origen debe ser de 1m/seg.
La velocidad final en la galería debe estar entre los 2 a 3 m/seg.
La velocidad en cualquier punto de la galería para que no exista sedimentación debe ser mayor de 3 g.b
x Qx = (Q/B) . X .
De donde:
Q = caudal de diseño.
B = ancho de rejilla.
X = distancia desde el origen.
2.24. EL GRADIENTE HIDRAULICO ES DETERMINADO POR
J = (Vx2 . n
2) / R
4/3
Donde:
n =coeficiente de rugosidad de Manning comprendido entre 0,025 y 0,030.
R = al radio hidráulico.
2.25. COMO SE OBTIENE LA LONGITUD DE LOS PERFILES VERTICALES DE LA GALERÍA
1.- Dividimos el ancho “B” de la rejilla en partes iguales, de modo que para cada espacio x circule un caudal Qx.
2.- Debemos tener en cuenta que la velocidad inicial (Va) debe ser de por lo menos 1 m/s.
3.- La velocidad final (Vf) debe ser comprendida entre 2 y 3 m/s, con lo cual se garantiza que los sedimentos sean
arrastrados convenientemente.
4.- Debemos considerar la velocidad en cualquier punto de la galería y viene expresado por:
Vx = [(Vf - Vo) / B].X + Vo
5.-Calcuar el gradiente hidráulico
6.- Calcular la perdida de carga “hf” hf = J . X
7.- Determinamos las pérdidas locales por fricción.
8.- Determinamos la carga por velocidad.
9.- Finalmente obtenemos la longitud de los perfiles verticales, medidos a partir de la rejilla, sumándole el calado
(d), las pérdidas por fricción y las cargas por velocidad.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.26. EN FUNCIÓN DE QUÉ, SE CALCULA EL ORIFICIO DE PASO
El orificio de paso debe ser calculado en función del caudal necesario que pasa a través de él.
Q = Cd . A (2.g.hi)
De donde:
Cd = Coeficiente de descarga = 0.60
hi = Carga al centro del orificio
2.27. QUE CONDICIONES DEBEMOS CONSIDERAE PARA CALCULAR EL CAJÓN DISTRIBUIDOR
Condiciones económicamente factibles
Facilidad en el momento de la limpieza.
2.28. LA TUBERÍA DE PASO DEL DESRIPIADOR AL DESARENADOR DEBE SER
Su diseño debe ser exacto y
Debe están enmarcado en los requerimientos de la obra como son cota, diámetro y longitud.
4
DA
2
2.29. LAS OBRAS HIDRÁULICAS QUE PERMITEN SEPARAR Y REMOVER EL MATERIAL
SÓLIDO DEL AGUA SE DENOMINA
Desarenadores
2.30. LOS DESARENADORES DEBEN CONSTUIRSE LO MÁS____ POSIBLE DE LA BOCA TOMA Y
SU ______ PUEDE VARIAR DEPENDIENDO DE LA FORMA DE ___ EL MATERIAL
SEDIMENTADO
Cerca – Diseño – Evacuar
2.31. LOS TIPOS DE DESARENADORES SON:
De lavado Continuo
De lavado Intermitente
2.32. DESARENADORES DE LAVADO INTERMITENTE
Se lavan periódicamente siendo el periodo de lavado en función de la cantidad de sedimentos que trae el agua y
procurando realizar la operación de limpieza en el menor tiempo posible
2.33. PARTES DE UN DESARENADOR DE LAVADO INTERMITENTE
Una Transición de Entrada
La cámara de desarenación
t
VQ
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
Al final de la cámara se construye un vertedero
La compuerta de lavado
Canal Directo
2.34. CUÁL ES EL OBJETIVO DE UNA TRANSICIÓN DE ENTRADA
Disminuir la velocidad de ingreso a la cámara en forma uniforme lo que redundara en la eficiencia de la
desarenación, esto se consigue con un ángulo de divergencia de las paredes no mayor a 12,5º.
2.35. QUE SUCEDE EN UNA CÁMARA DE DESARENACIÓN
Las partículas sólidas caen al fondo debido a la disminución de la velocidad producida por el aumento de la sección
transversal
2.36. CUÁL ES LA PROFUNDIDAD MEDIA DEL DESARENADOR
Puede variar entre 1,5 y 4 metros.
2.37. LA SECCIÓN TRANSVERSAL DE LA CÁMARA SE LA DISEÑA PARA VELOCIDADES QUE
VAN DE ___ A ___ m/seg.
0,1 – 0,4
2.38. QUÉ SUCEDE CUANDO LAS VELOCIDADES EN LA CÁMARA DEL DESARENADOR SON
MAYORES A 0.5 m/seg
Las arenas no pueden sedimentarse en una superficie liza, como es el fondo del desarenador
2.39. LAS FORMAS DEL DESARENADOR PUDEN SER
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.40. LA SECCIÓN TRAPEZOIDAL ES RECOMENDABLE YA QUE:
Sus paredes pueden diseñarse como muros de revestimiento
2.41. PARA CAUDALES MAYORES A 2 m3/seg SE RECOMIENDA
Los desarenadores con doble cámara con lo que obviaría el canal lateral.
2.42. EN EL VERTEDERO AL FINAL DE LA CÁMARA DEL DESARENADOR SE DEBE TENER EN
CUENTA QUE:
Sobre este pasará el agua limpia hacia la conducción,
Mientras más pequeña sea la velocidad de paso por el vertedero menos turbulencia causara en el desarenador
y menos material de suspensión arrastrara,
La velocidad admisible de paso podrá llegar a 1m/seg. con una carga hidráulica sobre el vertedero no mayor
a 2,5 cm.
La gradiente del fondo debe tener una pendiente del 2 al 6 %, debe producir velocidades de limpieza de 3 a 5
m/seg. Con lo que se consigue rapidez y eficiencia en la operación de lavado la misma.
2.43. EL LUGAR POR DONDE SE DESALOJAN LOS MATERIALES DEPOSITADOS EN EL FONDO
SE LO CONOCE COMO:
Compuerta de lavado
2.44. COMO SE DISEÑA UNA COMPUERTA DE LAVADO O EVACUACIÓN
Qevac. = 2 Qcap Se diseña para un caudal de evacuación igual a dos veces el caudal de captación.
2.45. COMO SE DENOMINA A LA PARTE QUE DA SERVICIO MIENTRAS SE ESTA LAVANDO EL
DESARENADOR, Y SI EL DESARENADOR ES DE DOBLE CÁMARA YA NO SERÍA
NECESARIO CONSTRUIR
Canal Directo
2.46. CUÁLES SON LOS DOS MOVIMIENTOS A LOS QUE SERÁN SOMETIDAS LAS PARTICULAS
A SEDIMENTARSE
Una traslación horizontal con una velocidad uniforme Va
Una traslación vertical con una velocidad Vs que corresponde a la velocidad de sedimentación de las
partículas con diámetro ds.
Para encontrar la velocidad de descenso o sedimentación podemos recurrir a tablas de valores que están en función
del diámetro de las partículas a sedimentar.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.47. FORMULAS
La longitud de cámara de desarenación se la calcula por: V
Vhmk Ld
s
a
K = Coeficiente de mayoracion que esta entre 1.20 y 1.50
Hm= Profundidad media en el deserenador
Va = Velocidad de avance horisontal entre 0.1 - 0.4 m/seg
Vs = Velocidad de cedimentacion vertical.
La velocidad de paso en el vertedero vertical no debe ser mayor a 1 m/s y el caudal de paso atraves del vertedero se
la determina por
3/2
Q = k.b.H K = 2 /3 C d 2g
Cd = coeficiente de descarga, usualmente 0,62
b = Ancho necesario del vertedero para evacuar el caudal Q
H = Carga sobre el vertedero. 0.25
La conpuerta de lavado y su orificio sumergido se la diseña en borde .
Q = Cd. A. 2g.hi Qevac = Cd.A . 2g.hi
Cd = 0,60
hi = Altura desde el centro del orificio al espejo de agua
La longitud de transición podemos determinarla por: 2.tg12,5º
B -B Lt 1 2 ; no 12.5º
2.48. QUE DATOS NECESITO PARA CALCULAR EL DESARENADOR
Q =
m
d =
Va =
i =
B1 =
B2 =
2.49. COMO CALCULO LA SECCION TRANSVERSAL DEL DESARENADOR .
Con el caudal de diseño y la velocidad de traslación horizontal
Q = A . V
2.50. COMO CALCULO LA SECCION TRANSVERSAL DEL DESARENADOR
LT = (B2 - B1) / 2. Tan
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
2.51. COMO CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR (LD)
LD = k . hm . Va / Vs Longitud del desarenador.
De donde:
hi = Altura al inicio de la cámara
hf = hi + LD .i Altura al final de la cámara
hm = (hf + hi) / 2 Altura media de la cámara
2.52. CUAL ES EL CRITERIO BÁSICO PARA EL DISEÑO DEL VERTEDERO DE PASO
Debemos tomar en cuenta que su altura de carga (H) no superior a 25 cm.
Q = k . b . H3/2
b = Q / k . H3/2
b = 2.0 / 1.8 x H3/2
2.53. DISEÑO DE LA COMPUERTA DE LAVADO.
Para el diseño de la compuerta de lavado la consideramos como un orificio sumergido, teniendo en cuenta que por
allí descarga los sedimentos al momento del lavado.
Q = Cd . A . (2.g.ho) Cd =0.60
hog
QY
**2*8.0*6.0
*2
2.54. CANAL DIRECTO.
Por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador. El lavado se efectúa generalmente en un tiempo
corto, pero por si cualquier motivo, reparación o inspección, es necesario secar la cámara del desarenador, el canal
directo que va por su contorno, permite que el servicio no se suspenda. Con este fin a la entrada se colocan dos
compuertas, una de entrada al desarenador y otra al canal directo.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3. TOMAS CONVENCIONALES.
3.1 LAS PARTES QUE CONFORMAN UNA TOMA CONVENCIONAL SON:
- MURO O DIQUE (AZUD)
- UNA REJA DE ENTRADA
- DESRIPIADOR
- UNA TRANSICIÓN DE ENTRADA
- UNA COMPUERTA DE PURGA
- UN ZAMPEADO O COLCHÓN AMORTIGUADOR
- MUROS DE ALA
3.2 CON QUE PARTE SE CIERRA EL CAUCE DEL RÍO GENERANDO UN EMBALSE, OBLIGANDO A ELEVAR SU NIVEL
DE FONDO
A) MURO O DIQUE
B) MUROS DE ALA
C) DESRIPIADOR
D) ZAMPEADO
3.3 CON QUE OTRO NOMBRE SE CONOCE AL DIQUE O VERTEDERO, CUANDO POR EFECTO DE UNA CRECIDA EL
AGUA PASA SOBRE EL MISMO.
A) PRESA
B) )COMPUERTA
C) DENTELLÓN
D) AZUD
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.4 PARTE POR DONDE SE CAPTA EL AGUA QUE SE ENCUENTRA A DETERMINADA ALTURA DEL FONDO DEL RÍO,
EVITANDO DE ESTA MANERA EL INGRESO DEL MATERIAL SÓLIDO DE ARRASTRE.
A) TRANSICIÓN DE ENTRADA
B) COMPUERTA DE PURGA
C) REJA DE ENTRADA
D) ZAMPEADO
3.5 COMPLETE:
A PESAR DE QUE LA REJA EVITA LA ENTRADA DEL MATERIAL DE ARRASTRE, DE TODAS MANERAS INGRESA
MATERIAL SÓLIDO A TRAVÉS DE ELLA Y ES RECOGIDO EN UNA _____ POSTERIOR LLAMADA ________DESDE
DONDE SE EVACUA ESTE MATERIAL QUE INGRESA NUEVAMENTE AL CAUCE.
A) CUEVA - DESRIPIADOR
B) CAMARA - DESRIPIADOR
C) COMPUERTA - DESRIPIADOR
D) ZAMPEADO - CAMARA
3.6 COMPLETE:
LA TRANSICIÓN DE ENTRADA AL CANAL QUE CONECTADA AL ________ A TRAVÉS DEL ______ DE PASO . ESTE
VERTEDERO ES ___ PARA EVITAR PÉRDIDAS DE ENERGÍA, LO QUE CONDICIONA EL ANCHO MAYOR DE LA
TRANSICIÓN.
A) DESRIPIADOR – VERTEDERO –ANCHO
B) VERTEDERO - DESRIPIADOR – LARGO
C) DESRIPIADOR – VERTEDERO – CORTO
D) VERTEDERO – DESRIPIADOR – ANGOSTO
3.7 COMPLETE
UNA COMPUERTA DE PURGA, ESTÁ UBICADA A UN LADO DEL ____ CON EL PROPÓSITO DE _____ EL MATERIAL QUE
SE RETIENE FRENTE AL AZUD Y QUE PODRÍA EN DETERMINADO MOMENTO ____ LA REJA DE ENTRADA.
A) AZUD - EVACUAR – TAPAR
B) DIQUE – EVACUAR – TAPAR
C) AZUD – EVACUAR – TAPAR
D) AZUD – EVACUAR – ABRIR
3.8 POR QUÉ SE CONSTRUYE UN O COLCHÓN AMORTIGUADOR
PARA EVITAR QUE SE PRODUZCA EROSIÓN AL PIE DEL AZUD POR EFECTO DE LA GRAN ENERGÍA CINÉTICA QUE ADQUIERE
EL AGUA AL PASAR POR EL AZUD
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.9 EL ZAMPEADO PUEDE O NO TENER UNOS BLOQUES DE CHOQUE CON EL OBJETIVO DE:
DISIPAR LA ENERGÍA Y ENTREGAR EL AGUA DE EXCESO AL CAUCE EN CONDICIONES NORMALES CON LA ENERGÍA YA
DISIPADA.
3.10 FACTORES A CONSIDERARSE PARA UBICAR UNA TOMA CONVENCIONAL
- USO QUE VA A DÁRSELE AL AGUA CAPTADA
- ARRASTRE DEL MATERIAL SÓLIDO
- CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICA, GEOTÉCNICA Y GEOGRÁFICAS DE LA ZONA
3.11 UBICACIÓN DE UNA TOMA CONVENCIONAL: CUANDO LA DERIVACIÓN DEL RÍO SE REALIZA EN UN TRAMO
CURVO SE UTILIZARÁ UN ÁNGULO QUE FLUCTUÉ ENTRE
A) 15º - 30º
B) 30º - 45º
C) 45ª – 60ª
D) 0ª – 15ª
3.12 UBICACIÓN DE UNA TOMA CONVENCIONAL: CUANDO LA TOMA SE UBICA EN UN TRAMO RECTO DEL RÍO, SE
DEBE ORIGINAR UN FLUJO EN CURVATURA PARA ELLO SE DEBE:
A) REFORMAR ARTIFICIALMENTE SU CAUCE CON MUROS DE ESPIGONES
B) COLOCAR ATAGUÍAS
C) DESVIAR EL RÍO CON UNA CURVATURA DE 10ª
D) NADA
3.13 CONSIDERACIONES PARA EL ASPECTO CONSTRUCTIVO
- SE DEBEN CONSTRUIR EN ÉPOCAS DE ESTIAJE
- SE UTILIZAN ATAGUÍAS PROVISIONALES PARA DESVIAR LAS AGUAS
- SE CONSTRUYE EN EL LADO SECO, NORMALMENTE PRIMERO LA ORILLA PROTEGIDA POR LA ATAGUÍA.
3.14 CONSIDERACIONES PARA EL ASPECTO CONSTRUCTIVO
-SE CONSTRUYE LA COMPUERTA DE PURGA,
-EN EL DESRIPIADOR LA TRANSICIÓN LA COMPUERTA DE ENTRADA,
-LUEGO SE CONSTRUYE EL AZUD,
-EL ZAMPEADO
- EL MURO DE LA OTRA ORILLA.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.15 RELACIONES LOS CONCEPTOS:
CAUDALES A CONSIDERARSE EN EL DISEÑO
1)CAUDAL MÁXIMO.- A) CAUDAL QUE NOS DA LA SEGURIDAD DEL CAUDAL A CAPTAR.
TODOS LOS DEMÁS CAUDALES SERÁN MAYORES A ESTE, PODEMOS
OBSERVAR ENTONCES LA CURVA DE DURACIÓN GENERAL DEL GASTO O
CAUDAL.
2)CAUDAL MEDIO.- B) ES EL CAUDAL QUE GENERALMENTE TRAE EL RÍO LA MAYOR PARTE
DEL AÑO.
3)CAUDAL MÍNIMO.- C) CAUDALES MAYORES AL NORMAL PARA PERIODO DE RETONO DE 5,
10, 100, 1000 AÑOS DEPENDIENDO DE LA IMPORTANCIA DE LA OBRA
A) 1A, 2B, 3C
B) 1C, 2A, 3B
C) 1B, 2A, 3C
D) 1C, 2B, 3A.
3.16 COMPLETE
UN AZUD ES UN ALIVIADERO DE LAS AGUAS DE CRECIDA Y DE EXCEDENTES. EL CAUDAL QUE PASA POR ESTA
ADQUIERE GRAN ENERGÍA ____ SI NO SE LA CONTROLA AL INTEGRARSE AL CAUCE AGUAS ABAJO PROVOCA ____
QUE EN MUCHOS DE LOS CASOS PONDRÍAN EN PELIGRO LA _______ DE LAS OBRAS.
A) POTENCIAL – DESGASTE - INESTABILIDAD
B) CINÉTICA – EROSIONES – ESTABILIDAD
C) CINÉTICA – EROSIONES - INESTABILIDAD
D) POTENCIAL – EROSIONES - ESTABILIDAD
3.17 CON QUE SE DISIPA LA ENERGÍA CINÉTICA DEL CAUDAL QUE PASA SOBRE EL AZUD
CON UN ZAMPEADO O CUENCO AMORTIGUADOR.
3.17 PARTES DE UN AZUD SIN CONTROL
1) La parte de aguas arriba del origen de coordenadas que se define como paramento (P) y una curva simple
con una tangente o también puede ser una curva de varios radios.
2) La porción aguas abajo inmediatamente del origen de coordenadas se definen con la ecuación de
CREAGER.
n
oo H
xK
H
y
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
Donde:
K y n: Son constantes cuyos valores dependen da la inclinación del paramento y de la velocidad de llegada.
Ho: Es la carga hidráulica igual a: Ho = ha + ho.
ha: carga de velocidad en (m): ha = V2 / 2g.
ho: carga hidráulica neta desde la cresta del vertedero hasta el espejo de agua.
X y Y: son las coordenadas.
3) El perfil de Creager termina en el punto elegido aguas abajo del origen de coordenadas y a partir de ese
punto se diseña una transición mediante una curva circular de radio R = 0,5 H.
4) Finalmente empatamos con el cuenco amortiguador que nos sirve para disipar la energía cinética. Este
cuenco puede no ser horizontal teniendo entonces un cuenco cóncavo o deflector.
3.18 DESCARGA SOBRE EL AZUD SIN CONTROL
El caudal que pasa por sobre un azud sin control puede definirse por la ecuación:
Q = C x L x Ho3/2
Donde:
Q = Caudal de descarga expresado en m3/seg.
C = Coeficiente de descarga variable que depende de la profundidad de llegada de la inclinación del paramento (P)
de la velocidad de llegada y de la interferencia del zampeado y del calado aguas abajo.
L = longitud efectiva de la cresta, expresada en metros.
Ho = Carga hidráulica.
3.19 EFECTOS DE LA INTERFERENCIA DEL ZAMPEADO Y DE LA SUMERGENCIA AGUAS
ABAJO
Cuando al nivel del agua aguas abajo de un vertedero es lo suficientemente elevado como para afectar a la descarga
se dice que el vertedero es ahogado. El flujo por un vertedero tipo azud puede tener varias formas diferentes según
la posición relativa del zampeado y del calado aguas abajo, así tenemos:
El chorro de alta velocidad puede continuar hacia aguas abajo con régimen supercrítico.
Puede ocurrir un resalto hidráulico parcial o incompleto.
Puede ocurrir un verdadero resalto hidráulico.
Puede ocurrir un resalto hidráulico ahogado en la que el chorro de alta velocidad continua hacia aguas abajo
Puede no formarse el resalto hidráulico.
3.20 DISIPACIÓN DE LA ENERGÍA
LA DISIPACIÓN DE LA ENERGÍA CINÉTICA ADQUIRIDA POR EL AGUA AL PASAR POR EL AZUD SE LO CONSIGUE DE DOS
FORMAS:
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
- MEDIANTE UN CUENCO CÓNCAVO O DEFLECTOR QUE LANZA EL CHORRO AL AIRE.
- Mediante un cuenco horizontal o zampeado.
En el cuenco amortiguador se produce un resalto hidráulico y se calcula el calado contraído aplicando Bernoulli.
El cálculo de la disipación de la energía al pie del azud se realiza calculando el calado dcont al pie del azud.
Donde:
q = caudal unitario.
T = va desde el espejo de agua hasta la solera del cuenco.
K = coeficiente de pérdidas, está entre 0,9 y 1,0.
1. Sí es que el calado conjugado y1 es mayor al calado contraído d, este resalto es rechazado con1 dy
2. Sí y1 es igual al calado contraído, el resalto se forma inmediatamente a partir del calado contraído, esto es lo
ideal con1 dy
3. Sí y1 es menor al calado contraído el resalto es ahogado, el flujo se sumerge y el espejo de agua llega a tocar
el azud con1 dy
Se puede aceptar una variación de ± 40cm entre y2 y do (do es el calado normal)
3.21 CUÁLES SON LOS DATOS PARA EL CÁLCULOS PARA EL DISEÑO DEL AZUD
Datos:
Qcap Caudal de diseño
Qmc Caudal máximo de crecida
L Ancho del río
P Paramento
m
Peso específico del material.
i Inclinación del Terreno
PR Período de retorno
3.22 FORMULAS
Cálculo del caudal unitario Q = c*L*Ho^ (3/2)
c = varía de 3 – 4
CÁLCULO DEL PERFIL DE CREAGER: Y/Ho = -K(X/Ho)n
3.23 QUE SUCEDE SI AL HACER LOS CÁLCULOS NOS DAMOS CUENTA QUE Y2 LA COTA SERÍA MAYOR A LA COTA
DEL CAUDAL MÁXIMO DE CRECIDA
2/12 conto
contdTgK
qd
g
VTTo
2
2
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
Esto implica que el resalto hidráulico continuaría siendo arrastrado hacia aguas abajo lo cual no es conveniente.
3.24 QUÉ SE RECOMIENDA HACER SI SABEMOS QUE EL RESALTO HIDRÁULICO SERÁ ARRASTRADO AGUAS ABAJO
Se procura nivelar los niveles el cual procederíamos bajar la cota del cuenco en un valor acuerdo a la siguiente
ecuación:
Se puede bajar o subir un valor:
e =( K1 * Y2 ) – do …………. K = 1.00 - 1.20
3.25 FORMULA
Calculo de la Longitud del resalto hidráulico LR = 6,9 (Y2-Y1)
Cálculo de la longitud del cuenco: (Lc) Lc = ( 1.1 a 1.2 ) * LR
Longitud del enrocado: (Le) Le= ( 1.50 a 2.0)ds
ds = ( 1.75 a 2.00 ) x h
Fb = 1.76 50D
h = 1.34 ( q2 / Fb )
1/3
3.26 QUÉ RECOMIENDA EL LIBRO DE BUREAU
Si es que fuese necesario hacer una protección en el cauce aguas abajo, a continuación del zampeado, siempre y
cuando las condiciones geológicas lo pidan, construir un enrocado.
3.27 DE QUE DEPENDE EL ESPESOR DEL ENROCADO
El espesor del enrocado depende de las condiciones del estrato del terreno
3.28 QUE PROFUNDIDAD SE RECOMIENDA PARA EL ENROCADO
Se recomienda la siguiente profundidad de enrocado: D50 = 60 cm.
D50: Diámetro representativo de la roca a colocar en el cual el 50% del material es de iguales características.
3.29 COMPLETE
LOS AZUDES PUEDEN SER ______ SOBRE ROCA, MATERIALES _______ FINOS O SOBRE UNA FUNDACIÓN _______DE
DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES.
A) FUNDIDOS – PERMEABLES – ESTRATIFICADA
B) UBICADOS – IMPERMEABLES – SÓLIDA
C) FUNDIDOS – IMPERMEABLES – ESTRATIFICADA
D) COLOCADOS – PERMEABLES – SÓLIDA
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.30 QUE FACTORES DEBEMOS CONSIDERAR PARA LA ESTABILIDAD DEL AZUD
Infiltración
Supresión
Erosión
3.31 COMO SE FORMA UNA RED O MALLA DE FLUJO EN UNA FUNDACIÓN PERMEABLE
Mediante las líneas de flujo que permiten un gasto a través de ellas y las líneas equipotenciales que originan la
formación de pequeñas tubos que permiten la erosión.
3.32 CÓMO SE EVITA O CONTRARRESTA LA INFILTRACIÓN
1. Aumentando la longitud de recorrido del flujo filtratorio.
2. Construyendo tabla estacado
3. Construyendo filtros o drenes.
3.33 DEFINA SUBPRESIÓN
Fuerza por debajo de la estructura que se forma al asentar una estructura sobre una fundación permeable y
establecer la carga de agua; y al sentido contrario del peso de la misma que tiende a levantarla
3.34 CÓMO SE EVITA O CONTRARRESTA LA SUBPRESIÓN
La subpresión se contrarresta de igual forma que la infiltración pues es consecuente de esta
1. Aumentando la longitud de recorrido del flujo filtratorio.
2. Construyendo tabla estacado
3. Construyendo filtros o drenes.
3.35 FENÓMENO QUE PONE EN PELIGRO LA ESTABILIDAD DEL AZUD
Erosión
3.36 LA EROSIÓN ES LA SUMA DE:
La infiltración y
Subpresión
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.37 QUÉ GENERA LA INFILTRACIÓN Y SUBPRESIÓN:
Levantamiento del material
Arrastre del material
Tubificación en estratos
3.38 LA EROSIÓN MÁS LAS FUERZAS ACTUANTES SOBRE LA ESTRUCTURA NO DEBEN PRODUCIR:
Hundimiento,
Deslizamiento o volcamiento
3.39 PARA FACILIDAD DE CÁLCULO EL AZUD Y EL CUENCO AMORTIGUADOR SE LOS CONSIDERA POR
Por separado
3.40 COMO SE CONSTRUYE UN AZUD PARA GARANTIZAR UNA MAYOR ESTABILIDAD
Los azudes se diseñan y construyen con un dentellón que los ancla al piso lo que garantiza su estabilidad al
deslizamiento.
3.41 ESQUEMAS DE CARGAS ACTUANTES SOBRE LA OBRA Y FORMULAS
Nmc = Nivel maximo de crecida
G = es el peso propio del azud.
W = es el peso del agua sobre el azud
S = es el valor de la subpresión.
Fl = presión hidrostática del agua, aguas arriba.
F2 = presión hidrostática del agua, aguas abajo.
Psis = fuerza sísmica por efecto del peso propio.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
Pwsis = fuerza sísmica por efecto del agua embalsada.
D = Dentellones
hcg = Altura desde el espejo de agua hasta la mitad del paramento
PRESIÓN HIDROSTÁTICA (F1)
F1 = γ x hcg x A
= peso especifico del agua.
hcg = altura desde el espejo de agua hasta el centro de la pared.
A = área de aplicación.
Y1 = Punto de aplicación de la fuerza (F1) desde el espejo de agua.
Punto de aplicación:
Yl = (Icg / (hcg x A)) + hcg
PRESIÓN DE SEDIMENTOS (PSED) Psed = 1/2 x γsed x(h2)x tg
2(45º - Θ/2)x L
Punto de Aplicación = 1/3 h
L = ancho de la pared del azud.
Θ = ángulo de fricción interno
γs = peso sumergido.
PRESIÓN SÍSMICA POR EFECTOS DEL AGUA EMBALSADA Pwsis = 0.726 x Pe x Y1 x L
Pe = C x λ x γ x HW
C = coeficiente que esta en función de la relación yl /Hw
Y1 = Hw - dsis
λ= la intensidad del sismo (Aceleración del sismo / Aceleración de la gravedad)
Hw = la altura hasta el espejo de agua.
Punto de aplicación de: dsis = 0.425 Hw
FUERZA PRODUCIDA POR LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA AGUAS ABAJO (F2) F2 = 1/2 * γ * dcont2
* L
Punto de Aplicación = dcont/3
PESO PROPIO DEL AZUD (G) G= V x m
EFECTO POR PESO PROPIO DEL AZUD (GSIS) G sis = G x
Aplicada en el centro de gravedad
= aceleración horizontal por terremoto.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.42 LOS DENTELLONES SE PUEDEN CONSTRUIR DE:
* Concreto
* De cortinas de cemento
* Ataguías de tablestacas de acero.
3.43 GENERALIDADES DE LOS DENTELLONES
Cada tipo puede ser efectivo en circunstancias adecuadas.
Las ataguías de madera se pueden usar como dentellones debajo de los zampeados de aguas arriba o aguas
abajo.
No se recomienda las tablestacas formadas con tablones cuando es necesario hincarlas.
Los muros de concreto forman los mejores dentellones para evitar las filtraciones subterráneas y se usan con
frecuencia.
Los muros de concreto además de actuar como dentellones, pueden proyectarse para que contribuyan
bastante a la estabilidad (resistencia al deslizamiento) de la presa, cuando se colocan en la sección vertedora.
3.44 FORMULAS
LONGITUD DEL DELANTAL Ld = 6 H
LONGITUD DE DENTELLONES DI = (0,75 a 0,80)H
D2 = ( 1 a 1.5)H
D3 = (0.3)*H
DETERMINACIÓN DE LA SUBPRESIÓN Debe cumplirse t + H2 t + H2 + s
t = s / -1 ….. pero no 0.30m
s = subpresión
= peso específico del material
t = espesor del cuenco
LA SUBPRESIÓN EN CUALQUIER PUNTO SA = H - (L1 / L)* H (Bligh)
Donde:
H= Diferencia de nivel entre espejo de aguas arriba y aguas abajo.
L1= Distancias de recorrido desde el origen del escurrimiento hasta el punto considerando.
L= recorrido total del escurrimiento.
L=V+1/3H' (Lane)
Donde:
L = Longitud del recorrido
V = valores de recorrido vertical (si la inclinación es mayor a 45° se considera como un valor de V).
H' = Valores de recorrido horizontal (si es menor a 45° se considera como un valor de H').
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
El factor de seguridad de deslizamiento es: fsd = ( FV / FH )* f 1.20
fsd = factor de seguridad al deslizamiento.
f= Coeficiente de rozamiento Estático
FV = G - S
FH = F1 + Psed. + Pwsis. + Gsis - F2
Fv = sumatoria de fuerzas verticales.
Fh = sumatoria de fuerzas horizontales.
La estabilidad al volcamiento está dada por:
Kv = Me / Mv > 1.5
Kv = Factor de seguridad al volcamiento respecto a un punto cualquiera
Me = Sumatoria de Momentos estabilizantes
Mv = Sumatoria de Momentos volcantes
ESFUERZOS DE CIMENTACIÓN
Mm = RNx – RHY
Mm = Momentos con respecto al punto medio de la fundación.
RN = Resultante de las fuerzas verticales
X = Es la distancia horizontal de aplicación de Rv con respecto al punto medio de la fundación.
RH = Resultante de las fuerzas horizontales.
Y = Distancia desde la fundación hasta el punto donde pasan las fuerzas horizontales.
an = distancia desde el paramento hasta el centro de gravedad.
El esfuerzo de tensión está dada por:
RN
1-2 = (1 6 e/b)
b X L
La excentricidad “e” esta dada por:
Mm
e = < b/6
RN
RN = resultante normal.
b = base del azud.
L = ancho del azud.
e = excentricidad.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
3.45 QUE NOS DICE EL CRITERIO EXPERIMENTAL DE BLIGH
La subpresión se reparte proporcionalmente a la longitud de recorrido del agua siguiendo la línea de contacto entre
la estructura y el material de fundación.
3.46 QUE NOS DICE EL CRITERIO DE LANE
Que la longitud de recorrido obtenida según el criterio de Bligh es excesiva y le da más énfasis al camino vertical
seguido por el agua.
3.47 QUÉ ES EL FACTOR DE DESLIZAMIENTO PERMISIBLE
Es el coeficiente de fricción estática entre dos superficies de deslizamiento reducido por un factor de seguridad
conveniente
3.48 BAJO QUÉ CIRCUNSTANCIAS SE CONSIDERA UNA PRESA SEGURA CONTRA EL DESLIZAMIENTO
Si f, representa el factor de deslizamiento permitido, una presa se considera segura contra el deslizamiento cuando
V(w – U) es igual o menor que f
3.49 COEFICIENTE DE ROZAMIENTO ESTÁTICO SEGÚN POPOV
Según POPOV el Coeficiente de rozamiento Estático (f) está en función de los materiales de fundación siendo
estos:
MATERIAL f
Roca...................................... 0.6 - 0.7
Grava .................................... 0.5 - 0.6
Arena..................................... 0.4 - 0.5
Limo .................................... 0.3 - 0.4
Arcilla ................................... 0.2 - 0.3
3.50 CUÁNDO SE CONSIDERA UNA PRESA SEGURA CONTRA EL VUELCO CON UN AMPLIO FACTOR DE SEGURIDAD
Si el esfuerzo vertical en la arista de aguas arriba que se calcule en cualquier sección horizontal, excede a la
Subpresión en ese punto
3.51 CUÁNDO AUMENTA LA TENDENCIA EN EL AZUD A VOLCARSE
Si la subpresión en el paramento de agua arriba excede al esfuerzo vertical en cualquier sección horizontal,
3.52 SI EL COEFICIENTE DE DESLIZAMIENTO ES MENOR A 1,5 QUE SUCEDE CON LA ESTRUCTURA
La estructura va a volcarse entonces hay que darle mayor volumen a la estructura consecuentemente mayores
cargas estabilizantes.
MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO
4. OBRAS DE EXCEDENCIA.
5. OBRAS DE DESVÍO.