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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

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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

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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

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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

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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,

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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.

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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

Page 19: diseño hidraulico-incompleto

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.

Page 20: diseño hidraulico-incompleto

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

Page 21: diseño hidraulico-incompleto

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

Page 22: diseño hidraulico-incompleto

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.

Page 23: diseño hidraulico-incompleto

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

Page 24: diseño hidraulico-incompleto

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:

Page 25: diseño hidraulico-incompleto

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

Page 26: diseño hidraulico-incompleto

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

Page 27: diseño hidraulico-incompleto

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

Page 28: diseño hidraulico-incompleto

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.

Page 29: diseño hidraulico-incompleto

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.

Page 30: diseño hidraulico-incompleto

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').

Page 31: diseño hidraulico-incompleto

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.

Page 32: diseño hidraulico-incompleto

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.

Page 33: diseño hidraulico-incompleto

MATERIA: DISEÑO HIDRAULICO

4. OBRAS DE EXCEDENCIA.

5. OBRAS DE DESVÍO.