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OBRAS DE TOMA Preparado: Ing. Ivar Colodro M 1.- COMPONENTES DE UN SISTEMA.- Un Sistema de aprovechamiento hidrico puede ser: Por Gravedad Por Bombeo Mixto (gravedad-Bombeo) Los componentes de un sistema de aprovechamiento son: 2.- OBRA DE TOMA .- La obra de toma es la estructura hidráulica de mayor importancia de alimentará un sistema de generación de energía hidroeléctrica, riego la obra de toma, se tomarán decisiones respecto a la disposición de Obra. Los diferentes tipos de obras de toma han sido desarrollados sobre l hidráulicos, principalmente en aquellos aplicados a cursos de sedimentos. Cada intervención sobre el recurso hídrico, origina alteraciones en abajo de la estructura de captación, por lo que su aplicación deberá satisfacción de la demanda definida por el proyecto y los niveles inferiores. De acuerdo al tipo de fuente de aprovechamiento las obras de toma pu a.- Obras de Toma superficiales: Presa derivadora Toma directa Toma tirolesa o de fondo Estacion de Bombeo

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OBRAS DE TOMA Preparado: Ing. Ivar Colodro M. 1.-COMPONENTES DE UN SISTEMA.- Un Sistema de aprovechamiento hidrico puede ser: -Por Gravedad -Por Bombeo -Mixto (gravedad-Bombeo) Los componentes de un sistema de aprovechamiento son: 2.-OBRA DE TOMA.- La obra de toma es la estructura hidrulica de mayor importancia de un sistema de aduccin, que alimentar un sistema de generacin de energa hidroelctrica, riego, agua potable, etc. A partir de la obra de toma, se tomarn decisiones respecto a la disposicin de los dems componentes de la Obra.Los diferentes tipos de obras de toma han sido desarrollados sobre la base de estudios en modelos hidrulicos,principalmenteenaquellosaplicadosacursosdeaguacongrantransportede sedimentos. Cada intervencin sobre el recurso hdrico, origina alteraciones en el rgimen de caudales, aguas abajo de la estructura de captacin, por lo que su aplicacin deber considerar al mismo tiempo la satisfaccindelademandadefinidaporelproyectoylosimpactossobresectoresubicadosen niveles inferiores. De acuerdo al tipo de fuente de aprovechamiento las obras de toma pueden ser: a.- Obras de Toma superficiales:Presa derivadora Toma directa Toma tirolesa o de fondo Estacion de Bombeo OBRA DE TOMA DIRECTA PRESA DERIVADORA OBRA DE TOMA TIROLESA O REJILLA DE FONDO ESTACION DE BOMBEO b.- Toma Subsuperficial:Galerias Filtrantes GALERIA DE FILTRACION b.- Obras de Toma de aguas subterraneas:Captacin de vertientes Pozos excavados Pozos profundos CAPTACION DE VERTIENTES POZO EXCAVADO POZO PROFUNDO 3.- OBRA DE TOMA SUPERFICIALES Sedefinecomounaobradetomacaptacin,laestructuraqueseconstruyeconelobjetodederivarlas aguasdeloscaucesnaturalesyproveer un suministroadecuado yaseaparaconsumo humanoindustrial, irrigacin o produccin de energa. La finalidad bsica de las obras de captacin es asegurar de manera continua y bajo cualquier condicin de flujo la captacin del caudal de diseo previsto. Las obras de captacin son obras superficiales, cuyas elevaciones se escogen de manera que generalmente lasreasaservirsedominenporgravedadyqueademssusdiferentespartesconstitutivasnosufran averas por la accin del agua en caso de crecientes. Cuandosevaconstruirunaestructuraparaderivarundeterminadocaudaldeunacorrientedeagua,se debeconsiderarqueelmayorproblemaalrealizareldiseosereldeeliminarocontrolarelmaterial transportadoporlacorriente,yasealacargadesedimentosdefondo,ensuspensinoloscuerpos flotantes. El diseo de la obra de toma deber ser realizado en asociacin a las condiciones naturales existentes, a los procesosqueestnendesarrolloyalosimpactosposterioresquesegenerarnaconsecuenciadela intervencin. Las obras de toma en general debern cumplir las siguientes condiciones: a.-Con cualquier elevacin del ri deben captar una cantidad de agua prcticamente constante b.- Debern controlar en lo posible el paso de material slido y flotante, haciendo que este continu en el ri. c.- Satisfacer las condiciones de seguridad necesarias INFRAESTRUCTURA DE RIEGO EN BOLIVIA Ao: 2005 Fuente PRONAR DepartamentoCaptacionAlmacenamiento Galeria Filtrante Presa derivadora Toma Tirolesa TajamarToma Directa EstanqueAtajadoPresa Chuquisaca212728622818 Cochabamba4323188416729563 La Paz10798083145737 Oruro676316217185 Potos10183793239913 Santa Cruz5344175524 Tarija236158531881 Total26534118413.998839729141 NUMERO SISTEMAS DE RIEGO POR FUENTE EN TARIJA Ao 2005 Fuente PRONAR ProvinciaRioVertienteEmbalse Arce1012 Avilez9311 OConnor561 Cercado971 Gran Chaco41 Mendez13512 Total523261 INFRAESTRUCTURA DE RIEGO Ao 2005 Fuente PRONAR ProvinciaCaptacionAlmacenamiento Galeria Filtrante Presa derivadora TajamarToma Directa EstanqueAtajadoPresa Arce 61051 Avilez 3143106110 OConnor 121351 Cercado 61224721 Gran Chaco 8249 Mendez 131921156 Total236158538181 3.1.-INFORMACION BASICA PARA EL PROYECTO Los estudios a realizarse debern programarse de manera tal que la bondad del proyecto determine lo mas viabletcnicayeconmicaysocialmenteunasolucinsocialasatisfacer.Elcostomximojustificable estarlimitadoporlamagnituddelaobraydependerdelascaractersticasdellugar,condicionesde cimentacin y de algunos factores hidrolgicos, los estudios a realizarse debern comprender: a.- Datos generales del sitio.- (visita de campo) b.- Estudios topogrficos.- Localizacindelsitioparalaobradetoma.-Dependersielsistemaesporgravedadobombeo,en general el tramo del ri donde se ubica la obra de captacindeberserrecto,concauceestabley definido, sin peligro dederrumbes y con pendiente mas o menos uniforme, cuando es necesario ubicar la toma en una curva del ri, la margen mas apropiada es el lado cncavo, con el fin de disminuir la cantidad deslidosquese pueden captar,lasmrgenesdebernser suficientementealtas paraevitar inundaciones aguas arriba. Datos de la Cuenca.- (rea, pendiente, etc.) Planos topogrficos del sitio.- (Plano topogrfico del sitio elegido, perfil del eje, perfil longitudinal). c.- Estudios hidrolgicos.- Para disear una obra de captacin es necesario conocer el caudal de agua que se quiere aprovechar y la magnitud de las crecientes del ri. Una obra debe ser proyectada en tal forma que puedacaptartodoelcaudaldediseo,peronomasqueesteeigualmentedeberpermitirelpasodelas crecidas sin sufrir daos, este estudio comprende el siguiente anlisis: * Caudal aprovechable del ri (seguridad de la obra) * Creciente mxima ( periodo de retorno) * Curva elevacin caudal en la seccin considerada * Capacidad de la obra de toma (demandas de agua potable, riego, centrales hidroelctricas, etc.) * Sedimentos (Carga de fondo, sediementables y flotantes) * Curva de remanso agua arriba de la toma d.- Estudios geolgicos.- Un estudio geolgico es importante, pero suprecisin y detalle depender de la importancia y magnitud de la obra a estudiar, por razones econmicas es recomendable tratar de ubicar el sitio de una obra de toma en un lugar donde se tenga un lecho de material firme y resistente y con laderas establessinpeligrodeerosin.Enbaseaesteestudioseelaboranlosperfilesgeolgicos,loscualesse realizanmedianteperforacionesquepermitendeterminarunperfildelaformacindelmaterialdelsub. suelo, adems de la descripcin de los materiales en los sitios seleccionados. En base a esta informacin se puede predecir tanto a nivel de superficie como de subsuelo: La capacidad de soporte de la fundacin, los efectos de las cargas hidrostticas que pueden ocasionar, los efectos de las infiltraciones sobrelaestabilidad delafundacinylas perdidas deagua,el tipo detratamiento queselo debe dar a la fundacin, los tipo y volmenes de materiales disponibles de construccin, etc. e.- Estudio de Suelos.- a.- Descripcin y clasificacin de los materiales existentes en el cauce y laderas b.- Granulometra de los materiales c.- Permeabilidad de la cimentacin d.- Angulo de friccin interna y cohesin de los materiales a excavar e.- Taludes de corte f.- Capacidad de carga de la fundacin 3.2.-CLASIFICACION DE LOS RIOS.- Los ros pueden ser clasificados basados en los siguientes criterios: 3.2.1.-Clasificacin por Caudal.- a.- Ros Perennes.- Son aquellos que siempre conducen agua a lo largo del ao, su descarga proviene de loa acuferos y de las nieves derretidas. b.- Ros no-perennes.-Son los ros que obtienen sus aguas de lluvia, se caracterizan por tener picos muy altos en la poca de lluvias, pero por lo general se secan en el invierno (poca seca) c.-Torrenteras.-Tienenflujosmuyaltosporperiodosmuycortosyluegosesecan.Estossepresentan inmediatamente despus de que comienzan eventos aislados de lluvia. d.- Ros vrgenes.- Son aquellos que se secan debido a efectos de precolacin y/o evaporacin, sin llegar a desembocar en otros cursos o en el mar. 3.2.2.-Clasificacin por ubicacin.- a.- Ros en montaa.- Estos ros se dividen por el curso en ros en curso rocoso y en curso pedregoso. b.- Ros en planicie.- Son ros que despus de dejar las montaas entran en las planicies, donde corren por suelos aluviales. c.-Ros endeltaoabanico.-Unavez quellegana lasplaniciesdeltaicas, sedividen engrannumerode ramales o abanico, debido a las pendientes extremadamente suaves d.-Rosenmarea.-Escuandolasmareasafectanlasaguasdelosrosensudesembocadura, remansndolas aguas arriba (curso deltaico) 3.2.3.-Clasificacin por forma.- a.- Ros derechos.- Son ros de alineacin recta y de seccin transversal constante b.- Ros que meandran.- En suelos aluviales los ros tienden a formar curvas llamadas meandros c.- Ros Braided.- Son aquellos que fluyen en varias corrientes, rodeando islas formadas por sedimentos. 3.3.-FASES DE LOS RIOS.- Los ros. Desde su origen en las montaas hasta que desembocan en el mar pasan por cuatro fases o cursos, representadas grficamente en la figura N 1, siendo estos: -Fase rocosa o de montaa -Fase pedregosa o de sub-montaa -Fase aluvial o de valle -Fase deltaic *Fase rocosa.- Este curso rocoso o de montaa, es la primera fase por la queatraviesan los ros, el cursodelosrosesformadopor corteydegradacin.Laseccintransversalestaformadaporlo general por roca, pendientes fuertes y altas velocidades, poco susceptibles a la erosin. *Fase pedregosa.- Esta es la fase sub-montaosa por la que atraviesan los ros, los lechos de los ros estnconformadosporlosgeneralporgrandespedregones,piedraygravagruesa.Laseccin transversalestabienconformadaytransportapedregonesypiedrascuandoestacargada.Puede atacar los bancos de arena para incrementar su ancho, pero no cambia de curso. *Fasealuvial.-Losrosenestafasezigzagueanformandocaprichosascurvas,elcomportamiento hidrulico de los ros en esta fase depende mucho de la carga de sedimentos y el caudal que lleve. Losrospodranestarenlasfasesdedeposicindemateriales,deequilibriooestablesyde degradacin o socavacin. *Fase deltaica.- Esta es la ultima fase de los ros, en que descargan sus aguas al mar 3.4.-MORFOLOGIA DE LOS RIOS EN LA FASE ALUVIAL.- El Comportamiento hidraulico de los rios en la fase aluvial, tambien llamada rios aluviales es la mas estudiada, esta depende de la carga de sedimentos que lleva el agua, el tamao de los mismos, la pendiente longitudinal del curso y la descarga. Las fases en los rios aluviales pueden ser tres: a.- flujo en tramos rectos b.- flujo en curvas y c.- desarrollo de Meandros. Flujo en tramos rectos.- La velocidad es mas alta en el centro que en los lados y consecuentemente la superficie del agua es menor en el centro. Flujoen tramoscurvos.-Elflujo del aguaenlas curvas es curvilineodebido aquela curvahace queel aguaseaproyectadahaciafuera,creandoasiunafuerzacentrifuga,hacequelavelocidaddelaguasea mayor en el lado concavo (parte exterior de la curva) y por lo tanto la profundidad del agua sea menor Desarrollo de los meandros.- No es recomendable para ubicar obras de toma por la bifurcacin que sufre el rio. 3.5.-SELECCIN DEL LUGAR Laobradetomadeberaubicarseenunlugardondeexistaunaespiraldeflujoysiexisteunazudsus compuertas de limpieza deben ubicarse en el mismo lugar, ver figura. Entre las ventajas y desventajas para seleccionar un lugar de la obra de toma son: Fase rocosa o de montaa VentajasDesventajas - Las aguas son claras y la formacin rocosa-Ellugardelatomaquedalejosdelarea de riego provee en el azud natural donde no hay- Los caudales suben y bajan debidamente problemas ni de deposicion de sedimentos -Esdifcilubicarunlugarapropiadopara unatoma -Lafuertependientedelterrenonatural obligaatenermuchascaidasenel canal. - Perdidasporinfiltracinalacabecera del canalson altas -Laaccidentadatopografiaimplica muchas obras y cruces de quebradas. - El agua es limpia no siendo portadora de limos y nutrientes para las plantas. - Por lo general no hay caminos de acceso. Fase pedregosa o de sub-montaa: VentajasDesventajas - El ancho del rio es relativamente pequeo- Las perdidas por precolacin a traves del lecho con bancos bien definidos. del rio son altas. - Como los bancos son altos, los trabajos de-Ellugardelatomaquedarelativamente lejos control de rios son minimos o nulos del area de riego. - Piedra y agregados de construccion estan- Perdidas por infiltracin a la cabecera del canal normalmente disponibles en el Sitio. son altas. - Como el tamao de las particulas es relativamente grande, el peligro de socavacion y los costos de proteccion son bajos. Fase aluvial o de valle VentajasDesventajas - El lugar de la toma se encuentra cerca del area- La seccion transversal del rio es grande y los de riego.Bancosnoestanbiendefinidosoelrio tiende - Perdidas por infiltracin a la cabecera del canal a desbordarse. son bajas.-Tiendenacrearsemeandrosdifcilesy caros de - El numero de obras de arte y cruces de quebradas controlar. Es minimo.-Eltamaodelasparticulasque conforman el- El flujo subterraneo por debajo del lecho del rio lecho es pequeo, por tanto el peligro de es pequeosocavacionyloscostosdeproteccionson altos - Ellugar por lo general esta bien conectado a - Los costos de fundacion son altos. A algun camino.- La carga de sedimento acarreado podria - El agua contiene limos y nutrientes para las significar un problema plantas. 3.6.- SOCAVACION.- Unaspectoimportanteeneldiseodetodotipodeobrahidrulicaubicadaenellechodeunriesel fenmenodelasocavacin,el cualesporlogeneral errneamenteignorado,normalmentesolo sehacen clculosdesocavacinalrededordepilasdepuentesynoaguasarribaniaguasabajodebajodeotras estructuras, existen varios mtodos de calculo, el recomendado por el PRONAR es el mtodo de Lacey. La formula de Lacey para el calculo de socavacin es expresada as: Donde:DS = Profundidad de socavacin por debajo de la superficie de agua de la mxima crecida, en metros. q. = Caudal unitario en m3/seg/m f= Factor de Lacey de una muestra representativa del material del lecho La profundidad de socavacin Ds debe ser ajustada a las condiciones especificas del tipo de estructura, su ubicacin y el flujo del agua, para esto se aade el factor de ajuste de socavacin. Dsa = Ksa*Ds Dsa = profundidad de socavacin ajustada, medida desde la superficie del agua de la mxima crecida, en m. La profundidad de socavacin por debajo del lecho del ri, puede ser estimada substrayendo el tirante de agua de la siguiente manera: deagua tirante D dsa sa. = El factor de Lacey para ros puede ser estimado mediante la siguiente ecuacin: 6 / 1 3 / 5/ 0003 . 0 Q f s = Donde:s = pendiente longitudinal del ri Q = Caudal del ri en m3/s De acuerdo a datos experimentales se recomienda asumir los siguientes valores: MaterialValor de f Rocas masivas (dimetro 70 cm.)40 Rocas38 Pedrones y lajas20 Piedras y lajas6 Piedras pequeas y gravas gruesas4.7 Arenas gruesas1.52 Arenas medianas1.3 Limos estndar1 Limos finos0.85 Asimismo se debern ajustar estos valores de acuerdo a la ubicacin de la obra, de acuerdo a los siguientes valores: *Tramo recto/curva moderadas1.50 *ngulos rectos/curvas pronunciadas2.0 *Aguas arriba de las pilas2.0 *Aguas arriba de deflectores2.5 3.7.-CLASIFICACION DE LAS OBRAS DE CAPTACION EN RIOS.- 1.- Tomas por derivacin directa 2.- Tomas laterales mediante presas de derivacin 3.- Tomas de fondo y/o toma tiroles 3.8.-TOMAS POR DERIVACION DIRECTA.- Lastomasporderivacindirectasonadoptadascuandolafuentedeaprovechamientopuede proporcionaruncaudalmuchomayorqueelgastodeseado.Elaguaquevieneporelries captadosinrequerimientoonecesidaddeelevarelniveldelaguadelafuente.Generalmentese buscaenformanaturalunniveladecuado,elcualnodebedisminuirnuncadeunciertovalor mnimoquegaranticepermanentementeelcaudaladerivar.Elrienelsitiodelatomadeber tener un cauce estable y sus mrgenes firmes, a fin de que no se produzcan derrumbes o erosiones que afecten a la obra. La entrada de sedimentos a este tipo de tomas es difcil controlarla, ya que la derivacin del flujo induce una corriente transversal en la direccin del canal natural, lo cual no solo altera elpatrn del flujo principal, sino que tambin influye en el movimiento el sedimento, la carga de fondo es mas afectada que el flujo mismo, ya que esta se mueve exclusivamente en la porcin mas baja del flujo. Este tipo de toma es la ms econmica pero puede presentar las siguientes inconvenientes: a.- En poca seca, el nivel del agua puede bajar de tal manera que no alcance a derivar el caudal necesario. b.- La dificultad de impedir la entrada del sedimento, puede causar operaciones de mantenimiento o reparaciones muy costosas. c.- Por sedimentacin en el cauce, puede suceder que la corriente se aleje de la toma Esquema de una obra de toma superficial Estasformasdetomasondelasmsantiguasycuyoconceptoansemantienenenvigencia comoalternativaprimariaparaelriegodeparcelasaledaasalrooquebrada.Eldiseoms rudimentario consiste en una simple apertura en el curso natural, orientando el flujo hacia sistema de conduccin (normalmente un canal). Lastomastradicionalesqueseutilizanparaelriegodepequeasparcelas,incorporanadems bloques de piedra, alineados diagonalmente cubriendo en muchos casos toda la seccin. En estos casos, la toma es ubicada frecuentemente utilizando los accidentes naturales del terreno de manera quepuedaservirdeayudafrentealascrecidas.Porejemplo,estepodraserubicadodetrso debajo de un sector rocoso (pea). En muchos casos las "obras complementarias" tienen carcter temporal, por cuanto su duracin se limita a la poca de estiaje; en la poca de lluvias aquellas sern deterioradas o destruidas. Criterios para el diseo de Tomas Directas Por lo general, para el diseo de tomas directas los tcnicos suelen utilizar una rutina de clculo, ba-sadaenunateoradesarrolladapordiferentesautores.sibienestateoraestilparaquela obra sea funcional, considerando las condiciones de los ros de nuestro pas, es necesario tomar en cuentaunaseriedecriteriosquepermitirnlograrundiseoadecuado.Porotraparte,los lugareostienenunprofundoconocimientodelascondicioneslocalesdelosros,ellospueden proveer invalorable in- formacin acerca de la hidrologa de la cuenca, las lluvias, las crecidas, la estabilidad de las laderas y otros. Para el diseo es importante rescatar este tipo de informacin o conocimiento local, que junto al conocimiento tcnico da lugar a concebir una obra adaptada al medio, permitiendo su funcionalidad. Dentro de los aspectos ms importantes que se destacan de las tomas directas estn: *La necesidad de un azud parcial para hacer funcional la obra. *el nivel de aguas normal y mximo del curso del ro. *La conformacin del fondo del lecho del ro. 1.-Lanecesidaddeunazudparcialparahacerfuncionallaobrayorientacindelingresodel agua a la toma en todas las obras estudiadas, se ha podido constatarque las de Toma Directa no funcionan si no tienen un azud rstico. actualmente, los usuarios aportan con importante cantidad demanodeobraenlaconstruccindelmismo,puestoqueentodosloscasoselflujodelagua recorre en una cota inferior al ingreso deDentro del anlisisy las investigaciones realizadas a diferentes tomas directas, se ha visto que el nico caso donde se puede implantar este tipo de obras, es en ros con flujo estable y permanente, quetenganlaconformacindebedrockenellechodefondo,bajoestascondicioneses aconseja-blecolocarunatomaconunvertedoruorificioendireccinalflujo,yaqueesta ubicacinnoalteralageomorfologadelcursodelro.Sinembargo,tododependerdelas condiciones topogrficas. 2.- El nivel de aguas normal y mximo del curso del ro Loscasosestudiadosmuestranqueelrequerimientodeaguaparariegoesparatodoslosmeses del ao; es decir: la obra de toma debe poder captar agua en estiaje y en poca de lluvias. Como yasemencion,lasobrasconstruidastienenunfuncionamientoparcial,enelcasodelasobras quenofuncionanofuncionanparcialmente,sepudoverificarqueelflujodelosroses extremadamente fluctuante (desde riadas torrentosas hasta caudales mnimos), de igual manera, el flujotiendearecorrerdireccionescambiantesdefinidasporlascaractersticasdelro.ellecho rocoso, riberas establesyel ro angosto favorecen el funcionamiento de esta obra, puesto que se mantiene un nivel de aguas fcilmente aprovechable durante todo el ao. 3.-Conformacin del lecho del ro Pendiente.- Dentrodelabibliografaquesehapodidoconsultarylaexperienciapropia,tantoeneldiseo comoenlaconstruccindeobras,estetipodeestructurasestnemplazadasenpendientesdel orden del 1% al 0,001%. son varios los factores que determinan la ubicacin de una obra de toma, lapendienteesunelementoaconsiderar,debidoalainfluenciaquetieneenelarrastrede materiales, la cantidad de azolves y su ubicacin. La totalidad de estas obras ha sido construida en lugaresdondeestabanemplazadasobrasdetomasdirectasrsticas,dondelaestructurade derivacin es temporal, compuesta por una seccin fusible que es destruida en cada riada. Caudal slido del ro Este caudal es el conjunto o la suma del caudal en suspensin ms el caudal slido de fondo y el lavadolateralodeslizamientodetaludesdelasmrgenes.elmencionadocaudaltieneuna estrecha relacin con la pendiente del fondo del ro y el comportamiento de la cuenca. en el caso de que exista.Una alta concentracin de material slido en suspensinen rangos de 5 a 6 mm, los caudalessonmane-jablesconlaconstruccindedesarenadores;loscaudalesmenoresalrango mencionadoincrementanloscostosdemantenimiento.entodocasoesrecomendablerealizar estudiosmsprofundossobreeltipodesedimentospararealizarunadecuadodiseodel desarenador. Caudal slido de fondo.- Conceptualmente,eselvolumendesedimentotransportadoporunflujo,estoquieredecir:la cantidad de sedimento en m3/volumen de agua, o concretamente la cantidad de arrastre dematerialenmovimiento.Cuandoeld95esmayora10cm,seconsideracomountransporte fuerte,elcualocasionadaosalasdiversasestructuras,arrastresdelordendeld95conun mximo de 5 cm, son considerados como transporte de fondo mediano, y no acarrean ningn tipo de problemas con las tomas. Dentro del concepto del caudal slido de fondo, el inicio de movimiento en el fondo del lecho es eldenominadotransporteslidodefondo,queeslacapacidaddelaguademoverundimetro caractersticodesedimento,estetransportedependerdelascondicionesdelro,enelque intervienenvarioscomponentes,unodeelloseselgradodeestabilidadquepresentalacuenca, quepuedegeneraraportesdesedimentosproductodelosdiferentesprocesoserosivos,que despussontransportadosatravsdesulecho.adicionalmenteaello,lascaractersticas geomorfolgicas, principalmente la pendiente, influirn en la capacidad de transporte de un flujo. Para un cierto caudal, las partculas ms pequeas de fondo del cauce son desplazadas hacia aguas abajo,mientrasquelasmsgrandesquedanenelsitio.Deestaformaellechodelroseva librando gradualmente de las partculas menores de un cierto dimetroy va recubrindose de las partculasmayoresqueelflujonopuedearrastrar.Enconsecuencia,ellechoseacorazayste quedacubiertoporunacapadepartculasdeunciertodimetro,relativamentegrande,que protegelaspartculasdelascapasinferiores,aunqueseandedimetrosmenores.Producidoel acorazamiento cesa el transporte de fondo hasta que ocurra una crecida con un caudal capaz de romperelacorazamiento,deellosedesprendequelatendenciadeuncaucealproceso anteriormente explicado ser mayor a medida que el rango granulomtrico del material de fondo seamsamplio.Estodemuestralainfluenciaquetieneelanlisisdelagranulometraenel transporte slido de fondo. estos procesos se perciben en todas las tomas que tienen azud en toda la seccin transversal del ro; tambin pueden ocurrir en lugares dondeexisten pendientes bajas, sinnecesidaddecontarconazud,procesosquesondestruidosenlapocadecrecidas.enotros casos - como el de la toma de Naranjos en Tarija, que tiene un azud de aproximacin - se rompe el anterior proceso, debido a una concentra- cin del flujo al inicio del muro gua del azud, donde sedainicioaunprocesodesocavacinenelro,elcualhacequelatomaseencuentreenuna cota superior al fondo del ro, de donde supuestamente se debe captar el agua. Debidoalascaractersticasdelascuencas,losprocesosgeomorfolgicos,drenaje,erosin, pendien- tes, litologa, uso actual de suelos y riesgos, ser una constante permanente en el diseo de tomas tener un cuidado especial sobre el caudal slido, para lo cual previamente a la toma de decisiones para optar por una Toma Directa u otro tipo de obra - ser necesario realizar todas las investigaciones sobre las cantidades y caractersticas del caudal slido del ro. Lamentablemente, entodaslasobrasdetomasestudiadas,ningunacuentaconestudiossobrelascaractersticas, cantidades y comportamiento de los sedimentos. Curso del ro Este aspecto tiene mucha importancia a la hora de tomar la decisin para la ubicacin de la obra de toma. La cantidad de sedimentos de fondo que ingresa a la toma puede reducirse en funcin del ngulo de ubicacin del eje de la toma. el valor mnimo para el ingreso de sedimentos se obtiene con un ngulo entre 30 a 90. La correcta eleccin de un ngulo de derivacin est definida por el ejedederivacinyladireccinoriginaldelflujo,siempreycuandoexistauntramodelecho estable (bed rock) y el ro tenga un tirante estable en poca de estiaje. En caso de curvaturas en los ros, es conveniente ubicar la toma en la orilla cncava de un ro, por logeneralensteladoseprofundizamselroylaplayaseencuentraenelladoconvexo, dependiendodelatopografaelsitiosepuededesplazarhaciaaguasabajo,ubicndoladonde termina la concavidad y comienza la parte convexa. Ancho del ro Existenroscondiferentesseccionestransversales.Pormotivosprcticosyparacontribuirala toma de decisiones, a continuacin presentamos una clasificacin de acuerdo al ancho del ro, que definir el tipo de obra a disearse: En anchos deros de 0 hasta 15 m serecomienda construir un azud en todo el ancho del ro, siempre y cuando las condiciones para la construccin de estas obras sean adecuadas; en este caso, este tipo toma se convierte en una toma tipo presa derivadora. En anchos de ros de 15 hasta 50 m se pueden construir tomas directas, siempre y cuando elroseadeflujopermanenteysusitiodeubicacinseencuentreenunlechoestable, siendorecomendablequeelmencionadolechoseabedrock.encasodetomarsela decisindeconstruirunazudentodoelanchodero,sedeberestudiarlafactibilidad econmica. Enrosmayoresa50mdeancho,normalmentenosonaconsejablesestetipodeobras, debidoaqueenpocadeestiajerequierendetrabajosfuertesdemantenimientoyen poca de lluvias son operables slocuandoel nivel de las aguas llega hasta el sitio de la obra solopuedenconstruirsetomasdirectassiempreycuandoexistancondiciones excepcionales, como que el ro cuente con flujo permanente en el sitio de la toma y que la obraestubicadaenunlechoestable,tambinesmuyrecomendablequeelmencionado lecho sea de bed rock. Comportamiento de los componentes de una toma Descripcin de la Toma Directa Lasobrasdederivacindirectacaptandescargaspreviamentedeterminadasdesdeunro,para con- ducirlas a un sistema de riego. Las funciones que deben cumplir las obras de derivacin directa son: 1.La descarga de diseo previamente determinada debe ser siempre captada, an en perodos de bajo escurrimiento. en general, debe captar un caudal aproximadamente constante para cualquier descarga del ro, constituyndose en un mecanismo de regulacin. 2.Debe operar adecuadamente durante crecidas, proporcionando seguridad a las estructuras, objetos y personas. 3.Debesepararelcaudalslidodelcaudallquido,evitandoenloposibleelingresode material slido. en el caso de que el material slido ingrese, debe ser eliminado fcilmente por el mismo flujo del agua. 4.La obra de derivacin directa se utiliza por lo general en pequeos proyectos, por lo tanto, debe ser econmica, de operacin y mantenimiento simples. Disposicin de las obras: Orificio de Ingreso Orificiodeingresoconrejadeentradaqueimpidequepasematerialslido,flotanteo demasiado grueso hacia la conduccin. Para ello el umbral del orificio debe estar ubicado a cierta altura del fondo del ro y la separacin entre barrotes normalmente no debe ser mayor de 20 cm. VertederoElvertederopuedeestarubicadoenformafrontalolateralenladireccindelflujodelro.La pared del vertedero debe ser movible (stop log), para que de esta manera pueda limpiarse el lugar de la toma con el propio flujo del ro. Cmara de control Noimportasiladecisintcnicadedisearlatomaesenformadeorificioovertedero,esta estructura debe contar con una cmara de control, donde debe ubicarse una compuerta, a la salida delcanaldeaduccin.Deestamanera,existeunespaciodondesepodrrealizartrabajosde reparacin o mantenimiento de la toma. Canal de aproximacin Cuandolosrossonampliosynosonmuyestables,esnecesarioconstruiruncanalde aproximacin para poder ayudar a direccionar al flujo de agua hacia la obra de toma. en casi todos los sistemas, los usuarios construyen derivaciones rsticas de piedras y ramas. en su generalidad, los canales de aproximacin, como los azudes rsticos, estn ubicados a 30 del eje transversal del ro, aguas arriba de la toma. Canal de aduccin Es el canal que transporta el agua necesaria en el sistema de riego, que es captada por la obra de toma y que, antes de conducir las aguas al sistema de distribucin, pasa por un desarenador. Desarenador Eldesarenadoresunacmaradondesedecantanoseasientanlosmaterialesslidosquelogran pasarporelorificiodeingresooelvertedero.Loptimoesquelamayorpartedelmaterialen suspensin y grueso que llega al desarenador, se deposite en el fondo y no pase al canal. Comportamiento ante factores de riesgo. Para disear una obra de Toma Directa es importante considerar los siguientes factores de riesgo, que van a influir en la funcionalidad de la obra. Crecidas: Se ha podido constatar que la mayora de las obras son diseadas con 25 aos como el tiempo de recurrencia. Para el diseo de estas obras, debido a su ubicacin y vulnerabilidad ante las crecidas de los ros, deberan considerarse 100 aos como tiempo de retorno. Arrastredesedimentos:Esteaspectoestendirectarelacinconelcomportamientodela cuenca,laszonaspotencialeserosionablesyelcomportamientohidrolgico.essumamente importante, aunque costoso, que antes de construir una obra de toma se realice un estudio integral delacuencaeintervenircontodaslasobrasindicadas;sinembargo,ellotieneseveras limitaciones debido a que los costos son altos y pueden inviabilizar el proyecto de un sistema Caudalesmnimos:LasobrasdeTomaDirectasoneficientesenlacaptacindecaudales mnimos,siempreycuandoestnubicadasentramosestables,enloposibleconfondodelecho derodebedrock,casocontrario,cuandoelcierreesparcial,existendificultadesparacaptar las aguasy normalmente el ro se profundiza al inicio del muro deaproximacin, por lo que los usuariosdelsistematienenqueaumentarestemurodeformarsticaparacaptarloscaudales mnimos.entodocasoessiempreconvenientequelaobradetomatengaunazudquecierreel cauce del ro. Cuandolascondicionesdelrosonfavorables:lechoestable(bedrock),niveldeagua fcilmenteaprovechable,laeleccindelaubicacindelaobradetoma,tieneunaimportancia decisivaenelfuturofuncionamientoycomportamientodelaestructurahidrulica,peroesten dependencia de las caracte rsticas topogrficas y necesidades de captacin de recursos hdricos. Laexperienciahademostradoqueexisteunfuncionamientoptimoentramosrectos,elvalor mnimoparaelingresodesedimentosseobtieneconunnguloentre30a90.Lacorrecta eleccin de un ngulo de derivacin est definida por el eje de derivacin y la direccin original del flujo, es uno de los ms importantes parmetros, siemprey cuando la ubicacin est dada en un tramo recto, en caso de curvaturas, es conveniente ubicar la toma en la orilla cncava de un ro, por lo general en este lado se profundiza ms el roy la playase encuentra en el lado convexo, dependiendo de la topografa, el sitio se puede desplazar hacia aguas abajo, ubicndola dondeterminalaconcavidadycomienzalaparteconvexa.LaubicacindelsitiodelaToma Directa debe ser tal, que no requiera de obras adicionales (azud o muro de aproximacin) para su funcionamiento.LafiguraNo.15ejemplificalaconcepcindeunaTomaDirecta,denotandola ausencia de un azud, en la figura se observa tambin que el ro tiene un caudal Qtencontrndose en rgimen estable, del cual el caudal Qces derivado al sistema de riego. Diseo hidrulico de la toma Posteriormente a la decisin sobre la ubicacin de la obra de toma en base a las necesidades (Qc caudal de diseo) y la topografa correspondiente, se realiza el clculo de mximas crecidas, para un tiempo de recurrencia preferiblemente de 100 aos. Forma de captacin de una Toma Directa Paralelamente a ello es necesario tener un diagnstico general del comportamiento de la cuenca y suspotencialesriesgos,porotraparteesimportanterealizarestudiosparaladeterminacindel tipo de arrastre de sedimentos, su granulometra e investigar la conformacin, potencia del lecho delroylaubicacindelbedrock(laubicacinptimadeestasobrasesenlechosde afloramiento de roca). Con toda la informacin anterior, en caso de tomar la decisin de implantar unaobradetomaenunlechoderoquenotengaafloramientoderoca,elcualnoes recomendable para este tipo de obra, ser necesario calcular la profundidad de socavamiento, para determinar el tipo y profundidad de cimentacin. LaTomaDirectaconcaptacinlateral,cuyametodologadeclculosedesarrollamsadelante, tiene como caracterstica que el agua es captada en una de las mrgenes laterales del ro mediante unaabertura,controlndoseelingresodelaguaenformatransversalalflujodelromediante stoplogs, evitando de esta manera el ingreso directo de slidos, hojas y ramas. La Toma Directa puede funcionar a descarga libre y sumergida dependiendo de las condiciones. a continuacin se desarrolla la metodologa de clculo propuesta para descarga libre, a partir de la evaluacin de caudales: Qt = Qr - Qc Donde: Qt = Caudal total del ro en m3/s Qr = Caudal del ro despus de la captacin en m3/s Qc = Caudal de captacin en m3/s Vertedero con descarga libre Toma frontal con barraje de madera Qc = 2 * Cd * * B * 3 3 2 * g * hu 2 Donde: Cd = Coeficiente de descarga B = ancho del canal en m hu = altura necesaria por encima del barraje que debe tener en ro en m Despejando hu y la ecuacin es la siguiente: hu = 2 3 3 * Qc2Cd * * B *2 * g Vertedero con descarga sumergida La otra condicin se presenta cuando existe una crecida del ro y se tiene un mayor tirante en el canal de aduccin: Toma frontal con barraje de madera flujo sumergido De acuerdo al tirante que se produce en el ro y el tirante con el que est funcionando el canal se determina una altura h (flujo sumergido). La capacidad de descarga del vertedero se calcula por la siguiente frmula: Q = 2 * c * * B * 3 3 2 * g * hu 2 Con la relacin entre, hu que es la carga encima del vertedero y h descrito anteriormente se ingresa ala figura N.18, para determinar el coeficiente de correccin de un vertedero para flujo sumergido. Figura N 18. Flujo sumergido encima el vertedero14 h Correction factor c for submerged overfall 1 h 1,0 1 32 0,8 4 0,6 1 2 0,4 broad roof - shaped 5 3rounded 4rounded h = 1 w h 0,2 5 w< 0,42 sharp - crested 0c 00,20,40,60,81,0 Con el valor de h/hu y el tipo de la cresta del vertedero se determina c que es el coeficiente de correccin. Contodosestosvaloressesustituyenenlafrmula,determinandoascapacidaddedescargadel vertedero. Compuerta con descarga libre-Toma tipo compuerta se calcula mediante Bernouilli: 22 V1+ Y1 = V 2+ Y 2 2 * g2 * g Y1 = Tirante de agua en el ro en m Y2 = altura de agua en el canal en m Bc = Ancho del orificio en m Qo = A1 * V1 A1*V1 =2A *V 2 La ecuacin de Bernouilli es sustituida en funcin a V1 y sta es calculada por iteracin, determinando el caudal por la ecuacin de continudad: Qo = A1 * V1 Flujo sumergido Como primera condicin se obtiene el dato de Y3 que es el tirante del canal a la salida del orificio. Clculo de descarga mediante una compuerta: Qd= w * Bc * Cc * 2 * g * Y1 Despejando se calcula la altura de la compuerta: w = Qd L = wBc * Cc * 2 * g * Y1 Luego se calculaque es la distancia en m , desde el orificio a Y Cc 2. Figura N20. Condiciones para una compuerta vertical para flujo libre y sumergido15 Submerged FLOW: No FLOW: Y3 > Y1 Vertical gate under FREE FLOW: Y3 7:1) y/o curvas muy cortas (

b)Estabilidadaldeslizamiento:Cuandoelfactordefriccinentrelosmaterialesdeldiqueyla fundacinseamayoroigualqueelresultadodedividirlasfuerzashorizontalesentrelasfuerzas verticalesqueactansobrelaestructura,seestagarantizandolaestabilidadaldeslizamiento.La resistenciaaldeslizamientosedesarrollaporlosesfuerzoscortantesalolargodelasuperficiede contacto entre la base de la estructura y la fundacin, es decir: fFFVH>) () ( 69 de esta relacin se puede obtener el factor de seguridad como: ) () (HVFFf FSD=Siendo:(FH) = sumatoria de las fuerzas horizontales (Fv) = sumatoria de las fuerzas verticales = coeficiente de friccin entre el material del dique y el material de la fundacin Valores del coeficiente de friccin y el factor de seguridad al deslizamiento MaterialF.S. Concreto sobre concreto0.65 0.801 1.5 Concreto sobre roca sana limpia y sin fisuras0.801 1 .5 Concreto sobre roca con laminaciones0.701 -1.5 Concreto sobre gravas y arenas gruesas0.402.5 Concreto sobre arenas0.302.5 Concreto sobre lutitas0.302.5 Concreto sobre limos y arcillas0.20 0.302.5 Paracumplirconlaestabilidadaldeslizamientoenmaterialesquenosonroca,generalmentese construyendentellones,elcualtienecomofinalidadimpedirelmovimientodelaestructuraysu consecuente falla. c.- Estabilidad por flotacin.- El factor de seguridad por flotacin es el resultado de dividir las cargas verticales actuando en el sentido delagravedad,comosonelpesodeaguaysuelosobreel,porlascargasactuandoensentidoinverso como son: la supresin y la presin negativa en la cresta.5 . 1) () (. . >++=PN SPA PVS F d.- Esfuerzos sobre el terreno de fundacin.- Las cimentaciones que han de servir como soporte a una estructura, deben ser estudiadas para establecer suesfuerzomximopermisible.Cuandolosesfuerzosactuandosobreelterrenosonmayoresquelos permisibles,sepuedepresentarsufalla,conlaconsecuentefalladelaestructura,paraevitaresto,los esfuerzos sobre el terreno deben ser siempre menores que los permisibles. En condiciones deestabilidad, la resultante defuerzas sobre el diqueestar equilibrada con una fuerza igual y opuesta que constituye la reaccin de la fundacin. Los esfuerzos sobre la fundacin, tomando en cuenta la supresin, se determinan mediante las siguientes formulas: )61 () (1LeLFESv+=70 )61 () (2LeLFESv=Donde: ES1 y ES2 = Esfuerzos sobre la fundacin en t/m2 L = Ancho de la base e.=Excentricidaddelaresultantedefuerzasconrespectoalpuntomediodelabase donde: VH vFMF MFe =Si se cumple en el calculo de estabilidad al volcamiento, que la resultante de fuerzas caiga en el tercio mediodelabaseseestaasegurandosiemprequelosesfuerzossobreelterrenoseansiemprea compresin.Silaresultantedefuerzascaeaunterciodelanchodelabasedesdeelpuntoderotacin O,seestalograndolamejorcondicindeestabilidad,enlacualladistribucindeesfuerzoses triangular, hacindose cero el esfuerzo menor. 71 6.4.-DISIPADORES DE ENERGIA.- Cuando se eleva el nivel del agua en un cauce por medio de un dique vertedor, el flujo que vierte sobre elalcanzaaltasvelocidades,lascualespuedentenerefectosperjudicialesalsocavaroerosionarelpie aguas abajo del dique. Es por lo tanto necesario disear una estructura o dispositivo de disipacin, con el objeto de amortiguar la energa de velocidad de cada del flujo y evitar el deterioro a las estructuras que componen la obra de captacin. Si los materiales del lecho estn constituidos por roca sana y material resistente o si la cada es pequea, generalmente no se requiere de una estructura de disipacin, puesto que nohabr peligro de erosin en el cauce que ocasione inestabilidad al dique. En este caso con revestir una pequea longitud despus del dique vertedor o colocar un enrocado resistente, ser suficiente. La disipacin de la energa cintica puede lograrse aplicando diferentes medidas, a saber: generacin de resalto hidrulico, impacto o incremento de la rugosidad. Para la seleccin del tipo de disipador se debe tener las siguientes consideraciones: 1.Energa de la corriente. 2.Economa y mantenimiento ya que ste eleva mucho el costo. 3.Condiciones del cauce aguas abajo (roca, suelo erosionable, etc). 4.Daos causados a la fauna y la flora por la erosin. 5.Proyectos y poblaciones aguas abajo. RESALTO HIDRULICO.- Figura Resalto hidrulicoElresaltoosaltohidrulicoesunfenmenolocal,quesepresentaenelflujorpidamentevariado,el cualvasiempreacompaadoporunaumentosbitodeltiranteyunaprdidadeenergabastante considerable(disipada principalmente como calor), en un tramorelativamente corto. Ocurre enelpaso brusco de rgimen supercrtico (rpido) a rgimen subcrtico (lento), es decir, en el resalto hidrulico el tirante, en un corto tramo, cambia de un valor inferior al crtico a otro superior a este. La Figuramuestra este fenmeno. Generalmente, el resalto se forma cuando en una corriente rpida existe algn obstculo o un cambio brusco de pendiente. Esto sucede al pie de estructuras hidrulicas tales como vertederos de demasas, rpidas, salidas de compuertas con descarga por el fondo, etc. 72 el tirante conjugado (aguas abajo del resalto) para una seccin rectangular es: gy v y yy12121 1224 2 + + =con:111vFrg y= LaexpresindelnmerodeFroude(nmeroadimensionalqueexpresalarelacinentrelasfuerzasde inercia y de gravedad), permitir obtener la expresin adimensional de tirantes conjugados: ( )2 21111 8 12yFry= + El tirante antes y despus del resalto hidrulico resulta funcin del Nmero de Froude. FORMAS DE RESALTO EN CANALES CON PENDIENTE CASI HORIZONTAL La forma del resalto hidrulico depende del nmero de Froude correspondiente al tirante conjugado menor:

( De los estudios realizados por el U.S. Bureau of Reclamation sobre el resalto hidrulico, dentro de los tanques amortiguadores como medio, para disipar la energa en descargas ya sean en vertedores o en obras de toma, y en general en estructuras terminales, se tienen los siguientes casos: 73 1.- Si F1 est comprendido entre 1.0 y 1.7 se tiene un resalto ondulado, as Cuando el valor del nmero de Froude vale 1 el rgimen es crtico y no se forma el resalto hidrulico. Para valores entre 1 y 1.7 se tiene un rgimen un poco menor que el subcrtico, formndose ondulaciones ligeras en la superficie. Aproximadamente la velocidad V2 es 30 % menor que la velocidad critica. 2.- Si F1 est comprendido entre 1.7 y 2.5 se tiene un resalto dbil: Es un rgimen bastante uniforme, se designa por la etapa previa al resalto, sin turbulencia activa. 3.- Si F1 est comprendido entre 2.5 y 4.5 el resalto es oscilante: No se forma un resalto propiamente dicho, y se dice que tiene un rgimen de transicin. Se recomienda, cuando se tengan nmeros de Froude dentro de este intervalo, variar las condiciones del rgimen (por ejemplo, el caudal por unidad de longitud en el vertedor), de manera que se estn fuera de un rgimen de transicin. 74 .- Si F1 est comprendido entre 4.5 y 9.0 el estable y equilibrado: Si F1 es mayor que 9.0, se presenta un resalto fuerte e irregular: 3.16 CARACTERSTICAS BSICAS DEL RESALTO HIDRAULICO Algunas de las caractersticas del resalto hidrulico en canales rectangulares horizontales son: a)Perdida de energa: en el resalto la prdida de la energa es igual a la diferencia de las energas especificas antes y despus del resalto. Puede demostrarse que la prdida esE = E1 E2 = (Y2 Y1)3 /(4 Y1Y2)(3.21) E/ E1: prdida relativa. b)Eficiencia: la relacin entre la energa especifica antes y despus del resalto se define como la eficiencia del resalto. Puede demostrarse que la eficiencia es E1/E2 = ((8 F12 + 1)3/2 4F12 + 1) / (8 F12 (2 + F12)) (3.22) F: numero de Froude. c)Altura del resalto: la diferencia entre las profundidades antes y despus del resalto es la altura del resalto (hj =Y2 Y1) Al expresar cada termino como la relacin con respecto a la energa especifica inicialHj/E1 = Y2/E1 Y1/E1(3.23) 75 Hj/ E1: altura relativa. Y1/ E1: profundidad inicial relativa. Y2/ E1: profundidad secuente relativa. d)Longitud del resalto hidrulico

FiguraEsquema de la longitud del resalto (French, 1985) Un parmetro importante en el diseo de obras hidrulicas es la longitud del resalto, que definir la necesidad de incorporar obras complementarias para reducir esta longitud y/o aplicar medidas de proteccin de la superficie para incrementar su resistencia a las tensiones de corte. Los resultados de pruebas experimentales realizadas por el Bureau of Reclamation, dan los siguientes resultados Relacin adimensional para la longitud del resalto hidrulico. Bureau of reclamation e) Perfil de la superficie del resalto:Este dato tiene utilidad para el diseo de las paredes laterales de la obra, tanto en lo que se refiere a su altura como a su estabilidad.Bakhmeteff y Matzke, encontraron que el perfil de la superficie de un resalto hidrulico, se puede representar por curvas adimensionales en funcin de Fr1, como se muestra en el siguiente grfico: 76 Diagrama de Bakhmeteffy Matzke f) Localizacin del resalto hidrulico La ubicacin del resalto hidrulico depende de las condiciones de flujo tanto aguas arriba como aguas abajo.Para la explicacin de este aspecto, consideremos el caso del flujo a travs de un conducto inferior, a manera de un desfogue de fondo. Aguas abajo, el nivel de agua es influenciado por algn elemento de control, como por ejemplo una estructura transversal.

FiguraEsquema de un resalto hidrulico en un sistema formado por una compuerta y una estructura de cada Porunlado,eltirantealcanzasumnimovalorinmediatamentedespusdelacompuerta,estese incrementa gradualmente en rgimen supercrtico en direccin aguas abajo. Por otro lado el tirante aguas abajosedesarrollaatravsdeunacurvadedepresinincrementndosehaciaaguasarribaenrgimen subcrtico. En alguna seccin A, el chorro que se desplaza desde la compuerta, tiene un tirante h1A y requiere, para la formacin del resalto, un tirante conjugado h2A, sin embargo el tirante real en esa seccin es menor al requerido.Bajoestascondicioneselchorrolquidocontinasumovimientohaciaaguasabajo, incrementandoeltiranteyporlotantoreduciendosuenergacintica.EnunaseccinGeltirante conjugadorequeridoh2Aalcanzarunamagnitudequivalentealtiranteexistente,presentandoslas condiciones para la formacin de un resalto hidrulico. 77 DISEO DE UN COLCHN HIDRULICO.- Un colchn hidrulico se hace necesario cuando no es posible lograr la disipacin de energa deseada de manera natural, es decir, cuando el tirante conjugado necesario es menor al tirante existente aguas abajo. FiguraTirante conjugado necesario < tirante existente aguas abajo. No se forma resalto hidrulico Enmuypocoscasoseltiranteconjugadoh2delresaltohidrulicoseridnticoaltirantedisponible aguas abajo hab; en general h2 ser mayor a hab, presentndose un dficit h. Para superar el dficit h se consideralaalternativadeforzaraladisipacinatravsdelaincorporacindeelementos complementarioscomoserlaformacindeuncuencoartificial,bloquesdeimpacto,incrementodela rugosidad aguas abajo, etc. obligando a desarrollar un resalto hidrulico en un tramo definido que sea lo ms corto posible. COLCHN HIDRULICO CON UN CUENCO AMORTIGUADOR Tienesuaplicacinenvertederosdeexcedencias,rpidasyestructurasdecadalibre.Alpiedela estructura se presenta el tirante mnimo hmin y por lo tanto la energa especfica mxima. Para la formacin del salto hidrulico ser necesario contar con un tirante aguas abajo hab de magnitud similar al tirante conjugado h2, que deber desarrollarse por efecto de las condiciones de escurrimiento existente aguas abajo. Resalto Hidrulico para hmin < h1 Sihab