NIVELES CARACTERÍSTICOS EN UN EMBALSE

a. NEM o NAM (Nivel del Embalse Muerto o Nivel de Aguas Mínimas): Delimita superiormente el volumen muerto, el cual debe exceder en capacidad al volumen de sedimentos calculado durante la vida útil con el fin de que el embalse los pueda contener.

La cantidad de sedimentos transportados se mide con equipos diseñados para este fin o se estima mediante ecuaciones empíricas.

En forma aproximada se puede considerar que:VM 10% VU

b. NMOE (Nivel Mínimo de Operación del Embalse): Delimita superiormente el volumen generado por la altura mínima del agua necesaria, que se sitúa por encima de NEM, para que se regule el caudal de diseño.

Transporte en suspensión

Transporte total

Transporte de fondo

c. NAMO o NAN (Nivel de Aguas Máximas de Operación u Ordinarias o Nivel de Aguas Normales): Delimita superiormente al volumen útil del embalse que es el que se aprovecha para diferentes propósitos.

Al volumen útil se le debe agregar la altura de agua debido a las pérdidas por evaporación e infiltración.

d. NAME (Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias): Es el nivel del almacenamiento que señala la cota máxima a la cual puede llegar el nivel del agua ante la presencia de una avenida máxima, la cual es descargada por el vertedero de excedencias o vertedero de demasías.

El caudal de excedencias se determina mediante un análisis de tránsito de avenidas en reservorios.

El volumen total (VT) en el embalse será igual a la suma de los siguientes volumenes:

VT = VM + VO + VU + VA

Donde:VM: Volumen muerto.VO: Volumen de operaciónVU: Volumen útilVA: Volumen debido a la avenida máxima.

BORDE LIBRE (BL)

Es la distancia vertical entre el nivel máximo del agua y la corona de la presa. Su objetivo es contrarrestar el rebose por oleaje o prever cualquier contingencia como asentamientos no previstos.

El borde libre debe tener en cuenta los siguientes aspectos:a. Altura de la ola generada por el viento.b. Altura de trepada de la ola sobre la superficie de la presa.c. Margen adicional de seguridad considerado necesario para tener en cuenta especialmente asentamientos de la presa o sub dimensionamiento del vertedero de demasías.

La acción del viento se considera significativa en embalses muy grandes, con superficies mayores a 200 km2. Para embalses pequeños la acción del viento se puede considerar como un factor de seguridad adicional en el borde libre de la presa.

BL=43FSh0

Donde:FS: Factor de seguridad considerado generalmente igual a 1,5h0: Altura de ola.

BL=43.32. h0

BL=2h0

La cota de la cresta (CC) de la presa será igual a:

CC = NAME + BL

CALCULO DE LA ALTURA DE OLA (h0)

Fórmula de Diakon

h0=0,0186V 0,71F0,24 P0,54

ho: Altura de la ola, en m.V: Velocidad del viento, en m/s.F: Fetch, en km.P: Altura de la presa, en m.

Fórmula de Stevenson - Molitor

h0=0,0323√VF+0,76−0,272 4√F

ho: Altura de la ola, en m.V: Velocidad del viento, en km/h.F: Fetch, en km.

Bureau of Reclamation 1987

Para pequeños almacenamientos, el borde libre se puede tomar como:

Fetch (km)Borde libre (m)

Normal Mínimo< 1,6 1,2 0,91,6 1,5 1,24,0 1,8 1,58,0 2,4 1,816,0 3,0 2,1

ASCE

Para pequeños almacenamientos, el borde libre se puede tomar

Fetch (km)

Velocidad del viento (km/h)80 120 160

h0 (m)1,6 0,82 0,92 ----4,0 0,98 1,10 1,208,0 1,13 1,31 1,4716,0 1,37 1,65 1,86

PÉRDIDAS DE AGUA EN UN EMBALSE

Pérdida por evaporación

El volumen de agua evaporada en un embalse se puede calcularr aplicando la siguiente relación:

V e=10 A EvC

Donde:

Ve: Volumen de agua evaporada, en m3

A: Superficie media del embalse, en ha.

A=ANAMO+ANMOE

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EV: Evaporación promedio, en mm/mesC: Número de meses correspondiente al periodo crítico,

contados desde que el embalse está lleno hasta que esté vacio.

Pérdida por Infiltración

Existen fórmulas para el cálculo de la infiltración a través la presa, fondo y contorno del embalse, aunque la información requerida no siempre está disponible. En pequeños almacenamientos se puede estimas está pérdida como un porcentaje del volumen útil:

V I=K V UC

Donde:VI: Volumen de infiltración, en m3.VU: Volumen útil, en m3

C: Número de meses correspondiente al periodo crítico, contados desde que el embalse está lleno hasta que esté vacio.

K: Coeficiente de infiltración. Los valores de K se muestran a continuación:

Suelo del embalse KImpermeable 0,010Regular permeabilidad 0,015Permeable 0,020 a 0,05

Ej.: Para el registro de caudales correspondiente a un año seco, se pide determinar la pérdida por infiltración que se produciría en un

embalse de regular permeabilidad. El caudal de regulación mensual es: 2,1 m3/s.

Mes Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

Q (m3/s) 8.41 6.67 4.50 1.92 1.51 1.44 1.25 1.00 0.68 0.86 3.60 4.40

Calculamos el volumen útil correspondiente al caudal de regulación de 1,8 m3/s:

t Q (m3/s)Vol Vol Dif.

MMC Embal.1 8.41 22.53 4.82 17.712 6.67 16.14 4.35 11.793 4.50 12.05 4.82 7.234 1.92 4.98 4.67 0.315 1.51 4.04 4.82 -0.786 1.44 3.73 4.67 -0.947 1.25 3.35 4.82 -1.478 1.00 2.68 4.82 -2.149 0.68 1.76 4.67 -2.9110 0.86 2.30 4.82 -2.52 -10.7611 3.60 9.33 4.67 4.6612 4.40 11.78 4.82 6.96

Volumen útil: 10,8 MMC.