CLASIFICAION

•OBRAS DE CONDUCCION•OBRAS DE REGULACION•OBRAS DE PROTECCION•OBRAS DE MEDICION O AFORO

OBRAS DE CONDUCCION

•CRUCE DE VIA•SIFON INVERTIDO•FLUME•RAPIDA (CHUTE)•CAIDA

CRUCE DE VÍA

CRUCE DE VIALos cruces de vía se utilizan para conducir la descarga de un canal por debajo de carreteras o vías férreas.

En esencia, el cruce de vía es una tubería tendida por debajo de la carretera o vía férrea, a lo largo de la cual debe desarrollarse un flujo a presión.

Criterios de diseño:

•El diámetro del tubo es determinado en base a las siguientes consideraciones:

•Si las transiciones son de tierra, la velocidad de flujo en el tubo no debe exceder 1 m/s

•Si las transiciones son de concreto, la velocidad de flujo en el tubo puede alcanzar hasta 1.5 m/s.

CRUCE DE VIA¿Cuándo las transiciones deben ser de concreto?

•Cuando el cruce sea con carreteras de primer orden o vías férreas

•Cuando el diámetro del tubo se mayor a 0.90 m

•Cuando el canal sea de tierra, pero la velocidad en el tubo supere 1 m/s.

La sumergencia mínima para garantizar la presurización del flujo debe ser del orden 1.5 hvp.

La pendiente longitudinal mínima del tubo, para facilitar su drenaje, debe ser 0.005 (5 por mil).

Debe garantizarse una altura mínima de relleno sobre el tubo, para evitar cualquier daño a éste por las cargas que transmitan los vehículos.

CRUCE DE VIALa altura de relleno mínima se establece en base a los siguientes criterios:•Cruce con vía de primer orden o vía férrea: 90 cm•Cruce con vías secundarias: 60 cmLas transiciones deben tener una longitud mínima del orden de 3 veces el diámetro del tubo. Por otro lado, debe garantizarse que la pendiente longitudinal en la entrada y en la salida no sean más empinadas que 4:1A lo largo de toda la estructura debe verificarse balance de energía, lo cual significa que:htotal = hTE + hf + hTS = desnivel entre extremoshTE + hTS = 1.5 hvphf se puede hallar por D.W., Manning o Chezy.

SIFÓN INVERTIDO

SIFÓN INVERTIDO

SIFÓN INVERTIDOPuede utilizarse tubos de concreto armado o de asbesto cemento. Los primeros son aceptables hasta presiones del orden de 45 m de columna de agua. Para presiones mayores, se requeriría conductos de acero.

Las transiciones pueden ser de tierra o de concreto; pero, se requerirá transiciones de concreto en los siguientes casos:

•Sifones situados bajo quebradas, vías férreas o carreteras de primer orden

•Cuando el diámetro del tubo requerido sea mayor a 36 pulgadas.

•Cuando la velocidad en el tubo exceda 1 m/s

SIFÓN INVERTIDOPara asimilar cualquier efecto de remanso que pudiera producirse antes de la entrada al tubo, se requiere incrementar el margen libre del canal en un 50% en los 15 m previos a la entrada al sifón.

Las velocidades de flujo en el sifón normalmente fluctúan entre 1 m/s y 3 m/s. Para establecer el diámetro del sifón, se recomienda tomar en cuenta las siguientes pautas:

•V no mayor a 1m/s en sifones cortos con transiciones de tierra

•V no mayor a 1.5 m/s en sifones cortos con transiciones de concreto

•V no mayor a 3 m/s en sifones largos con transiciones de concreto

SIFÓN INVERTIDOEn cuanto a las pérdidas, éstas se originan por los siguientes motivos:

Pérdida en la transición de entrada

Pérdidas en órganos de control (vávulas, etc.)

Pérdida por fricción en el tubo

Pérdidas por codos y curvas

Pérdida en la transición de salida

Usualmente, la pérdida total calculada, se incrementa en 10% por razones de seguridad.

En cualquier caso, debe verificar que el desnivel entre extremos sea igual a la pérdida total amplificada.

SIFÓN INVERTIDOLas pérdidas por conversión en las transiciones de entrada y salida, deben determinarse en base a los criterios indicados a continuación:

donde: hv = hvp - hvc

Lás pérdidas por fricción en el tubo se pueden calcular con Darcy Weisbach o Manning.

Las pérdidas en codos y curvas, así como las pérdidas en órganos de control, pueden asumirse como pérdidas menores y por lo tanto, pueden ser calculadas como:

hm = K hvp

SIFÓN INVERTIDO

FLUME

FLUMELos flumes son canales de concreto, de sección rectangular, usualmente angostos, los cuales se utilizan cuando se tiene que conducir la descarga del canal a media ladera, es decir, bordeando un cerro.

La relación b/h puede fluctuar entre 1 y 3, sin embargo, en la mayor parte de los casos, esta relación es igual a 1.

El regimen de flujo que debe prevalecer en el flume es necesariamente sub-crítico. Normalmente, ello se logra cuando la pendiente longitudinal del flume es inferior a 2 por mil.

Se requerirá la disposición de transiciones de entrada y de salida, de modo de pasar del canal al flume y luego, retornar nuevamente al canal original.

FLUMEDebido a la naturaleza subcrítica del flujo, los ángulos de convergencia y de divergencia en las transiciones de entrada y de salida respectivamente pueden ser más pronunciados que lo usual. En tal sentido, se permite ángulos de convergencia de 27.5° y ángulos de divergencia de 22.5°.

Las pérdidas en las transiciones pueden evaluarse como sigue:

Pérdida en la T.E. = 0.3 Dhv

Pérdida en la T.S. = 0.5 Dhv

La pérdida por fricción en el flume, considerando que a lo largo de él se desarrollará flujo uniforme, puede evaluarse como: hf = Sflume * Lflume

FLUMEFinalmente, y al igual que en los casos anteriores, la pérdida total, esto es:

htotal = hTE + hf + hTS

debe ser igual al desnivel entre extremos.

Proced. de diseño:

• Asumir “h” en el flume y asumir b/h = 1 (recomendación), con lo cual b = h.

• Verificar que “h” asumido es mayor que “ycr”, con lo cual se garantice que el régimen de flujo es efectivamente subcrítico.

FLUME• Con “b” y “h” del flume hallar su área y con ello, Vflume.• Despejar So (flume) de la fórmula de Manning aplicada al

flume.• Con las dimensiones del canal y del flume conocidas,

determinar las longitudes requeridas de la T.E y de la T.S. Ello permitirá determinar la longitud efectiva del flume (Lflume).

• Verificar el cumplimiento de balance de energía, lo cual significa que: 0.8Dhv + So*L = Y. Si no se cumpliera, deberá adoptarse otro valor de “h” y repetir todo el proceso.

• Finalmente, las cotas en B y C se determinarán como sigue:

• Cota en B: a partir de balance de energía entre A y B• Cota en C: cota C = cota B – So(flume) * Lflume

RAPIDA

OBRAS DE REGULACION

•OBRAS DE REGULACION DE CAUDALES: Partidores o repartidores•OBRAS DE REGULACION DE NIVELES: Barrajes / Vertederos laterales

OBRAS DE REGULACION

OBRAS DE PROTECCION

Las obras de protección tienen por finalidad proteger al canal de efectos externos o internos.Protección frente a efectos externos:• Canal techado• AlcantarillaProtección frente a efectos internos:• Vertedero lateral o vertedor de demasías

OBRAS DE PROTECCION

OBRAS DE PROTECCION

OBRAS DE MEDICION O AFORO

•Vertederos: rectangular / triangular / trapezoidal•Aforadores de profundidad crítica:• Aforador Parshall (Parshall flume)• Flume Venturi• Vertedero tipo Crump

OBRAS DE MEDICION O AFORO

OBRAS DE MEDICION O AFORO

OBRAS DE MEDICION O AFORO

OBRAS DE MEDICION O AFORO

http://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/manuals_monographs.html#manuals

http://www.usbr.gov/pmts/hydraulics_lab/pubs/manuals/SmallCanals.pdf