unidad 5 obras

7/21/2019 Unidad 5 Obras

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TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICOINSTITUTO TECNOLOGICO DE ZACATEPEC

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRAINGENIERIA CIVIL



Los científicos estudian e !undo ta co!o es"

Los in#enie$os c$ean e !undo %ue nunca &a sido'

Theodore Von Karman.

1

UNIDAD No (

)PRESA DERIVADORAS*



INDICE+

I' INTRODUCCION,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, -II' GENERALIDADES,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, .

III' DESARENADOR,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, /IV' O0RA DE TOMA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1/V' SECCION VERTEDORA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,' 2-

VI' PRO0LEMAS RESUELTOS,,,,,,,,,,,,,,,,,,,'' .3VII' CONCLUSIONES,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,' .(

VIII' 0I0LIOGRA4IA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, .5

I' INTRODUCCION+

En un país como lo es México, en donde la escasez y pobreza en materia de

recursos hidráulicos y su constante desarrollo demandan la totalidad utilización de dichos

recursos, se hace necesario ue las obras hidráulicas! presas, sistemas de rie"o, así

como la producción de ener"ía eléctrica, sean cuidadosamente planeadas, proyectadas y

construidas. #na de las $ormas e$icaces de controlar y apro%echar los escurrimientos de

ríos y arroyos, es la construcción de bordos y cortinas para $ormar almacenamiento, y

posteriormente deri%ar dicho recurso hídrico a acti%idades ue sean bené$icas para las

poblaciones cercanas a la zona donde %a a realizarse el proyecto, los cuales en su

condición optima, siempre se ha procurado ue sir%an para $ines m&ltiples, como son!

'. (bastecimiento de a"ua.

). *eneración de ener"ía eléctrica.

+. ontrol de a%enidas.

-. ie"o y culti%o.

/. 0ara $ines recreati%os, etc.

2



En el presente traba1o de in%esti"ación se desarrollan cada uno de los temas

correspondientes a la unidad 2o / re$erente a presas de deri%ación con el propósito de

ampliar el contexto de los estudiantes de in"eniería ci%il en el ambito de las obras

hidráulicas y sus aplicaciones en el campo laboral.

II' GENERALIDADES+

#na presa deri%adora es una obra de captación de a"uas corrientes super$iciales y

consiste en una construcción permanente en $orma de diue %ertedor ue es interpuesto a

todo lo ancho del cauce del rio o arroyo, con ob1eto de remansar las a"uas y poderlas

extraer por "ra%edad por al"una de las már"enes o por ambas.

Las principales estructuras que constituyen una presa derivadora son la presa o dique

vertedor, obra de toma o bocatoma y el canal desarenador.

3iendo constante la necesidad del a"ua para todos los seres %i%os, el hombre ha buscado

el modo de apro%echarla en bene$icio propio y de todos los elementos ue lo reuieren,

3



4a encontrado a"uas super$iciales, y a"uas pro$undas ue puede utilizar. 3e considera

ue se %an a utilizar a"uas super$iciales, ue se re&nen en la super$icie de la tierra

después de las precipitaciones plu%iales o ue emanan de los manantiales de un modo

natural.

Estas a"uas escurren por arroyos y ríos, si"uiendo la pendiente natural descendente de

los terrenos. 3i el escurrimiento es abundante y más o menos permanente o se conser%a

con un "asto su$iciente para las necesidades por satis$acer, es posible utilizarlo con solo

interponer un obstáculo en el rio ue permita ele%ar el ni%el de la super$icie del a"ua para

poder extraerla por uno de los dos lados o por los dos.

Este sistema se llama 5E6V(672.

EXISTEN VARIOS TIPOS DE DERIVACIÓN.

uando se cuenta con características especiales en cuanto a la cantidad de a"ua

disponible, en comparación con las necesidades y habiendo topo"ra$ía adecuada,

puede pensarse en una toma directa, ue es una deri%aci8n elemental, en la ue

sólo se reuiere abrir y acondicionar la entrada o bocatoma. #na deri%ación poco más e$ecti%a, se lo"ra con ramas, troncos, piedra suelta y

materiales del lu"ar, para construir un barra1e ue es una presa primiti%a, no muy

estable, y ue es destruida $ácilmente por las si"uientes a%enidas por lo ue sedebe reconstruir o al menos rehabilitar, cada a9o. *eneralmente es una deri%ación

económica y los culti%os o bene$icios lo"rados en esta $orma pa"an la

reconstrucción anual. 4ay otros tipos de deri%adoras, como las de madera o de otros materiales, por

e1emplo $ierro, :per$iles estructurales y lámina;. Estas a %eces son abatibles para

dar paso a las a"uas broncas, pero en lo "eneral son más caras, incomodas y

poco prácticas por lo ue han caído en desuso. 4ay otros tipos de deri%ación, como son las plantas de bombeo e$ectuadas a partir

del cauce de las corrientes o de la super$icie de los la"os o también las pantallas

impermeables a tra%és del lecho de los ríos o las "alerías $iltrantes ue se usan

para hacer a$lorar las a"uas subál%eas, por e1emplo, pero el moti%o de estas

líneas, es comentar las presas deri%adoras permanentes, ue se describen a

continuación.

4



Se llama presa derivadora la construcción permanente que se coloca interrumpiendo el

escurrimiento natural del río para elevar el nivel del agua en este, con el fin de poder

extraer por gravedad ese líquido por alguna de las márgenes o por las dos, utilizando

obras de toma.

En ellas se considerarán los conceptos siguientes

A'6 omo no es una presa de almacenamiento, $recuentemente será rebasada por su

parte superior, por lo ue debe contar con una zona %ertedora, más o menos "rande, ue

permita el paso de todas las a%enidas ue se puedan presentar.

0' <a toma debe combinarse con una obra de limpieza o = desarenador = ue permita

conser%ar todo el río limpio de azol%es, de arenas, "ra%as y cantos rodados o por lo

menos mantener un canal en condiciones de uso para ue el a"ua ue se pretende

utilizar lle"ue a la toma, en condiciones $a%orables.

c7 5ebe tenerse en cuenta ue en el peue9o %aso ue se $orma, no se tiene una

capacidad para azol%es, ni para almacenamiento y ue las a"uas transportan una "ran

cantidad de acarreos, ue tenderán a rellenarlo, por lo ue debe proporcionarse un buen

desarenador, para ue la presa traba1e e$icientemente.

3e"&n lo dicho antes, un proyecto de presa, contará con

1'6 #n diue deri%ador, su$icientemente impermeable ue ele%e el ni%el del a"ua!

#na parte de ese diue debe prepararse para ue por sobre de él pasen las

a%enidas ue se calculen. 3erá la zona %ertedora. Este %ertedor será tan lar"o

como se reuiera, con su cresta %ertedora horizontal y estará situada a una

ele%ación adecuada para ue el a"ua alcance antes de él, el ni%el con%eniente

para la deri%ación. El resto de la cortina será no %ertedora.

2'6 un canal desarenador su$iciente y adecuado para mantener limpio un canal ue

permita lle%ar el a"ua del río a la toma.

-'6 #na toma ue pueda utilizarse para extraer el a"ua ue se reuiera.

abe recordar ue el río es la = >uente ?? ue se utiliza, ue la presa deri%adora es la

=captación = y ue "eneralmente el a"ua deri%ada será conducida al sitio de su utilización

o apro%echamiento, por "ra%edad, mediante canales a presión atmos$érica.

5



5ebido a ue no se tiene un %aso re"ulador, a la presa lle"ará todo el caudal ue

conduzca el río, casi sin modi$icar el "asto. 3i el a"ua es mucha, pasará la mayor parte

por sobre la presa, aunue al mismo tiempo puede hacerse la deri%ación. 3i en un

momento dado, el a"ua conducida por el río tiene el mismo "asto necesario o pro"ramado

en la toma, se deri%ará todo el %olumen, <a capacidad de la toma debe ser tan ampliacomo se reuiera, y la altura del %ertedor la necesaria para lo"rar la deri%ación ue se

proyecta.

Más alta, encarece la obra. Más baa, no se deriva completo.

>inalmente, si el %olumen de a"ua es menor del necesario, se deri%ará todo por el canal y

el ni%el del %ertedor no será alcanzado por el líuido. :0or ello se dimensiona la toma para

el se"undo caso;

En cuanto a la localización de la presa, se considera ue debe situarse a modo de ue su

e1e uede perpendicular a los $ilamentos de a"ua en el rio. #n es%ia1amiento notable

puede producir erosiones en la cimentación y sólo encarece el costo de la presa.

5ebe localizarse el e1e de la obra de pre$erencia en un tramo recto del rio y a modo de

poder apro%echar en $a%or de la toma.

.'6 Es con%eniente apuntar ue una presa deri%adora, puede ser una obra de

=cabeza= de un apro%echamiento o =auxiliar= de un sistema.

87' 3erá de.= abeza@ si se utiliza como obra de captación y distribución del a"ua

para /# apro%echamiento.

97 (uxiliar, puede ser en dos $ormas

A aptando las a"uas de una corriente y alimentando total o parcialmente un

almacenamiento construido en al"&n rio próximo o en un %aso lateral.

A ecibiendo las a"uas de una presa de almacenamiento construida sobre el

mismo rio y a"uas arriba de la deri%adora, para distribuirlas o conducirlas al lu"ar

de su utilización.

<a deri%ación debe satis$acer determinados reuisitos indispensables, como son!

A3i ha de dominarse por "ra%edad el = sitio = de utilización de las a"uas, la presa

debe estar localizada a"ua arriba de ese = sitio = y tener una ele%ación adecuada

para el $in perse"uido.

6



A Bue esté lo más próximo posible al =sitio=.

<a presa será más alta a medida ue el lecho %aya teniendo menor altura, por lo ue será

necesario estimar ué es más adecuado! canal de conducción corto y cortina muy alta o

canal de conducción más lar"o y cortina de menor altura.

ABue la bouilla para la construcción de la presa ten"a topo"ra$ía adecuada para

situar la obra y ue "eoló"icamente sea $a%orable para ello.

0ara e$ectuar el proyecto de una deri%adora, será necesario contar con %arios estudios

pre%ios, ue se comentan bre%emente a continuación.

#n río, es una corriente de a"ua, cuyo caudal $luct&a continuamente, desde un "asto muy

peue9o o nulo en época de secas, hasta un "asto "rande, en época de llu%ias o de

deshielos, cuando se producen a%enidas. En la épocas de estia1e, el ni%el del a"ua es

muy ba1o, 0ara utilizar el a"ua ue conduce, en esas épocas, ue es cuando se reuiere

para el rie"o de terrenos situados en las már"enes de la corriente, es necesario sacar el

a"ua del río, lo cual se lo"ra interponiendo un muero o diue ue sobre ele%a el a"ua en

la parte anterior a él, tan alto como se reuieren para = deri%ar = el caudal solicitado por

una o por Cambas már"enes, se"&n las necesidades, lo ue se e$ect&a por medio de la o

las obras de toma, ue descar"an el a"ua deri%ada a los canales de conducción y de

rie"o, ue se localizan sobre las laderas adyacentes.

0ero como en al"unas épocas el "asto del río %a a ser muy $uerte sobre todo durante lasa%enidas y la presa no tiene capacidad para almacenar a"ua, la deri%adora debe

construirse en tal $orma ue permita automáticamente el paso de las a"uas excedentes,

cualuiera ue sea su "asto, hacia adelante, por lo ue "eneralmente lo más con%eniente

y económico, es construir una parte de la cortina como %ertedora. #n %ertedor para presa

deri%adora, es una escotadura de1ada en el muro deri%ador, con su cresta horizontal y tan

lar"a como sea necesario.

<a capacidad ue se dé a este %ertedor, dependerá de la a%enida máxima ue pueda

presentarse. <a lon"itud de la cresta y el %alor de la car"a ue se le pueda dar al manto

%ertiente, serán las necesarias para apro%echar lo me1or posible las características de la

bouilla y dar paso con se"uridad a la a%enida calculada. El per$il ue se considere para

la sección %ertedora, dependerá de la car"a estimada.

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:PRESA MORELOS; 0A<A CALI4ORNIA=

III' DESARENADOR+

<os desarenadores son estructuras hidráulicas ue tienen como $unción remo%er las

partículas de cierto tama9o :arenas y solidos; ue están en suspensión en el a"ua a $in de

e%itar ue in"resen, al canal de aducción, a la central hidroeléctrica o al proceso de

tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas. El proceso de remoción de las

partículas se hace mediante sedimentación. uando se capta el a"ua de un río,ine%itablemente estaremos captando también sedimentos en suspensión y de arrastre.

Los desarenadores tienen la importante misión de eliminar las partículas indeseadas que

se encuentran en suspensión en el agua y posteriormente, mediante una adecuada

acción arroarlas al río.

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Tipos de desarenadores!

• 5esarenador lon"itudinal! 3u $uncionamiento se basa en la reducción de la

%elocidad el a"ua y de las turbulencias, permitiendo así ue el material sólido

transportado en suspensión se deposite en el $ondo, donde es retiradoperiódicamente.

• 5esarenador de %órtice! 3e basan en la $ormación de un %órtice :remolino;

inducido mecánicamente ue captura los sólidos en la tol%a central de un tanue

circular. 6ncluyen dos dise9os básicos!

Cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger laarena.Cámaras con un fono inclinado y una abertura grande que lleva ala tolva.

6n$ormación básica para el dise9o!

• audal de dise9o! 3e dise9a

usando el caudal máximo

diario.• aracterísticas del clima! Variación del clima y ré"imen de llu%ias• Tama9os de la partículas

Básicamente para que un desarenador sea eciente debe cumplir:

a) Hidráulicamente

- Distribución uniforme del caudal en las naves desarenadoras.

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- Lneas de corriente !aralelas" !or lo tanto sin vórtices de e#e vertical u

$ori%ontal.

- &o causar remanso en el canal a'uas arriba.

- Distribución uniforme del caudal dentro de cada nave" esto esim!ortante en el momento de !ur'a de la nave.

b) Sedimentolgicamente

- (edimentación de los materiales es sus!ensión.- vacuación al e*terior de los de!ósitos.- Lim!ie%a uniforme de las naves desarenadoras.- &o e*istencia de %onas im!osibles de lim!iarlas en las naves.- +ransición de entrada sin sedimentación.- ,ciencia adecuada.

Estudios de ca!>o+

• Estudio de $uentes! 6ncluye los a$oros y re"ímenes de caudal de por lo menos los

&ltimos tres a9os.• Dona de ubicación! <e%antamiento topo"rá$ico a detalle, análisis de ries"o y

%ulnerabilidad a desastres naturales.• (nálisis de suelos y "eodinámica.• (nálisis de la calidad del a"ua.

Pa$tes de desa$enado$+

• Dona de entrada! Tiene como $unción el conse"uir una distribución uni$orme de las

líneas de $lu1o dentro de la unidad, uni$ormizando a su %ez la %elocidad.• Dona de desarenación! 0arte de la estructura en la cual se realiza el proceso de

depósito de partículas por acción de la "ra%edad.

1-



• Dona de salida! on$ormada por un %ertedero de rebose dise9ado para mantener

una %elocidad ue no altere el reposo de la arena sedimentada.• Dona de depósito y eliminación de la arena sedimentada! onstituida por una tol%a

con pendiente mínima de 'F ue permita el deslizamiento de la arena hacia el

canal de limpieza de los sedimentos.

C$ite$ios de dise?o+

• El periodo de dise9o, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de G a

'8 a9os.• El n&mero de unidades mínimas en paralelo es ) para e$ectos de mantenimiento.

En caso de caudales peue9os y turbiedades ba1as se podrá contar con una sola

unidad ue debe contar con un canal de byApass para e$ectos de mantenimiento.• El periodo de operación es de )- horas por día. A 5ebe existir una transición en la

unión del canal o tubería de lle"ada al desarenador para ase"urar la uni$ormidad

de la %elocidad en la zona de entrada.• <a transición debe tener un án"ulo de di%er"encia sua%e no mayor de ')H +I.• <a %elocidad de paso por el %ertedero de salida debe ser peue9a para causar

menor turbulencia y arrastre de material :Krochin, VJ'ms;.• <a lle"ada del $lu1o de a"ua a la zona de transición no debe proyectarse en cur%a

pues produce %elocidades altas en los lados de la cámara.• <a relación lar"oancho debe ser entre ' y ).• <a sedimentación de arena $ina :dL.' cm; se e$ect&a en $orma más e$iciente en

ré"imen laminar con %alores de n&mero de eynolds menores de uno :eL'.;.• <a sedimentación de arena "ruesa se e$ect&a en ré"imen de transición con

%alores de eynolds entre '. y ' .• <a sedimentación de "ra%a se e$ect&a en ré"imen turbulento con %alores de

n&mero de eynolds mayores de ' .

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• <a descar"a del $lu1o puede ser controlada a tra%és de dispositi%os como

%ertederos :sutro; o canales 0arshall :"ar"anta;.

3i el $lu1o es controlado por un 0arshall :"ar"anta;, tenemos la ecuación!

3iendo! Q=k ∗b∗h3/2

w=3

2 ( k ∗b∗h1 /2

V h )=3

2 ( Qh∗V h )

• Jconstante ',G/ :sistema métrico;• BJcaudal :m+ se";• VhJ%elocidad horizontal :mse";

5eterminamos la altura máxima hmax :m;, altura mínima hmin :m;,ancho máximo Nmax :m; y ancho mínimo Nmin :m; para los caudales

máximo y mínimo respecti%amente para un ancho de "ar"anta b.

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a r t c u l a s 0 v e l o c i d a d

d e s e d i m e n t a c i ó n



El corte trans%ersal del canal debe ser parabólico o aproximarse bastante a la parábola.

5imensionamiento!

1'63e determina la %elocidad de sedimentación de

acuerdo a los criterios indicados anteriormente en

relación a los diámetros de las partículas. omo

primera aproximación utilizamos la ley de 3toes.

V s= 1

18g ( ρs−1

η )d2

3iendo!• Vs ! Velocidad de

sedimentación :cmse";• 5 ! 5iámetro de la partícula :cm;• O ! Viscosidad cinemática del a"ua

:cm) se";• Ps ! 5ensidad

2'6 (l disminuir la temperatura aumenta la %iscosidad

a$ectando la %elocidad de sedimentación de las

partículas.

-'6 3e comprueba el n&mero de eynolds

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Re=V s∗d

η

-.A En caso ue el n&mero de eynolds no cumpla para la aplicación de la ley de 3toes

:eL./;, se realizará un rea1uste al %alor de Vs considerando la sedimentación de lapartícula en ré"imen de transición, mediante el término del diámetro y el término de

%elocidad de sedimentación del "rá$ico si"uiente!

('6 3e determina el coe$iciente de arrastre :5;, con el %alor del n&mero de eynolds a

partir del nue%o %alor de Vs hallado.

C D=24

R

+3

√ R

+0.34

5'6 3e determina la %elocidad de sedimentación de la partícula en la zona de transición

mediante la ecuación.

V s=√4

3

g

C D( ρs−1)∗d

@'63e realiza un a1uste tomando en cuenta el tiempo de retención teórico del a"ua

respecto al práctico :coe$icientede se"uridad;.

(sí tenemos ue!

V s=Q

As

Entonces!

G.A 5eterminamos la %elocidad

límite ue suspende el material

o %elocidad de desplazamiento!

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V d=√8k

f g ( ρs−1 )∗d

3iendo!

• Q ! >actor de $orma :.-, arenas uni"ranulares no adheribles;• Vd ! Velocidad de desplazamiento :cmse";• $ ! >actor de ru"osidad de la cámara

Estimamos el %alor de $ mediante el "rá$ico!

R=4 Rm∗V h

η

3iendo!

• Q ! 'R'A' cm

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• Vh ! Velocidad horizontal :cmse";• m ! adio medio hidráulico:cm;

S.A5eterminamos la %elocidad horizontal :Vh;, mediante la ecuación!

V h= Q A t

'.A <ue"o se debe cumplir la relación Vd Vh, lo ue ase"ura ue no se producirá la re

suspensión.

''.A <as dimensiones de ancho, lar"o y pro$undidad serán de tal $orma ue se cumpla las

relaciones determinadas en los criterios de dise9o

mencionadas anteriormente.

').A <a lon"itud de la transición de in"reso la determinamos

mediante la ecuación!

L1=

B−b

2∗tanθ

3iendo!

• U ! n"ulo de di%er"encia :')H +I;• W ! (ncho del sedimentador :m;• b ! (ncho del canal de lle"ada a la transición :m;

!"S#$"%#!&$"S C&% '(%"S !" ($$()#C(*%

• <a mayor parte de estos desarenadores se dise9an para extraer, de la masa $luida,

partículas i"uales o mayores a .) mm. En la tabla '+ obser%aremos una

clasi$icación del suelo por el tama9o de sus partículas y concluiremos ue la

$inalidad del desarenador es "arantizar ue "ra%as, arena "ruesa y arena media

no entren al sistema de rie"o.

Tabla '+! lasi$icación del suelo por el tama9o de sus partículas. Esto nos se9ala

ue los desarenadores no extraen limos ni arcillas, ya ue me1oran la calidad del

suelo. 5ebe mencionarse ue por razones económicas no es muy $actible dise9ar

desarenadores ue extrai"an las arenas $inas a pesar ue tienen al"&n e$ecto

ne"ati%o para las tierras.

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!"S#$"%#!&$"S +#$# C"%,$#"S H(!$&"C,$(C#S

• 2o existe hasta ahora una pro$unda in%esti"ación para determinar el diámetro

máximo de sedimento, ue deberá pasar por una turbina sin ue acelere el

des"aste. <os criterios ue actualmente se utilizan son los ue $i"uran en las

si"uientes tablas!

IV' O0RA DE TOMA+

7bra de toma! on1unto de estructuras en la zona de captación, ue permiten explotar de

$orma adecuada y e$iciente el a"ua disponible en las $uentes, para bene$icio del hombre

on la estructura de toma se busca extraer a"ua del embalse de una presa de deri%acion

cuya capacidad de almacenamiento no existe o no es importante para e$ectos de

re"ulacion.

5ebido a esta circunstancia las estructuras de la obra de toma se construyen para una de

las condiciones si"uientes!

a! Con el "is"o regi"en del escurri"iento# si aguas arri$a esta construida una

presa de al"acena"iento cu%as e&tracciones corresponden a cierto regi"en

preesta$lecido.$! Con un gasto "as o "enos cosntante 'ue puede corresponder al "is"o del

escurri"iento# cuando la presa deri(adora se contru%e en un rio (irgen sin

regulacion.

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Tabla '-! 5iámetro máximo de laarena se"&n el tipo de turbina de lacentral hidroeléctrica



0or consi"uiente, estas obras de toma son estructuras de super$icie, ue "eneralmente se

localizan en uno o ambos extremos de la presa y cuyas ele%aciones se esco"en de

manera ue dominen por "ra%edad la zona de apro%echamiento, y ue, ademas sus

di$erentes partes no sean da9adas por el a"ua en caso de a%enidas.

0or otra parte, en %ista de ue el a"ua ue escurre por el lecho del rio lle%a consi"o

"randes cantidades de "ra%as y arenas, como arrastre de $ondo, se debe considerar la

construccion de al"un dispositi%o desarenador con el $in de eliminar tales arrastres, antes

de ue el a"ua pase por la toma y, posteriormente al sistema de conduccion y zona de

apro%echamiento.

Teniendo en cuenta ue el a"ua ue escurre con $recuencia lle%a consi"o solidos $lotantes

ue pueden pro%ocar molestias y con$lictos en la operación del sistema de conduccion, es

con%eniente pre%er, en tales casos, la instalacion de re"illas.

DISEO BIDRAULICO+

O0RA DE TOMA O 0OCATOMA

El dise9o hidraulico de las obras de toma en presas deri%adoras se debe e$ectuar en

con1unto con el de la propia presa ya ue las caracteristicas de ambas se relacionan

intimamente y dependen de las condiciones topo"ra$icas, "eolo"icas e hidrolo"icas del

sitio, asi como de las condiciones de $uncionamiento hidraulico.

<a captacion se hara perpendicular al canal desarenador, mediante una obra de toma,

constituida por una, dos o mas

compuertas alo1adas en el muro

exterior del canal desarenador.

3i son compuertas desliantes, la

toma se hara por medio de

ori$icios, ue con%iene ue

traba1enaho"adoos. <a salida

sera el principio del canal de

conduccionX los ori$icios se

situaran a"uas arriba de la

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compuerta radial del canal desarenador uedando el mas proximo a ella, a una distancia

minima de './ m.

En "eneral todas las compuertas de la bocatoma seran

i"uales y se situan a la misma ele%ecion! uedando

separadas una de la otra, lo necesario para permitir su instalacion comoda. El umbral de

los ori$icios debe uedar a la misma cota de la plantilla del canal de conduccion en su

inicio y estaran a '.) o './m sobre la plantilla del canal desarenador para de1ar espacio

para el deposito de arenas, ocasionalmente puede ser menor dependiendo de la cantidad

de solidos ue aporte la corriente.

El a"ua en los ori$icios debe alcanzar una %elocidad poco mayor a la del canal

desarenador estando la compuerta radial cerrada, y casi i"ual ue la del a"ua en el canal

de conduccion, con el ob1eto de no le%antar las arenas depositadas y e%itar ue estas seintroduzcan en los ori$icios. 3e recomienda ue la ma"nitud de la %elocidad oscile entre

.Y y .S ms.

<os ori$icios traba1an ba1o una car"a i"ual al desni%el existente entre la ele%acion del a"a

en el canal de conduccion para el "asto de dise9o, y la ele%acion del a"ua en el ecanal

desarenador.

<a descar"a de los ori$icios esta dada por la expresion!

DONDE+

C+ es e coeficiente de #asto adi!ensiona7

Ao+ es e a$ea de o$ificio en !27

B+ es e desnie con e cua t$a9aa e o$ifico en !7

<a plata$orma donde se instalan los mecanismos ele%adores de las compuertas estaran a

una ele%acion / cm mas arriba de la maxima altura ue alcanzaran el a"ua para la

a%enida de dise9o del diue %ertedor :2(ME;.

19



2(ME! !orresponde al nivel de aguas máximo extraordinario en el cuerpo de agua, en el

sitio donde se aloa la captación" corresponde al nivel máximo que alcanzan las aguas de

una corriente bao condiciones de fluo máximo ocurrido en #poca de lluvias de alto

período de retorno. $ara un embalse, corresponde al nivel máximo de almacenamiento

con las compuertas del vertedor de excedencia completamente cerradas.

ELEMENTOS ADICIONALES EN O0RAS DE TOMA

anal de llamada! 7bra de conducción ue tiene el ob1eto de entre"ar el a"ua de

ríos y embalses para su disposición adecuada en el punto de la obra de toma. Reia+ Elemento utilizado para impedir el paso del material sólido :$lotante y de

arrastre;, ue lle%an las corrientes super$iciales a las obras de toma. A#uas+ Elemento utilizado :"eneralmente en ríos; para cortar el in"reso de a"ua

a la obra de toma en casos en los ue se tiene acceso directo desde el cuerpo de

a"ua. Di%ue+ Estructura utilizada para des%iar a"ua de un río eliminando el acarreo del

material de $ondo en el cauce. ConducciFn+ Es el con1unto inte"rado por tuberías, estaciones de bombeo y

dispositi%os de control ue permiten el transporte del a"ua desde la $uente de

ori"en o extracción.

BIDROLGICAS

(ltura de precipitación! <ámina de llu%ia ue corresponde a una precipitación

plu%ial, re"istrada en medidores puntuales :plu%iómetro; o de re"istro continuo

:$lu%ió"ra$o;. Intensidad de a >$eci>itaciFn+ <ámina de llu%ia asociada a un lapso de tiempo.

6ndica la altura precipitada en la unidad de tiempo seleccionada. Coeficiente de escu$$i!iento+ Es la relación entre el %olumen de a"ua llo%ido y el

%olumen de a"ua escurrido, en un período determinado de tiempo. Gasto de escu$$i!iento+ Volumen de a"ua ue atra%iesa la sección de un río o

corriente por unidad de tiempo, también llamado caudal. El dimensionamiento de

las obras de toma incluye como base, el conocimiento de la demanda de a"ua en

sus di$erentes usos :doméstico, comercial e industrial;, así como los ni%eles de

operación, mínimos y máximos, del cuerpo de a"ua de la $uente :río, arroyo,

corriente subsuper$icial, manantial, acuí$ero, etc.;. <os $actores hidroló"icos más

importantes pueden incluir el conocimiento de la intensidad o altura de llu%ia para

2-



dise9o, coe$icientes de escurrimiento en $unción del tipo de suelo o cubierta

super$icial existente. El caudal de dise9o de las obras de toma se calcula sobre la

base de la población bene$iciada, extrapolada al horizonte seleccionado para el

proyecto, considerando una dotación por habitante. El caudal de extracción total

de la toma o con1unto de tomas en las $uentes, debe coincidir como mínimo con el"asto máximo diario de la localidad por bene$iciar. Za ue en la mayoría de los

casos se reuiere ele%ar el a"ua por encima de los puntos de captación donde se

encuentra la obra de toma, los elementos utilizados en estos casos son, los

sistemas de bombeo y sus accesorios :re1illas, compuertas, tuberías, canales,

%ál%ulas, depósitos y motores, entre otros;.<as obras de toma se clasi$ican en

$unción del ori"en del a"ua captada, :atmos$érica, super$icial, subsuper$icial y

subterránea;.

V' SECCION VERTEDORA+

En los dise9os de estructuras hidráulicas para apro%echar corrientes super$iciales, es

importante conocer el %alor de la a%enida máxima de dise9o, porue de la ma"nitud de

ella, dependerá el tama9o y tipo de estructura ue se adopte para su control, así como las

medidas ue se deben tomar para prote"er los intereses humanos o socioeconómicos

ue pudieran resultar a$ectados con la obra ya en $uncionamiento.

<a seccion del "asto de dise9o está re"ida por consideraciones económicas, para el

dise9o de presas deri%adora sobre una cimentación arenosa, el "asto de descar"a por

metro lineal de cresta de presas deri%adora sobre una cimentación arenosa, el "asto de

descar"a por metro lineal de cresta está limitado por el costo de proteccion contra la

erosión a"uas aba1o.

<a descar"a por metro lineal de cresta puede estar limitada por la ele%ación de la

super$icie del embalse creado. <a máxima ele%ación depende de la localización de las

21



%ías $érreas, carreteras, construcciones y otras propiedades. Es necesario conocer la

cur%a de "astos del rio a"uas deba1o de la presa para tomarla en cuenta en el dise9o de

la estructura disipadora de ener"ía.

Se reco"ienda aceptar la "agnitud de la a(enida de dise)o para una *recuencia ena)os de +, a -,, en algunas presas de deri(aci/n construidas con "ateriales

r0gidos so$re ci"entaci/n *ir"e % no erosiona$le# puede per"itirse 'ue los "uros

sean re$asados algunas (eces sin 'ue se presenten gra(es consecuencias para el

con1unto de estructuras.

ANALISIS BIDRAULICO DEL DIHUE VERTEDOR+

<a expresión empleada para de$inir las caracteristicas hidráulicas del muro %ertedor tipo

cimacio es la correspondiente a %ertedores rectan"ulares de pared "ruesa,

H CL B -J27

En la cual no se considera el e$ecto de la %elocidad de lle"ada, ni las contracciones

laterales. Esto se debe al remanso del a"ua pro%ocado por el cimacio y la "ran amplitud

de cresta %ertedora hace ue la %elocidad del a"ua sea prácticamente muy peue9a. <as

contracciones laterales se e%itan, limitando el %ertedor en sus extremos mediante muros

%erticales perpendiculares a la cresta %ertedora de su$iciente altura y lon"itud.

En la expresión anterior! B es el "asto %ertido en m+sX V es el coe$iciente de descar"a en

m.+sX < es la lon"itud e$ecti%a %ertedora en m! y 4 es la car"a sobre la cresta %ertedora

en m.

El binomio lon"itud %ertedora :<; y car"a sobre el %ertedor :4; se eli"en considerando las

caracteristicas $isicas del sitio seleccionado, los traba1os de exca%aciones, altura de los

muros de encauce y proteccion, costo total de la obra, etc.

omo es conocido para determinar el %alor del coe$iciente de descar"a [ se toman en

cuento los si"uientes $actores!

• <a pro$undidad de lle"ada :0;• <a relación de la car"a máxima sobre el %ertedor a la car"a de dise9o del mismo.• El talud del paramento a"uas arriba del cimacio.• <a inter$erencia de la descar"a producida por el remanso del rio a"uas aba1o y de

la sumer"encia de la cresta %ertedora.

22



0ara de$inir la pro$undidad de lle"ada :0; en una presa deri%adora se deberá tomar en

cuenta las caracteristicas del material de arrastre de la corriente, en un principio tiene un

%alor determinado el cual se %a reduciendo a medida ue se deposita el material de

acarreo :"ra%as, arenas; ue transportan las a%enidas. <a altura de la mayoria de la

presas deri%adoras es reducida y ha sucedido ue con las primera a%enida después deconstruida la presa, la pro$undidad :0; se reduce a cero.

0or lo anterior y considerando ue la a%enida de dise9o en la mayoría de los casos se

determina por métodos indirectos, en el dise9o de las presas deri%adoras se ha adoptado

un coe$iciente de descar"a :; i"ual a ).

3i la ele%ación de la super$icie libre del a"ua, a"uas aba1o del %ertedor es superior al ni%el

de la cresta %ertedora, se tiene un %ertedor aho"ado. 0or e1emplo, en el caso de las

descar"as llamados de la%adero o cuando se tiene un delantal con colchón amorti"uador con poco desni%el. El aho"amiento del %ertedor hace disminuir el %alor del coe$iciente de

descar"a y el porcenta1e de reducción se puede determinar mediante la "rá$ica ue se

muestra a continuaciónX la cual considera las posibles $ormas de escurrimiento a"uas

aba1o del cimacio.

23



Es deseable ue el $uncionamiento hidráulico de los cimacios %ertedores en presas

deri%adoras sea con descar"a libre, sin posibilidades de aho"amiento y con salto

hidráulico inmediatamente al pie del cimacio %ertedor, como una medida practica y el

resultado de la experiencia se recomienda ue la sumer"encia de la c$esta no eKceda

de -3 de la car"a sobre el %ertedor para se"uir considerando el coe$iciente de

descar"a C2 no obstante lo anterior, cuando las presas deri%adoras son de altura

reducida y las condiciones hidroló"icas del apro%echamiento exi"en dise9ar al muro

%ertedor con una a%enida ue da ori"en a un "asto unitario "randeX en dicho muro se

tiene el caso de un %ertedor aho"ado, para cuyo dise9o se deberá determinar

cuidadosamente el coe$iciente de descar"a.

24



TIPOS DE VERTEDORES CARACTERISTICAS+

<as presas %ertedoras pueden ser mó%iles o $i1as. En las presas %ertedoras mó%iles la

descar"a de a"ua puede re"ularse con compuertas ue "uarden los ori$icios

:super$iciales o pro$undos;. El ni%el del a"ua puede mantenerse constante en este caso

"racias a la operación de las compuertas. En estas presas el ni%el normal del a"ua puede

colocarse al ni%el superior de la compuerta. <as presas %ertedoras $i1as :sin compuertas;

no permiten la re"ulación de la lámina de a"ua. <a cresta %ertedora se coloca al NNE.

5urante crecientes, el ni%el del a"ua en el embalse %aría desde el ni%el $orzado hasta el

ni%el normal. En épocas normales, %aría entre el NNE y el NMOE y en casos extremos

hasta el NME.

Existe una serie de clasi$icaciones de %ertedores atendiendo a di%ersas características de

los mismos, una de ellas atiende a la $orma de control y los clasi$ica como cresta $i1a ycresta controlada. (parte de las clasi$icaciones se9aladas, al"unas 7bras de Excedencias

son conocidas por un nombre propio ue les %iene de cierto ras"o característico de

al"una de sus partes o por su disposiciónX tales %ertedores una %ez de$inidos, son

$ácilmente identi$icables. <os más conocidos son!

Ve$tedo$es de Caída Li9$eVe$tedo$es de Ci!acioVe$tedo$es en R8>idaVe$tedo$es en E!9udo

Ve$tedo$es en TneVe$tedo$ en SifFnVe$tedo$ de Se$icio AuKiia$esVe$tedo$es en A9anicoVe$tedo$es de Cana Late$a

VERTEDORES EN CAIDA 2I3RE.

<os %ertedores de caída libre son los ue se localizan en la parte superior de un embalse,

ue tienen un desarrollo muy corto y ue no existe una estructura ue "uie el a"ua delembalse al cauce, ya ue se de1a caer desde la cresta del %ertedor hasta el cauce del

mismo. 0or lo ue respecta a su desarrollo, uedan incluidos los de pared del"ada,

auellos en ue hay un peue9o desarrollo de cimacio y auellos otros en los ue

después del peue9o cimacio se remata la estructura con una cubeta de lanzamiento.

0ueden ser de cresta recta o cur%a y puede haber o no compuertas de control.

25



Este ti>o de e$tedo$es es $eco!enda9e >a$a as >$esas de a$co; >a$a as de

secciFn #$aedad e$tedo$as >a$a os de cont$afue$tes'

:VERTEDOR DE CAIDA LI0RE; VISTA EN PLANTA=

VERTEDORES DE CI4ACIO.

26



3e llaman %ertedores de cimacio auellos constituidos por una cresta de control cur%a ue

deben tener aproximadamente la $orma de la super$icie in$erior de la lámina %ertiente de

un %ertedor de cresta del"ada %entilado. <a super$icie cur%a descrita continua en una

rápida de alta pendiente tan"ente a ella y relati%amente corta, ue esta rematada con una

super$icie cur%a contraída a la de la cresta, la cual debe lle"ar tan"ente a la plantilla de untanue amorti"uador, a un canal de descar"a ue ya no es parte del %ertedor sino un

canal de conducción, o un salto de esuí.

3#ME*E26(.

E<EV. E3T(.

.+ 4.4.

:VERTEDOR DE CIMACIO EN DONDE SE RECOMIENDA HUE LA SUMERGENCIA NO EXCEDA DEL-3 SO0RE LA CARGA DEL VERTEDOR PARA CONSIDERAR UN COE4ICIENTE C2=

27



&o'

&d'Bd'

C$esta'B

VoH'

P'T' Punto de

Tan#encia7

P'a'Pa$a!et$o de

A#uas A$$i9a' 1

:VERTIDA LI0RE SO0RE EL CIMACIO=

VERTEDORES EN RAPIDA

3e desi"na con este nombre a

auellas estructuras ue están

constituidas de un cimacio recto

normal a un canal ue le si"ue y

colocados en la parte superior de un

embalse. 3e ponen con $recuencia

por encima de al"uno de los

empotramientos de la cortina o en

al"&n puerto. 0ara reducir las

exca%aciones, el tramo inicial del

canal se esco"e con poca pendiente hasta casi interceptar el per$il del terreno. ( partir de

ese punto el per$il se esco"e aproximadamente como el per$il del terreno natural. 5ebe

tenerse la precaución de re%isar la posibilidad de ocurrencia de problemas de ca%itación

en el canal. uando, por razones topo"rá$icas, el e1e del canal de entrada o el de

conducción deban cur%arse, esta cur%atura se dará de pre$erencia al canal de entrada.

0ara un buen $uncionamiento hidráulico, deben e%itarse cambios bruscos de la plantilla en

el sentido %ertical y en el ancho del canal. 3i se reuiere un cambio en su ancho, este

debe ser "radual.

28



VERTEDORES DE E435DO

#n %ertedor de Embudo es uno en el ue el a"ua entra sobre el bordo en posición

horizontal, cae un tiro %ertical e inclinado y lue"o corre al cauce del río a"uas aba1o por un

entubamiento horizontal. uando la entrada tiene $orma de embudo, ha este tipo se lellama Vertedor de demasía de bocina.

<as características de descar"a de estos %ertedores de demasías pueden cambiar al

%ariar la car"a hidráulica. El control también %aría de acuerdo con las capacidades

relati%as de descar"a del %ertedor, de la transición, lue"o al tramo del tubo lleno en la

porción de a"uas aba1o. 2o se recomienda proyectar los %ertedores para traba1ar como

tubo lleno excepto las caídas de muy poca de altura.

<a estructura de control está $ormada por un cimacio de per$il especial cuya cresta en

planta es circularX el a"ua pasa a tra%és de la cresta y cae en una lumbrera %ertical oinclinada conectada a la zona de descar"a en el río a tra%és de un t&nel o conducto casi

horizontal.

ELEMENTOS DE VERTEDORES EN EM0UDO'

<os elementos ue constituyen a un Vertedor en Embudo son los si"uientes!

Ent$ada de Poo'

C$esta de Ve$tedo$'

Denteones de Coa$'

Conducto'

Cana de Desca$#a'

Estan%ue A!o$ti#uado$'

C$esta.

29



Los Vertedores de Embudo se pueden usar ventajosamente en los emplazamientos en

las presas de los cañones muy angostos en los que las laderas son muy inclinadas a

donde se dispone de un túnel de derivación o de un entubamiento, para usarse como

ramal de aguas.

7tra %enta1a de este tipo de Vertedor es ue casi se alcancé la máxima capacidad con

car"as relati%amente peue9asX esta característica hace ue el %ertedor sea ideal para

usarse cuando su "asto está limitado. Esta característica también se puede considerar

una des%enta1a porue aumenta su capacidad cuando las lar"as son mayores ue las del

proyecto. <o ue no sería una des%enta1a si este tipo de %ertedor se $uera a usar como un

%ertedor de ser%icio, en combinación con un Vertedor (uxiliar o de Emer"encia.

VERTEDORES DE T5NE2.

Esté, tiene %enta1as cuando la utilización de un %ertedor en anal produciría exca%aciones

muy "randes especialmente en el caso de bouillas estrechas y con cortinas altas. El

caudal total se reparte en uno o más t&neles ue exca%ados en las monta9as descar"an

libremente al río a la ele%ación ue e%ite su aho"amiento por remansos ocasionados en el

cauce. 0ara ello debe tomarse en cuenta condiciones "eoló"icas y topo"rá$icas ue

brinden una buena cimentación en la zona del portal de salida del t&nel y ue impidan

erosiones importantes en el sitio de caídas de chorro. También es con%eniente considerar

ue los t&neles empleados en las 7bras de 5es%ió pueden utilizarse posteriormente como

3-



conductos de descar"a.

En el caso de ue el "asto de dise9o $uese dise9ado, los t&neles se llenarían y la

e$iciencia del con1unto %ertedor t&nel disminuiría notablemente. Esto representa menor

peli"ro en los Vertedores de canal y con ello una des%enta1a de los %ertedores de T&nel.

uando la caída es "rande, se desarrollan %elocidades del a"ua excesi%as ue puedanda9ar seriamente los re%estimientos del t&nel. 3u reparación trae consi"o maniobras más

complicadas y costosas ue en los Vertedores de anal. 0or tanto, es recomendable

emplear Vertedores en T&nel solo cuando se a"oten las posibilidades de empleo de otros

tipos.

En México, se han construido al"unos Vertedores en T&nel, como es el caso de proyectos

4idroeléctricos como 6n$iernillo y hicoasen considerados los más "randes del país.

:VERTEDOR DE TUNEL; PRESA IN4IERNILLO; MICBOACAN=

VERTEDORES EN SI6ON.

<os Vertedores de 3i$ón son sistemas de conductos cerrados con la $orma de una

\#@ in%ertida colocada en tal posición ue al interior de la cur%a del pasa1e superior

ten"a la altura del ni%el normal de almacenamiento en el %aso. <as descar"ainiciales del %ertedor al subir el ni%el del %aso arriba de lo normal tiene un

$uncionamiento seme1ante al de un %ertedor.

El $uncionamiento como 3i$ón tiene lu"ar después de ue se ha a"otado el aire en

la cámara ue se $orma sobre la cresta. <a corriente continua, se sostiene por el

e$ecto de succión debido al a"ua de la rama in$erior del si$ón.

31



ELEMENTOS DE VERTEDORES DE SI4ON'

<os elementos ue constituyen a un Vertedor de 3i$ón son los si"uientes!

Ra!a Su>e$io$'

Ga$#anta o Cont$o'

Ra!a Infe$io$'

Saida'

VentiaciFn >a$a inte$$u!>i$ e efecto Sifonico de e$tedo$'

T$ansiciFn'

Conducto de Desca$#a'

Cana de Saida'

Disi>ado$ de Ene$#ía'Est$uctu$a Te$!ina'

La entaa >$inci>a de un e$tedo$ de SifFn es su cuaidad >a$a da$ >aso a

desca$#as de toda su ca>acidad dent$o de est$ec&os í!ites de a ca$#a' Ot$a

entaa en su>e$aciFn efectia auto!8tica sin !ecanis!os ni >a$edes !Fies'

32



VERTEDORES DE SERVICIO 7 A5XI2IARES.

uando la topo"ra$ía del lu"ar lo permita debe considerarse la posibilidad de emplear una

combinación de Vertedores de 3er%icios y (uxiliares, pues esto repercute muchas %eces

en la economía del proyecto.

Se deno"ina Vertedor de Ser(icio# a'uella estructura 'ue sir(e para descargar con

"a%or *recuencia % desde los ni(eles altos de una presa los (ol8"enes e&cedentes#

de$ido a este 9ec9o en su dise)o de$e considerarse el *actor *recuencia de

descarga.

Es $eco!enda9e e e!>eo de Ve$tedo$es AuKiia$es cuando as desca$#as >o$ un

soo e$tedo$ sean de conside$aciFn; cuando uno soo $esute incostea9e; cuando

un sitio sea insuficiente; etc' Cuando a#uas a9ao de sitio de desca$#a no se

>e$!itan #astos eKt$ao$dina$ios; es ate$natio const$ui$ un e$tedo$ auKiia$ %ue

desca$#uQ a ot$o ca?Fn o ae'

VERTEDORES EN A3ANICO.

#n %ertedor en abanico %iene a ser una estructura constituida por un cimacio en cur%acónca%a con relación a la dirección media del escurrimiento y %iendo en el sentido del

mismo, el cual descar"a a un tanue de una "eometría tal ue propicia un resalto al pie

del cimacio y un escurrimiento lento en auel.

El nombre de %ertedor en abanico le %iene de ue el cimacio y el tanue antes

mencionado, así como las partes restantes de la estructura, tienen una $orma similar al

abanico. En el extremo del tanue se tiene una sección de control, después de la cual, a

tra%és de una transición en donde se %e acelerando el escurrimiento se lle"a a un canal

de sección constante con ré"imen rápido.

33



Este tipo de Vertedores se emplea "eneralmente cuando es necesario proporcionar una

lon"itud de cresta considerable con car"as peue9as, esto es un "asto por unidad de

lon"itud de cresta peue9o. En caso de ue la 7bra de Excedencias está alo1ada en una

ladera o en un puerto y la lon"itud de la cresta necesaria sea muy "rande, este tipo de

%ertedor permitirá un canal de descar"a relati%amente an"osto, de tal suerte ue pueda

ahorrarse "randes %ol&menes de exca%ación.

ELEMENTOS DE VERTEDORES DE A0ANICO'

Cana de Acceso'

Ci!acio'

Coc&Fn'

SecciFn de Cont$o'

A$cos de A9anico'

T$ansiciFn'

Conducto de Desca$#a'

Cana de Saida' Disi>ado$ de Ene$#ía'

34



VERTEDORES EN CANA2 2ATERA2 O CANA2 TRANSVERSA2.

<os Vertedores en anales <aterales son auellos en los ue el Vertedor de ontrol la

$orma un cimacio cuya cresta es paralelamente al tramo inicial del conducto de descar"a,

así recibiendo el nombre de apa olector. El a"ua ue se %ierte sobre la cresta cae en

una conducto an"osto opuesto al de descar"a principal.

Los elementos que constituyen a un Vertedor de Canal Lateral son los siguientes

Cana de acceso' C$esta de e$tedo$ o cana ate$a'

Cu9eta de cana ate$a Cana de desca$#a Dados a!o$ti#uado$es'

Tan%ue de a!o$ti#ua!iento'

35



En este caso las características de $uncionamiento se controlaran por una construcción en

el canal de a"uas aba1o del conducto. <a construcción puede ser un punto de

escurrimiento crítico del canalX o un ori$icio de control o un t&nel traba1ando lleno.

(unue en el anal <ateral no es hidráulicamente e$iciente debido a la "ran turbulencia y

a las %ibraciones ue se producen, tiene %enta1as ue lo puedan hacer adaptables a

ciertos sistemas de Vertedores de demasías. uando se desea una cresta %ertedora lar"a

con el ob1eti%o de limitar la car"a hidráulica de la sobrecar"a, las laderas son empinadas y

acantiladas, o donde el control debe conectarse a un canal de descar"a an"osto o t&nelX

el %ertedor lateral es con $recuencia la me1or elección.

CA2C52OS

El estudio hidroló"ico determina el %alor de la a%enida máxima ue ha de considerarse en

la presa, El cauce del río indicará cual es la amplitud ue puede darse al %ertedor. ( %eces

será necesario hacer al"unos cortes en las laderas para ampliar y acondicionar el cauce

para me1orar la descar"a.

El tipo de sección %ertedora ue se proyecte :De acuerdo a las necesidades de la

presa % aspectos generales a considerar! se indicará el coe$iciente de "asto ue debe

utilizarse, 3e acostumbra usar la $órmula "eneral de los %ertedores!

H CL B -J27

En la ue 4o. 6ncluye la %elocidad de lle"ada!

Bo H 2J- CL

El peue9o %aso de la presa, tiende a llenarse de acarreos, por lo ue $recuentemente se

colma al ni%el de la cresta o más. 0or lo tanto puede considerarse en esos casos, ue la

sección del rio en el acceso tiene esa ele%ación.

36



uando se proyecta por

con%er.ir así, una cortina de

tipo rí"ido, con%iene ue el

%ertedor ten"a un per$il tipo

crea"er, ue se puededise9ar en dos partesX

La >$i!e$a; de a

c$esta de e$tedo$

&acia a#uas a9ao;

usando a fF$!ua

#ene$a'

3'(X 1'(

Bo Bo

Esta se extiende hasta el talud de salida. 0ara a"uas arriba, puede darse una cur%a

compuesta con dos arcos de círculo, de radios R- ;,.+<, =o y R> ;,.><? =o

(l pie del talud de salida, se proporcionará un dispositi%o ue absorba la ener"ía cinética

del a"ua aduirida con la sobreele%aci8n del embalse, a $in de entre"ar el a"ua al rio en

i"uales o me1ores condiciones de las ue traía antes de e$ectuar la obra.

Este dispositi%o puede ser un tanue ue se proyecte si"uiendo las indicaciones de los

tipos conocidos de la $i". Mostrada a continuación!

37



Tablas para encontrar latan"encia al per$il de un cimacio,con un Talud cualuiera.

>7M#<( 5E< 6M(67!

X1'( 2Bd3'(

Xt 1 " t 3'(7 Bd 3'/2( T7 1J3'(

Bd 3'/2( T71'(J3'(

38



:CALCULO ING' <'R' MENDOZA RUIZ UNAM=

VI' PRO0LEMAS RESUELTOS+

VERTEDOR'

3obre la cresta %ertedor pasará la a%enida de dise9o, con un B J-/ m+s.

3upon"amos ue a"uas arriba se conser%an las condiciones ori"inales, es decir ue no%an a modi$icarse por azol%amiento. 3e tomaría como primer intento.

• J ).' en la $ormula "eneral! B J < 4+)

• 4J :B<;)+ J :-/).'xG;)+J'.S)GYm

39



• Z 04J ).8S'.S)SJ'.+S-/

0Jaltura de la cresta sobre el $ondo del rio.

En la "rá$ica de la $i". 'GS del 3mall 5ams, se obtiene! J).'8

orri"iendo resulta!

• 4J:-/:).'8xG;;)+J '.GS+m.

• Ele%. restaJ ',G/G.8S m• 4J '.GSm• 2.(.M.EJ ',G8./Gm

DISEO DEL CIMACIO+

edondeando, se calcula con 4d J'.SmEn la descar"a del cimacio, se hace tan"ente a un talud .Y!', se utilizaran las tablasanexas, ue resuel%en las $ormulas propuestas antes!

• ]t4dJ'.88G

0or lo tanto• ]tJ'.88G x '.SJ +.'8Sm.• Zt4dJ '.

0or lo tanto• ZtJ'.)GGx'.SJ'.--Ym.

<a parte anterior a la cresta, uedara!

• ]cJ.)G+4d J .)G+ x '.SJ ./+Gm.

• ZcJ.')8 4dJ.')8x '.SJ.)+Sm.

• ' J ./+ 4d J ./+ x '.S J '.Y m.• ) J .)+- 4d J .)+- x '.S J .--/ m.• 'A ) J .)S8 4d J .)S8 x '.S J ./8) m.

5e la cresta del cimacio al punto de tan"encia, usando las tablas, resulta. >i". '

DATOS COORDENADAS M7

4-



XJBd Z4d ] Z. . . ..' .Y' .'S .'+.) .)// .+G .-G.- .S'Y .Y8 .'Y-.8 .'S-- '.'- .+8S

.G .++S './) .8)S'. ./ '.S .S/'.) .Y8 ).)G '.++''.- .S+) ).88 '.YY''.8 '.'S+ +.- ).)8Y

0.T '.88G '.)GG +.'8S ).--Y3i"ue TaludJ .Y!'

( continuación se tendrá ue proyectar el tanue para amorti"uar la ener"ía cinética dela"ua de a%enida.

T(2B#E 56360(57

3i se propone en un primer intento, ue el $ondo del tanue uede a la ele%ación //.m.

• 5esni%el coronaJ piso /8.Y) A //. J +.Y) m• 4oJ '.Sm• J/.8)m

3e determina d', espesor de la lámina de a"ua al pie del cimacio por aproximaciones 'er.tanteo!

3e propone una d' arbitraria.

• dJ .8)• DJ /.8) A .8) J /.

>i"ura '+• VaJ :)"z;') J :'S.8) x /.;')J S.S ms

3e"&n la "rá$ica de la $i"ura '-

• VTJ :.S/;:%a;JS.-/ msEn el %ertedor, el "asto por metro de lon"itud será!

41



• J a x %TX

• aJ ' x d'

• d'J %TJ /.8)/S.-/J ./SS .8) supuesto

)^ Tanteo!

• 5'J.8m.

• DJ /.8)A.8J/.)

• V (J :'S.8) x /.);')JS.S)- ms

• VTJ S.S)- x .S/ J S.-)Gms

• 5'J /.8)/S.-)GJ./SY

3e buscara ahora el tirante con1u"ado en el salto hidráulico!

• 5)JA:d'); _ ::d')-; _ ::) d' V'

);";;')

42



• 5)JA:./SY-; _ ::./SY)-; _ ::) x ./SY x S.-)G);S.G';;')

• 5)JA.)SG/_ :.GS _ '.G'S;')J+.- m.

0or recomendación del procedimiento el ni%el del a"ua en el rio, sin estar la presa y paraese caudal, debe uedar a '.' d) del piso del tanue. 3i el ni%el sobreAsale, deberába1arse el $ondo del tanue. 3i ueda muy aho"ado, se deberá subir para e%itar costosaltos, reuiriéndose repetir todo este cálculo.

En nuestro caso!

'.' d) J +. x '.' J +.+ m.

• Ele%ación $ondo tanue! //. _ +.+J /G.+

3i el ni%el del a"ua en el rio está a la ele%ación ' G/G.-, podrá hacerse un nue%o cálculopara a$inar.

En este e1emplo se tomará como bueno el cálculo e$ectuado.

<a lon"itud del tanue puede ser!

• <J /:d) ` d';J / :+.A.8;J '). m

• El n&mero de >roude en este caso, es!

• >J %"d

• VJS.-)G ms

• >JS.-)G:S.G' x ./SY; J +.G)8

• d'J./SYm.

PUEDE ADMITIRSE COMO 0UENA LA SOLUCIN BALLADA'

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VII' CONCLUSIONES+

( lo lar"o de esta in%esti"ación se ha mencionado ue una presa de deri%ación es auella

ue se eri"e con el ob1eto de apro%echar las a"uas super$iciales en $orma controlada y sin

alterar el ré"imen de la $uente de abastecimiento hasta el sitio de utilización a sea por

"ra%edad o bombeo.

5e acuerdo con lo anterior y considerando las caracteristicas, tanto de la $uente de

apro%echamiento, como de la obra, se tienen los si"uientes distintos tipos de obras de

deri%ación.

El tipo más con%eniente de presa de deri%ación para un emplazamiento dado, depende de

la altura del azud, de las condiciones de la cimentación, de las caracteristicas de la

corriente, de la inundación admisible a"uas arriba, de los materiales de construcción

disponibles y de importe del "asto 1usti$icable.

0or otro lado, de acuerdo a lo expuesto se piensa en una captación por deri%ación,cuando el "asto normal ue se pretende apro%echar es i"ual o mayor ue el necesario

para satis$acer la demanda de al"un problema en cuestión y es claro ue se adoptara una

obra de almacenamiento cuando el "asto de la corriente sea menor ue el "asto

reuerido. <as $uentes de abastecimiento ue se apro%echan para construir este tipo de

obras son principalmente! arroyos, ríos, la"unas y manantiales.

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En al"unas ocasiones se combina la captación de los escurrimientos super$iciales con la

de las a"uas subál%eas.

5ebido a todas las %enta1as ue presenta la realizacion de obras hidráulicas de esta

índole, el papel del in"eniero ci%il dentro del ambito de la construcción de presas ya sea

de deri%ación, de almacenamiento o para la "eneración de ener"ía eléctrica, etc. es tan

importante para satis$acer la demanda de las población o con1unto de ella ue se

encuentran alo1adas en las cercanías de la misma. 3in duda, el papel de la hidráulica

dentro de la sociedad es $undamental, sin ella muchas acti%idades no serían posibles.

VIII' 0I0LIOGRA4IA+

Tesis" )O0RAS DE DERIVACION* (utorX *onzalo <u"o ruz.6nstituto politécnico nacional, diciembre )-

PRESAS DERIVADORAS (utor! 6n". 4éctor *arcía *utiérrez.>acultad de in"eniería, #2(M.

DISEO BIDRAULICO DE ESTRUCTURAS' (utor! 6n". *ilberto 3otelo %ila.>acultad de in"eniería, #2(M

APUNTES DE PRESAS DERIVADORAS (utor! 6n". or"e M. Damudio Morales.>acultad de in"eniería, #2(M.

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INTEGRANTES DE EHUIPO+

ALVAREZ DOMINGUEZ ALDAIR'DOMINGUEZ OROZCO ITZEL ADRIANA

NARAN<O MAVIL 4RANCISCO AL0ERTO'RAMIREZ MEDINA PERLA ATZIRI'RODRIGUEZ AVILES DANIEL'

CATEDRATICO+ING' <OSE MIGUEL RAMIREZ CUEVAS'

GRUPO+

)N0*

unidad 5 obras

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