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• Clarck Torres

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ALIVIADEROS LATERALES Estas estructuras consisten en escotaduras o aberturas, que se hacen en la pared o talud del canal para controlar el caudal, evitándose posibles desbordes que podrían causar serios daños, por lo tanto, su ubicación se recomienda en todos aquellos lugares donde exista este peligro. Los caudales en exceso a alimentarse, se originan algunas veces por fallas del operador o por afluencias, que durante las lluvias el canal recibe de las quebradas, estos excesos debe descargar con un mínimo de obras de arte, buscándose en lo posible cauces naturales para evitar obras adicionales, aunque esto último depende siempre de la conjugación de diferentes aspectos locales (topografía, ubicación del vertedero, etc.) 1.1.

DEFINICIÓN Un aliviadero lateral es una abertura longitudinal que se construye en una

de las paredes laterales de un canal con la finalidad de evacuar el exceso de caudal que se puede presentar en dicho canal. Son estructuras destinadas a evacuar en forma siempre que el nivel del agua en el canal pase de un cierto nivel adoptado.

El vertedero hidráulico o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a

propiciar

el

pase,

libre

o

controlado,

del

agua

en

los

escurrimientos superficiales. 1.2.

FUNCIONES

Las principales funciones de los vertederos son: a) Control de nivel en embalses, canales, depósitos, estanques, etc. b) Aforo o medición de caudales. c) Elevar el nivel del agua. d) Evacuación de crecientes o derivación de un determinado caudal.

1.3.

CRITERIOS DE DISEÑO

a) El caudal de diseño de un vertedero se puede establecer como aquel caudal que circula en el canal por encima de su tirante normal, hasta el nivel máximo de su caja hidráulica o hasta el nivel que ocupa en el canal, el caudal considerado como de máxima avenida. b) El vertedero lateral no permite eliminar todo el excedente de caudal, siempre quedara un excedente que corresponde teóricamente a unos 10 cm encima del tirante normal. c) La altura del vertedor o diferencia entre la cresta de éste y el fondo del canal, corresponde al valor Yn.

d) Para dimensionar el vertedero existen gran variedad de fórmulas, a continuación se describe la fórmula de Forchheiner. 𝟐

𝟑

Q= Ʋ *𝟑 𝝁√𝟐𝒈 ∗ 𝑳 ∗ 𝒉𝟐

Donde: Ʋ = 0.95 µ = coeficiente de contracción L = longitud del vertedero h = carga promedio encima de la cresta

El flujo del canal siempre debe ser sub-critico, entonces tenemos que: h2>h1 ℎ1 +ℎ2

h=

2

;

𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 ,

ℎ1 = 0,8ℎ2 ;

Siempre que se cumpla: 𝑉1 √𝑔𝑦1

≤ 0,75;

𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒

ℎ2 -ℎ1 ≤𝑦2 -𝑦𝑛

h= 0,9ℎ2

Para mejorar la eficiencia de la cresta del vertedero se suele utilizar diferentes valores, según la forma que adopte la cresta.



El tipo a y b, se usan cuando el caudal que se está eliminando por la ventana o escotadura del canal, cruza un camino, frecuentemente se utilizan cuando se proyectan badenes, cuando esto no es necesario y el caudal del vertedero se puede eliminar al pie del mismo, se utilizan los tipos c ó d. vii.



Los aliviaderos laterales pueden descargar a través de un vertedero con colchón al pie (desniveles pequeños) mediante una alcantarilla con una pantalla disipadora de energía al final (desniveles grandes).

1.4.

PARTES DE UN ALIVIADERO

Dependiendo del tipo de aliviadero los componentes del mismo varían, siendo los de un aliviadero típico los siguientes:

a) Canal de Aproximación: Se encuentra principalmente en los aliviaderos que son independientes a la presa y que no están al borde del embalse, para comunicar el aliviadero con el embalse mediante un canal. Su longitud varía dependiendo de diferentes factores, entre los que se encuentra el económico siendo el primordial. Se toma algunos criterios: 

Las velocidades deben ser del orden de 0.5 m/s. Para prevenir la erosión.



Minimizar las perdidas y garantizar el flujo lo más uniforme.



Las pendientes son por lo general horizontales o adversas.

b) Estructura de Control: La función fundamental es definir la curva de gastos, que es la relación entre las alturas de agua en el embalse y los gastos del aliviadero, es decir controla las aguas. Normalmente se define las ecuaciones tipo vertedero:

c) Estructura de Conducción: Tiene como finalidad conducir el agua que se encuentra en los niveles superiores del embalse desde la estructura de control hasta el rio donde llegaran las aguas aliviadas del embalse. Esta conducción puede ser a través de conductos cerrados o en canales a cielo abierto formando generalmente dos canales. d) Estructura de Disipación: Existen variadísimas formas de disipar la energía cinética generada por el agua. Esto se hace para evitar las destrucción de la obras, debido a las erosión y socavación que ejecuta el agua al chocar con el material de fondo. El disipador además de controlar la erosión y socavación, debe evitar la cavitación, vibraciones y abrasión.

Fig. Las partes de un Aliviadero Típico

1.5. TEORÍAS PARA EL DISEÑO HIDRÁULICA: • La suma de las energías en cualquier sección a lo largo de la cresta vertedora es constante. •

El perfil de la lámina vertiente sobre el vertedero sigue una ley lineal.

•

El coeficiente de gasto a lo largo del vertedero es constante y se acepta que su valor es el promedio de considerar su variación según las cargas extremas.

1.6.

TIPOS DE FLUJO EN UN VERTEDERO LATERAL El flujo a través de un vertedero lateral, es un caso de flujo espacialmente

variado con descarga decreciente. De acuerdo a Frazer, se pueden producir los siguientes cinco tipos de perfiles de flujo. Tipo a: Condiciones críticas en o cerca de la entrada, con un flujo supercrítico en el tramo del vertedero, el tirante de flujo decreciendo a lo largo del vertedero. Tipo b: El tirante del flujo más grande que el crítico en la entrada, con flujo suscritico en el tramo del vertedero, el tirante de flujo creciente a lo largo del vertedero. Tipo c: el flujo de tipo a en el inicio del vertedero, con un resalto hidráulico ocurriendo en el tramo del vertedero, y el flujo del tipo b después del resalto, con un nivel de energía menor debido a las pedidas ocasionadas por el resalto hidráulico.

Tipo d: El tirante del flujo más pequeño que el crítico en la entrada, con flujo supercrítico en el tramo del vertedero, el tirante de flujo decreciente a lo largo del vertedero. Tipo e: El flujo de tipo d en la sección de entrada, con un resalto hidráulico ocurriendo en el vertedero, y un flujo de tipo b después del resalto, con un nivel de energía menor debido a las pérdidas ocasionadas por el resalto hidráulico.