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• Ramiro Humberto Encinas Ponce

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1. Datos del diseño  Área de la cuenca de aporte A = 36 km2  Caudales de crecida transitadas (amortiguadas) en el vaso de almacenamiento:  Q100 = 85 m3/seg  Q500 = 145 m3/seg  Altura para el volumen útil de regulación = 30m  Altura de laminación de la crecida de un periodo de retorno de 100 años = 1.8 m  Altura de volumen muerto con sedimentos = 6.0 m  Zona de riesgo sísmico  Ancho de la base de la sección en el lugar de emplazamiento = 82 m  Ancho de la sección en la zona de ubicación de la corona de la presa = 150 m  Fetch = 2.000 m  Los materiales disponibles para el cuerpo de la presa:  Banco de arcilla limosa con capacidad insuficiente para todo el cuerpo de la presa y se ha estimado que solo podría alcanzar para la conformación de un núcleo impermeable  Peso específico = 2300 kg/m3  Cohesión = 1200 kg/m2  Ángulo de fricción interna = 36°  Humedad óptima = 12%  Relación de vacíos = 0.3  De igual manera se ha determinado otro banco de préstamos en el lecho aguas arriba del río que está conformado por gravas y arenas con volumen suficiente para estabilizar el cuerpo de la presa  Peso específico = 2350 kg/m3  Cohesión = 0  Ángulo de fricción interna = 30°  Relación de vacíos = 0.55  Se ha identificado una cantera de roca que puede ser utilizado para la protección de taludes de la presa.

2. Definición del proyecto Esta presa se clasifica según su uso como presa de almacenamiento para almacenar un volumen de agua durante el periodo de estiaje para agua potable, energía y riego. Poseerá un vertedor de excedencias para conservar el caudal ecológico del rio. Según su clasificación de los materiales es considerada como una presa de tierra de materiales mixtos, teniendo así un núcleo impermeable de arcilla denominadas como presa zoneada de sección compuesta. Según su clasificación por el método de construcción, se clasifica por presas construidas por apisonado por cajas. El proyecto estará fundada en roca que se encentra a 2 metros de profundidad del cauce del rio.

3. Dimensionamiento de presa 3.1 Altura de la presa H presa = H1 + H2 + H3 + H5 + H6 + ΔH H1= Altura para el volumen útil por demanda hídrica = 30 [m] H2= Altura por nivel muerto de sedimentos = 6 [m]

H3= Sobre-elevación de aguas por viento-oleaje = 0.8

H4= altura referente al Borde Libre BL= 0.9 [m] Recomendación del USBR referente al Borde libre

H5= Factor incertidumbre = 0.8 [m] H6= altura por lámina de agua = 1.8 [m]

ΔH= Asentamiento = 0.6 [m]

Hpresa = 30 + 6 + 0.8 + 0.9+ 0.8 + 1.8 + 0.6 = 41 [m] Ancho de Corona de la presa

Algunas normas americanas sugieren Altura de presa

Ancho de Corona

Hasta 12 mt

3.0 mt

Hasta 30 mt

4.5 mt

Hasta 45 mt

6.0mt

Se adoptara a = 6 [m]

3.2 Taludes de la presa

Altura Presa

Talud Aguas Arriba

Talud Aguas Abajo

4.5 a 12 mt

2:1

1.5 : 1

12 a 30 mt

2.5 : 1

2:1

30 a 45 mt

3:1

2.5 :1

Como la presa tiene una altura de 41 metros se asume un talud aguas arriba de 3:1 y aguas debajo de 2.5:1 y ancho de coronamiento de 6 [m]

3.3 Diseño de los taludes del núcleo central

Donde R=3 [m] es la altura de resguardo para el núcleo central con taludes de 1:0.3

3.4 Diseño de filtros

 

Los filtros tienen que satisfacer 2 criterios para estar bien diseñados Criterio de canalización Criterio de permeabilidad.-Un enfoque empírico de amplio uso para definir las envolventes de granulometría o relaciones límites del material de filtro apropiado, paralelas a la curva granulométrica del material protegido está dado por las expresiones:

Este criterio asegura una permeabilidad del filtro 25 veces que la del suelo protegido, es decir:

Lo recomendable para los espesores del dren y los filtros de transición en drenes horizontales son los siguientes:  1. Dren, e=1.0 - 1.5m, Φ= 10mm - 75mm  2. Filtro grueso (grava), e=0.3 - 0.5m, Φ= 2mm - 20mm  3. Filtro fino (arena), e=0.3-0.5m, Φ=0.25mm – 5mm

Granulometría para el filtro

3.5 Línea de saturación de la presa 3.6 Línea de flujo de la presa y su fundación. Método de Pra ssil 3.7 Caudal de Flujo del agua por el cuerpo de la presa

3.8 Análisis de cargas en la presa

3.9 Estabilidad de carga en la presa Corrida Slide – línea de saturación Se puede observar en la gráfica las presiones en la presa de acuerdo al nivel freatico

Factor de seguridad

Para el talud aguas abajo tendremos los factores de seguridad Por el método de Bishop: FS=1.6

Por el método de Jambu simplificado: FS:1.647

Por el método de Jambu corregido: FS=1.673

Por el método del cuerpo de ingenieros FS=1.74

Aplicando Cargas Sismicas: Con jambu FS=1.157

4. Vertedor de excedencias

Al ser una presa de materiales sueltos, el vertedero se lo construirá al lado del cuerpo de la presa.

DISEÑO La descarga sobre una cresta de vertedero se obtiene por medio de la fórmula:

𝑄 = 𝐶 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻𝑒 3/2 En la que: Q = Descarga. C = Coeficiente de descarga variable. L = Longitud efectiva de la cresta.

He = Carga total sobre la cresta, incluyendo la carga correspondiente a la velocidad de llegada, he. Asumiendo un coeficiente de descarga (C=2) y teniendo de datos el caudal para un periodo de retorno de 100 años (Q= 85m3/s) y la altura de laminación (He= 1.8), obtenemos la longitud del vertedero. 𝐿=

𝑄 3

𝐶 ∗ 𝐻𝑒 2 𝑳 = 𝟏𝟕. 𝟔 𝒎 ≈ 𝟏𝟖 𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔 Por lo que nuestro vertedero tendrá 18 metros de base aproximadamente. 

DISEÑO DEL CIMACIO TIPO "WES" (CON VERTIMIENTO LIBRE)

Para obtener el Coeficiente de Gasto "m" tenemos la siguiente expresión:

Calculo del Coeficiente "mo" Coeficiente de Gasto Nominal: Puede ser Obtenido Mediante Ábacos o Mediante la Siguiente Expresión:

Ho = P=

1.80 36.000

m m

0.50

Calculo del Coeficiente " σ1 " Coeficiente de afectación de Carga:

He =Ho = Ho =

1.80 1.80

m m

1.00

Calculo del Coeficiente " σ2 " Coeficiente de Afectación por la inclinación del paramento. Si el Paramento superior es vertical entonces el valor de σ2 es: 1.0 Calculo del Coeficiente " σ3 " Coeficiente de afectación por Lavadero aguas Abajo. Siempre debe ser menor que 1.

1.00 Calculo del Coeficiente " σ4 " Coeficiente de afectación por la sumersión. Como el Régimen Aguas Abajo es Supercrítico se adoptará el valor de: 1.00 El Coeficiente de Gasto "m" será: 0.501249 Calculo de la Longitud Efectiva del Vertedero: 15.8528

m

Por lo que la longitud efectiva del vertedero será de 16 metros. 

Curva de Descarga.

He (m)

mo

σ1

σ2

σ3

σ4

m

Lefec (m)

Q (m^3/seg)

0.36

0.5013

0.85

1.0

1.00

1.0

0.42615521

16.000

6.52366

0.72

0.5011

0.90

1.0

1.00

1.0

0.450053801

16.000

19.4864

CURVA DE DESCARGA 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00

He = 4E-06Q3 - 0.0006Q2 + 0.0483Q R² = 0.9945

0

10

20

30

40

CURVA DE DESCARGA

50

60

70

80

Polinómica (CURVA DE DESCARGA)

90

100

1.08

0.5010

0.94

1.0

1.00

1.0

0.46997113

16.000

37.3832

1.44

0.5008

0.97

1.0

1.00

1.0

0.486818534

16.000

59.6184

1.80

0.5007

1.00

1.0

1.00

1.0

0.501248953

16.000

85.789



Sección Vertedora del Perfil Cimacio (Tipo WES).

Datos Obtenidos del Abaco

0.225

0.4050 m

0.53

0.9540 m

0.124

0.2232 m

0.28

0.5040 m

1.868 0.505



Trazado del Cuadrante ubicado aguas debajo de la cresta (al pie del Cimacio). Dónde: K= 0.505 n= 1.868

Se dio distintos Valores a "Y" hasta que iguale a "Ho" y poder obtener los valores de "X" X 0 0.63 0.92 1.14 1.33 1.50 1.65 1.79 1.92 2.05 2.17 2.28 2.39 2.49 2.59

Y 0 0.129 0.257 0.386 0.514 0.643 0.771 0.900 1.029 1.157 1.286 1.414 1.543 1.671 1.80

PERFIL AERODINAMICO TIPO CREAGER 2.00 1.80 1.60 1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0

0.5

Ltotal perfilcreager  X max  X c  3.099m

1

1.5

2

2.5

3

La rápida tendrá una inclinación de 21 o

Yn

Yc

Yn

Y2 Y1





Ls

Calculo del tirante crítico:

Yc  3

e

Q2  1.43 metros B2 * g

Calculo de los tirantes de la rápida.

Tramos Fijos

So  X  E1  E2  S E  X

SE  SE2 SE  1 2

V n  SE   2   R3 

2 2   2 2 V1 V2 1   V1  n   V2  n   So  X  Y1   Y2       X 2 g 2  g 2   R 23   R 23    1   2  

2

Y

i

Y

i +1

Y

i +1

Y

i +1

Y

i +1

Y

i +1

Y

i +1

Y

i +1

Y

i +1

Y

n

TABLA DE CURVA DE REMANSO (TRAMOS FIJOS) Q diseño = L rápida = H altura = Yc =

85.000 101.894 36.516 1.43

m^3/s mts. mts. mts.

B rápida = n=

15.9 mts. 0.018 adimensional

TRAMO

X

ΔX

So

y

V

E

E+So ΔX

SE

SEm

SEm ΔX

E+SEmed ΔX

0

0

10.1894499

0.358

1.4310

3.75

2.147

5.7981

0.00351915

--------

--------

--------

1

10.1894499 10.1894499

0.358

0.5497

9.75

5.399

9.0503

0.07485314 0.0392

0.3993

5.798

2

20.3788997 10.1894499

0.358

0.4433

12.10

7.901

11.5521 0.15081213 0.1128

1.1497

9.050

3

30.5683496 10.1894499

0.358

0.3972

13.50

9.683

13.3345 0.21575878 0.1833

1.8676

11.551

4

40.7577994 10.1894499

0.358

0.3734

14.36

10.884

14.5360 0.26425686 0.2400

2.4455

13.330

5

50.9472493 10.1894499

0.358

0.3600

14.89

11.667

15.3181 0.29778132 0.2810

2.8634

14.530

6

61.1366991 10.1894499

0.358

0.3521

15.23

12.170

15.8214 0.32014808 0.3090

3.1482

15.318

7

71.326149

10.1894499

0.358

0.3474

15.43

12.486

16.1373 0.33450164 0.3273

3.3353

15.821

8

81.5155988 10.1894499

0.358

0.3447

15.56

12.677

16.3287 0.34331587 0.3389

3.4533

16.130

9

91.7050487 10.1894499

0.358

0.3430

15.63

12.801

16.4522 0.34904777 0.3462

3.5274

16.328

10

101.894499 10.1894499

0.358

0.3433

15.62

12.777

16.4286 0.34794753 0.3485

3.5510

16.328

Y= 0.3433 metros

Luego de Identificar la sección a partir de la cual la velocidad se hace mayor que la velocidad permisible. A partir de esta sección es que se deberá colocar la rugosidad artificial para lograr que el régimen de circulación sea uniforme y con una velocidad igual o menor que la máxima Permisible. Velocidad Máxima Permisible en la Rápida = 15 m/seg. 

Diseño de disipador de energía.

Datos Q= 85 m3/s B rápida= 16 m Tirante al final de la rápida= 0.36 metros Caudal unitario 𝟑

𝒎⁄ 𝑸 𝒔 𝒒 = = 𝟓. 𝟑𝟔 𝑩 𝒎 Calculo de Velocidad

V1 

q Y1 finalrapida

 15m / s

Calculo Número de Froude

Fr 1 

V1  7.89 g * Y1

Este es el número de Froude a la Entrada del Tanque y en función a este número de Froude se puede escoger el tipo de Estanque amortiguador a Utilizar: Clasificacion

2.5  Fr 1  4.5  Si el salto es oscilante: Si el número de Froude cae en este rango entonces solo puedo utilizar un estanque Tipo I Fr 1  4.5  Si el salto es estable: Si el número de Froude cae en este rango entonces se puede utilizar un estanque Tipo II o III Donde: Se diseñara un estanque Tipo II Se diseñara un estanque Tipo III

En nuestro caso tenemos un número de Froude de 7.89 y una velocidad de 15 m/s, por lo que se optó en diseñar un Estanque Tipo III

Calculo de TA: 4.1066358 9

Calculo del Tirante Conjugado Y2 : 3.8 9 m

Calculo de la Longitud del Estanque Amortiguador Tipo III 15.63 m

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LOS DIENTES DEFLECTORES:

0.3600 m 0.3600 m 0.3600 m 0.1800 m

El largo constructivo sale pasando una Horizontal por la altura del diente hasta cortar con la Rápida o el cimacio 0.51

m

Calculo del Numero de Dientes: 22.02 Diente en toda la Longitud de la Rápida. Por Fines Constructivos tenemos:

22.0

dientes

Calculo de las Dimensiones del Umbral: Tirante Y2 = 3.89 m

0.7775 m 0.5832 m 0.5832 m 0.0778 m

1.6328 m

DETALLE DE LOS DIENTES DEFLECTORES

5. Obras complementarias Para el buen funcionamiento y correcto aprovechamiento hidráulico de Riego, se plantea las siguientes obras complementarias que servirán para la captación y conducción de agua a lo largo del trazo; estas obras se podrán aplicar en base a las diferencias adversidades que se pueda presentar con la topografía. 

OBRA DE CAPTACIÓN

La obra de captación u obra de toma puede ser una presa derivadora, toma directa, toma Tirolesa o una galería filtrante. Por ejemplo aquí podemos ver una presa Derivadora-Tirolesa en la presa de Huacata-Tarija que tiene una altura aproximadamente de 15 metros y la obra de toma se encuentra en un costado del azud.

PRESA DERIVADORA CON TIROLESA- PRESA HUACATA TARIJA

Rejilla



CANAL DE CONDUCCIÓN.

Los canales sirven para la conducción del agua, estos canales pueden ser rectangulares para canales de hormigón y trapezoidales para canales de tierra, mayormente los canales son de forma rectangular y revestidos por hormigón ciclópeo, para zonas donde el suelo es inestable o exista peligro de derrumbe se puede construir canales de hormigón armado o canales cubiertos (con tapa de Hormigón Armado). Un canal está bien diseñado cuando cumple las condiciones de velocidades, lo que el PRONAR nos aconseja que para canales de Hormigón la velocidad debe tomar un valor de 0.6 m/s a 3 m/s, estas velocidades que están en función a nuestras pendientes del canal que puede estar entre 1%o a 5 %o. Para nuestro caso nos asumimos las condiciones topográficas para poder diseñar nuestro canal de forma aproximada.

Datos de Entrada Cota Inicial=2129.00 [m.s.n.m.] Cota final= L= Qd = So = n =

Prog.inicial=0+ 0.00

2127.410 1570.30 1 0.001 0.015

[m.s.n.m.] [m] m3/s [m/m] [Hormigón Ciclópeo]

Prog.Final=1+ 570. 3

Vmax = Vmin =

3 0.6

m/s m/s

DIMENSIONAMIENTO DE LA SOLERA DEL CANAL:

Máxima Eficiencia Canales Rectangulares

Q

1

2

1

A R So 3

2

n b=

1.383

m.

Asumimos Constructivamente

b=

1.40

m.

0.20

m

Cálculo del Tirante Normal con la base asumida

Si Yn =

0.68

m

BL =

0.23

m

Cálculo del Borde libre:

Se asumirá un borde libre constructivo de: BL =

Yn= Yc=

0.68 0.373

[m] [m]

A= P= R= T= D= NF= E= V=

0.956 2.766 0.346 1.400 0.683 0.404 0.739 1.046

[m2] [m] [m] [m] [m] [adim] [m] [m/s]

Régimen Subcrítico

Ok Cumple!!!



DESARENADOR

Tiene por objeto separar del agua cruda la arena y partículas en suspensión gruesa, con el fin de evitar se produzcan depósitos en las obras de conducción, proteger las bombas de la abrasión y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. El desarenador se refiere normalmente a la remoción de las partículas superiores a 0,2 mm. compuerta de admision camara de sedimentación compuerta de lavado canal de lavado

canal de llegada transicion canal directo vertedero

canal de salida

Esquema de un Desarenador de lavado intermitente.

Los desarenadores están compuestos por cinco partes.  Transición de entrada, la cual une el canal con el desarenador.  Cámara de sedimentación, en la cual las partículas sólidas caen al fondo, debido a la disminución de la velocidad producida por el aumento de la sección transversal.  Según Dubuat, las velocidades limites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son: Para la arcilla

0,081 m/s.

Para la arena fina

0,16 m/s.

Para la arena gruesa

0,216 m/s.

De esto se tiene el diseño de desarenadores para una velocidad entre 0,1 m/s y 0,4 m/s con profundidad media entre 1,5 m y 4 m. con sección transversal rectangular o trapezoidal dando mejor resultado hidráulico la sección trapezoidal para pendientes entre 1:5 y 1:8.  Vertedero, al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian, es por esto que la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre. La velocidad límite es 1 m/s, para evitar turbulencias.  Compuerta de lavado, sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo, para facilitar el movimiento de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte del 2 al 6%, el incremento de la profundidad obtenido por efecto de esta gradiente no se incluye en el tirante de cálculo, si no que el volumen adicional se lo toma como depósito para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos.  Canal directo, por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador, tiempos cortos.



PUENTE CANAL

PUENTE CANAL- PRESA HUACATA TARIJA

Puente Canal El puente canal es una estructura utilizada para conducir el agua de un canal, logrando atravesar una depresión. La depresión puede ser otro canal, un camino, una vía de ferrocarril o un tren. El puente canal es un conjunto formado por un puente y un conducto, el conducto puede ser de concreto, hierro, madera u otro material resistente, donde el agua escurre por efectos de la gravedad.

El puente canal está compuesto por los siguientes elementos hidráulicos: 1. Transición de entrada, une por un estrechamiento progresivo el canal con el puente canal, lo cual provoca un cambio gradual del agua en el canal. 2. Conducto elevado, generalmente tiene una sección hidráulica más pequeña que la del canal. 3. Transición de salida, une el puente canal con el canal. La forma de la sección transversal, por facilidades de construcción se adopta una sección rectangular, aunque puede ser semicircular o cualquier otra forma.

Rio

1

2

3

4

Esquema de un puente canal, y vista en planta.

SIFONES INVERTIDOS



SIFONES INVERTIDOS

Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión, se utilizan para conducir el agua en el cruce de un canal con una depresión topográfica en la que está ubicado un camino, una vía de ferrocarril, un dren o incluso otro canal. Con la información topográfica de las curvas de nivel y el perfil del terreno en el sitio de la obra, se traza el sifón y se procede a diseñar la forma y dimensiones de la sección del conducto más económica y conveniente, esto se obtiene después de hacer varios tanteos, tomando en cuenta las pérdidas de carga que han de presentarse. Las dimensiones de la sección transversal del conducto dependen del caudal que debe pasar y de la velocidad. En sifones grandes se considera una velocidad conveniente de agua en el barril de 2.5 - 3.5 m/s que evita el depósito de lodo o basura en el fondo del conducto y que no es tan grande que pueda producir la erosión del material de los barriles. Cuando por las condiciones del problema, no sea posible dar el desnivel que por estas limitaciones resulten, se pueden reducir las pérdidas, disminuyendo prudentemente la velocidad del agua, teniendo en cuenta que con esto se aumenta el peligro de deposición de lodo en el sifón, por lo que habrá necesidad de mejorar las facilidades para limpiar el interior del barril. Velocidades en el conducto Las velocidades de diseño en sifones grandes es de 2.5 - 3.5 m/s, mientras que en sifones pequeños es de 1.6 m/s. Un sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor que 500 veces el diámetro.

Interpretación De La Ecuación De La Energía En El Sifón.



CAÍDAS VERTICALES

Caídas para distribuir pendiente Cuando se requiere unir dos canales, uno más alto que otro, se proyectan las caídas verticales. Estas estructuras permiten disipar la energía del agua para el control del flujo de agua y minimizar el proceso de erosión en el cuerpo del canal. En una caída el agua se precipita libremente formando un colchón de amortiguación y aguas abajo se produce un resalto hidráulico en donde se disipa parte de la energía que lleva el agua. La geometría del flujo de una caída vertical ha sido suficientemente

estudiada experimentalmente por muchos investigadores: Moore, Bakhmeteff, Rand, y otros. Las caídas verticales pueden ser descritas mediante las funciones que se presentan a continuación y que dependen del número de caída (D).

𝐷= Donde: D = número de caídas q = caudal unitario, en m3/s-m h = desnivel, en m.

𝑞2 𝑔∙ℎ3

Esquema típico de una caída vertical Una caída vertical consta de las siguientes partes:      

Zona de entrada o transición. Sección de control Caída vertical Pozo de amortiguación Transición de salida.

RÁPIDA

Las rápidas se utilizan para unir dos tramos de canal cuyo desnivel considerable se presenta en una longitud de bastante importancia en comparación con el desnivel. Antes de decidir la utilización de una de estas estructuras, conviene realizar un estudio económico comparativo entre una rápida y una serie de caídas.

seccion de control

transicion de entrada

canal de la rapida

trayectoria

colchon amortiguador

transicion de zona de salida proteccion

 La transición de entrada, une por un estrechamiento progresivo la sección del canal superior con la sección de control, la sección de control es el punto donde comienza la pendiente fuerte de la rápida, manteniéndose en este punto las condiciones críticas. En la rápida generalmente se mantiene una pendiente mayor que la necesaria para mantener el régimen crítico, por lo que el tipo de flujo que se establece es el supercrítico.  Canal de la rápida, es la curva vertical parabólica que une la pendiente última de la rápida con el plano inclinado del principio del colchón amortiguador. Debe diseñarse de modo que la corriente de agua permanezca en contacto con el fondo del canal y no se produzcan vacíos. Si la trayectoria se calcula con el valor de la aceleración de la gravedad como componente vertical, no habrá presión del agua sobre el fondo y el espacio ocupado por el aire aumentara, limitándose así la capacidad de conducción del canal, por lo que se acostumbra usar como componente vertical un valor inferior a la aceleración de la gravedad o incrementar el valor de la velocidad para que la lámina de agua se adhiera al fondo del canal.

 Tanque amortiguador, Colchón disipador, es la depresión de profundidad y longitud suficiente diseñada con el objetivo de absorber parte de la energía cinética generada en la rápida, mediante la producción del resalto hidráulico, y contener este resalto hidráulico dentro de la poza. Se ubica en el extremo inferior de la trayectoria.  Transición de salida, tiene el objetivo de unir la poza de disipación con el canal aguas abajo. Y la zona de protección, con el fin de proteger el canal sobre todo si es en tierra, se puede revestir con mampostería.



VERTEDERO LATERAL

Cuando un canal esta excavado en ladera es inevitable que algún día y en alguna parte, imposible de predecir esta ladera se derrumbe obstruyendo el canal. En este momento como el agua sigue llegando sin poder pasar el obstáculo, el nivel en el canal comienza a subir hasta que en un momento dado se desborda sobre el labio. Debido a la pendiente transversal fuerte del terreno, las velocidades adquiridas son grandes, la erosión intensiva, y en poco tiempo pueden destruirse tramos de canal bastante grandes, la reparación de los cuales sería sumamente costoso. Para evitar esto se construyen aliviaderos que son estructuras destinadas a evacuar el agua en forma segura siempre que el nivel del agua en el canal pase de un cierto límite adoptado, estos se proyectan en forma de vertederos laterales o sifones ubicados en el labio del canal. a.- Aliviadero en forma de vertedero.Consiste en un vertedero lateral en el canal, con la cresta unos pocos centímetros encima del nivel normal de agua, el agua que pasa por el vertedero es recogida por un canal de recolección que se diseña para un caudal variable.

b.- Aliviadero en forma de sifón.-

Tienen la forma de un vertedero cubierto por una losa curva de hormigón armada o a veces de metal en forma de U invertida, también pueden utilizarse tubos o piezas especiales prefabricadas de hormigón que se colocan en el sitio y sobre la que se funde después una tapa para asegurar su inmovilidad. La parte superior del conducto es generalmente más estrecha y se llama garganta. La parte frontal del sifón se introduce dentro del agua de 0.47 a 1.0 m. para evitar la entrada de material flotante y tiene una sección ensanchada para disminuir la velocidad de entrada e impedir la succión de aire. La Cresta del vertedero se pone a la altura del nivel normal del agua en el canal o un poco más arriba, al aumentar el tirante el agua vierte por el vertedero, se llena el brazo inferior del sifón y con este se interrumpe el contacto con la atmosfera, el aire es arrastrado por el agua a gran velocidad y se produce el vacío en el interior del sifón, en este momento comienza a actuar toda la carga, igual a la diferencia de nivel que existe entre el agua arriba y abajo del sifón y este trabaja a sección llena.



Canal de aforo Parshall

El aforador Parshall es un aparato calibrado para medir el agua en los canales abiertos. Es de forma abierta tiene una sección convergente, una garganta, y una sección divergente. Este tipo de aforador ofrece varias ventajas tales como: 1. 2. 3. 4. 5.

Perdida de carga menores. No influye la velocidad con que el agua aproxima la estructura Tiene la capacidad a medir tanto con flujo libre como moderadamente sumergido. El agua tiene velocidad suficiente para limpiar los sedimentos. Opera en un rango amplio de flujos.

También el aparato tiene unas desventajas que son: 1. Más caros debido a la fabricación requerida 2. La fabricación e instalación es crítica para que funcionen como se debe. Los aforadores se clasifican en forma general según el ancho de la garganta como sigue: Aforadores según el ancho de la garganta Tamaño

Ancho de la garganta

Capacidad

Muy pequeño

1, 2, y 3 pulgadas

0.9 a 32 lps

Pequeño

6 pulgadas a 8 pies

1.5 lps a 3.95 m3/seg

10 a 50 pies

0.16 a 93 m/seg

Grande

Los tamaños pequeños pueden ser portátiles y fabricados de hierro, lámina galvanizada, fibra de vidrio, o madera para instalaciones permanentes y para los tamaños grandes, concreto es el material más común. Las dimensiones de los aforadores Parshall se determinan según el ancho de la garganta, W. Dimensiones de los aforados Parshall en milímetros W

A

B

C

D

E

F

G

K

N

X

Y

1´´

25.4 mm

242

356

93

167

229

76

203

19

29

8

13

2´´

50.8

276

406

135

214

254

114

254

22

43

16

25

3´´

76.8

311

457

178

259

457

152

305

25

57

25

38

6´´

152.4

414

610

394

397

610

305

610

76

114

51

76

9´´

228.6

587

864

381

575

762

305

457

76

114

51

76

1´

304.8

914

1343

610

845

914

610

941

76

229

51

76

1´-6´´

457.2

965

1419

762

1026

914

610

941

76

229

51

76

2´

609.6

1016 1495

914

1206

914

610

941

76

229

51

76

3´

914.4

1118 1645 1219 1572

914

610

941

76

229

51

76

4´

1219.2

1219 1794 1524 1937

914

610

941

76

229

51

76

5´

1524.0

1321 1943 1829 2302

914

610

941

76

229

51

76

6´

1828.8 >1422 2092 2134 2667

914

610

941

76

229

51