presas derivadoras

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(1)

Por su eje en la

Por su eje en la

planta:

planta:

•• Rectas

Rectas

•• CCuurrvvaass

De acuerdo a los

De acuerdo a los

materiales

materiales

utilizados:

utilizados:

•• Rígidas

Rígidas

•• FFlleexxiibblleess

•• Mixtas

Mixtas

1 1 !"R#D$CC%! !"R#D$CC%!

&a presa derivadora es una obra de captaci'n de aguas

&a presa derivadora es una obra de captaci'n de aguas corrientescorrientes super(ciales ) consiste en una construcci'n

super(ciales ) consiste en una construcci'n permanente en *orma de di+uepermanente en *orma de di+ue vertedor +ue es interpuesto a todo lo anc,o del cauce de un

vertedor +ue es interpuesto a todo lo anc,o del cauce de un río o arro)o- conrío o arro)o- con objeto de remansar sus aguas ) poderlas extraer por gravedad por alguna objeto de remansar sus aguas ) poderlas extraer por gravedad por alguna dede las m.rgenes o por ambas/

las m.rgenes o por ambas/ 0

0

 "P# D2 PR23 D2R4

 "P# D2 PR23 D2R43D#R33D#R3

&as presas derivadoras se clasi(can de

&as presas derivadoras se clasi(can de la siguiente *orma:la siguiente *orma:

5 5

P3R"2 D2 $!3 PR23 D2R43D#R3 P3R"2 D2 $!3 PR23 D2R43D#R3

&as principales estructuras +ue constitu)en una presa derivadora son la &as principales estructuras +ue constitu)en una presa derivadora son la presa o di+ue vertedor- la

presa o di+ue vertedor- la obra de toma obra de toma o bocatoma ) el canal o bocatoma ) el canal desarenadordesarenador// Presa o di+ue vertedor

Presa o di+ue vertedor/ &a presa o / &a presa o di+ue es una estructura di+ue es una estructura +ue se coloca+ue se coloca atravesada en el lec,o del río- como obst.culo al 6ujo del mismo ) la *unci'n atravesada en el lec,o del río- como obst.culo al 6ujo del mismo ) la *unci'n *undamental es represar el agua ,asta

*undamental es represar el agua ,asta una elevaci'n su(ciente +ue permitauna elevaci'n su(ciente +ue permita derivar el agua por la bocatoma ) se dise7a pa

derivar el agua por la bocatoma ) se dise7a para +ue la corriente viertara +ue la corriente vierta sobre ella- )a sea parcialmente o totalmente en su

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Canal desarenador/ &a toma se ,ar. a partir de un canal desarenador con un trazo perpendicular al eje de 8ste- el +ue +uedar. alojado ,acia las

m.rgenes en el +ue se e*ectue la derivaci'n/

#bra de toma o bocatoma/ Con la estructura de toma se busca extraer agua del embalse de una presa de derivaci'n cu)a capacidad de almacenamiento no existe o no es importante para e*ectos de regulaci'n/ 2stas obras de toma son estructuras de super(cie- +ue generalmente se localizan en uno o ambos extremos de la presa ) cu)as elevaciones se escogen de manera +ue

dominen por gravedad la zona de aprovec,amiento- ) +ue- adem.s sus di*erentes partes no sean da7adas por el agua en caso de avenidas/ 9

&#C3&3C%!

&a localizaci'n de una presa derivadora est. de(nida primordialmente por la topogra*ía del cauce- así como de la conducci'n- +ue de(nen a su vez las alternativas econ'micas de las obras/

e debe elegir un tramo de río lo m.s recto posible ) el anc,o del cauce deber. ser lo bastante amplio para tener una longitud vertedora apropiada para ,acer *rente a las avenidas +ue se presenten- la roca o material de la cimentaci'n deber. ser adecuada para apo)ar las di*erentes estructuras/ &a alternativa m.s econ'mica es un *actor decisivo para su localizaci'n; 8sta puede comprender un sitio lejano al centro de consumo del

agua-presentando una longitud de conducci'n larga ) un di+ue de poca altura- ' la localizaci'n de un sitio cercano con una conducci'n corta ) un di+ue de

ma)or altura/ <

2"$D# PR24#

</1 2"$D# =DR#&%>C#

Previo al dise7o ,idr.ulico de la presa- es necesario realizar el estudio

,idrol'gico correspondiente- el cual permitir. conocer el volumen o caudal de agua +ue puede llevar una corriente super(cial/

2s posible establecer este volumen de agua mediante a*oros/ 3 continuaci'n se presentan los dos m8todos b.sicos de a*oro m.s utilizados:

a? M8todo de la Relaci'n ecci'n @ 4elocidad/ Aste m8todo es el m.s usado para a*orar corrientes/ Consiste b.sicamente en medir la

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velocidad en varios puntos de la secci'n transversal de una corriente-) despu8s calcular el gasto por medio de la ecuaci'n de continuidad:

Q=VA

Donde:

4B 4elocidad media en la secci'n ms? 3B Erea ,idr.ulica de la secci'n m?

M8todo de las ,uellas m.ximas/ Aste m8todo se basa en la aplicaci'n de la *'rmula de Manning/ 'lo aplicable cuando +uedan se7ales despu8s de ,aberse presentado una avenida m.xima/

</0 2"$D# "#P#>REFC#

$na vez determinado el sitio donde se ubicar. la presa- es necesario obtener el per(l de la secci'n transversal por medio de un levantamiento topogr.(co/ De 8sta manera- se podr. obtener el .rea de dic,a secci'n- +ue ser.

utilizada para la estimaci'n del gasto de dise7o ) en el dimensionamiento de la estructura/

Para realizar el levantamiento topogr.(co en el extremo iz+uierdo de la

secci'n- se establece un punto de inicio- se de(ne su elevaci'n ) con >P se identi(can sus coordenadas/

e secciona el cauce a distancias iguales o arbitrarias- desde el punto de inicio ,asta el punto +ue se encuentre lo m.s cercano a la altura del punto de inicio/ e tomar.n las lecturas de los puntos a cada una de estas alturas a lo largo del tra)ecto/

i algGn punto del cauce no es visible en el aparato- se lleva a cabo los

cambios de estaci'n convenientes para tener la con(guraci'n completa de la secci'n donde estar. situada la bo+uilla/

e procesan los datos ) se obtiene el per(l de la secci'n con su respectiva .rea/

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H

D2I# =DRE$&C# D2 $!3 PR23 D2R43D#R3 H/1 D2I# =DRE$&C# D2 $!3 PR23 D2R43D#R3

2l tipo de obra +ue se elija- debe satis*acer las siguientes condiciones:

• &a bocatoma se localizar. en un tramo de la corriente +ue est8 a salvo de la erosi'n- del azolve ) aguas arriba de cual+uier descarga de tipo residual/

• &a cota en el conducto de la toma se situar. a un nivel in*erior al de las aguas mínimas de la corriente/

• &a boca de entrada llevar. una rejilla *ormada por barras ) alambr'n con un espacio libre de 5 a < cm; la velocidad media a trav8s de la rejilla ser. de J/1J a J/1< ms- para evitar en lo posible el arrastre de material 6otante/

• &a velocidad mínima dentro del conducto ser. de J/H ms- con el objeto de evitar azolve/

• 2l límite m.ximo de velocidad +ueda establecido por las características del agua ) el material del conducto/

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H/0 #K"2!C%! D2 &3 DM2!#!2 D2& #RFC#

Para un mejor *uncionamiento ,idr.ulico de la bocatoma- es conveniente +ue el ori(cio trabaje a,ogado ) es recomendable +ue como mínimo se tenga un a,ogamiento de J/1 m; con esta in*ormaci'n se utiliza la expresi'n del gasto en ori(cios:

Q=C · A√ 2g h

Donde:

Q B gasto de derivaci'n o gasto normal en la toma mLs?/

C B es el coe(ciente de descarga para el ori(cio particular analizado/  A B es el .rea del ori(cio- m?/

g = es la aceleraci'n de la gravedad- /N1 ms/ h = es la carga ,idr.ulica sobre el ori(cio m?/

H/5 D2"2RM!3C%! D2 &3 C3P3CD3D D2& M2C3!M# 2&243D#R

&a determinaci'n de la capacidad del mecanismo- se realiza cuando se tiene el !3M2- de acuerdo a la siguiente (gura/

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me=f +W c+W v

Donde:

me B Capacidad del mecanismo elevador- en Og/

B *uerza de *ricci'n +ue se produce en las guías de la compuerta

originada por el empuje ,idrost.tico 2?- +ue actGa en la ,oja de la compuerta B µ2 en la +ue: µB coe(ciente de *ricci'n +ue puede

considerarse para e*ectos de dise7o de J/5< para compuertas de (erro *undido con asientos de (erro pulidos a m.+uina/

c y W v B Pesos de la Compuerta ) 4.stago- en Og/

H/9 D2I# D2& C3!3& D23R2!3D#R

&a determinaci'n de las características geom8tricas del desarenador se basa en las condiciones de *uncionamiento- ) así- para determinar dic,as

características- se consideran *undamentalmente dos *ormas de operaci'n del canal:

1? Canal desarenador cerrado ) obra de toma abierta/ 0? Canal desarenador abierto ) obra de toma cerrada/

H/9/1 Canal desarenador cerrado ) obra de toma abierta/ $na vez +ue se ,a)a elegido la velocidad del agua dentro de desarenador- )- considerando +ue la super(cie libre del agua se encuentra a la altura de la cresta del di+ue derivador- el dise7o del canal se reduce a determinar su anc,o/

(7)

e establece +ue el .rea del desarenador debe estar entre 1< ) 10J del .rea de la cortina/ #tro criterio establece +ue el .rea del desarenador ser. de 1/< a 0 veces el .rea de la bocatoma- ) +ue la velocidad en el .rea activa de la bocatoma debe +uedar entre J/5 ) J/H ms/

H/9/0 Canal desarenador abierto ) bocatoma cerrada/ 2sta condici'n de

*uncionamiento tiene como objetivo desalojar los materiales o azolves +ue se ,a)an acumulado *rente a la toma- a trav8s de la apertura ) cierre de las compuertas del desarenador/ Para restablecer el 6ujo- se recomienda una velocidad V D? entre 1/< ) 5/< ms/

H/< D2I# D2& 42R"2D#R D2 2C2D2!C3

&a *unci'n +ue establece la relaci'n entre el caudal ) las dimensiones del vertedor est. dada por:

Q=CL H 3/2 Donde:

Q B gasto de avenida m.xima- mLs/

C B coe(ciente de gasto= 0 ms para vertedor tipo cimacio Creager o

cimeni?/

L B longitud del vertedor- m/ H B carga del vertedor- m/

&os valores de L ) H se eligen considerando las condiciones *ísicas del sitio para ubicar la cortina- previendo el costo de la misma- las excavaciones +ue se originan- la altura de los muros de protecci'n ) de encauzamiento- etc/ Q

D2I# 2"R$C"$R3&

2l dise7o estructural se realiza para el di+ue derivador- el estan+ue

amortiguador- la losa de operaci'n de la compuerta radial si la ,ubiera?- ) la pantalla/

Q/1 C3R>3 $2 3C"S3! #KR2 2& D$2 D2R43D#R

a? Peso propio/ Aste ser. calculado de acuerdo al material empleado/ b? Presi'n ,idrost.tica/ e considerar. la presi'n del agua +ue actGa

sobre el paramento de aguas arriba de la cortina/

c? ubpresi'n/ 2s una presi'n debida al agua de (ltraci'n +ue actGa en la cimentaci'n de la cortina con sentido de abajo ,acia arriba- )- por lo tanto- es des*avorable a la estabilidad de la cortina/

d? 2spesor de un delantal rígido/ Para asegurar la estabilidad de los delantales ) zampeados- el espesor de los mismos se calcula

(8)

veri(cando +ue su peso- en cual+uier punto- sea por lo menos igual al valor de la subpresi'n en dic,o punto/

e? 2mpuje de tierras o sedimentos ) azolves/ Debido a los azolves ) acarreos en general +ue deposita la corriente aguas arriba de la cortina- se tendr. una presi'n +ue deber. tomarse en cuenta/

*? Factor de seguridad al volcamiento/ >eneralmente este coe(ciente es de 1/</

g? Factor de seguridad al deslizamiento/ 2n la pr.ctica se acostumbra +ue este coe(ciente sea ma)or de 0 ' 0/</

,? 2s*uerzo de los materiales/ e puede presentar una *alla en los

materiales cuando los es*uerzos a +ue est8n trabajando sean ma)ores +ue los especi(cados como admisibles para ellos/ 2sta *alla se evitar. veri(cando +ue en cual+uier secci'n de la estructura se tengan

es*uerzos menores +ue los permisibles/ Particularmente- en el plano de desplante de la estructura se deber.n tener es*uerzos de compresi'n solamente- )a +ue el terreno no admite tensiones/

N

KK&#>R3FT3

>arcía- =/ 0JJ1?/ Presas Derivadoras. M8xico- D/F/: Departamento de Publicaciones de la Facultad de ngeniería/

Figure

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