BOCATOMAFacultad de Ingeniera y ArquitecturaIng. Giovene Prez Campomanesgperezc@usmp.edu.pe

4.1 INTRODUCCION*En el Per hay en operacin un gran nmero de bocatomas permanentes, semi permanentes y rusticas. Su diseo es casi siempre difcil y debe recurrirse tanto a mtodos analticos como a la investigacin mediante el uso de los modelos hidrulicos.

La observacin y anlisis del comportamiento de las obras de captacin en funcionamiento es muy importante. Los problemas que se presentan en una bocatoma son mucho ms difciles, cuando se capta agua desde un ro que cuando se hace desde un cauce artificial (canal). Es en este tema en el cual desarrollaremos mas ampliamente.

*4.2 DefinicionesEs el conjunto de Obras Hidrulicas construidas en una fuente de agua, ya sea ro, canal o laguna, con la finalidad de captar y derivar de dicha fuente un determinado volumen de agua para utilizarlo con fines energticos, de irrigacin, de abastecimiento pblico u otros.

Esta obra constituye generalmente el inicio para el aprovechamiento hdrico.

*USMP F I AHidrulica4.3 Finalidad Desde el punto de vista de su finalidad las obras de captacin se clasifican en funcin de las caractersticas del proyecto al que sirven.

*Es as como se tiene:

Obras de toma para abastecimiento pblico

Obras de toma para irrigacin.

Obras de toma para centrales hidroelctricas.

Obras de toma para industria y minera.

Obras de toma para otros propsitos.

Obras de toma para uso mltiples

*

4.4 Clasificacin de Tomas de Captacin

4.4.1 Segn el Nivel de Toma con Respecto al Ro :

Toma con Nivel libre y captacin profunda.

4.4.2 Segn el Emplazamiento de la Toma con Respecto al Ro:

Toma con captacin desde una margen (lateral), en el ro ( frontal) y bilateral ( ambas mrgenes ).

4.4.3 Segn el Criterio de Funcionamiento:Toma por Gravedad y bombeo.

*4.4.4 Segn el Tiempo de Vida:

Toma permanente, Semipermanente y rstica.

4.4.5 Segn la Manera de Combatir el Ingreso de los Slidos (Tomas Libres):

Sin ningn dispositivo especial (derivacin libre), con barraje (con captacin)

Toma con estructuras especiales (espigones, etc.)

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afalcn*CaptacinRio

afalcn

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*

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*

BOCATOMA DE FONDO (corte transversal)

*4.5 Estudios en la ubicacin de la bocatoma

En la ubicacin de la bocatoma se efectan los trabajos siguientes:

Topografa: En el eje de la presa derivadora se levantan planos, en escalas de 1:1000 a 1:2000 con equidistancia de curvas de nivel de 0.50 a 1mt. En un tramo de 500 a 1000 m hacia agua arriba y de 500 m hacia aguas abajo con el ancho que sobrepase los niveles de la traza de mximas avenidas.

*

*Tambin se usan los perfiles longitudinales a escalas similares a la del plano general con escalas verticales. Las secciones verticales, se realizan a escalas 1:100 o 1:200 cada 50 m, en un tramo de ubicacin de toma.b) Estudios de transporte de slidos: Los slidos son perjudiciales en las estructuras de un proyecto hidrulico dado, que producen erosin en los revestimientos de los canales o en otros casos reduccin de la seccin til.

*

*c) Estudios Hidrolgicos: Se evala la estadstica hidrolgica siguiente:

Caudales de avenidas mximas que permiten fijar los niveles mximos de los muros de encausamiento, de los barrajes y de los mecanismos de izaje de las compuertas.

Caudales mnimos que permitan fijar los niveles de los umbrales de las tomas.

Caudales medios con el objeto de conocer las masas de agua posibles de ser derivados al proyecto.

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INFRAESTRUCTURA PERIODO DE RETORNOEncauzamiento sin poblacin afectada25 a 50 aosEncauzamiento con poblacin alejada 50 a 100 aosProteccin de zonas urbanas 200 a 500 aos

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*d) Estudios Geolgicos y geotcnicos: Los estudios geolgicos pueden comprender reas extensas hacia aguas arriba, ubicando reas inestables y fallas. Para determinar la estabilidad de las diferentes estructuras de la toma los estudios geotcnicos comprenden perforaciones diamantinas e investigaciones de mecnica de suelos. Se realizan las determinaciones siguientes:

Dibujo de la curva de gradacin del material conformante del lecho del rio. Verificando el coeficiente de permeabilidad del lecho de cimentacin.

*Comprobacin de la capacidad portante de los suelos en el rea de cimentacin de los principales estructuras.

Verificacin resultados de ensayos de hincado de pilotes y tablestacas

Determinacin de los coeficientes de diseo ssmico.

Determinacin de los coeficientes de friccin esttico del material de cimentacin.

*e) Otros estudios:

Se deben realizar otros estudios adems de los mencionados:

Estudios legales de la propiedad de los predios por expropiar en el rea.

Estudios de restos arqueolgicos que pudieran existir en las zonas de las obras, coordinando las exploraciones con el instituto nacional de cultura.

Estudios de canteras de materiales.

*UBICACIN DE CANTERAS

*4.6 Daos causados por los slidos

Es necesario tener en cuenta los daos producidos por las partculas solidas, y se pueden ser arrastradas de 03 maneras diferentes:

Rodando en el fondo.

En saltacin

En suspensin

*Los principales problemas que producen por la presencia de los slidos son los siguientes:

Deposiciones de materiales slidos en los canales de conduccin.

Erosin de los revestimiento de los canales.

Disminucin de la capacidad de captacin de la toma.

Deterioro y erosin de las aguas y paletas de las centrales hidroelctricas.

*

*PARTES QUE CONFORMAN UNA ESTRUCTURA DE CAPTACION

1. Ventanas de captacin con compuertas.2. Canal de Limpia para evacuar sedimentos.3. Barraje que puede ser fijo, mvil o mixto.4. Trampas para material de fondo y rejillas para material flotante.5. Disipadores de Energa en los cambios de rgimen.

*4.7 PARTES DE UNA BOCATOMA PERMANENTE

*6. Aliviaderos de Demasas para evacuar los excedentes en la captacin. 7. Muros de encauzamiento o muros de proteccin de la estructura. 8 . Desrripiador y canal de purga. 9 . Enrocado para evitar la erosin aguas abajo. 10. Compuertas para operacin de purga y captacin.

*

REJILLAS

FLUJO BAJO COMPUERTAS

En el cauce del Ro escurre un caudal Q del cual se deriva Q1 quedando Q2 , que a su vez transporta un caudal de slidos QF distribuyndose en Qf1 y Qf2. Por lo tanto por la ecuacin de continuidad:

Q = Q1 + Q2 QF = QF1 + QF2Bifurcaciones

*En un intervalo corto de tiempo, se producir erosin y sedimentacin y slo habr equilibrio despus de igualar las cantidades de slidos que entran y salen por los extremos de dicho tramo.

Tambin QF puede descomponerse en transporte de slidos de fondo QG y transporte de slidos en suspensin

QS : QG + QS

4.8 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL RIO Caudal de Avenidas Max(m3/s)

Talud de las mrgenes del ro (Z)

Coeficiente de Rugosidad (n).

Ancho de Cauce B (m).

Pendiente del Ro S0 (%)

*

Tirante Normal Yn (m).

Permetro Mojado P(m).

rea Hidrulica A (m2)

Radio Hidrulico R (m).

Espejo de Agua T (m).

Velocidad V (m/s).

*

*4.9 Problemas en la Bocatoma Chavimochic

*La vista de costado muestra el enorme foso de varios metros de profundidad que se form en la base del pilar central de la Bocatoma Chavimochic.

Esta erosin es consecuencia de la presencia de un vrtice tipo "herradura" (similar a los que se producen en pilares de puentes) inducido por velocidades mayores a 10 m/s, sumado a una intensa concentracin de sedimento de alta dureza. El recubrimiento de enchape de piedra no sirvi para detener la abrasin(Lija)

*Otro problema serio es el sedimento captado. La captacin de agua se hace en ngulo respecto a la direccin del ro, lo cual puede inducir zonas de recirculacin (remolinos), donde el sedimento tiende a depositarse. Este sedimento depositado podra colmatar la entrada al canal de derivacin.

Un modelo numrico 2D es empleado para mostrar el efecto de abocinar la entrada en una captacin hipottica a 60. Inicialmente, una entrada brusca (ver abajo, izquierda) produce la formacin de un remolino que reduce la eficiencia de la captacin. Cuando la entrada se suaviza (ver abajo, derecha) el remolino se elimina y el caudal captado aumenta en un 20%.

*

CASOS DE FALLABocatoma Chavimochic 1999

CASOS DE FALLA

*4.10 Diseo hidrulico de la presa derivadora o barraje :

4.10.1 Altura del Barraje : Tiene por objeto asegurar la derivacin del caudal necesario en el canal principal y permitir el paso de excedentes por encima de la cresta.

El nivel de la cresta del barraje , como se muestra en la figura adjunta ser:

Cc = C0 +h0+h+0.20 ( en metros)

De donde :

*

*

*

*C0 = cota del lecho del rio aguas arriba del barraje.h0 = altura del umbral del vertedero de captacin , se recomienda que sea mayor de 0.60 m.

h= Altura de la ventana de captacin asumiendo que trabaja como vertedero.

La altura de la cresta vertedora se fija tomando en cuenta el nivel que tendrn las aguas con los caudales proyectados en el canal de derivacin mas las perdidas que ocurrieran en la toma:

*

*4.10.2 Forma de la cresta del barraje : En el U.S. Bureau of reclamation y el U.S. Army Corps of Engineers han desarrollado varios perfiles estndar los cuales tienen la expresin siguiente:

De donde :

X,Y : Coordenadas del perfil de la cresta.Hd : Carga neta sobre la cresta.K,n : Parmetros que dependen de la inclinacin d e la superficie aguas arriba.

*

COEFICIENTES PARA CALCULO DE LA CRESTA DEL BARRAJEninclinacinKVertical2,0001,8503:11,9361,0003:21,9391,8103:31,8731,776

*Estos perfiles recomendados evitan la presencia de presiones negativas que podran generar cavitacin ocasionan daos al concreto.

4.10.3 Longitud del barraje : Se recomienda que la longitud del barraje conserve las mismas condiciones naturales del cauce, con el objeto de no causar modificaciones en su rgimen.

*4.10.4 capacidad de descarga del vertedor La formula general de los vertederos es la siguiente:

Donde :Q : descarga en m3/seg.C : Coeficiente de descarga que varia de 1.66 a 2.21 en m.

*Donde :

K : varia de 3 a 4.2.

4.10.4 .a: Longitud efectiva de la cresta .

Cuando existen pilares sobre la cresta vertedora y los estribos pueden producir contracciones en el flujo la longitud efectiva viene dada por la ecuacin.

*Donde :Le = Longitud efectiva de la cresta.Lm = Longitud total de la cresta.n = numero de pilares.Kp = Coeficiente de contraccin de los pilaresKm = coeficiente de contraccin lateral de los muros.Ho = Carga de operacin

Los valores de Kp varan desde 0.025 a 0.15.Para estructuras de control de cresta libre, esta dada por la formula general de vertederos.

*

La descarga se determina con las formula general de orificios siguiente:

Donde:

A : rea del orificio en m2

g : aceleracin de la gravedad en m/seg2

H : carga al centro del orificio en m.

C . Coeficiente de descarga

*4.10.5 Tirantes en el barraje y colchn de disipacin :

Luego de determinar la curva de cimacio con los perfiles Creager se procede a determinar los tirantes de flujo mediante la ecuacin de Bernoulli en los puntos elegidos y distantes cada metro.

Calculo del tirante al pie del barraje: Iniciando la aplicacin de las formula de Bernoulli entre cresta y el primer punto del cimacio separado a un metro y as sucesivamente hasta llegar al nivel de la poza amortiguadora tenemos:

*

De donde :

= cota de la cresta del vertederoC1 = cota del colchn disipadorh = tirante de la crestad1 = tirante al pie del talud= velocidad en la cresta del barraje= Velocidad al pie del talud= perdida de carga

*b.- Calculo del tirante conjugado Segn la formula de la momenta del tirante conjugado en funcin del tirante obtenido al nivel de la poza es:

*c.- Calculo del tirante normal

Al final del colchn disipador el flujo debe recuperar el tirante normal de acuerdo a la seccin y pendiente del cauce, para lo cual se vuelve a comprobar con la formula de Bernoulli en ese tramo:

Su expresin es :

Dado que ( cn - c1), debe ser aproximadamente de 0.50 a 1.00 metro, se tantea el nivel del piso de la poza de tranquilizacion hasta que se cumpla la ecuacin anterior.

*4.11 Solado o colchn disipador :

En algunos tipos de colchn para amortiguar el salto en una longitud menor se le acondiciona dientes y dados dentro de la poza.La necesidad de una poza de disipacin y la forma de resalto esta ntimamente relacionado al numero de Froude que se expresa:

*Las condiciones del resalto de acuerdo al numero de Froude son las siguientes:

F = 1 El rgimen es critico y el resalto no puede formarseF < 1.7 no es necesario la poza de disipacin1.7 > F < 2.5 El rgimen es transitorio y no se forma un verdadero resalto, se debe aumentar en 10% el valor del tirante conjugado.2.5> F< 4.5 el rgimen se denomina de transicin4.5>F< 9 el resalto es bien balanceado9> F el resalto es efectivo pero con una superficie muy irregular aguas abajo.

*a.- Calculo de la longitud del colchn disipador Para calcular la longitud del resalto existen varias formulas empricas y las utilizadas por el U.S.B.R. como la poza amortiguadora tipo1, como se muestra.El grafico de Bakhmeteff tambin permite determinar la longitud del colchn disipador que esta en funcin del Numero de Froude y de la relacin Lj/dj, donde : dj : ( d2-d1).

*Otras formulas recomendadas son:

L= ( 5 a 6) ( d2-d1) SchoklitschL = 6 d1 f1 Safranez.

Siendo :

L = 4d2 U.S. Bureau of Reclamation.

*

*b.- Control de filtracin:

El agua que se desplaza de la presa por efecto de la percolacin que causa el arrastre de los materiales finos creando el fenmeno llamado la tubificacin. Segn Lane el camino de percolacin viene dado por la formula :

*La longitud del camino de percolacin depende del coeficiente de Lane, y de la diferencia de cargas hidrostticas agua arriba de la presa vertedera y de la ua de la poza de disipacin.

Su expresin es :

*Donde :

Lw = Longitud del camino de percolacin

H = Diferencia de carga hidrosttica entre la cresta del barraje y la ua terminal de la poza de disipacin.

C = coeficiente de Lane.

Cuadro N 15

*

COEFICIENTE DE LANEMaterialCoeficiente de LaneArena muy fina o limo8,50Arena fina7,00Arena tamao medio6,00Arena gruesa5,00Grava fina4,00Grava media3,50grava gruesa3,00Bloques con grava2,50Arcilla Plastica3,00Arcilla de consistencia media2,00Arcilla dura1,80Arcilla muy dura1,60

*En este caso la poza de disipacin tenga dimensiones que sobrepasan o igualen en longitud requerida por la percolacin segn formula de Lane, se puede entender el perfil inferior de la losa o construir tabla estacados con la finalidad de alargar el camino de percolacin.

c.- Espesor del solado: El espesor de la poza de tranquilizante esta en funcin de la supresin que debe ser contrarrestada por el peso de la losa:

W >= Sp

*Donde:

W = peso

Sp = Subpresion

T = 4/3H

Donde:

T = espesor en m,

H = Valor mximo de la supresin

*d.-Enrocado de proteccin o escollera:

La longitud de la escollera recomendada viene dada por la formula siguiente :

Donde: Lt = Longitud total escollera

C = Coeficiente de Blingh

Db = Altura comprendida entre la cota de la cresta del barraje y la cota del extremo aguas abajo.

q = Caudal por metro lineal del vertederoLc =Longitud colchn .

*Los coeficientes de Bligh segn el tipo de material del cauce se muestra en el cuadro siguiente:

COEFICIENTES DE BLINGH

Material del lecho del rioCoeficiente de BlinghArena fina y limo18Arena fina y limo15Arena gruesa12Grava y arena9Bolones y arenas04-06Arcilla06-07

*4.12 Diseo del canal de limpia .

Es la estructura que se instala con el objeto de eliminar los sedimentos que se depositan al ingreso del bocal de toma y permite mejorar la captacin en las pocas de estiaje especialmente en ros con gran variacin de caudales como los de la costa peruana.Su trazo generalmente es perpendicular al eje del barraje .

*Para separar el canal de limpia del barraje fijo se construye un muro gua que permite encauzar mejor las aguas hacia el canal de limpia.

a.- Velocidad de arrastre :

La magnitud de la velocidad para iniciar el arrastre de los slidos depositados en el canal de limpia viene dada por la formula :

*Donde :

Vc = Velocidad requerida para iniciar el arrastrec = Coeficiente que es funcin del tipo de material y tiene los valores siguientes.

Arena y grava redondeada : 3.2

Grava rectangular: 3.9

Arena y grava : 3.5 a 4.5

d = dimetro del grano mayor

Vs = Velocidad de arrastre.

*

*b.- Ancho del canal de limpia :

El ancho del canal de limpia debe tener las siguientes caractersticas:

El caudal que trasmite por el canal de limpia debe ser por lo menos del doble de la capacidad de la toma o derivar el caudal medio del rio.

La velocidad del agua en el canal de limpia debe variar entre 1.50 y 3.00 m/seg. O por lo menos ser igual a la velocidad de arrastre.

Se recomienda que su ancho sea por lo menos un decimo de la longitud del barraje.

*Se recomienda que tenga un mnimo de 5.00 metros o mltiplos de esta medida con objeto de normalizar el ancho de compuertas y pilares.

El ancho del canal de limpia se puede obtener de las relaciones siguientes:

B = Q/q

B = ancho del canal de limpia en m.

Q = Caudal que discurre en el canal de limpia en m3/s.q = Caudal por unidad de ancho m3/s/m.Vc = velocidad de arrastre en m/s g = aceleracin de gravedad m/s2.

*c.- Pendiente del canal de limpia :La pendiente del canal de limpia permite el arrastre de los materiales que arrastre de los materiales que arrastra el rio, se calcula segn la formula :

Donde :

Sc = pendiente del canal de limpia n = Coeficiente de rugosidad de maning g = aceleracin de la gravedad en m/s2q = Descarga por unidad de ancho en m/s/ml.

*4.12.1 Estructuras principales del canal de limpia

El canal de limpia o barraje mvil tiene generalmente un muro gua que separa el barraje fijo del mvil y permite encauzar mejor el flujo hacia el canal de limpia y pueda continuar hacia aguas abajo separado la poza de disipacin de dos segmentos.

Para contener las aguas se instalan compuertas entre los pilares que constituyen lo que se denomina barraje mvil, tienen mecanismos de izaje instalados en la losa superior.

* Generalmente aguas debajo de las compuertas hay una poza de disipacin para producir el salto hidrulico y normalizar el flujo.

4.12.2 Mecanismos principales del canal de limpia:Los mecanismos que permiten eliminar los materiales slidos que se depositan frente a la toma y regulan las aguas frente a la tomas en las pocas de estiaje lo constituyen las compuertas de limpia y sus respectivos mecanismos.

*En los diseos de las compuertas del canal de limpia se prefieren las compuertas deslizantes de forma rectangular izadas mediante vstagos si son pequeas y en el caso de ser grandes se izan mediante polines y cadenas.

Cuando se requiere cerrar el flujo mediante una toma de barraje mvil se prefiere instalar compuertas radiales de mayores dimensiones y efectuar la regulacin de la captacin mediante las compuertas desgravadores.

*4.13 Toma o captacin : Es la capacidad de la toma se determina de acuerdo a las demandas de la cedula de cultivo en el caso de un proyecto agrcola o de acuerdo a las capacidades de la central hidroelctrica o del proyecto de abastecimiento de agua potable considerando adicionalmente las perdidas necesarias para eliminar los sedimentos que pudieran ingresar.

La velocidad en las bocas de captacin deben variar entre 0.80 a1.20m3/s.

Con el fin de proteger la toma se levanta una pantalla frontal donde abren las ventanas de captacin, pueden adicionarse en la parte anterior un canal de fuerte pendiente para eliminar gravas, llamado canal desgravador.

*Los caudales de captacin se calculan como vertederos:

En el caso de que se trabajen como orificios , el caudal viene dado por la formula:

* La longitud de las ventanas por lo general varia entre 2.0 a 4.0 m dependiendo de las dimensiones de la compuertas standard.

4.13.1 Estructuras principales de la toma :

a.- Ventana de Captacin : Son las entradas de agua de la toma que en ciertos casos estn instalados en un parmetro de concreto totalmente protegido, detrs del vertedero de toma u orificio se colocan los mecanismos de cierre de emergencia y luego las compuertas de control. Este orificio es provisto de barrotes verticales o ligeramente inclinados que impiden el paso del material flotante y de piedras mayores. .

*Los mecanismos de izaje deben ser ubicados en una elevacin superior a las mximas avenidas

*Son platinas unidas mediante soldadura formando paneles, tiene el objetivo bsico de impedir que los materiales de arrastre y suspensin ingresen al canal de derivacin. La separacin entre barrotes variar entre 2 a 4 (material fino) y de 4 a 8 (material grueso). Para facilitar la limpieza, la colocacin de la rejilla puede tener una pequea inclinacin de 1: , como tambin las rejillas pueden sobresalir y no estar al ras. Rejillas

REJILLAS

*b.- Canal desripiador : Entre el vertedero de captacin y los orificios de toma o despus de los orificios de toma se proyecta un canal transversal al flujo con el propsito de decantar los materiales slidos que pudieran haber ingresado en la boca de la toma. Este canal debe tener una fuerte pendiente para eliminar las aguas abajo del barraje.

c.- Poza de tranquilizacion : A consecuencia de la diferencia de niveles de la cresta del barraje y del lecho del rio se produce una diferencia de cargas que es necesario controlar mediante una transicin o una poza disipadora o poza disipadora, aguas abajo del bocal de toma.

*Para determinar los niveles en la poza de tranquilizacion se aplican sucesivamente en varias secciones la formula de Bernoulli desde el bocal de la toma al punto de inicio del canal de derivacin, teniendo en cuenta las perdidas que se producen en cada seccin.

Las principales perdidas en la toma y la poza son las siguientes:

Perdida en la entrada P = Ke. Hv

*

Tipo de entrada Ke

Entrada abocinada = 0.04Aristas redondeadas = 0.23Aristas rectas = 0.50

b) Perdidas en transiciones :

*c.- Perdidas en rejillas :

Donde :

Kr = coeficiente que depende de la forma de seccin de la rejas = espesor de las rejillasb = espaciamiento neto de paso entre rejillasv = velocidad frente a las rejillas

= Angulo de inclinacin de las rejas.

*Para el flujo tiene una desviacin en el sentido del flujo , la formula de Creager es:

Donde :

Pxd = Perdida de carga en flujos en el sentido del flujo.

Px = Perdida flujo con desviacin en el sentido del flujo.

b = Es el Angulo con el flujo , su valor puede variar de 2 a 6 segn cambie la desviacin de 20 a 60.

*Perdida por friccin :

d.- Aliviaderos : La caudal para eliminar viene dado por la ecuacin :

*Donde :

Q = caudal evacuado por el aliviadero en m3/s.

L = longitud del aliviadero en m.

h = diferencia de niveles en el aliviadero en m.

C = coeficiente de descarga aprox. 0.50.

*4.13.2 Mecanismos principales de la toma:

Los mecanismos principales en el bocal de toma son las principales:

a.- Rejillas.

b.- Compuertas de emergencia ( ataguas).

c.- Compuertas de regulacin

d.- Compuerta de purga del canal desripiador desgravador

*

*La fuerza necesaria para levantar las compuertas es:

Donde :

H = Carga efectiva sobre la compuerta.f = Coeficiente de friccin.W,w = Pesos de la compuerta y del vstagoA = rea de la compuerta.

*4.14 Muros de encauzamiento :

Son estructuras que se construyen aguas arriba y aguas abajo del barraje en ambas mrgenes para encauzar el flujo del rio y proteger las obras de la toma.Los muros de encauzamiento pueden ser de concreto armado o ser diques construidos de tierra o de enrocamiento segn los materiales que se puedan conseguirse.

Para fijar la altura de los muros se calcula la curva de remanso, que se producir como consecuencia de la implantacin del barraje en el Rio.

*Estos clculos deben efectuarse en base a la avenida mxima de diseo y considerar un periodo de retorno apropiado.

En la determinacin del borde libre se debe tener en cuenta los efectos de oleaje debido al viento.

Hacia aguas arriba los muros de encauzamiento terminan al final de la curva de remanso, mientras que hacia aguas abajo coinciden con el extremo de la poza de disipacin.

*4.15 Calculo de la curva de remanso :

Esto implica dos consideraciones:

El flujo debe ser permanente

Las lneas de corriente debe ser prcticamente paralelas, para que permanezca la reparticin hidrosttica de las presiones en toda la seccin del canal.

*Si consideramos la superficie del cauce y del agua, en relacin a un plano horizontal y aplicamos la formula de bernoulli tendremos:

*hf = es la perdida por friccin

he = La perdida por turbulencia de que puede ser apreciable en los canales no prismticos

El factor de k por cambio de carga de velocidad puede adoptar los valores siguientes :

k = varia de 0 a 0.2 para tramos gradualmente convergentes y divergentes respectivamentek = 0.5 para expansiones y contracciones abruptas.

*Tenemos finalmente :

Por tanto:

*Para el calculo de la curva de remanso en un cauce natural, es necesario efectuar el levantamiento topogrfico del tramo y verificar en el terreno los valores del coeficiente de rugosidad del cauce para fijar la traza del flujo.

En los clculos de la curva de remanso se emplea el mtodo standard de aproximaciones que se tabula en la tabla adjunta:

12345678910111213141516171819Seccion ( 1)Kilom(2)Z (3)A (4)P ( 5)R ( 6)R2/3 (7)n (8)K(9)K3/2(10)V(11)V2/2G (12)H( 13)Sf ( 14)Sf ( 15)X (16)hf (17)he( 18)H(19)

*Col. (1) = N de la seccinCol. ( 2) = Kilometraje del rioCol ( 3) = Tirante en m.Col. ( 4) = rea mojada en m2Col. ( 5) = Permetro mojado en m.Col. ( 6) = Radio medio hidrulico A/P.Col. ( 7) = Potencia 2/3 de la columna 06 Col. ( 8) = Valor del coeficiente de ManingCol. ( 9) = La ecuacin :

*Col ( 10) = valor de K3/A2Col (11) = Velocidad media = Q/A Col ( 5)Col( 12) = Carga de velocidadCol ( 13) = Carga total = Col ( 3) +Col ( 12)

Col. ( 14) = Gradiente friccin = ( Q/K)2 el valor de K es el valor total para la seccin bajo consideracin.

Col ( 15)= Gradiente promedio de friccin , el valor medio calculado

Col.( 16) = Longitud del tramo bajo consideracin.Col ( 17) = Perdida por friccin en le tramo col 15 , col 16.

Col (18) = perdida por turbulencia Col ( 19) = carga total .

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