Diapositiva 1

OBRAS HIDRAULICASDISIPADORES DE ENERGAManuel Vicente HERQUINIO ARIASIng. MECANICO DE FLUIDOSHIDRAULICA e HIDROLOGIA

1

Pozas de Disipadores de Energa

DISIPADORES DE ENERGIAPozas Disipadoras de energaLas pozas disipadoras de energa disipan la energa que llega desde un nivel superior a otra de nivel inferior, como las rpidas , cadas verticales, salidas de flujo por debajo, etc.El diseo de estas estructuras fueron investigadas por diversas instituciones, Saint Anthony Falls Laboratory Minnesota University SAF, la USBR; en base a modelos fisicos y proyectos ejecutados.

Pozas de DisipacinElementos de la poza de disipacin.Bloques de cadaPilar pantallaUmbral de salida

Pozas de DisipacinBLOQUES DE CADACanaliza el chorro de llegada levantndolo a una altura del piso quitandole velocidad, con consecuencias una estabilidad del resalto con menor longitud en el estanque.

Pozas de DisipacinPilar pantallaSe ubican al intermedio de la poza, disipan la energa por impacto, se usan cuando las velocidades de entrada son bajas, de lo contrario producen cavitacin.

Pozas de DisipacinUmbral de salidaSe ubica a la salida de la poza amortiguadora, puede ser dentado o no, reducen la longitud del salto, controlando el escurrimiento.Cuando la velocidad de ingreso a la poza es alto (pozas grandes) se disea con umbral dentado con el fin de difuminar la porcin residual del chorro de alta velocidad que puede alcanzar el extremo de la poza.

Pozas de DisipacinResalto Hidrulico

El criterio que se ha utilizado para mencionar las pozas de disipacin, es en base al Tipo de Salto Hidrulico que se forma de acuerdo al nmero de Froude Poza SAF Standard - (1.7 < Fr < 17) Diseo HidrulicoDepende del nmero de Froude del jet entrante (Fr), el tirante del jet entrante (yj) y el tirante necesario para un resalto libre (ymin).

La longitud de la poza (Lb) puede ser calculado por:

Poza SAF Standard - (1.7 < Fr < 17) Diseo HidrulicoEl tirante en la poza (yb) depende del nmero de Froude:

Para 1.7 < Fr < 17

Para 5.5 < Fr < 11

Para 11 < Fr < 17

Poza Tipo SAF Standard - (1.7 < Fr < 17)La distancia entre la rapida a los pilares pantalla, (La) es: La = Lb/3La altura de los pilares pantalla (ab), es: ab = yjLa altura de los bloques de caida (ac), es: ac = yjLa altura del umbral de salida (as), es: as =0.07 yminEl ancho (bb) y el espaciamiento (sb) de los pilares pantalla son: bb = Sb = 0.75yj El ancho (bc) y el espaciamiento (sc) de los pilares pantalla son: bc = Sc = 0.75yj

Su uso se recomienda para pequeas estructuras tales como: vertederos, obras de salida.

Poza Tipo USBR III - (Fr > 4.5, V < 20m/s)El salto hidrulico que se desarrolla en el rango 4.5 < Fr < 13, es un salto denominado permanente y presenta un rodillo bien definido.El uso de bloques de cada, pilares pantalla y umbral de salida en la poza, produce un efecto estabilizador del salto el cual permite acortar la dimensin de la poza. Los bloques de cada separan y airean el jet de flujo. El tirante en la poza es igual al de un salto libre, sin embargo, la longitud de la poza es considerablemente menor por el uso de los bloques.

Poza Tipo USBR III - (Fr > 4.5, V < 20m/s) La longitud (Lb) y el tirante (yb) de la poza pueden ser calculados por:

La distancia entre el declive a los pilares pantalla, (La) es: La = 0.82 yj La altura de los pilares pantalla (ab), es:

La altura de los bloques de cada (ac): ac = yj La altura del umbral de salida (as), es:

El ancho (bb) y el espaciamiento (sb) de los pilares pantalla son: bb = sb = 0.75 yj El ancho (bc) y el espaciamiento (sc) de los bloques de cada son: bc = sc = yj Lb = 2.7 ybPoza Tipo USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)Esta poza amortiguadora se usa para vertederos de presas altas, presas de tierra y estructuras de grandes canalizaciones. Tiene bloques de cada y umbral de salida dentado. No lleva pilares pantalla debido a que las velocidades relativamente altas V>20 m/s, podran causar cavitacin en los pilares. .

Poza Tipo USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)La curva de la Profundidad mnima TW, indica el punto en el cual el frente del salto se mueve afuera de los bloques de cada; cualquier descenso adicional de la profundidad aguas abajo podra causar que el salto se saliera de la poza, es decir podra producirse un resalto barrido. Para propsitos de diseo, la poza no debera estar diseada para menos que la profundidad secuente, la USBR recomienda que un margen mnimo de seguridad de 5% de D2 (tirante al final de la poza) sea agregado a la profundidad secuente.

Poza USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)La longitud de la poza se obtiene del baco mostrado.

La altura de los bloques de cada (h1), es: h1 = D1D1: profundidad del flujo entrando a la poza

Poza USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)El ancho (w1) y el espaciamiento (s1) de los bloques de cada son: w1 = s1 = D1Un espacio igual a 0.5 D1 es preferible a lo largo de cada pared para reducir la difusin y mantener las presiones deseables.La altura del umbral dentado de salida (h2), es: h2 = 0.2 D2El ancho (w2) y el espaciamiento (s2) mximos, del umbral dentado son: w2 = s2 = 0.15 D2

Poza Tipo USBR II - (Fr > 4.5, V > 20m/s)Las pruebas en la poza indican que para pendientes de la cada inclinada que estn en el rango 0.6:1 a 2:1, la pendiente no tiene efecto sobre el salto hidrulico, pero cuando es 1:1 o ms se recomienda empalmar la interseccin con una curva de R 4 D1 y empalmar los bloques de cada en la curva.

Esta poza esta diseada para pozas con cadas hasta 200 pies ( 61 m) y para flujos hasta 500 pie2/s (14.2 m2/s ).