5/20/2018 Criterios de Diseo y Construccin de Presas Derivadoras

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OBRAS HIDRAULICAS I 1

CRITERIOS DE DISEO Y CONSTRUCCIN DE PRESAS DERIVADORAS

5.1. Criterios de Diseo: Eleccin del tipo y ubicacin de la obra de toma Requerimientos de estudios bsicos Componentes de la presa derivadora

Diseo hidrulico Funcionalidad de la obra

5.1.1. Eleccin del tipo y ubicacin de la obra de toma:La correcta eleccin del sitio de ubicacin de la obra de toma en el ro es un factor importante parasu apropiado funcionamiento. Una inadecuada eleccin de la ubicacin puede tener consecuenciasgraves para la obra.En ros de pendiente fuerte, se recomienda ubicar la toma en un tramo recto. Esto disminuir laposibilidad de socavacin de la orilla cncava del ro donde se ubic la bocatoma.El sitio de ubicacin de la toma debe ser geolgicamente estable con orillas firmes con preferenciacon formaciones rocosas.La ubicacin debe ser en un cauce definido, sin que exista la posibilidad de cambio de curso del ro.

5.1.2. Requerimiento de estudios bsicos:- Hidrometra e hidrologa.- es necesario conocer el rgimen de flujo del ro. Es decir, los caudalesmedios mensuales, el caudal mnimo que se presenta en el ao y el caudal de crecidas para uncierto periodo de retorno.

5.1.2.1.1. Mtodos Hidromtricos.- El procedimiento ms adecuado para la obtencin de loscaudales que lleva un ro es por medicin directa y su respectiva variacin a travs del tiempo,mejor an en el sitio donde ser emplazada la obra.

5.1.2.1.2. Mtodos Hidrolgicos.- Entre los factores que influyen en el escurrimiento superficial,podemos citar a los factores climticos, los propios de la fisiografa de las cuencas y los debidos ala intervencin del hombre.

5.1.2.1.3. Caudal de diseo para la captacin.- El caudal de diseo para la captacin deberesponder a los requerimientos de riego de los cultivos y a las prcticas de riego que existen en lazona de riego y debe responder a la demanda de agua de ambas pocas (en invierno (riegosuplementario) y verano (riego complementario)).

5.1.2.1.4 Caudal de crecida.- son aquellos flujos extremos que se presentan en ros en formaextraordinaria, ocasionados por tormentas de intensidad y duracin alta, y debemos disear lasobras de proteccin necesarias, como ser: El vertedero de excedencias y las obras de disipacin dela energa que estos caudales generan.En nuestro medio, para el diseo de obras destinadas al riego, es comn asumir perodos deretorno entre 20 y 50 aos, pero mucho depende del tipo de informacin, la cantidad y calidad deregistros de parmetros meteorolgicos, as como la inversin econmica disponible para ejecutar

la obra.Para la determinacin del caudal de crecidas se agrupan en cinco mtodos, estos son:Los mtodos de envolventes, empricos, hidrometeorolgicos, probabilsticos y directos.Mtodos de envolventes.- estiman el caudal mximo a partir de una envolvente regional ointernacional, la cual ha registrado los caudales mximos extraordinarios de una cuenca; por logeneral, estn en funcin de la magnitud de la cuenca. Mtodos empricos

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Estn basados en el estudio experimental de los caudales mximos de varias cuencas, los cuales

son funcin del rea de la cuenca, de la intensidad de lluvia y un coeficiente de escurrimiento.

Mtodos hidrometeorolgicos.- analizan la relacin precipitacin escurrimiento de todo el

desarrollo de una tormenta o una secuencia de estas, tambin proporcionan los valores mximos de

caudales en funcin de registros de precipitaciones y su desarrollo en el tiempo, as como los

parmetros fisiogrficos de las cuencas.

Mtodos estadsticos.- se basan en considerar que el caudal mximo anual es una variable

aleatoria, y que tiene una cierta distribucin del tipo probabilstica. Cuanto mayor sea la informacin,

mayor ser la aproximacin al caudal mximo deseado.

Mtodo seccin pendiente.- consiste en medir dos o tres secciones transversales en un tramo

del ro bien definido; es decir, con secciones fijas, identificar los niveles de la huella que dej la

crecida en cada seccin, aplicar la ecuacin de la energa a todas ellas y por medio de una

ecuacin de friccin a flujo uniforme y el principio de continuidad, calcular el caudal resultante el

cual es considerado como el de crecida.

5.1.2.2. Estudios geotcnicos.- En el sitio de la obra de toma y en sectores donde se ubiquen los

diferentes componentes de la misma se deber efectuar la correspondiente investigacin de losmateriales componentes del subsuelo, as como la determinacin de sus principales propiedades

fsico-mecnicas. Se efectuarn ensayos de suelos ya sea en laboratorio o in situ para identificar las

propiedades de los suelos, entre otros se recomienda los siguientes:

Ensayos granulomtricos.

Lmites de Atterberg.

Ensayos de penetracin.

Permeabilidad.

Ensayos de granulometra.- se refiere a la determinacin de la cantidad en por ciento de los

diversos 789+tamaos de las partculas que constituyen el suelo.

Lmites de Atterberg.- La plasticidad es la propiedad que presentan los suelos de poder

deformarse, hasta cierto lmite, sin romperse.

Ensayos de penetracin.- Es la determinacin de la resistencia al corte del suelo.

Permeabilidad.- Se dice que un material es permeable cuando contiene vacos continuos. Y es la

determinacin del coeficiente de permeabilidad K (kg/cm2).

5.1.2.3. Estudio de sedimentos.- es ladeterminacin de la cantidad y las caractersticas de lossedimentos que arrastra un ro donde se va a construir una obra de toma, tambin determinar lavelocidad, la granulometra de los sedimentos que arrastra un ro.

5.1.3. Componentes de la presa derivadora.- Las obras de toma tipo azud derivador, debendisearse tratando en lo posible de incorporar todos los elementos estructurales usuales en estetipo de obras de toma, es decir:Obras principales:- Azud derivador.- Bocatoma con rejilla.- Desgravador o desarenador.- Compuerta y canal de limpieza de sedimentos del azud.

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- Compuerta y canal de limpieza de sedimentos del desgravador o desarenador.Obras de proteccin:- Muros de encauzamiento.- Muros de proteccin de orillas.- Vertedero lateral de excedencias.- Colchn disipador.

- Compuerta de cierre al paso del agua al canal de conduccin.Obras complementarias:- Pantalla.- Estructuras para medicin de caudales.- Puentes y losas puente.

Azud derivador: Es necesario para obligar al agua existente a nivel inferior de su cresta a entrar ala conduccin. En tiempo de crecidas permite pasar el exceso de agua por encima de ste,trabajando como vertedero. El azud se disea con el caudal de crecidas.

Bocatoma.- Constituye una ventana u orificio ubicado en uno de los muros laterales que sirve paracaptar elagua necesaria.

Desgravador o desarenador.- Inmediatamente despus de la bocatoma, se dispone de undesgravador o desarenador necesario para detener el material slido que logre pasar a travs de lareja.

Compuerta y canal de limpieza de sedimentos del azud.- se ubica en el extremo del azud,adyacente a la bocatoma y tiene por objetopurgar los sedimentos o piedras que se acumulan juntoa esta y que incluso pueden llegar aobstruirla completamente impidiendo la entrada de agua.

Compuerta y canal de limpieza del desgravador o desarenador.- son necesarios para evacuarlos sedimentos decantados hacia elro.

Vertedero lateral de excedencias.- sirvenpara evacuar el agua nuevamente hacia el ro en poca

de crecidas, este caudal excedente puede desbordar las obras aguas abajo de la bocatoma,poniendo en peligro la estabilidad de estas estructuras, principalmente si no estn fundadasntegramente sobre roca.

Colchn disipador.- construido al pie del azud, evita la erosin del cauce y socavacin de lasobras y se disea con el caudal de crecidas.

Estructuras para la medicin de caudales.- En obras de toma para sistemas de riego, esimportante conocer los caudales que ingresan al sistema con el fin de poder planificar sudistribucin y uso.

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