ALIVIADEROSUNIVERSIDAD LAICA DE GUAYAQUIL

COLLANTES ZAVALA ANTONIO GERARDORIVERA MARIDUEA ARMANDO RUBENOBRAS HIDRAULICAS

Los aliviaderos son estructuras destinadas a evacuar el agua en forma segura siempre que el nivel de agua en el canal pase de un cierto limite adoptado.

Los aliviaderos se proyectan en forma de vertedero lateral o sifones ubicadas en el labio del canal, siendo los primeros muchos mas comunes que los segundos por razones de facilidad de construccin.

Normalmente un aliviadero consiste de un vertedero lateral en el canal, con la cresta unos centmetros encima del nivel normal del agua

El agua que pasa por el vertedero es recogida por un canal de coleccin que se disea para un canal variable.

Generalmente se aprovecha la estructura del aliviadero para instalar una compuerta frontal en el canal y una lateral al lado del vertedero .

En esta forma el aliviadero puede ser aprovechado para interrumpir el servicio en el canal en caso de que esta sea necesario para razones de reparacin o inspeccin.

ESQUEMA DE UN ALIVIADERO

VERTEDEROS O BOCATOMAS LATERALES (canales de riego)Consideraciones generalesUn vertedero lateral consiste en una escotadura hecha sobre el talud de un canal prismtico con secciones transversal rectangular y por donde fluye el agua lateralmente.Experimentalmente se ha encontrado que la capacidad de descarga de un vertedero lateral es mucho menor que la de un vertedero normal a la direccion del flujo, por esta razn, en el rango de las aplicaciones mas frecuentes, o sea cundo se cumple que :

100 < L / h < 1000

Donde:L = Longitud de la cresta del vertedero en mH= carga media sobre el vertedero en mPara al caso de canales uniformes. Se puede establecer que la longitud de la cresta (l) de un vertedero lateral es equivalente entre 1.7 y 2.0 veces la longitud de la cresta (Lo) de un vertedero normal. Para el caso de canales contrados se puede establecer que la longitud de la cresta (L) de un vertedero lateral se encuentra entre 2.2 a 3.2 veces la longitud de la cresta (Lo) de un vertedero normal. Para propsitos de diseo de vertederos laterales es conveniente recordar Que son posibles dos condiciones generales de flujo: el rgimen lento o flujo subcritico y el rgimen rpido o supercritico.En ambos casos es aplicable la ecuacin dinmica para el flujo gradual espacialmente variado con disminucin de caudal.

DONDE Dy/dx = cambio de profundidad en la direccin de flujo So= pendiente del fondo del caudalS= pendiente de la lnea de energa.Q= Gasto m /sg = gravedadA= Seccin trasversal del canal m F= Numero de froude

Determinacin del gasto Con base a la siguiente fig. se puede calcular el gasto en un vertedero lateralVertedero lateral condicin de flujo subcritico

Vertedero lateral condicin de flujo superbcritico en trminos de h1 (rgimen subcritico).

O su equivalente en trminos de ho ( rgimen supercritico)

QY= Gasto atreves del vertedero lateral K= Coeficiente de gasto q equivale a la relacin (ho/h1)C= Coeficiente de descarga del vertedero L= Longitud de la cresta del vertedero Ho= Altura de agua sobre la cresta del vertedero en su inicio aguas arriba o cerca de el H1= Altura de agua sobre la cresta del vertedero en su parte final aguas abajo o cerca de el.

Solo condicin para el clculo de flujo subcritico.la expresin es la siguiente.

Anlisis del flujo (perfiles superficiales )Para realizar un anlisis de flujo atreves de un vertedero lateral en un canal de seccin rectangular es posible que se presenten cinco tipo de perfiles superficiales que sonTipo 1Aguas arriba del vertedero en su inicio o cerca de l se presenta condiciones de flujo critico; la profundidad de flujo es decreciente en el vertedero debido a que el rgimen del es de tipo supercritico.

La profundidad del flujo aguas arriba del vertedor del vertedero es menor que la profundidad critica . El flujo es de condicin supercritico por lo que la profundidad de flujo ser decreciente.

Tipo 3 La profundidad del flujo aguas arriba del Vertedero es mayor a la profundidad critica el flujo es subcritico en el vertedero la profundidad de flujo va creciendo continuando el flujo con condiciones de flujo lento.

Tipo 4 Las condiciones de flujo son criticas aguas arriba del vertedero en su inicio o cerca de el el comportamiento es similar al tipo 1. Pero se presenta un salto hidrulico en la seccin del vertedero debido al cambio de condiciones supercriticas a subcriticas.

Tipo 5Las condiciones al inicio del vertedero son como la de tipio 2 y dentro del vertedero son como las tipo 4

Ejemplo Un canal de seccin rectangular transporta un caudal de Q=0.4m/s; se desea captar un caudal de QV=0.1 m/s mediante un vertedero lateral el cual presenta la siguiente caracterstica:Datos So = 0.0005b = 0.60mn = 0.015L =1.5

Determine la altura a la cual debe quedar ubicada la cresta (S) para asegurar el caudal a captar.

Procedimiento Determinamos la profundidad del flujo aguas arriba del vertedero. (Yn 1). Luego

Utilizando la curva para determinar la profundidad normal de flujo aguas abajo del vertedero se obtiene:

De la misma forma se calcula Yn2 pero con un caudal de Q= 0.3 m/seg

b) Se determina la profundidad crtica aguas arriba del vertedero. (Yc1)

C)Se observa que las condiciones de flujo aguas arriba y aguas abajo del vertedero son subcriticas . ahora , debe cumplirse a todo lo largo del vertedero la condicin de energa constante , sea E1=E2Se deduce que el control del flujo se da aguas abajo , esto conduce a que Y2=Yn2 luego. Q= 0.3 m/segDe la misma forma se calcula Yc2 pero con un caudal de Q= 0.3 m/seg

E1=E2 entonces deducimos Q=0.4 m/segd) se determina la altura de la cresta del vertedero ( S) el cual debemos hacerlo mediante tanteosS= ADOPTAMOS S=0.80m

Luego

Se deduce el valor de h1 mediante el uso de la ecuacin de gastoFinalmente se calcula el valor de (s)Nota Se observa que el valor supuesto de (s) no coincide con el valor calculado de (s) razn por la cual debe continuarse las interacciones hasta que los valores supuesto y calculado coincidanDebe observarse que Y1

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