Presa Derivadora 4f3i10

PRESADERIVADORA 1 .- Introducción Dentro de las obras de captación existen muchos tipos diferentes, pero básicamente se los puede clasificar en obras de toma por derivación directa y obras de almacenamiento. Las obras de almacenamiento consisten en presas que cierran el cauce del río u otro sitio apropiado formando un reservorio o embalse en el mismo. El reservorio permite regular la utilización del caudal del río, almacenando el agua en las épocas de lluvia o crecientes y utilizándola en las épocas de sequía. Las tomas por derivación directa captan el agua que viene por el río sin ningún almacenamiento o sea que no hay ninguna regulación y se aprovecha el caudal que hay en un momento dado. La captación puede realizarse directamente sin ninguna obra en el cauce aunque es más común y conveniente construir una presa que cierre el cauce, llamado a esta presa derivadora. Las obras de toma directa tienen inconvenientes en su funcionamiento y exigen ciertas condiciones como en el río debe tener un cauce estable y el caudal del río debe ser bastante mayor que el caudal de diseño para el canal. Al mismo tiempo tener la seguridad que la profundidad del río en el sitio de la toma no disminuya nunca de un cierto valor mínimo. Estas condiciones se encuentran generalmente en río de llanura. Debido a las condiciones arriba mencionadas, la toma sin azud tienen muchos inconvenientes y la mayoría de las obras de toma tienen un dique o presa derivadora que cierra el cauce del río y que eleva el nivel de agua hasta una cota determinada. Según la forma de captación de agua las obras de toma pueden ser de tipo “convencional” y de tipo caucasiano o tirolés. 2 .- Criterios de diseño En el diseño de una obra derivadora se deben considerar los siguientes criterios. a) Con cualquier emplazamiento en el río deben captar una cantidad de agua prácticamente constante. b) Debe impedir hasta donde sea posible la entrada a la conducción de material sólido y flotante y hacer que este siga por el río. c) Satisfacer todas las condiciones de seguridad necesarias, como la estabilidad de taludes de corte. d) La profundidad de la fundación deberá estar fijada bajo el criterio de seguridad contra la tubificación. e) La ubicación del emplazamiento está en función a las condiciones geológicas y topográficas del sitio, pero es importante la cota de inicio del canal principal en la zona de riego, a esta cota conocida debe llegar el trazo del canal de conducción que se empalma a la obra derivadora. f) Se recomienda, que para disminuir la entrada de los sedimentos es conveniente ubicar la toma en la orilla cóncava de un río, y la denominada playa se encuentra en el lado convexo y se necesita tener un espacio para poder situar el desarenador y la transición, razón por la cual

muchas veces el sitio se desplaza hacia aguas abajo, ubicándolo donde termina la concavidad y comienza la parte convexa. g) Se deberá tomar en cuenta la obstrucción del cauce producida por el azud altera substancialmente las condiciones de flujo y también las condiciones de transporte de sedimentos. h) El muro en el cual se ubica la reja, por lo general se ubica perpendicularmente a la dirección del azud, o sea paralelo a la dirección del río. Sin embargo es conveniente darle una inclinación respecto a la dirección del río, tanto para acortar la longitud necesaria para legar a terreno alto como para mejorar las condiciones hidráulicas. El Prof. Dr. Kiselev recomienda que si Vr es la velocidad media del río y Ve la velocidad de entrada al canal, el ángulo  entre la dirección del canal y el río deba ser igual.

  arc. cos

Vr Ve

La velocidad del río es variable y se debe escoger la que corresponda al caudal medio anual. Se recomienda que para facilitar la limpieza de los sedimentos, el plano de la reja no tenga un ángulo superior a 20 con la dirección del canal de limpieza.

3.- Componentes de una presa derivadora La obra derivadora o presa derivadora consiste de un dique vertedero o azud, que cierra el cauce del río y capta las aguas por un orificio o vertedero lateral.

Los componentes de una presa se describen a continuación: a) Azud Un dique o presa que cierra el cauce de un río y obliga a que toda en agua que se encuentra por debajo de la cota de su cresta entre a la conducción o sea captada por la toma. En tiempos de crecida el exceso de agua pasa por encima de la corona del azud derivador, para evitar que en una avenida o crecida entre agua excesiva a la conducción, entre este y la toma se coloca estructuras de regulación, como compuertas que permiten interrumpir totalmente el servicio o en el caso que se quiere hacer una reparación o mantenimiento. b) Rejilla Una reja de entrada que impide que pasen material sólido, flotante o demasiado grueso hacia la conducción. La rejilla debe entrar ubicada a cierta altura del fondo del río y la separación entre los barrotes normalmente no pasa de 20 cm. A pesar de esto parte del material sólido alcanza a pasar. c) Desripiador(Trampa para piedras)

El Desripiador se encuentra ubicado al otro lado de la rejilla, es una cámara donde se decanta o se asientan los materiales sólidos que logran pasar la rejilla. El Desripiador debe tener una compuerta hacia el río a través de la cual periódicamente se lava el material acumulado en el fondo. Además en el Desripiadorestá previsto un vertedero de salida por donde pasa el agua hacia el canal de conducción. Lo óptimo es que la mayor parte del material grueso que llega al desripiador se deposite en el fondo y no pase al canal. d) Transición La transición de entrada al canal que es la conexión del desripiador que generalmente tiene como salida un vertedero cuyo ancho es bastante mayor que el canal que sigue, entonces es necesaria la construcción de una transición para evitar que haya perdidas grandes de energía entre la salida del desripiador y el canal. e) Colchón amortiguador El agua que vierte por el cimacio en crecidas, cae con gran energía que erosiona el cauce y puede socavar las obras causando su destrucción. El colchón sirve para disipar de manera que le agua pase al cause no-revestido con velocidades no erosivas. El agua que filtra por debajo del azud ejerce una supresión que hace que el colchón ya sea de zampeado o losa de hormigón se pueda producir una rotura. Para disminuir la supresión como también para dar mayor seguridad al azud en necesario la construcción de un dentellón aguas arriba y abajo del colchón se deja drenes con sus respectivos filtros que abatan la supresión. f) Compuerta de purga o limpieza La compuerta de limpieza se ubica en un extremo del azud, al lado de la reja de entrada. Generalmente el río trae una gran cantidad de piedras que se acumulan aguas arriba del azud e incluso el arrastre del material sólido puede tapar la reja de entrada e interrumpir el funcionamiento de la toma. Para lo cual es necesario que la puerta de limpieza cumpla la función de purgar o descargar el material grueso. Generalmente la eficiencia de la compuerta de limpieza es baja, pero por lo menos cumple su función de mantener limpio el cauce frente a la rejilla. La compuerta de purga del azud con su respectivo canal se calcula en una forma similar al desripiador tomando en cuenta que el ancho debe ser suficiente para que pase las piedras grandes y que la velocidad del agua no debe ser inferior a 2 m/s pare que pueda arrastrarlas.

4.- Hidráulica del azud derivador El diseño del azud derivador consiste básicamente en determinar: La longitud de su sección de control, la carga de diseño, las características de sus canales de y descarga, y de las estructuras disipadoras de energía, a partir del gasto de la avenida de diseño. 4.1.- Vertedero tipo Creager Este tipo de obra de excedencias es una estructura que consta de un canal de , sección de control, tanque amortiguador o disipador de energía y canal de descarga. Se caracteriza porque su sección de control está formada por un cimacio que adopta la forma del flujo del agua y se conoce como perfil Creager. Las condiciones para su selección son las que existen en aquellas laderas que presentan una pendiente fuerte y que el material es duro para la excavación, por lo que se requiere de un vertedor de longitud corta, que puede compensar esa longitud con un aumento de carga y logre desfogar la avenida de diseño.

Longitud de cresta ( L ) Se determina de acuerdo a las características topográficas y geológicas del sitio en que se localice. Carga de diseño ( Hd ) Dada la magnitud de las obras, se recomienda que la carga de diseño fluctúe entre 0.5 m. y 2.0 m. y se determine a partir de la siguiente formula.

Q  C * Le * Hd

3 2

2

 Q 3 Hd    C*L

Siendo: Hd : Carga de diseño C : Coeficiente de descarga ( Según Francis C =2 ) L : Longitud de la cresta de control Q : Caudal de diseño La carga de diseño se presenta aguas arriba de la sección de control. La longitud efectiva de la cresta es por donde escurre el caudal del vertedero, para todos los casos la longitud efectiva viene dado por: Le  L  2NK p  K a H

Donde:

L: longitud neta de la cresta (m) N: número de pilas Kp: coeficiente de contracción por pilas Ka: coeficiente de contracción por estribos H: carga total sobre la cresta del vertedero (m)

Tirante critico ( dc ) En la sección de control el escurrimiento se realiza con el tirante crítico. dc  3

Q2 g * L2

Perfil del cimacio Este perfil se obtiene para cualquier valor de la carga de diseño, multiplicando esta por las coordenadas (X,Y) del perfil correspondiente a una carga unitaria Hd= 1 m, dadas por Creager. Las alturas máximas del cimacio según la carga máxima de diseño varían de 3 a 12 m. En caso de tener alturas mayores, el talud aguas abajo se continuara con un talud cerrado en decimos que sea prolongación de las ultimas coordenadas. Al pie del cimacio se debe diseñar un arco circular que lo ligue o empalme al tanque amortiguador. Carga de diseño Hd (m) 1 Coordenadas X (m) Y (m) 0 0,13 0,1 0,04 0,2 0,01 0,3 0 0,4 0,01 0,6 0,06 0,8 0,14 1 0,26 1,2 0,4 1,4 0,57 1,7 0,87 2 1,22 2,5 1,96 3 2,82 3,5 3,82 4 4,93 4,5 6,22

Existiendo la siguiente expresión para determinar las coordenadas X;Y, y así obtener el perfil del cuadrante aguas abajo mediante: X 1.85  2Hd 0.85 * Y

Para el perfil del cuadrante aguas arriba del cimacio, se tiene la siguiente expresión 1,85  X  0,27 Hd  0, 625 Y  0,724 *  0,126 Hd  0,4315Hd 0,375  X  0,27 Hd 

Hd 0,85

Para unir el perfil del vertedero con el canal de descarga, se utiliza una curva circular contraria a la de la cresta, cuyo radio se calcula con la siguiente expresión:

R  10 Donde: R: radio de enlace (pies) V1: velocidad al pie del cimacio (pies/s) H: carga sobre el vertedero (pies)



V1  6, 4 H 

3, 6 H  64

4.2.- Estructura de disipación El tanque amortiguador es una estructura disipadora que sirve para cambiar el régimen de escurrimiento pasándolo de supercrítico a subcrítico en una longitud determinada produciéndose en ella el salto hidráulico. Es importante la estabilidad del salto hidráulico y la formación del mismo al pie del cimacio. La forma del salto hidráulico y su estabilidad depende del número de Froude correspondiente al tirante conjugado menor ( d1).El número de Froudeestá dado por la formula:

F1 

V1 g * d1

F1 : Numero de Froude adimensional V1 : Velocidad del agua en la sección donde se presenta el tirante conjugado menor al pie del cimacio (m/s ) d1 : Tirante conjugado menor (m). Debe tratarse que el valor de este número se encuentre entre 4.5 y 9.0 para tener un salto hidráulico claro y estable. Cuando se tenga valores del número de Froude menores a 4.5 se profundiza el tanque, dentro de lo económico, para lograr este tipo de resalto. La longitud y profundidad del tanque amortiguador se obtiene mediante la determinación del salto hidráulico que consiste en definir sus tirantes conjugados, el menor ( d 1 ) antes del salto y el mayor ( d2 ) después del salto. El diseño hidráulico del tanque amortiguador, depende de que el canal de descarga tenga pendiente normal o mayor y por ello funcione con tirante normal o menor. Tanque amortiguador con tirante normal en el canal de descarga Cuando la pendiente topográfica de la zona en que se proyecta el canal de descarga es suave se puede diseñar éste con pendiente normal.

Hddc Z Po a

d2

Yn

d1 P

LT

Se aplica los siguientes pasos. a) Tirante conjugado menor Puesto que el tirante conjugado menor debe verificar que el Numero de Froude este entre 9.0 , se propone calcular el tirante conjugado menor ( d1 ) con un Froude igual a 4.5 Q Fr1  3 A g* 1 T1 Q

Fr1  g*

L * d1 3 L

Q2 g * L2 * Fr12

d1  3

b) Área Es el correspondiente al tirante conjugado menor

A1  L * d1 c) Velocidad Es el que corresponde al tirante conjugado menor

V1 

Q A1

d) Tirante conjugado mayor Con el valor de d1 se calcula el tirante conjugado mayor ( d2 ) con la ecuación

d d2   1  2

2 * Q2 d12  g * d1 * L2 4

e) Longitud de salto La longitud ( LT ) del tanque amortiguador se obtiene aplicando la relación

LT  5 * (d2  d1 )

4.5 a

f) Altura total de la caída Se calcula con la siguiente expresión V12 Z 2* g

g) Altura del cimacio Es la altura desde la cresta del cimacio hasta el piso del tanque amortiguador y se obtiene con la siguiente expresión. a  Z  d1  Hd h) Tirante normal Es el tirante normal del escurrimiento en el canal de descarga, que se obtiene iterando la siguiente expresión. 3

  A5  n*Q    1  P2 2  S  3

  L * Yn 5  n*Q    1  L  2 * Yn 2 2  S  Donde: Yn : Tirante normal en, m. L : Longitud de cresta en, m. Q : Caudal de diseño en, m3/s. n : Coeficiente de rugosidad del rió ( n = 0.03 ) S : Pendiente del rió De la comparación de los tirantes conjugado mayor ( d 2 ) y el tirante normal en el canal de descarga ( Yn ) se puede presentar las alternativas que se muestran:

Yn1.15*d2Yn1.15*d2 1.15*d2 Yn P

Si 1.15*d2>Yn Se requiere tanque amortiguador

Si 1.15*d2 = Yn No requiere tanque amortiguador

Si 1.15*d2
i) Profundidad del tanque amortiguador La profundidad ( P ) del tanque amortiguador se obtiene con la expresión siguiente:

P  1.15 * d2  Yn j) Descarga libre Al fijar la cota del arranque del canal de descarga y su tirante, así como la profundidad del tanque amortiguador y la altura del cimacio, la descarga debe ser libre, o sea que el nivel del agua en el canal de descarga debe ser menor que la cresta del cimacio. a  Yn  P

Si esta condición no se cumple se tendrá que re calcular el tirante conjugado menor ( d1 ) con un numero de Froude mayor a 4.5 sin exceder de 9 , lo cual involucra tener una mayor altura de cimacio. 4.2.– Tanque amortiguador a) Gasto de filtración El gasto de filtración corresponde al diseño hidráulico, pero dada la poca altura que en general tiene el vertedor tipo cimacio en las pequeñas obras hidráulicas es despreciable. b) Longitud de filtración Según el criterio de Lane, se considera que la longitud del recorrido del agua en la superficie de o entre la estructura y el terreno, debe tener un valor mínimo que está en función de la carga hidrostática y del material en que se aloje la obra. La longitud mínima necesaria denominada longitud de filtración, tiene por objeto evitar el arrastre de partículas del suelo en la cimentación que puede provocar falla de la estructura. La longitud de filtración mínima se obtiene con la fórmula:

Lf  C * h Donde: Lf : Longitud mínima de filtración en, m. C : Coeficiente de filtración, adimensional h : Carga Hidráulica efectiva en, m. Se recomienda que el cálculo de la longitud de filtración se realiza con un valor de h obtenido con el nivel del agua a la altura de la cresta vertedora, sin verter. Cuando h2 = 0 se obtiene la condición más desfavorable.

El coeficiente de filtración( C ) depende del material de la cimentación. El valor de C se obtiene de acuerdo al siguiente cuadro: MATERIAL

COEF.FILTRACION

Arena muy fina o limo Arena fina Arena tamaño medio Arena gruesa Grava fina Grava media Grava gruesa y con cantos Boleo con cantos y grava Ancilla blanda Arcilla concistencia media Arcilla dura Arcilla muy dura

8,5 7,0 6,0 5,0 4,0 3,5 3,0 2,5 3,0 2,0 1,8 1,6

Lane estima que en el recorrido del agua, las longitudes horizontales equivalen a un tercio de igual recorrido vertical, por lo que se calcula una longitud compensada con la relación:

Lce 

LH  LV 3

Donde: Lce : Longitud compensada en, m. LH : Suma de recorridos horizontales de la filtración en, m. LV : Suma de recorridos verticales de la filtración en, m. El valor de la longitud compensada determinada en la estructura ( Lce ) debe ser mayor que el mínimo calculado ( Lf ). Lce  Lf

h1h A h2 h* D F

hx J E

G B

C

Ejemplo:

Lce  AB 

BC DE FG  CD   EF   GJ 3 3 3

Si no se cumple la condición anterior, se debe aumentar el paso de filtración profundizándose los dentellones o construyendo un delantal aguas arriba de la estructura.

Delantal

A B

M D C

I

E J K

L

Dentellón F

G

Ejemplo:

Lce  AB 

BC DE FG I .J KL  CD   EF   GI   JK   LM 3 3 3 3 3

c) Sub presión La sub presión es una fuerza vertical hacia arriba, ejercida por el agua que satura la cimentación de una estructura hidráulica. Esta fuerza se debe considerar en el análisis de estabilidad de la losa del tanque amortiguador con el fin de darle el espesor y peso suficiente para evitar su falla por flotación. La presión hidrostática unitaria se calcula con la siguiente fórmula:

P  w *H Siendo: P : Presión unitaria en, kg/m2. w : Peso específico del agua en, kg/m3. H : Carga hidrostática en, m. Si se considera un metro cuadrado como superficie unitaria se tiene la presión unitaria total, calculada con la ecuación, pero expresada en kilogramos. La subpresión es una parte de la presión hidrostática total, o como máximo igual a ella y se obtiene con la fórmula:

Spx  C *  W * H Siendo: Spx : Fuerza de subpresión en un punto x en, kg. C: Factor de subpresión, adimensional. w : Peso específico del agua en, kg/m3. H : Carga hidrostática en, m.

El factor de subpresión depende de la permeabilidad del material de cimentación, según el cuadro a continuación: FRACTOR DE SUBPRESION Material

C

Cimentación de roca sana Cimentación de roca de mediana calidad Cimentación de material permeables

0,25 0,5 1

Para los distintos puntos de la cimentación del cimacio y tanque amortiguador, la carga hidrostática H se integra en la fórmula:

H  h  h* 

h * Lcx Lce

Siendo: H : Carga hidrostática en, m. h : Distancia vertical entre las elevaciones de la cresta del cimacio y el deflector en, m. h* : Distancia vertical entre la elevación del punto donde se inicia la filtración y el punto x considerado en, m. Lce : Longitud compensada en, m. Lcx : Longitud compensada del punto x considerado con respecto al punto donde se inicia la filtración en, m. El término sustantivo es:

h * Lcx  Carga que se pierde en el recorrido en, m. Lce Remplazando en la fórmula de subpresión se tiene:

h   Spx  C *  W *  h  h*  * Lcx  Lce   Ejemplo:

h1

A

B Lce

h*

C

h

J

Lcx F

D G

* Spx

E

Con esta fórmula se calcula los valores de la sub presión en las aristas de la cimentación y se construye el diagrama de supresiones, según se muestra:

h1 A J

D B

C

E F

G

SpJ

SpESpG SpD SpF SpC SpB d) Espesor de la plantilla Para diseñarlo, se requiere conocer la longitud de filtración compensada de la estructura (Lce) anteriormente citada y la subpresión (Spx).

El espesor mínimo de la plantilla del tanque amortiguador se la calcula a partir de las siguientes consideraciones: Para tener una situación de equilibrio, a la subpresión por metro cuadrado habrá que oponerle un peso (W) de la plantilla y del agua, o sea: Spx *1m2   m * e *1m2   W * h2 *1m2

Para tener un factor de seguridad, se incrementa la subpresión en 33%.

1 Spx  * Spx   m * e   W * h2 3 Despejando e:

4 * Spx   W * h2   m * e 3 e

4 * Sx  3 *  W * h2 3* m

Esta fórmula proporciona un espesor mínimo de plantilla Cuando h2 = 0, se obtiene el caso más desfavorable:

e

1.3333 * Sx

m

Donde: e : Es el espesor mínimo de la plantilla en, m. Sx : Es Subpresión en el punto x en, Kg/m2. W : Peso específico de agua en, Kg/m3. m : Peso específico del material a construir el tanque amortiguador en, Kg/m3. h2 :Tirante de agua en el tanque amortiguador en, m. Nota: Peso específico de agua Peso específico de mampostería

W = 1000 kg/m3. m = 2200 kg/m3.

h1 A

B

h 2J

D C

x

eE

5 .- Drenes Cuando el valor de la sub presión es elevado en la plantilla del pie del cimacio y por lo mismo se obtiene un valor grande de espesor, se debe colocar un dren que consta de una zanja longitudinal al pie del cimacio, de 0.4 m de espesor y talud 0,5:1 que se rellena de grava uniforme constituyendo un filtro, el que se conecta a la superficie de la plantilla por medio de lloraderos que son perforaciones en la plantilla, pudiendo hacerse de 5 cm. (2”) y a cada 2 m. En la zona del dren, se considera que la sub presión se abate a la mitad del valor que tiene si no se coloca el dren. Este abatimiento de la sub presión se refleja necesariamente hacia aguas abajo. De acuerdo con lo anterior, la construcción del dren modifica el diagrama de supresiones, según se muestra en la figura, Asimismo puede ser necesaria la colocación de otro dren en la zona del deflector donde termina la plantilla del tanque amortiguador. Ejemplo:

h1 Lloradero A J

J

D B Dren

C

E F

G

SpESpG SpDSpF SpC SpB Diagrama de sub presión con drenes Diagrama de supresiones sin drenes 6.- Estabilidad el azud Por lo general la fundación de un azud esta sobre el lecho de rió que está formada por arena, grava o arcilla y difícilmente se encuentra roca a flor se superficie. Es necesario comprobar la estabilidad del azud, asegurar que las fuerzas a que está sometido no produzcan hundimientos, deslizamientos o volcamientos.

Para un redimensionamiento, se recomienda que la relación entre el ancho del azud y la carga que actúa sobre el mismo deba tener la siguiente relación: Material del cauce Arcilla Franco arcilloso Limo y arena Grava y canto rodado

La/z 2,75 2,50 2,25 2,00

3,00 2,75 2,50 2,25

Ejemplo: La

z

Conocidas las dimensiones el azud es necesario comprobar la estabilidad del mismo, generalmente el azud está separado del zampeado con una junta de construcción y por eso el cálculo de este se hace independiente.

Las fuerzas que se consideran son: 

Empuje del agua

F

 w * h12 *1.m 2

Donde: F : Empuje de agua en, Kg. w : Peso específico de agua en, kg/m3. h1 : Tirante de agua en, m. 

La sub presión

h   Spx  C *  W *  h  h*  * Lcx  *1..m Lce   Donde: Spx : Fuerza de sub presión en un punto x en, kg/m. C : Factor de sub presión, adimensional. w: Peso específico del agua en, kg/m3. h : Distancia vertical entre las elevaciones de la cresta del cimacio y el deflector en, m. h* : Distancia vertical entre la elevación del punto donde se inicia la filtración y el punto x considerado en, m. Lce : Longitud compensada en, m. Lcx : Longitud compensada del punto x considerado con respecto al punto donde se inicia la filtración en, m. 

Peso propio

W   H * A *1.m

Donde: W : Peso propio en, kg. H : Peso específico del material a construir el azud en, kg/m3. A : Área de la longitudinal en, m2.

W h1 F

Spx2

Spx1

S



Coeficiente de estabilidad al deslizamiento

Puede producirse el caso de deslizamiento de las obras por falla del terreno a lo largo de la superficie. W S Kd  *f F Se recomienda que el valor de Kd este entre 1.2 a 1.4 Los siguientes valores del coeficiente de fricción f son solo de orientación MATERIAL Roca Grava Arena Arcilla



f 0,6 0,5 0,4 0,3

0,7 0,6 0,5 0,4

Coeficiente de estabilidad al vuelco

Los momentos que tienden a producir el vuelco en el azud son: Momento de oposición Mo  W * X1 Momento de vuelco Mv  F * X 2  S * X 3 Los valore de X1 , X2 y X3 son las distancias de las correspondientes fuerzas al centro de momentos.El coeficiente de estabilidad al vuelcoestá dado por la siguiente fórmula:

Kv 

Mo Mv

Se recomienda que el valor Kv este entre 1.3 y 1.5 W F

X2

S X3 X1 B



Esfuerzos actuantes en la cimentación

Debe comprobarse también los esfuerzos del suelo que son:



W  S 6 * W  S  * e  B B2

Donde:  W S B e

: Esfuerzo del suelo en, Kg/m2. : Peso propio en, kg. : Fuerza de subpresión en, kg/m. : Longitud del azud en, m. : Excentricidad en, m.

e

B Mo  Mv  2 W S

7 .- Aspectos constructivos En general se recomienda que las obras deben ser construidas en época de estiaje, perode todos modos el agua que vierte el rió es una dificulta y debe ser desviado, entonces se debe utilizar desvíos o sea diques provisionales. El agua se desvía hacia un lado del cauce mientras se construye en el otro, se recomienda construir primero en la orilla protegida por las ataguias las obras para compuerta de limpieza o esclusa, desripiador, transición y compuerta de entrada, una vez construida estas obras, el rió se desvía hacia estas obras, llevando el agua por la compuerta de salida del desarenador o si es posible por el canal hasta el primer aliviadero, cerrando el cauce con el desvió se construye el azud, el zampeado y los muros de ala de la otra orilla. Una vez que han servido a su propósito, todas las obras temporales de desvió son removidas de manera que estorben el funcionamiento normal de la toma. a) Reja de entrada El agua se capta por medio de un orificio que se encuentra en una de las orillas, este orificio está provisto de barrotes verticales que impiden la entrada del material flotante y de piedras mayores del espacio entre mismos. El orificio se ubica dentro de un muro que separa el desarenador del rió y aguas abajo se prolonga a conectarse con la compuerta de limpieza. El umbral del orificio debe estar a una altura no menor de 0.6 a 0.8 cm. Del fondo. El dintel es generalmente de hormigón armado y debe llegar el muro hasta una altura superior a la de la mayor creciente. Los barrotes deben ser fuertes para resistir el impacto de los troncos y otro material flotante grueso, que ocasionalmente es traído por las crecidas. Se recomienda que los barrotes se hagan de rieles o de hormigón armado con un ancho no menor a 10 cm. Los barrotes deben ubicarse al ras o sobresalir un poco del paramento del muro para facilitar su limpieza del

material flotante que a veces puede tapar la reja. Se recomienda que la reja deba situarse a cierta distancia aguas arriba del azud a fin de que durante la construcción quede un espacio suficiente para una ataguia. En época de estiaje el vano de la reja funciona como vertedero, la carga necesaria para el vertedero viene del remanso producido del azud. El vertedero trabaja sumergido con un desnivel muy pequeño entre las dos superficies de agua. El dintel que sostiene los barrotes se ubica a una altura muy pequeña de la superficie del agua, por lo general está a la misma cota de la cresta del azud a pocos centímetros menos, de manera que cuando se presenta una creciente, cuando los niveles de agua suben, queda sumergido y la reja pasa a trabajar como orificio contribuyendo la regulación del caudal que entra al canal. A mismo tiempo, durante una crecida, cuando bajan por el rió una gran cantidad de material flotante, pasan directamente por el azud sin entrar por la reja que está sumergida. El dintel que sostiene a los barrotes en su parte superior es una viga de hormigón armado que debe soportar, a más de su peso propio, el empuje horizontal del agua en creciente. El dintel se apoya solamente en sus extremos, o, si es muy largo, se construyen contrafuertes intermedios que dividen la reja en varios tramos. Es decir que mientras más baja y más ancha es la reja, más costoso resulta este dintel. Por otro lado, la altura del azud debe ser igual a la suma de la altura del umbral desde el fondo del cauce más la altura de los barrotes. O sea, mientras más corta y más alta es la reja, mas alto también y más costoso resulta el azud. Resumiendo, se puede decir que el orificio formado por la reja puede tener distintas relaciones entre el ancho y el alto para un mismo caudal y la selección se hace basándose en consideraciones económicas. b) Desripiador Después de la rejilla de entrada está ubicada una cámara que se llama desripiador o trampa para piedras y que sirve para detener el material sólido que alcanza a pasar los barrotes y que no debe entrar en el canal. La velocidad en el desripiador debe ser relativamente baja y el paso hacia el canal debe hacerse por medio de un vertedero sumergido. Entre la rejilla de entrada y el vertedero de salida puede formarse un resalto sumergido y para que este último funcione en una forma normal es conveniente que el ancho del desripiador en este sitio sea igual por lo menos a la longitud del resalto. Pero también puede establecerse el ancho del desripiador igual que una transición que uniera los anchos de la reja y el vertedero. Para poder eliminar las piedras que se depositan en el fondo del desarenador, debe dejarse una compuerta que conecta con el canal de desfogue. El canal debe tener una pendiente suficiente para conseguir una velocidad de lavado alta y que posibilite el arrastre de todas las piedras.