PractiCA DE VERTEDORES

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

ACADEMIA: HIDRÁULICA

MATERIA: OBRAS HIDRÁULICAS DE CAPTACIÓN SUPERFICIAL

PRÁCTICA:

02. CALIBRACIÓN DE UN VERTEDOR DE UNA PRESA DE ALMACENAMIENTO

PROFESORA: ING. Ma. ELENA BECERRIL CABRERA

OBJETIVO

Determinar el coeficiente de gasto de un vertedor tipo Cimacio y observar el comportamiento del flujo del agua al encontrarse en un

MATERIAL Y EQUIPO

• Canal Hidrodinámico de pendiente variable

• Limnímetro

• Vertedor de cimacio con disipador de esquí

FIGURA 1 LIMNÍMETRO

FIGURA 2 VERTEDOR CON CIMACIO

FIGURA 3 CANAL HIDRODINÁMICO DE PENDIENTE VARIABLE

CONSIDERACIONES TEORICAS

VERTEDOR

Esta estructura hidráulica recibe las denominaciones de vertedores, aliviaderos de embalse, vertedores de excedencias, vertedores de demasías; y se constituye en una válvula de seguridad de la presa.

Un vertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un líquido con superficie libre, causando una elevación del nivel del fluido aguas arriba de la misma. Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de la altura de la superficie libre del canal aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos.

Los aliviaderos son con frecuencia estructuras independientes de las otras obras de embalse (presas y tomas), pero en algunas ocasiones están integradas en ellas; en cualquier caso el proyecto de diseño de una presa está estrechamente vinculado al diseño de todos los componentes del sistema.

FIGURA 4 PARTES DE UN VERTEDOR

FIGURA 5 VERTEDOR LATERAL DE EXCEDENCIAS

FIGURA 6 VERTEDOR EN PERFIL Y PLANTA

CLASIFICACIÓN

En general hay dos tipos de vertederos, los de pared delgada (de aforo) y gruesa. Los vertederos de pared delgada se usan básicamente para determinar el caudal en cualquier momento en una corriente pequeña (ver Capítulo 3). Los vertederos de pared gruesa se usan principalmente para control de excedencias, y su evacuación puede ser libre o controlada. Los vertederos también pueden ser clasificados de acuerdo a su función

a.) Los vertederos de servicio son diseñados para un uso frecuente de conducción de flujo en condiciones normales y crecidas, liberadas del reservorio hacia aguas debajo de la presa

b.) Los vertederos auxiliares son diseñados para un uso menos frecuente y pueden aceptar daños limitados cuando son usados.

c.) Los vertederos de emergencia están diseñados para protección adicional en caso de rebalse de una presa, son usados bajo condiciones extremas, tales como fallas del vertedero deservicio u otras condiciones de emergencia.

UBICACIÓN DEL VERTEDOR

La ubicación del vertedor está en función de un conjunto de factores técnicos económicos, entre los que se pueden mencionar los siguientes:

1. Topografía

2. Geología

3. Tipo y volumen de excavación.

4. Permeabilidad y resistencia del suelo.

5. Estabilidad de los taludes de la excavación.

6. Posibilidades de erosión en la zona del conducto de descarga.

7. Tipo de presa

8. Objetivo del embalse.

9. Banco de materiales de construcción.

10. Tamaño y tipo del aliviadero.

SELECCIÓN DEL TIPO DE VERTEDOR

La selección del tipo de vertedor a diseñar, básicamente depende del funcionamiento hidráulico de la estructura para el objetivo al cual está proyectado, teniendo en cuenta el emplazamiento que debe hacerse según las características topográficas de la zona, en estrecha relación con el presupuesto económico.

El desarrollo del vertedor de cimacio fue un intento para producir un vertedor que no tuviera la indeseable variación en la lámina que suele estar asociada con vertedores de cresta no aguda. Se necesitaba una forma que pudiera obligar a la lámina a adoptar una sola trayectoria para cualquier descarga, con lo cual el vertedor resultaría adecuado para aforos. En el vertedor de cimacio su perfil de la cresta sigue muy de cerca el perfil de la superficie inferior de una lámina ventilada que circula sobre un vertedor de cresta aguda rectangular.

La forma de esta lámina y por tanto de la cresta del vertedor de cimacio, depende la carga que se produzca en la descarga. En consecuencia, se necesita una cresta de cimacio diseñada para una sola carga total llamada carga hidráulica (h) de diseño.

Cuando un vertedor de cimacio descarga su gasto de diseño, el flujo se desliza sobre la cresta sin ninguna interferencia de la superficie límite y alcanza una eficiencia de descarga casi máxima.

El propósito de un vertedero es pasar el agua excedente de una manera segura aguas abajo cuando el embalse esta lleno. Tiene dos componentes principales: el vertedero de control y el canal de la descarga, cuyo propósito es conducir los excedentes de una manera segura aguas abajo de la presa. Puede incorporar un elemento amortiguador o cualquier otra estructura de disipación de energía. La capacidad del vertedor debe soportar el gasto máximo de diseño, el nivel del vertedor estará determinado por el máximo nivel de retención de la presa, es decir, el Nivel de Agua Máxima Ordinaria (NAMO).

FIGURA 7 UN VERTEDOR DE CIMACIO PERMITE PASAR EL EXCEDENTE DE MANERA SEGURA AGUAS ABAJO

La economía en el proyecto de una cresta de cimacio se puede obtener algunas veces usando una carga de proyecto menor que la prevista. Usando una carga de proyecto menor, se obtienen descargas mayores para la variación completa de cargas.

El aumento de capacidad permite obtener economías, ya sea por la reducción de la longitud de la cresta o en la carga máxima de sobrecarga. Las pruebas han demostrado que las presiones menores que la atmosférica sobre una cresta que tiene la forma que toma libremente la lámina vertiente, no excede de, aproximadamente, la mitad de la carga de proyecto, cuando esta no es menor de, más o menos,

...