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Aliviadero de Demasías
Aliviadero de Demasías
Aliviadero de Demasías
a) Altura del aliviadero sobre el fondo del rio, la necesaria para captar el agua en épocas de
estiaje del rio.
b) Estabilidad de la estructura bajo todas las fuerzas actuantes y comportamiento de la
cimentación
En la Fig. 1. se ve una sección transversal del aliviadero, la forma del perfil curvilíneo de aguas abajo
obedece a la trayectoria de la lámina vertiente sobre ella. A este perfil se llama "Perfil de Cimacio".
He
Altura del Barraje Vertedero:
La altura del barraje vertedero está orientada a elevar o mantener un nivel de agua en el río de
modo tal que, se pueda derivar un caudal hacia el canal principal o canal de derivación. También
debe permitir el paso de agua excedente por encima de su cresta.
Es lógico que el nivel de la cresta dará la carga suficiente para derivar el caudal diseñado para irrigar
las tierras servidas por la bocatoma.
Como se indica en la siguiente figura se puede determinar que la cota Cc de la cresta del barraje
vertedero será:
𝑪𝒄 = 𝑪𝒐 + 𝒉𝒐 + 𝒉 + 𝟎. 𝟐𝟎 (𝒆𝒏 𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐𝒔)
Donde:
𝐶𝑜 : Cota del lecho detrás del barraje vertedero (del plano topográfico).
ℎ : Altura que necesita la ventana de captación para poder captar el caudal de derivación 𝑄𝑑
(asumir que funciona como vertedero). Y 0.20m sumando de seguridad con el fin de corregir
efectos de oleaje y de coeficientes de la formula.
La descarga sobre una cresta de cimancio se obtiene por medio de la siguiente fórmula:
𝑸 = 𝑪 ∗ 𝑳 ∗ 𝑯𝒆𝟑⁄𝟐
Donde:
𝑸 = Descarga.
Coeficiente de descarga.
𝑪 = 𝑪𝟎 𝑲𝟏 𝑲𝟐 𝑲𝟑 𝑲𝟒
Factores que influyen en el coeficiente de descarga:
NOTA:
Lavadero: Es el piso de la poza de disipación.
- Los efectos de la posición de éste con respecto a la cota de la cresta del aliviadero así
como el nivel de agua con la descarga influye en el coeficiente “C”.
- Con la relación:
(ℎ𝑑 + 𝑑)/𝐻𝑒
Se encuentra el valor:
𝐶0 ⁄𝐶 = 𝐾3 (Fig.7)
Y con la relación:
ℎ𝑑 ⁄𝐻𝑒
Se encuentra el valor:
𝐶0 ⁄𝐶 = 𝐾4 (Fig.8)
- Si ocurre una avenida menor que la considerada para el diseño del cimancio, se
originaran presiones negativas sobre el paramento de descarga reduciendo el
coeficiente “C”.
- Se debe evitar diseñar con cargas menores al 75% de las correspondientes al gasto
máximo.
Cálculo de Co
Cálculo de 𝑲𝟏
Cálculo de 𝑲𝟐
Cálculo de 𝑲𝟑
Cálculo de 𝑲𝟒
Descarga por aliviaderos de cimancio controlados por compuerta
𝟐 𝟑⁄𝟐 𝟑/𝟐
𝑸= √𝟐𝒈 ∗ 𝑪𝑳 (𝑯𝟏 − 𝑯𝟐 )
𝟑
El efecto de las contracciones por pilares y estribos puede tomarse en cuenta reduciendo la longitud
neta de la cresta como sigue.
𝑳 = 𝑳𝟏 − 𝟐(𝑵𝑲𝒑 + 𝑲𝒂 )𝑯𝒆
Donde:
𝑵 = Número de pilas.
He
𝒀 𝑿 𝒏
= −𝒌 ( )
𝑯𝒐 𝑯𝒐
𝑽𝟐
𝒉𝒂 =
𝟐𝒈
𝒒
𝑽=
(𝑯 + 𝑷)
𝑯 = 𝒉𝟎 + 𝒉𝒗
Valores de K y n:
Longitud:
Debido a la colocación del barraje vertedero en el cauce del rio se genera un incremento de
energía potencial que, al momento de verter el agua por encima del barraje se transforma en
energía cinética que causa erosión y por lo erosivo se construyen estructuras de disipación,
conocidas como: solados, colchón disipador, etc., que buscan o tienen como objeto formar un
salto hidráulico que logra disipar la energía cinética ganada por el barraje vertedero.
𝐸0 = 𝐶0 + 𝑃 + 𝐻 + 𝑉𝐻2 ⁄2𝑔
𝐸1 = 𝐶1 + 𝑑1 + 𝑉12 ⁄2𝑔
Donde:
𝐶0 : Cota del terreno en 0
𝐶1 : Cota del colchón disipador
𝑃 : Altura del barraje
𝐻 : Altura de lámina vertiente
𝑑1 : Tirante del río al pie del talud
ℎ𝑓0−1 : Pérdida por fricción entre 0 y 1
𝑉𝐻 : Velocidad en la cresta del barraje vertedero
𝑉1 : Velocidad al pie del talud.
𝑑1 ≥ 0.1 𝑚. (𝐼)
Reemplazando r y ℎ𝑓0−1 , se obtiene:
𝑄1 𝑄1 𝑞1
𝑉1 = = = (𝐼𝐼𝐼)
𝐴1 (𝑏1 ∗ 𝑑1 ) 𝑑1
Donde:
𝑄1
𝑞1 =
𝑏1
De (𝐼𝐼𝐼) se tiene:
𝑞1
𝑑1 = (𝐼𝑉)
𝑉1
Si 𝑑1 obtenido en (𝐼𝑉) es muy cercano a 𝑑1 supuesto en (𝐼), se continua con el siguiente paso,
cálculo de 𝑑2 , caso contrario se tantea otro valor de 𝑑1 .
𝒅𝟏 𝒅𝟐 𝟐𝒅𝟏 ∗ 𝑽𝟐𝟏
𝒅𝟐 = − +√ 𝟏+
𝟐 𝟒 𝒈
Esta se puede determinar haciendo uso del siguiente gráfico (USBR), para los cuales se debe
conocer el número de Froude en (1) y los tirantes 𝑑1 y 𝑑2 .
Lechos amortiguadores:
𝑃 = 1.15(𝑑2 − 𝑌𝑛 )
Donde:
4𝑑2 ó 6(𝑑2 − 𝑑1 )