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J\\c..)~' lJ
Minist~ ~~Icas
~e
COMISIONINTERNACIONAL DEGRANDES PRESAS
DIRECCION GENERAL DE OBRAS HIDRAULlCAS
TRADUCCION Al
COMITE ESPAÑOL
ESPAAoL
OFRECIDA POR EL
COMITE NACIONAL ESPARoL DE GRANDES PRESAS
Madrid 1988
A LA EDICION EN CASTELLANO
PROEMIO
La Dirección General de Obras Hidráulicas de Obras Públicas y Urbanismo prosigue, con en castellano rea
.
del
previamente
tas"
presente emprendida
h1spanófonos.
Técnicos
del Ministerio la publicación :,':ic';;;:;';" '.é"i:~;:"'; ,,; c' ,.¡ Bo~eiplq':~~4~'~"4L'~V,IADEROS;", la ta.'" ",'.!;¡r""",;..,,-,""'" cC-"
los
de
informes
difundir.
entre
redactados
los
por
los
"presisComités
de ICOLD.
El tema analizado un informe especifico,
es, sin duda, sugestivo y merecedor porque no cabe duda de que acertar
de en
la concepción, proyecto, construcción y explotación de los aliviaderos es fundamental para garantizar la seguridad de las
presas
y lograr
los
objetivos
previstos
con su implanta-
ción. El Boletín
describe
con minuciosidad
los
aspectos
más re-
levantes que afectan a este tipo de estructuras y presenta un "est."ldo del arte" actualizado sobre una faceta tan interesante como es la relacionada con los problemas que ocurren cuando el te en los de los
agua circula aliviaderos.
aspectos
a altas velocidades, como es frecuenSe extiende, asimismo, en el análisis
relativos
a la
de estas estructuras. que son en un país como España donde, presas, coexisten en explotación das con algunas que tienen casi Al agradecer
su encomiable
explotación temas en el
y mantenimiento
de especial relevancia elenco de sus casi mil
las recientemente inauguraveinte siglos de antigUedad. labor
me complace
destacar
rigor y entusiasmo desplegado en la traducción colegiada ha realizado el Grupo de Trabajo de "Hidráulica de la sa",
del
el que Pre-
COMITE NACIONAL ESPAÑOL DE GRANDES PRESAS, que,
presidido y coordinado A. Baltanás, L. Berga.
por J.A. Herreras, está integrado por A. del Campo, L. Torrent y E. Valla-
r1no. Madrid, A.
Milla
Riera
General de Ixplot.aci6n
Mayo 1988
INDICE
pág PROLOGO 1
l.
INTRODUCCION
2.
ELECCION DEL TIPO
2
DE ALIVIADERO
2.1.
DIFERENTES TIPOS
DE ALIVIADEROS.
2.2.
FACTORES QUE INTERVIENEN
CLASIFICACION
EN LA ELECCION DEL 5
TIPO DE ALIVIADERO 2.2.1.
Estudios
2.2.2.
S1smicidad la
2.2.3.
emplazamiento
y fiabilidad
de 7
explotación
Duración cada
y cantidad
de los
vert.idos
a realizar 8
año
2.2.4.
Condiciones
2.2.5.
Tipo
2.2.6.
Condiciones
3.
5
de avenidas del
geomorfológ1cas de explotación
DE SUPERFICIE
COMPONENTES
3.2.
VERTEDERO LIBRE
12
3.2.1. 3.2.2.
Vertedero Vertedero
libre con compuertas
3.2.3.
Vertedero
mixto
3.6.1.
11
O CON COMPUERTAS. SOLUCION
MIXTA
3.5. 3.6.
11 11
3.1.
3.3. 3.4.
10 10
de presa
ALIVIADEROS
2
12 13 lS
EMBOCADURAS TIPOS Y DISPOSICION DE LAS COMPUERTAS.CAMPOS
15
DE APLICACION
17
RAPIDAS OBRAS DE RESTITUCION AL RIO y DISIPACION DE
21
ENERGIA
37
Introducción
37
pág
3.6.2.
Cuencos amortiguadores: accidentes. problemas. hidrodinámicos. subpresiones. vibración. cavitación.
3.6.3.
abrasión
Trampolines Erosiones.
3.6.4. 3.7. 4.
Ensayos
39
y mantenimiento
y láminas
vertientes.
Zampeados.
Problemas
Socavaciones. hidromecánicos
en modelo
PROTECCION CONTRA EL HIELO
ALIVIADEROS DE FONDOY SEMIFONDO
4.1.
COMPONENTES. CARACTERISTICAS
4.2.
FINALIDAD CARACTERISTICAS
4.2.1. 4.2.2.
Desagües Desagües
PRINCIPALES. 79 88
GENERALES DE LOS DESAGUES
88
de fondo de gran capacidad de restitución con regulación
de
90 90
caudales 4.3. COMPUERTAS y VALVULAS 4.3.1. Válvulas de control de desagües 4.3.2.
gran capacidad Compuertas de guarda
4.3.3.
de gran capacidad Compuertas y válvulas
de fondo
de
91 en los
desagües
de fondo
98 para
regulación
de
98
caudales BLINDAJES.
99
4.4.
CAVITACION.
4.5.
PROTECCION FRENTE A LOS CUERPOS FLOTANTES
4.6.
PROTECCION CONTRA EL ATARQUINAMIENTO
4.7.
PROTECCION FRENTE A LOS VORTICES
4.8.
OBRAS DE RESTITUCION
5.
CONSERVACION
y DISIPACION
DE ENERGIA
PROBLEMAS PARTICULARES DE LA CIRCULACION
5.2.1.
101 102 103 103
DEL AGUA
A GRANDES VELOCIDADES 5.1. CAVITACION: CONSIDERACIONES GENERALES. EJEMPLOS 5.2.
53 75 78 79
105
CARACTERISTICOS
105
DISMINUCION
106
Acabado prácticas;
DE LOS DAÑOS POR CAVITACION
de superficies; envejecimiento
limitaciones del
hormigón
106
pág
5.2..2.
Tratamiento
de las
superficies
t
revestim1entos
espec1ales 5.2.3. Aireación 5.3. ABRASION EN LOS ALIVIADEROS y DESAGUESDE FONDO. REVESTIMIENTOS ESPECIALES 5.3.1. 5.3.2.
Generalidades Abras1ón por
arrastres
5.3.3.
Abras1ón
sed1mentos
por
de fondo en suspensión
5.3.4. Revest1mientos protectores 5.4. DESPRENDIMIENTODE NITROGENOEN LAS SALIDAS
-109
115 127 127 128 130 133
6. CONSERVACIONy REPARACIONES
136 137
6.1.
CONSERVACION
137
6.2.
REPARACIONES
139
DE LOS ALIVIADEROS y DESAGUES
INDICE DE FIGURAS
l. 2. 3.
ALIVIADERO DE LA PRESA DE KARUN (IRAN)
ALIVIADERO DE LA PRESA DE KU-KUAN (TAIWAN) ALZADOS y SECCIONES TRANSVERSALESDE LOS ALIVIADEROS DE LA PRESA DE MORROWPOINT (U.S.A.) 4. PRESA DE ITAIPU (BRASIL). ALIVIADERO Y SUS COMPUERTAS 5. PRESA DE YOUSSEF BEN TACHFINE (MARRUECOS). ALIVIADERO DE SUPERFICIE 6. PRESA DE LA GRANDE2 (CANADA). ALIVIADERO 7. PRESA DE TARBELA (PAKISTAN). CUENCOSAMORTIGUADORESDE LOS TUNELES T3 y T4 8. PRESA DE MALPASO (MEXICO). ALIVIADERO. PLANTA Y PERFIL LONGITUDINAL
9. 10.
ALIVIADERO DE LA PRESA DE SIDI LIA) PRESAS P.K.
MOHAMEDBEN AOUDA (ARGE-
LE ROUX y HENDRIK VERWOERD(AFRICA DEL SUR)
ALIVIADERO PRItJCIPAL DE LA PRESA DE TARBELA (PAKISTAN) 12. SOBREPRESION PERMANENTE EN UNA SOLERA SOMETIDA A LA CAlDA DE UNA LAMINA VERTIENTE 11.
13. PRESA DE KARIBA (ZAMBIA-ZIMBABWE). VIADERO EN CARGA
SECCION POR EL ALI-
14. PRESA DE CABORA BASSA (MOZA}1BIQUE). DESAGUE DE MEDIO FONDO; SECCION LONGITUDINAL 15. PRESA DE SAINTE-CROIX (FRANCIA).
ALIVIADERO EN CARGA;
SECCION LONGITUDINAL - SECCION POR EL ALIVIADERO EN 16. PRESASDE CONTRAFUERTES
CARGA
17. PRESA DE ALDEADAVILA (ESPAÑA). SECCION POR LOS DESAGUES DE FONDO 180 PRESA DE P.K.
LE ROUX (SUDAFRICA).
DESAGUE DE FONDO Y
DETALLES DE LA COMPUERTADE REGULACION 190 ALIVIADERO EN TUNEL DE LA PRESA DE YELOWTAIL (U.S.A.). DISPOSICION GENERAL Y DETALLES DE LA AIREACION 200 ALIVIADERO DE LA PRESA DE UST ILIN
(URSS).
DISPOSICION
GENERALy DETALLE DE LA AIREACION 210 ALIVIADERO DE LA PRESA DE FOZ DO AREIA (BRASIL).
SICION GENERALy DETALLES DE LA AIREACION 22.
PRESA DE TARBELA (PAKISTAN).
TUNEL DE RIEGO NI 3
DISPO-
PROLOGO
El presente Comité
Nacional
Técnico
de
Jhonson, y L.
Boletín Francés
de
cuanto
Chervier,
preparado,
de Grandes
.'Hidráulica
por
la
el
resto
al
en representación Presas,
Presa"
se refiere
El correspondiente miembros del citado ejecutivas celebradas cutiva
fué
I
por
capítulo
de capítulos
para
el
del Comité
Blanchet y G. S, y por G. Post
C.
y Anexos.
borrador se comentó y perfiló por los Comité Técnico durante las reuniones en 1984, 1985 y 1986. La Comisión Eje)
de ICOLD aprobó
la versión
final
en 1986.
El texto original, en francés, fué comprobado por M. Carlier (Francia). mientras que la traducción inglesa se realizó por R. Chadwick y fué revisada por E.J. Beck y F.G. DeFacio El
(Estados
Unidos)
Presidente
necesaria
del
y C.P.
Comité
Roberts
Técnico,
(Africa M. Carlier
del
Sur).
procuró
coordinación.-
MIEMBROSDEL COMITE TECNICO DE HIDRAULICA DE LA PRESA. M. Carlier K.
Belbachir
E.
Curiel
F.G. J.
(Francia) (Argelia) (Venezuela}
DeFazio Knauss
Presidente
(Estados
Unidos)
(Alemania
Federal)
.
G. Marinier
(Canadá)
M. Mendl1uce N. Pinto A.
J.H. J.
(Brasil)
Alvarez
C.P. V.
(España) Rlbelro
Roberts Semenkov Sonu Tejada
M. Vercon
(Afr1ca (URSS)
(Corea) (Colombia) (Yugoslavia)
(Portugal) del
Sur)
la
INTRODUCCIQN
1.
En los riencia de
las
últimos en el
proyecto
grandes
'presas;
#
las
Presas
tionario este
sobre
púestas
los
Congresos
1978 .
de el
en
obras
Comité
por
de
todo
el
desagüe
Hidráulica
de
un cues-
relacionados
está
basada
poco
informes
expe-
de
mundo,
más importantes
publicación los
una notable l~s
desgraciadamente
y
en
con
las
res-
numeros-as
presentados
a
y
los
sin
últimos
de ICOLO.
diseño
problemas
de
al.iviaderos
muy complejos; completa
me las
principales
de lo~
proyectos
citada
encuesta
especi:\l
del
implica
este estado
modernos
del
por
a continuación,
una
resu-
del
El
alcance
global
de la
como contrapunto
a la
excluyeron a que
ser
deducen
a algunós
se
debido
pretender
de
se
limitado,
ejemplo
variedad
correspondiente,
de presas.
proporcionada
gran
sin
arte que
bastante
relevancia
una
i.nforme,
conclusiones fue
investigados; citan
ejecución
en
La presente
detalle,
revisión
y
aspectos
rec'ibidas,
El
se ha adquirido
de ICOLO distribuyo,
tema.
gran
decenios
de
los
habían
análisis
los
aspectos
puntos
sido
que
se
tratados
en
.
publicaciones
anteriores
dos
en este
informe:
ta
durante
la
ICOLO); lidad con
sibles;
27
azudes
y
los
reducidos-, ño de la
presas
dos
la
últimos en cuanto
forma
de
temas están
y dimensiones
no
serán
a tener
en cuen-
presa
(Boletín
48
la
estructuras
(Boletín
aliviaderos
algunos
-disipación
de
íntimamente de los
diques
en modelo
contiene
,,49
energía
y con
fu-
reducido.
comentarios
ligados
de
combinados
hidroelé~trica;
y estudios
de
y de su estabi-
explotación
central
comenta-
crecida
vertedero;
de energía publicación
tanto,
de la
ICOLO);
de la
disipación
lo
de las
de
estructuras
No obstante, bre
elección
detallado
(Boletín las
por
construcción
cálculo
ICOLO);
y,
so-
modelos el
dise-
aliviaderos.
El capítulo 2 comienza con una breve síntesis sobre los diferentes tipos de aliviadero, para examinar a continuación
1
,
los
factores
que intervienen
en la
selección
del
más adecua-
do; es decir: caudal máximo; carga hidráulica; duración y frecuencia de los vertidos cada año; tipo de presa; características geomorfológicas; capacidad de laminación y problemas de explotación. El elevado número y gran variedad de estos factores determinan gran diversidad de tipologÍas tanto de los aliviaderos como de sus equipos respectivos. Por mor de claridad el tinción entre aliviaderos
informe conserva la clásica de superficie y aliviaderos
.~isen
carga, de fondo y medio fondo. Con objeto de identificar y comentar sus problemas específicos, así como los aspectos más críticos que los conciernen, se ha dedicado un capitulo a cada tipo (3 y 4 respectivamente). Los capítulos ce el flujo del
5 y 6 se dedican a los problemas agua a altas velocidades (erosión
que produpor cavi-
tación y abrasió~; emisión de nitrógeno y medidas de precaución) así como a la conservación y reparación de los aliviaderos. En el
Anexo 1 se incluyen
que se utilizan a lo Anexo 2 se listan los
las
referencias
bibliográficas
largo del texto, mientras que en el países que contestaron a la encuesta
mencionada. Los modelos
de las
presas
que figuran
en este ,Boletin
acompañan, entre paréntesis, por el nombre provincia o región donde están situadas. 2.
ELECCION DEL TIPO
2.1.
* Reí.
(11.21,27,
clasificar 32.
país
y
la
DE ALIVIADERO
DIFERENTES TIPOS DE ALIVIADERO. Es habitual
del
se
101.
los 136.
CLASIFICACION.
aliviaderos 145.
148,
152,
en dos 153).
tipos
según
sea
la
posición
normal -
del
Aliviaderos
de superficie,
porque
balse vel
respecto
al
máximo nivel
embalse:
rizados
-
de su embocadura
el
se elimina
los
caudal con
más frecuentes,
'afluente
un ligero
caracte-
que no 'cabe
en el
aumento
de su máximo
o de fondo,
aqu~ilos
emni-
normal.
Aliviaderos posición
de medio
fondo,
muy por
debajo
está
del
citado
nivel
normal
cuya de
embalse.
Los aliviaderos de superficie se subdividen a su vez en otros dos tipos: al-iviaderos con compuertas y aliviaderos sin compuertas o de vertido libre. Como regla general el. flujo partir
es en lámina libre y se acelera de forma constante del umbral del aliviadero, situado en el extremo
aguas arriba; tipo dt" flujo y medios,
con
en algunos casos de aliviaderos puede ser en lámina libre para sección
de control
situada
a de
en túnel el caudales bajos
en el
umbral
del
aliviadero, mientras que para caudales altos, cercanos 'a su capacidad máxima de desagüe, la conducción puede entrar en carga, en toda su longitud o parcialmente, siend-o la sección de control un orificio o el túnel mismo. Normalmente la parte
a presión
corresponde
que constituye el primer es preciso aportar aire,
al
pozo
vertical
o muy inclinado
tramo del aliviade.ro, mediante la oportuna
mientras aducción,
que al
segundo tramo, donde se establece el régimen en lámina libre. Deben adoptarse las medidas necesarias para impedir que las bolsas de aire queden retenidas en los conductos, en el momento de su puesta en carga, con objeto de evitar variaciones indeseables de presión, así como reducciones de la sección
efectiva
En general, funcionan
de la los
en carga
conducción.
aliviaderos
sobre
de medio
una parte
- 3-
fondo, importante
o de
o sobre
fondo.
toda
la
longitud
trola,
casi
tremo
de sus
conducciones.
siempre,
mediante
de aguas
ocasiones
abajo
de la
se utilizan
El una
parte.
para
carga hidráulica o incluso sedimentos, después que el
mente
reducido
deben
ser
vez
de
de nivelo
evacuación
tuada tir
puesto
a nivel
En algunos presas
como
aliviaderos,
máximo
casos.
de hormigón. en las
la
válvula
trabaja
en el
libre, sido
en este
gran
capacidad
en de
de embalse
se utiliza
raramente.
es en lámina
en conductos se
embocadura
y el
pe-
caso
potencia-d.
de control
En
para eliapreciable-
capacidad
de la
~x-
con
su
válvula
con-
en presión.
no obstante, de
se
caudales,
en lámina embalse"ha
desagües que
situada
grandes
principalmente
proximida<;i~s.
de dicha
que
vaciado;
considerados
evacuado
válvula
evacuar
queña minar
caudal
a través. encuentra flujo
de si-
a par-
libre.
Existen también aliviad~ros de superficie con un túnel inicial de corta longitud que funciona en carga y termina en una sección con compuerta. Los aliviaderos de sifón. son un caso particular
Otros cias
por -
un tipo
La longitud
canal) arriba calda existe -
de obra
establecen
de aliviadero;
libre obra
resalto
diferen-
por ejemplo:
que se encuentra
al
aire
libre
o,
es subterránea. o no,
de una obra
intermedia
de gran longitud entre los yaguas abajo. El aliviadero
La naturaleza con
u otro
el contrario,
La existencia,
tipo.
menos importantes,
criterios,
entre -
de este
de la lámina intermedia. del
final
amortiguador.
o
de aguas
de superficie
de agua es un ejemplo
dispositivo
o colchón
extremos
(rápida
de desagtie,
con
donde no
cuenco
2.2.
FACTORESQUE INTERVIENEN EN LA ELECCION DEL TIPO DE ALIVIADERO.
Además de la
importancia
que tiene
evitar
riesgos
las vidas humanas y del coste de la construcción. cipales factores que .se deben tener en cuenta al tipo de aliviadero más adecuado para un proyecto son los a)
para
los prinelegir el concreto
siguientes:
Calidad
y fiabilidad
de
los
estudios
de estimación
de
avenidas. b)
Sismicidad
del
emplazamiento
y fiabilidad
de la
explo-
tación. c)
Duración
y
cantidad
de
los
vertidos
a
realizar
cada
máximo del
embalse
año. d)
Condiciones
e)
Tipo
f)
Condiciones
2.2.1.
geomorfológicas.
de presa.
Estudios
de avenidas..
La capacidad se determina
de explotación.
de desagüe
a partir
bajo
el
de un estudio
nivel
hidrológico,
en el
que
el factor más importante es el hidrograma, afluente al embalse, de la avenida de proyecto. La seguridad de la presa con respecto
a las
drograma calculado, do con respecto al
avenidas
depende de la
fiabilidad
del
hi-
así como del margen de seguridad adoptamismo. Esta fiabilidad no es nunca abso-
luta y depende de la extensión nibles sobre los caudales del
y calidad de los datos disporío así como de las precipita-
ciones excepcionales. A igualdad de otros con regímenes más irregulares proporcionan
factores los ríos las predicciones
menos fiables
común
. Re!. ..
Re!.
y,
en este
caso,
el sentido
100,
139,140,149).
(64,65,66,69). (4,
lO,
38,
126,
indica
que
no conviene por
culpa
la
avenida
desagüe
correr de una
máximo
rable
si
el
del nivel
se trata
tido
sobre
que esta
está
dero,
todos
para
mo nivel
normal
viaderos
en
la
del
desagüe ría
el los
que el
aliviadero
auxiliar
tipo
"di.que
nor
cota
que la
por
balse do. to
rápidamente Esta
de
la
la
nivel
debe
que se puede
generar
una
el
caudal
de la
aumenta-
vertido
de
capa-
distinto las
auxiliar
está
presa,
la
durante
aliviadero
que se erosiona avenida
sobre de un
tipo
sólo
bajando con
de
o de fondo,
construcción
ser
coronación
en-
embalse.
funcionar este
- 6-
por
que complementa
Puede
emplearse
desaguado
el
fondo,
ante a la
que ella,
a medida
umbral,
producida
del
seguridad
cuya
el
caudal bien
ali-
aumenta
de superficie,
el
A veces
antes
si
de medio
que debe
de coronación
carga
máxi-
los
desagüe sobre
el
verte-
del
que
de
modo,
en ocasiones,
solución
ver-
caudal
del
encima
hidráulica
de otro
.fusible",
coronación
el
-cuyo
por
de carga
1/2
y se supone
del
de proyec-
umbral
capacidad
principal.
excepcionales.
terá
su
o de emergencia
avenidas
esperado,
consecue~cias
es más apropiado
elevarse
aliviadero
del
de embalse
carga
de mejorar
se recurre,
conside-
posible,
graves
cota
de un aliviadero
coronación
principal
la
aliviaderos
al
al
avenida
de lo
y las
de un aliviadero
Con objeto
al
la
Dicho
más lentamente
del
de
desagüe. inicial
cidad
que
potencia
mayor
por
ya
de la
referida al
de superficie
de embalse-, 3/2
medida
aliviadero niveles
carga,
de la
presa
de
de forma
superio~
de
acarrear.
controlado
que en los
es función
defecto
en la
podría
potencia
mientras
por
presa
capacidad
proyecto.
fuera
la
pequeña. la
aumentar
aguas
de la
casos,
de desagüe
sería
las
coronación situación
en el
debería
de impedir,
En estos
cima
de
de
palabras,
prevista
embalse,
destrucción relativamente
En otras
a una estimación
to;
de la
infravaloración,
aliviadero
nivel
con
riesgo
de proyecto.
del
debido
el
situada
de forma el
a meque ver-
nivel
durante
es
del el
extrema
prudencia
repentina
que
em-
vertipues-
además
de
producir efectos desas.trosos aguas abajo, ocasione erosiones agresivas muy peligrosas cuando el dique fusible se haya implantado, como ocurre con frecuencia, sobre un collado de mediocres características geológicas. En ningún caso el éolIado deberá ser erosionable por debajo del máximo nivel normal
de embalse.
2.2.2.
Sismicidad
del
emplazamiento
y
fiabilidad
de
la
ex-
que
puedan
plotación El
grado
existir les
de sismicidad
sobre factores
puertas
la
calidad
que
influyen
en el
de la de la
zona
y
las
dudas
explotación
sobre ..
la
son
decisión
los
principa-
de instalar
com-
elección
de un
aliviadero.
La influencia
de la
sismicidad
sobre
la
aliviadero con compuertas o sin ellas y. en caso de elegirlo con compuertas, sobre la disposición de la obra. se discute más extensamente en el apartado 3.4. Por lo que respecta a la calidad de la explotación, el proyectista deberá valorar el riesgo de que no se puedan abrir una o varias compuertas cuando se presenta
una avenida,
debido
a una falta
de ener-
gía para manipular los mecanismos de elevación o a que estén bloqueadas por culpa de un mantenimiento deficiente. También debe tenerse en cuenta la posibilidad de que un error humano en la interpretación dazca en la apertura
de las consignas de explotación se trade la compuerta a destiempo o demasiado
tarde. El operador deberá tener acceso a los mandos de control de las compuertas en cualquier situación. No hay que olvidar que una avenida excepcional puede generar ción de pánico. Si existe la menor duda sobre la en el
manejo
de las
compuertas
o sobre
personal encargado de la explotación. la dente será un aliviadero de vertido libre ICOLD).
7
la
una situafiabilidad
competencia
del
elección más pru(ver Boletin 49 de
~
2.2.3.
Duración
y cantidad
de
los
vertidos
a
realizar
cada
año
!
Los daños producidos por cavitaci6n y abrasi6n, que se comentan en el capitulo S, dependen del tiempo acumulado de funcionamiento del aliviadero y de la importancia de los caudales desaguados en cada caso. A igualdad de otras condiciones los daños se aceleran con el tiempo total de funcionamiento. Todos los tipos de aliviaderos citados con anterioridad son susceptibles de padel'.er cavitación y/o abrasión, de modo que la elección del tipo de aliviadero no está directamente fenómenos;
ligada
a la probabilidad
en cualquier
caso,
si
de ocurrencia las
de estos
probabilidades
de que
se produzcan daños son .~levadas será necesario adoptar medidas precautorias para retardar en lo posible su aparición y
facilitar las necesarias comentarios del capítulo El los
tiempo
de utilización
caud~les
problema
de
reparaciones, 5.
desaguados la
consecuencia,
son
disipación
en la
restitución.
del
En el
aliviadero
factores
de energía
adopción
de un
apartado
3.6
de los
empleadas: i) ii) deflector,
cuenco amortiguador trampolin o ca1da
en el
punto
Conviene
dos tipos
de agua,
natural
muy de
tipo
y
de obras
la
los
magnitud
u otro las
de
en
el
y,
en
de obra
de
ventajas
e
vertidos
más habitualmente
con resalto libre sobre
o no y con o sin
hidráulico; un colchón protección.
de impacto. insistir
sobre
la
importancia
de la duración
vertido y la magnitud de los caudales previstos los riesgos de daños en la presa. Si el estudio demuestra que los vertidos importantes solamente
.
con los
importantes
se estudiarán
inconvenientes
amortiguador
de acuerdo
del
al ponderar hidrológico se produci-
rán durante periodos de tiempo cortos y pocas veces, es posible utilizar un diseño menos conservador. El proyectista puede optar entonces por un tratamiento del cuenco amorti-
- 8-
~
guador
menos
ral;
la
somera
las
sofisticado
protección
desde
del
o incluso
nula.
reparaciones
el
colchón
punto
de
amortiguador
ya que se supone.
o protecciones
después
de cada avenida.
vertido
impide
que los
vista podrá
ser
implícitamente.
ulteriores
puesto
estructu-
que la
muy que
se realizarán
reducida
duración
del
daños sean serios.
Por contra, en caso de que el aliviadero deba verter caudales importantes durante períodos largos, el proyectista adoptará todas las precauciones necesarias para proteger la obra
de restitución.
en esta
ya que la
experiencia
zona donde se producen
Al elaborar proyectista
las
normas
los
demuestra
daños más importantes.
de explotación
debe considerar
los
que es
del
efectos
aliviadero,
de eventuales
el manio-
bras incorrectas que pueden generar situaciones de peligro aguas abajo o incluso a la propia presa. En particular, los aliviaderos vocar
de compuertas
aguas abajo
por causas
presentan
una avenida
el
peligro
real
de pro-
mayor que la que se produciría
naturales..
Los aliviaderos de sifón, cuyos caudales de evacuación aumentan de forma notable para una pequeña elevación del nivel del agua en el embalse, pueden provocar también avenidas superiores
a las
que presentaría
naturales; por ejemplo de la cuenca vertiente, ficar
el h1drograma
El Boletín este
respectoj
el
río
en sus
condiciones
cuando un lago ocupa la mayor parte contribuyendo de este modo a ampli-
afluente-.
49 de ICOLD proporc,1ona también
puede ser
útiles
consultado
informaciones el
a
29 (Riesgo~
a
Terceros). .
Esto
no es posible
en España si
se cumple
la vigente
el Proyecto, Construcci6n y Explotación de Grandes máximo caudal que puede desaguarse. cuando el nivel máximo normal, debe ser inferior al de una avenid~ torno de cincuenta años. Lo que puede ocurrir, por que se produ~can más frecuentemente (N.T.).
- 9-
"Instrucci6n
para
Presas". ya que el del embalse es el con período.de reerror o avería, es
2.2.4.
Condiciones
Tanto
la
tituyen
geomorfológicas
topografía
factores
como
a los
aliviadero.
Un emplazamiento
si
gitud
fijo,
de lugar
y un tramo
otro
en base
de caída
total
o parcialmente
La posibilidad la
excavación-
del
ligados
ser
adecuado
para
condiciones una
cresta
ejecución
forma
tipo
de
un ali-
naturales, de gran
mucha excavación,
a la
cons-
de del
lon-
mientras_que
de una obra en
en carga.
de utilizar
los
m~teriales
aliviadero
en
el
puede suponer un ahorro po más conveniente.
cerrada
elección
para
sin
la
en la a sus
suficiente
de
menudo
puede
puede acomodarse mejor
túnel,
-a
ya comentados-,
de labio
dispone
geología
muy importantes
indisoluble viadero
la
determinante
provenientes
terraplén
de
en la selección
la
de presa
del
ti-
Los capítulos 3 y 4 analizan las relaciones existentes entre estas condiciones y los diferentes tipos de aliviade-
ros. 2.2.5.
Tipo
En las
de presa
presas
de
fábrica
se
puede
incorporar,
parcialmente, el aliviadero~en el macizo de la porcionando, normalmente, un ahorro substancial final y facilitando, además, el vertido directo dales
desaguados
Las presas ción tuir
al 'cauce principal.
de materiales
sueltos
requieren
del
Se han el
río
puede suponer
realizado,
aliviadero
con sobre
un serio
diversa
la
construc-
el
cuerpo
10
problema.
fortuna, de
las
intentos presas
o
presa, proen el costo de los cau-
de aliviaderos independientes. La necesidad de restilos caudales desaguados en la dirección del curso prin-
cipal
lar
total
de instade materia-
les
sueltos
desvío
en caso
de .obras
provisional
del
provisionales
río)
o en presas
calados
de vertido
relativamente
debería
ser
de
objeto
su fiabilidad,
puesto
permitiría
mantener
El vertido sueltos ficiente cas
de forma
de diseño
güe,
y número
nivel
máximo
sas
de materiales
El ciencia
proyectista mación mos.
así
a la
o por la
una
total por
en el
de ~resas
insu-
dramáti-
severidad
y resguardo mayor
río.
de materiales
capacidad
que en el
de
explotación valorar
personal
la
de la
presa
los
de acceso
puede
de los de desa-
encima
caso
del
de pre-
de hormigón.
no
a1iviaderos,
formación
encargado
como en materia
medios
del
y
de explotación
deberá
del
obra.
sueltos
propietario
en la
que
sea mucho
mejorar
consecuencias
explica
de compuertas,
Condiciones futuro
tiene
referentes
de embalse,
central
aliviaderos,
de desagüe,
con
considerable
de una presa
los
Ello
parte
el
disposición para
un ahorro
en la
en
inmediata.
criterios
2.2.6.
flujo
a fallos
capacidad
tipo
que supondría
par~ altura
Esta
investigaciones
sobre coronación
debido
de poca
pequeños.
mayores
el
(ataguías
de
la
al
por de
administración
y de comunicación.
experi10 que
respecto
explotación
de seguridad.
tener
el
e inforlos
misde
la
etc.
En caso que la presa lancia, la elección del
no disponga de un servicio de vigitipo de aliviadero se orientará ha-
cia
El Boletín
uno de labio
información 3. 3.1.
fijo.
muy útil
ALIVIADEROS
sobre
este
49 de ICOLD proporciona
tema.
DE SUPERFICIE
COMPONENTES El aliviadero
de superficie
consta,
partes:
- 11 -
generalmente,
de tres
Un vertedero,
-
ra
controlar
el
régimen
Un canal
-
terminal
con
consistir
s~ omite
parcialmente.
como
3.2.
tas.
preferible
las
hidráulico,
la
el
agua
al
cauce
amortiguador
natu-
revesti-
o en un trampolín
rápida
sucede
con
o sin
y
en
la
obra
algunos
terminal
se
aliviaderos
realiza sobre
la
bóveda.
es una notable alta
mantenimiento porcionen
corriente.
reintegra
de superficie
cuando
do ascenso,
o
libre
aliviadero Esto
que mantiene
LIBRE O CON COMPUERTAS.SOLUCION MIXTA.
Vertedero
El
o rápida,
en un cuenco
de una presa
VERTEDEijO
3.2..1.
el
de amortiguamiento.
A veces coronación
de la que
resalto
colchón
acelerar
pendiente,
velocidad
puede
do,
caudal,
que sirve paagua y establecer
rápido.
la
Una obra ral;
el
de fuerte
acelera -
en la zona de aguas arriba,
las
porque
condiciones
locales
sismicidad. sobre
disponer
ventaja, poca
y aislamiento dudas
no exije
la
el
o dificultades en
vertido
libre
-crecidas
fiabilidad
seguridad
de compuerde rápi-
en el
manejo
de acceso-, el
es
funcionamiento
y
pro-' de
compuertas.
El labio del vertedero libre coincide, naturalmente, con el máximo nivel normal del embalse. La carga necesaria para evacuar los caudales sobrantes conduce a aumentar la altura de la presa, pero, en contrapartida, genera un volumen adicional, amortiguar
por encima
del
nivel
la onda de crecida
normal .con la
. ...'~.;;. /':; i !
12 -
del
embalse,
consiguiente
que permite reducción
~
que del máximo caudal a ev~cuar. Sin embargo, es frecuente el elevado coste de las expropiaciones de las 'zonas limítrosuplefes, ocasionalmente inundables, en unión de la altura no aconsejen mentaria que hay q~e dar al resto de la presa. el verteder.o la solución de vertedero libre. A éstos efectos está frontal es el tipo más desfavorable ya que su longitud , normalmente limitada por la configuración de la presa o por la morfología de la cerrada. Pero antes de o.ptar por instalar compuertas, debe estudiarse la viabilidad técnica y eco-
nómica de un vertedero un vertedero lateral
(side-channel), descargando trías
circular
(morning
como, por ejemplo, ladera del embalse
glory)
en pozo
o túnel,
sifones,
(pico
de pato,
margarita,
diversas
Ciertos de decisión
de mayor longitud, emplazado en una
,
o
semicircular
y crestas
de geome-
laberinto)..
autores han sugerido utilizar la relación Q/S, siendo "Q"
entre
los
el caudal
factores
punta del
hidrograma natural, en m3/s multiplicado por 3600 (caudal por hora), y "S" la superficie del embalse al nivel máximo normal, en m2. Se trata, pues, de la velocidad de subida del nivel del agua, en metros por hora. El vertedero libre sería preferible para velocidades mayores de 1 a 2 metros por hora.
3.2.2. Vertedero Cuando los
I
ponibilidad pequeño, el económico. vel
caudales
son importantes
y el
riesgo
de indis-
o mal funcionamiento de las compuertas es vertedero con compuertas es, generalmente,' El umbral
normal,
ponerse,
con compuertas
de forma
inmediatamente
se sitúa que al si
a cota abrir
fuera
inferior
las
al
~ompuertas
necesario,
muy más
máximo nipuede dis-
de una capacidad
de evacuación importante con relación a la crecida de proyecto. Esto permite realizar un desembalse preventivo antes
.
Ref.
(61).
- 13 -
(J \;1 ,('.!
~
¡~[\,!,;,
¡--ili~J ~-,.,.
¡\ ¡i,it1. .-"'-.-
1\:
de la
llegada
balse
correspondiente
tanto
para
los
de la
explotación
del
nivel
rico)
aliviaderos los
Irán,
con
mento,
del
con
las
mentos
de
algunos
ronación
de la
desagüe al
dero
número
de emergencia
lámina el
de-
esp~cí-
que
aquellas.
(vertedero
cada embalse
en seg-
una,
cuya
normal.
funcionamiento por
dimensionar
el
producirse
eventualidad.
Esta
consideración o a prever dique
fusible
de
los
regla-
aliviadero
vertidos
esta
libre,
1),
compuertas
incluso
de compuertas
los En-
(fig.
una o más compuertas en
de
de 30 m de altura,
del
al
los
levantadas.
máximo
fiabilidad
contar,
del
incremento
caudal
evacuación
de tres
prescribir,
de
del
(caudal
m de altura
una
la
encima
encima
el
de Karun
dotada
aunque
pudiéndose por
presa
que no pueden
presa
de
considerablemente de
21,28
países,
en cuenta
por
aliviadero
de 10 m sobre
se tenga cerradas,
la
por
se suele
tipo
más aconsejable.
completamente
proporciona
compuertas,
laminar
este
aument~r
específicas
de
como para
el
aumentado
que está
Con independencia
sirve
crecida..
se encuentra
completa
de em-
compuertas
embargo,
para
compuertas
sobreelevación
las
Sin
del
han
caudales
las
volumen
sobreelevación,
de la
los
el
utilizados
de longitud
335 m3/s/m
de
embalse,
de 15 m de ancho
apertura con
una
años
records
altura
forma
no es siempre
se prevé
últimos de
la
aliviadero.
laminación
En los
de esta
caudales
embalse
metro
y la
tre
el
normal
por
valores
los
por
No"rmalmente saguado
a
regular
evacuados
máximo
avenida;
por
co-
permanezcan con
el
conduce un aliviao
tapón
explosionable).
.
Dimensionando
adecuadamente
consigue un doble efecto: apertura de las compuertas poner límites a la capacidad
yecto o incluso.
las
compuertas
y
la
sobreelevación.
se
limitar las consecuencias de una errónea a las de una crecida normal. sin por eso de desagüe para ,la crecida máxima de pro-
eventualmente.
una mayor. (N.T.).
14 -
3.2.3.
Vertedero
mixto
Un vertedero mixto se compone de un umbral para vertido libre a cota relativamente elevada y otro con compuertas a una cota inferior. Este dispositivo, menos frecuente, tiene por objeto combinar la fiabilidad del funcionam.iento con la economía. Otro tipo mixto, raramente usado, es el vértedero provisto de compuertas que sólo se abren para las crecidas más importantes mientras que el agua vierte sobre ~llas en las
crecidas
a la cota
normales.
del
El vertedero
máximo embalse
mixto
normal
con el
permite
el
labio
libre
paso de cre-
cidas moderadas sin maniobrar las compuertas. Esta posibilidad es particularmente útil cuando el mínimo caudal que puede ser desaguado a través de las compuertas puede causar inundaciones
3.3.
intespestivas
aguas abajo.
EMBOCADURAS
La forma de las embocaduras se elige para conseguir la máxima capacidad posible de la sección de control, es decir, el máximo coeficiente de desagüe. Se procura una distribución
lo más uniforme
cialmente si éste dero tiene varios
posible
a lo
largo
del
vertedero,
espe-
se compone de varios vanos; si el alivianiveles, la uniformidad debe lograrse en
cada uno de ellos. El
coeficiente
"Creager" finido. caudal
de
se considera Los perfiles muy marginales
desagüe
correspondiente
generalmente
satisfactorio
deprimidos proporcionan y aumentan el riesgo
al
perfil
y bien
de-
incrementos de de cavitación.
Las formas más adecuadas de las pilas intermedias y extremas de los vertederos frontales para que el caudal se distribuya uniformemente sobre la cresta. fueron establecidas hace mucho tiempo de forma empírica por lo que, en general, no se precisan ensayos en modelo reducido, incluso si las obras
- 15 -
son de diseño
convencional.
son necesarios
siempre
-
El
valle
arriba ción
-
El
o las
impuesta
contrario,
estrecho con
y desigualmente
vertedero
el
los
modelos
y disimétrico
aguas
que:
sea relativamente de la embocadura,
altas
usual,
Por
por
velocidades
di stribuidas
pilas
tengan
una
las
condiciones
de allmenta°.
configuración
poco
específicas
del-lu-
gar.
-
Existencia
de obras
que puedan trada.
perturbar
La
asimetría
muy notable El
modelo
en los
la
la
corriente
para
uniformar
la
de
los así
del
lateral
remedios
como las
corriente
antes
de los
en canal muros
profundidad,
guía
lateral, .
debe
el ser
radio
igualo
suele
pertinentes
de alcanzar
que el
mediante
ser
necesael
umbral
las inmediaen los ver-
curvatura
mayor
en-
(pilas
excavaciones
de
según se ha comprobado
de
y circulares.
del vertedero*. Si la profundidad del agua en ,. ciones del umbral es reducida, como es frecuente tederos
extremo,
flujo
alimentación
en canal
determinar
o antivórtice)
a uno u otro
distrLbución
vertederos
permite
deflectoras rias
de
adyacentes
horizontal doble
de esa
modelos
reduci-
(pico
de pato,
dos. Los vertederos
con cresta
de gran
longitud
laberinto) exigen ensayos en modelos para estudiar las condiciones del movimiento y determinar la relación caudal/nivel de agua**. La mayoría de los vertederos, paralelos al cauce, que alimentan un canal lateral en modelo, debido a que su alimentación * Ref. **
Ref.
(78) (61)
16
se ensayan y calibran es generalmente asi-
métrica el
y a la
caudal
submersi.ón
parcial
que a veces
se tolera
para
máximo.
Los vertederos sobre presas bóveda con lámina despegada suelen ensayarse para determinar las condiciones que hacen vibrar la lámina y los disposl,tivos necesarios para evitar este fenómeno (deflectores, por ejemplo). 3.4.
TIPOS y DISPOSICION DE LAS COMPUERTAS.CAMPOS'VE APLI-
CACION* Los
tres
tipos
de compuertas
más usados,
normalmente,
son
los
siguientes:
Clapetas Compuertas Compuertas Las
<.lapetas
sólo
de pocos
metros
ralmente,
para
ser
los
vuelto
son
apropiadas
de altura. los
azudes
unos ensayos
planas de segmento
ríos.
de clapetas
a repetir.
pos de automatismo
Su aplicación
vertederos
~n los
de gran
Hace unos
de hormigón
Por contra, hidráulico
para
cargas se
reserva,
longitud,
gene-
como suelen
35 años armado
hidráulicas
se hicieron
que no se han
se han desarrollado
varios
ti-
con contrapesos.
Las compuertas planas o verticales pueden alcanzar dimensiones considerab les. Ca~i siempre tienen ruedas fijas para el deslizamiento (compuertas vagón); las del tipo Stoney, con trenes de rodillos, apenas se utilizan, salvo para grandes secciones con carga en aliviaderos sumergidos. Las compueden constar de uno o más tableros, con puertas verticales o sin clapetas en la parte superior. Tienen el inconveniente de requerir de rodadura, importantes esfuerg randes cajeros
.
Ret.
(55)
17
zos de elevación
y supere~tructuras
costosas
y antiestéti-
caso Las compuertas
de segmento son las
más utilizadas
para
el
control de caudales en grandes aliviaderos de superficie a causa de la simplicidad de su construcción, 'los relativamente débiles' esfuerzos que requiere su maniobra y la ausencia de ranuras laterales. Sus dimensiones pueden alcanzar de 15 a 20 m de altura por 15 a 20 m de longitud, o de 8 a 12-m de altura
por
30 a 40 m de longitud.
Una tendencia -el
fin
una
de
que
aumentar
superficie
borde
el
bastante
armado
estanqueidad
frontal
la
en relación
encontrar
aliviadero desagüe
con
superior.
de superficie o medio
con
caudal
evacuado
por
el
la
fondo,
normal
disp.osi
la
tot~l
posiciones
del
en este
ti vo de
profundidad de la
intermedias
tratado
su
un muro-pantalla
necesario sea
colocar
nivel
con
altura
considerado
en
al
Según
con las
décadas,
consiste
intermedio
o macizo,
todas
de fondo,
el
últimas
inferior
espacio
de hormigón
pueden
las
d.e .compuerta,
a cota
cerrando
compuerta
en
sustancialmente
dada
superior
embalse,
se apunta
presa,
se
entre
el
capitulo
en el
de
capitulo
3 y el 4.
La concentración
de caudal en un ancho reducido puede economizar el coste de las estructuras y es 'particularmente útil en los valles estrechos o donde la cimentación sea desfavorable. en carga
Otra es la
ventaja, a menudo decisiva, del aliviadero mayor flexibilidad que proporciona para la
explotación del embalse; éste ra crear un hueco preventivo, cida, ciona
puede vaciarse rápidamente paantes de la llegada de la cre-
gracias a la gran capacidad de evacuación que proporpara niveles de agua inferiores al máximo normal.
Para los aliviaderos sumergidos se prefieren habitualmente las compuertas de segmento. excepto en obras menores o
para caudales
inferiores
a 100 m3¡s.
- 18 -
La ausencia
de ranuras-
guía
y la
mínima
nan
una ventaja
las
compuertas
fuer~a
requerida
indiscutible
para
sobre
verticales
(de
su manejo
otros
vagón,
tipos.
para
cargas) no son excepcionales en presas ejemplos se pueden nombrar los siguientes: -
Presa gón
bóveda de
9 m x
de Ku-Kuan 6,6
(Taiwan):
m (Fig.
-
Presa
de Morrow-Point
-
Presa
bóveda
proporcioNo obstante,
bajas
o moderadas
de hormigón.
c uatro
Como
compuertas
va-
compuertas
va-
2) ;
(USA)
de Ouyanghai
(Fig.
3);
cinco
(China):
gón de 7 m x 11,5 m. Las dimensiones de las compuertas segmento, ya sean de superficie o sumergidas, están limitados actualmente por la fuerza unitaria que pueden resistir los ejes de rotación. Las compuertas más recientes sobrepasan 20 MN*j por ejemplo, en la presa de Itaipú (Brasil) hay catorce compuertas segmento, de 20 m de longitud por 21,34 m de altura, cen un empuje de 22,7 MN sobre cada eje (Fig. grandes
compuertas
ve, generalmente, torio a lo largo precomprimido,
bajo
fuerte
multiplicando de una viga
empotrada
en las
carga
el
que ejer4). En las
problema
se resuel-
los cojinetes de apoyo rotamaciza, de hormigón armado o pilas
laterales
aguas abajo
de la compuerta. La transmisión y reparto de las fuerzas aplicadas a estas vigas, al resto de la masa equilibrante aguas arriba del punto de aplicación, se hace, cada vez más, por medio de barras o cables pretensados. cantidad de acero (barras carpintería
metálica)
Esto reduce considerablemente la normales para hormigón armado o
que es preciso
laterales. .
1 MNz 1 Meganewton z lO6 N
- 19 -
colocar
en
las
pilas
El
riesgo
sismicas
de
parece
desplazamientos las c-ompuertas
acodalamiento haber
de
las
disminuido.
diferenciales deben' colocarse
noliticos muy rígidos. Esto de contracción en el umbral muros y puentes sobre ellas. retracción y deformaciones de los bloques de hormigón
compuertas
Para
en zonas
contrarrestar
los
de las estructuras portantes en el interior de marcos moimpide la existencia de juntas de la compuerta., en las vigas, Como, para evitar problemas de
por temperatura, las dimensiones no pueden exceder de 15 a ~ m,
paralela o transversalmente a las compuertas, resulta conveniente elegir mayor número de compuertas de tamaño medio en lugar
de pocas
pero
muy grandes.
Esta
disposición
reduce,
también, los ries'gos en el caso de agarrotamiento de una compuerta en posición cerrada. Deben instalarse grupos electrógenos de emergencia próximoS a las compuertas para subsanar posibles fallos de corriente en el sector. Las compuertas de superficie se accionan, generalmente, mediante polipastos con cables o cadenas que tienen su punto de ataque sobre el tablero (disposición más frecuente) o sobre
los
brazos
radiales
aguas abajo
de aquél.
Los cables
y
cadenas unidos a la cara de aguas arriba del tablero se usan cada vez menos a causa de los peligros de corrosión, formación de hielo y golpe por cuerpos flotantes. En todo caso, es una práctica
aceptable
siempre
y cuando
que los
cables
o
.
cadenas sean de acero tente a la corrosión. Para accionar
las
fiere, generalmente, más de contribuir al
inoxidable
compuertas utilizar esfuerzo
o de otro
segmento
material
sumergidas
resis-
se pre-
un gato hidráulico, que, de cierre, puede controlar
adelas
eventuales vibraciones que se produzcan con aperturas par. , ciales. Tambien se han construido compuertas segmento con sendos servomotores, para bos gatos, en aliviaderos fondo
y medio fondo
el movimiento de superficie
(Itaipú,
Cedillo,
-
sincronizado de amy en desagUes de
Agua Vermelha).
20 -
.
~;
!
El
resguardo
perficie te,
del
sobre
de unos
regla
el
nivel
pocos
Es
aunque
ese vertido
puerta
debe
impacto
normal
Las y las
del
tolerable
no haya
construirse
de presión.
vertido
que
El riesgo de obstrucción flotantes es pequeño de~ido
frecuentemenhaber
ninguna
ocasional para
las
no vibre
sobre
ello,
son
y
fluctuaciones
verticales
móviles
de su-
de funcionamiento
forma
compuertas
es,
concebida
normal y
compuertas
no parece
un
flotantes
las
embalse
sido
de
alzas
de
aunque
es una regla
de cuerpos
clapetas fin.
superior
decímetros,
establecida.
una compuerta si
bo.rde
pero la
com-
resista
el
dinámicas
de dos
cue~pos,
más adecuadas
para
las este
de los aliviaderos por cuerpos a la magnitud de las secciones*.
En estructuras menores y en vanos sumergidos, en zonas muy boscosas, puede ser necesaria una trampa flotante aguas arriba
de
tección tidad las
las
embocaduras,
total.
Si
de cuerpos secciones
3.5.
las
aunque
crecidas
flotantes
ésto
pueden
voluminosos,
no
asegura
una
pro-
una
gran
can-
aportar lo
mejor
es agrandar
de desagüe.
RAPIDAS
Las rápidas tienen por misión conducir el agua al punto de restitución. aguas abajo de la presa. Su longitud y forma están condicionadas por el tipo de presa y la morfologia del lugar. Las presas grar
de hormigón
en su estructura
ofrecen
portante
la
ventaja
tanto
el
vertedero
rápida, aunque puede haber contraindicaciones ción, como son, por ejemplo: caudal excesivo de presa rios * Re!.
I
disponible,
riesgos
para
espacio lograr
ocupado
la disipación
(57).
- 21 -
por
de poder
inte-
como la
a su utilizapara la anchura
otras
de energia
obras
o se-
al pié
de
'.' o..,.,
"'.
'. -,
'. "
A-a
'. "
(t
FIGURA l.
(A)
-
'0
ALIViADERO
_o.
1(,0-
DE LA PRESA DE
(DJ Trampoti"BS
Cresta. de 1. muro irate"",edio
(B) Cresta
(CJ
-
de tos
l4teral...
segmento; 15
%
2
21.28 lit
22
(!')
NilJet mázimo
(FJ
Házimo niu.t
abajo norIWIt
~ooo
~",."
~z 0
1
*-~
;
-
;'
:";'.
".~:l'
~.60
'" '
\ --
""'1
'"
s .
1600
.;. .
:. -;/
~
,
FIGURA 2. ALIVlf,DZRO
DE LA PRESA DE KU-KUAN (TAIWAN)
nr
cada uno, controLados tas vagón (2) Lámina libre coronación
2
por compuer-
(3) Chorros en Lámina Libre través
de Los orificios
(4) ChorrO8 a presion
vertiente
desde la
del vertedero (6)
con el ~1:-
ve, del agua a La cota 952 (5) Solera
Zampea~o adicionaL
23
a
originaL
B~
A,
A """'1
tJ
~
A
4 ~ :>
A
0 4
..1
A
SECTION A.A
SECTIO~ 8-8
6
O
I~...I
FIGURA 3.
A
5
10 m
I~
ALZADOS Y SECCIONES TRANSVERSALES DE LOS ALIVIADEROS
DE LA PRESADE MORROW POINT (U.S.A.) (1 )
Alzado, desde aguas arr:ba, Los aLiviader~s en orif:.::i( 4,58
.
4, .'"i8
de
(2) Sección transversa~ de~ orificio externo
m
(~) Sección
transversaL
24
deL orificio
externo
PRESADE t-tORROW POINT (U.S.A. )
25
11
--
.
.
fB" ~
...
'0000
1'000' '".
. .
PROFIL ,..rrvrlL. c. PROFIL é
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"
I.~ 00
. '".
O #t O
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,,
.. ~ 00
--o . -
...1 . o
1() 4(0 ~---~
FIGURA
4.
PRESA DE lTAlPU (ver
A.
.1)'00.
lO
'"
"JO-
(BRASIL).
ALIVIADERO
fotografia
de
B.
la
Y SUS CO~1PUERTAS
página
34)
.o2rfil. Longitudinat (S) T&lnel.carretero (6) Ranuras de aireación
PLanta
(1) Rápida i=quie,.da (2) Muro divisorio (3) Rápida centl'aL (4) Rápida derecha
26
@
183.75 t
z_~~
4-2
(S)
l'al.ier
(2) Eje det vertedero
(6)
Compuerta de segmento
(2) Sala de co"trot (3) P~taforma de ac~eso a U1 arti-
(7)
Seruonrotor Gal.erla para cabl.es
c.
Comp~ertas det ativiadero
cutació"
(8)
det 8ervo~otor
(9)
(4) Bloque de a"cLaje
(10)
27
del. eje
Ataguíaa Grúa pórtico
la
presa.
No obstante,
viadero suele
es,
en general,
permitir
reducir aguas
las
abajo
del
sumergidas
que tienen
Cuando
ser
el
puede
total
logía,
la
aguas
abajo.
La rápida presas te
es
una
gran
caso,
al las
ya
aire sobre
lámina
de
de la
presa
de impacto, específico
se requiere
de fraccionamiento y reducir
su fuerza
río
de la
con la
compuertas aguas
la
la
configuraciones Los
la
del
en el
caso
o
valle
las
En es-
procedente
sumergidas pié de la
de
bajo pequeña presa. Estas
pequeños
o
cierta
anchura
del
del
geo-
de
coronación.
libre
y
factores
son:
topología
mínima
arri-
presa,
para
y . una profundidad
de desagüe.
la
caida
adecuadas
compatibles
usan
tipología
sobre
de
pié
del
y
generalmente,
de
inexistente
que vierten
son
se
de
y
formas
de desagüe;
cauce
lecho
en presión
la
generados por compuertas incide a poca distancia del
caudales
además,
del
o subterránea.
chorros, carga,
vertido
y
independiente
laderas
delgadas sea 'la
cuando
tramo
es prácticamente
bóvedas
como ali~,
eje
funcionan,
variedad
decisión
de
el
márgenes
salvo
aliviadero
forma
las
un corto
de la
según
vertedero
o parcialmente
determinantes
presa
amortiguador.
libre,
tener
la
más económica
flujo en
en presas
de lámina
de
solución
el
cuenco
rápidas
rápida
la
erosiones
en régimen ba.
utilización
orientar
así
Las
la
agua
moderados valle en la
al zona
altura
de caida
y el
Con frecuencia
se usan
dispositivos
lámina
erosiva
para
en la
airearla,
caudal
estabilizarla
zona de impacto.
Para ser
eficaces tales dispositivos deben colocarse donde la velocidad sea mayor que 10 mis y tener un ancho del mismo orden de magnitud que la lámina, lo que conduce, a .veces, a disponer una rápida de pequeña longitud hasta un desnivel de 5-10 m*. Cuando la sección .
Ret.
vertiente
ocupa una gran parte
(123).
.
- 28 -
de la co
ronación de una bóved'a delgada. es a menvdo necesario disponer varias pilas partidoras en el vertedero. para evitar la vibración de la lámina vertiente con caudales relativamente débiles que podría afectar negativamente a la presa. As! se ha hecho en las
presas
de Zaou1a N'Ourbaz
y en las de Hautefage y Moulin Los aliviaderos i t..
situados
Ribou.
sobre
gón~ o en uno de sus estribos. tud significativa Un aliviadero adyacentes
porque
requiere
tropieza
con
excesivo del
a la una
volumen de
cauce.
con
ladera la
que
caudales
y
a
una pérdida
la
moderada, al
oblicuidad, los
el
la
comienzo
lámina,
peligro
de
respecto
al
caudales
al
de la parte
dero de la presa
Es práctica
Ciertas
formas
vas pronunciadas
topográficas del
río
adecuadamente
más pendiente
de Youssef
rio.
lateral la rápida tiene un del vertedero, en el que se
de energía.
dimensionado
pero debido
común
controlar el nivel, en este primer cuenco amortiguador, medio de un segundo vertedero o de un estrechamiento contrae
es-
disposición,
importantes,
se reintegran
inicial
de longi-
uno de los
que precisa,
En un aliviadero con vértedero tramo de débil pendiente, al pié produce
sobre
relativamente
para
de hormi-
la corriente.
de excavación la
maciza
es una excelente
longitud
.
un canal
situado
presa
dificultades
inestabilidad eje
requieren
de superficie
tribos
al
una presa
donde se acelera
(Marruecos)
(Francia).
Ben Tachfine
de la
y un afluente
y colocado rápida;
(Marruecos)
-como son los
por que
.
meandros
próximo
a la
en
aliviaFig.
5.
o curpresa-.
se prestan a disminuir la longitud del aliviadero. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que el desagUe a través de un valle secundario suele causar problemas en la confluencia, .
Reí.
debido
a su mayor eros1onab1lidad,
(79).
- 29-
respecto
a la del
V!
lle
principal.
así
como a los
producen al c¡rcular normalmente está casi
grandes seco.
impactos
ambientales
caudales
por
un
que se
cauce
que
En general, las rápidas, tanto en canal como en túnel. tienen un trazado rectilíneo, puesto que están diseñadas para flujos supercríticos que son difíciles de curvar. Cuando hay cambios de dirección sección crítica de control mo tramo recto. Se pueden crítico por
con los
aceptar tal
caj~ros
desviar;
por
curvas
que del
esta
ondas
canal.
El
razón,
un túnel
viadero,
un orificio
abajo,
al
que sigue
Cuando rápido abanico ción ximo
de
aguas
abajo,
incluso
ondas,
proyecto del
una
pues sino
que perturben
en su
un
modelo
para el
contenidas de
recientes origen
extremo
curvo
reducido
puede caudales
darse
super-
se
del
ali-
de
aguas
rectilínea.
trazado
no sólo
que
en el
y la ~lti-
es más fácil
proyectos
de planta
sobre
queden
en carga
presión
adoptar
en régimen
choque
algunos
rápida
pueden
cuenco
de
de control
ensayar
de caudales,
de las
en
radio
flujo
en baja
es necesario
es preciso
de gran
las
ha dispuesto con
se mantiene el régimen lento se sitúa en la cabecera del
asimetrías funcionamiento
en para
todo
la
disposi-
variar distintos o del
régimen
del
el má-
sinuosidades, trampolín
e
amortiguador.
Si la rápida es relativamente dual de su anchura, simultánea
larga, una reducción a la aceleración del
graagua,
puede producir economías, pero debe tenerse en cuenta que, al igual que las pilas y las curvas horizontales, se pueden producir ondas lo más prudente ra determinar la distribución
de choque localizadas. es efectuar ensayos,
En obras importantes en modelo reducido, pa-
la altura de esas ondas y su influencia sobre transversal del flujo en la unión de la rá-
-
30
-
pida
con la obra
figuración
de restitución,
de esta
a fin
de optimizar
la
con-
última.
A la inversa, cabe ensanchar progresivamente la rápida para reducir el caudal específico, disminuir el calado, minimizar el riesgo de cavitación y facilitar la d.isipac1ón de energía.
Las rápidas
en túnel
se adaptan
bien
a los
valles
estre-
chos con laderas empinadas, que se elevan bastante por ma de la coronación de la presa, porque su construcción dependiente
de las
obras
principales
es una ventaja
enciincuando
el espacio es limitado. Los perfiles l?ngitudinales túneles están condicionados por su eventual previa
de los utiliza-
ción como galerías de desvío durante la construcción, la forma de embocadura (vertedero frontal o lateral, corola circular o semicircular, etc) y las condiciones geológicas. En general el tramo inicial es vertical, o con pendiente muy pronunciada, a fin de acelerar la corriente. Se intenta que este desnivel inicial no exceda de 60 m para limitar el riesgo de cavitación (Capítulo 5) en el resto del túnel, cuya pendiente
se reduce
a la necesaria
para mantener
la velo-
cidad-. Con objeto
de disminuir
las
excavaciones,
veces, que, a partir de un cierto en carga, con lo cual la sección I I
¡I .
de el
umbral
inicial
al
disposición
entraña
sas de aire
que se forman,
limitar
la capacidad
co con la cuencia, fianza . Re!.
para absoluta
adoptar
orificio
al
nivel solución
en el hidrograma
31
túnel.
a
en el
-
adicional
embalse.
ha de tenerse avenida
Esta
de las bol-
que se incrementa
de la
(52).
-
del
inconveniente
de evacuación esta
final
ya mencionado,
con el del
acepta,
caudal, el túnel se ponga de control se traslada des-
el problema,
sobreelevación
se
de
muy po-
En conseuna con-
de proyecto,
o
IS'
\
=>
~
o
Q~ \J~...I"7 FIGURA
5.
PRESA DE YOUSSEF BEN TACHF1NE
(MARRUECOS)
ALIVIADERO DE (1) (2) (3) (4)
(5)
Pe~fil. l.ongitudinal. Puente car~ete~o Primer umbral. de controL Segundo umbra t de cont ~o t
(6) (7)
32
Desagüe de fondo ~ saLida deL túneL de desuio Trarrrpotin PLanta
~
0 ",
1
I
~L r"'~ 'PO ~ fC' CJ
~
",
".::;\
, ~
l.,
"'"",
FIGURA 6.
(1) (2) (3)
1 i
0
PRESA DE LA GRANDE 2 (CAt~ADA). ALIVIADERO
(A) Planta; Canal de appoxÍnlación AZiviadero Cuenco
~, () fC'
.-,
L'./rIOt't iguadop
de
aguas
(8)
Perfil. Longitudina~ (4) E.';calones de~ tramo (5) p"psa pri7lcipa~ (6) C:'~"~e sumergido
arriba
(7) rerfi~
deL terreno
sin
(~~~Om revestir
naturaL
@
rc) Perfi~ de~ C:~l?l1ecaml-"rcig~G(l'Ol' d~ agua.' arriba (1) Torre de Co"tro~ de las comí3) Pue"te de servicio puertas (4) Compuerta vagón (2)
Ranuras
de La ataguía
(5)
Muros guía
33
o 10 ~~
20m
~
. . " t~~.-;. ~." ¿ ~::,¡;.:,.::.; -.....- -
.., . ,
.,.,
.
.. ".
'"
.
":"::~';::.";2.~:.~~:.';~ ~:~~
:;'. : ~.::.".
. . '. ,
:. ".. -""'-
~-
PRESA DE ITAIPU
34
(BRASIL)
PRESA DE LA GRANDE 2 (C~NADA). ALIVIADERO (16.140 m le)
35
especialmente
la presa
si
es de materiales
sueltos.
Solamen-
te en el caso de que la roca sea excepcionalmente impermeable y resistente y exista suficiente distancia entre el túnel y la superficie rocosa, tanto horizontal como verticalmente, debe prolongarse la sección en carga hasta aguas abajo de la pantalla de inyección y drenaje de la presa; en general
lo mejor
Los
es evitar
aliviaderos
en
tal
disposición.
túnel
con
régimen
en
lámina
plantean el problema de la aireación para todos les. La turbulencia es la causa de un arrastre forma de burbujas, diseminadas en la corriente. común dejar un margen libre, del 20 al 35% del
~ibre
los caudade aire en Es práctica área del tú-
nel, por encima de la superficie del agua para asegurarse contra la puesta en .carga, calculando el flujo con la sección mojada con superficie
restante sin emulsión de aire. 51 el régimen libre se extiende a toda la longituddél tú-
nel y éste es corto, se establece una corriente de aire natural por encima del agua, pero si el túnel está en presión en su extremo de aguas arriba la ~enovación del aire arrastrado
sólo
rriente.
puede
realiz"arse
En túneles
do margen del sario disponer
desc;:ie aguas
largos
y con altas
abajo,
velocidades,
.'
y aire
estaQlecer arrastrado,
suministran los
(SO,
para
válida
suele
evitarse
es la altura 82,
entre
distintas
en la parte
determinante
el
cita-
los
caudales
condicione.s para
en las teóricos
prehan
de aguas
de flujo,
dimensionar
que
y proyectar
de ventilación..
Generalmente
. ReC.
relaciones
información
dispositivos
hidráulico
co-
20 al 35% puede ser insuficiente y será neceun conducto de ventilación en la sección fi-
nal del tramo en carga. Las medidas realizadas sas, los ensayos en laboratorio y los análisis permitido
a contra
83,
la
subhorizontal del
formación
de un túnel;
agua en esta
137).
- 36 -
de un el
resalto factor
zona respecto
del
agua
en el
embargo,
cauce
un
ligera de
resalto
puesta
disipación
natural
de
y la
En
el régimen
apropiada contra
se
dura
(Fig.
6)
de
las
discontinuidades
Con altas problema mal
geológicas
medio
de
una
medio
de
sistema
posición una de
del
geometría protección
de subpresión.
posible
eliminar
en escalones sin
favorable de
embargo,
Estas
parte La
regresiva
pueden
ser
Grande
2
se mantienen
soluciones
erosión
del
requieren a través
muy rápidas
de (Pre-
en España*.). velocidades
es la
(superiores
cavitación.
de superficie
libre.
para prevenirla 3.6.
la
La
Sin
de
del
particularmente
(Canadá)*; pues
como
de fondo
fluctuaciones geología
caudal.
seguido
dispositivos
fisuradas.
estudio,
sa de Ricobayo
por
excavada
zonas
túnel.
en Guinea.
ha sido
Bay.
el
preconizado
amplios
juntas)
en James
un cuidadoso las
controla y las
restituye
desagües
se
(rápida
protegidas
los
Konkouré,
casos
revestimiento
sido
río
prevén
y sin
se
en el
ha
para
cavitación
algunos
(roca
carga,
de energía
cambio
que
hidráulico
en
Souapitien
al
a 30 mIs)
especialmente La cavitación
y combat.irla
en el y los
son objeto
el
principal
caso
más nor-
medios
modernos
del- capítulo
5.
OBRAS DE RESTITUCION AL RIO y DISIPACION DE ENERGIA
3.6.1.
Introducción
El problema es la disipación energía
del
erosionando
crucial de la restitución de~ caudal de energía. Antes de construir la
agua el
río
se
disipa
principal
por y lo~
rozamiento t~ibutarios
y
al cauce presa la
turbulencia. que son ane-
gados después por el embalse. Una vez construida la presa la mayor parte de la energía debe ser disipada en un punto sin..
**
Ref. Ref.
(12). (87).
- 37 -
gular
donde
de el
aliviadero
Aunque
se concentra devuelve
la
ciente
de
tanto
en el
proyecto obras
han
Tarbela*
7),
de serios
energía de
la
agua
disipación
controlado. mayores,
El
importantes
de gran
en
energía número
no
para
la
cortos
generación
mayode
de aliviaderos
excepto
con
cuando
ríos
problema cada
con
motivo
presente
la
completamente
alturas
un serio
de
ocurrenel
todavía en
de
como ~S el
electricidad,
ser
la
de
espaci~
que,
está
éxito,
muy infe-
frecuente
de presas, debe
que
la
y en construcción
e irregulares tanto
indica
cre-
conjunto
caudales
caudales, por
un
puesto
con
altos
se convierte
don-
un número el
numerosos,
Esto
lugar
resultado
y por
se caracterizan
construidas
cupación
con
trastornos.
del
sólo
menos
prolongado
cia
han
de proyecto
funcionamiento (Fig.
sobre
construcción,
funcionado
precedentes,
el
río.
es aún escaso,
a su capacidad Los
al
que
como en la
ría
eroslvo:
informa
aliviaderos
significativos
tiempo.
agua
técnica
resultados riores
potencial
el
literatura
grandes
de las
el
como para
vez
caudales de preolas
fu-
turas.
La energía se disipa, frenado del caudal y el per-crítico a infra-critico.
casi siempre, mediante un súbito consiguiente cambio de régimen suEl ingeniero puede lograr ésto
de dos romas: a) El tramo ce por tura tría
en el
un c,anal y el
artificial, se determina
modelo para b) La corriente altura, .
Re!.
que el
en
cambio
el cuenco por medio
que en él rápida forma
flujo
es super-crítico se confina
se lanza de chorro
(87).
- 38 -
en una estruc-
amortiguador, de la teoría
se forme
el al
resalto aire
o capa,
se conducuya geomey ensayos en hidráulico.
desde una cierta con una importante
componente horizontal de la velocidad. El cambio de régimen del flujo se opera en un cuenco llamado colchón de amortiguamiento. Lo ideal es que esta fosa se vaya formando naturalmente con los primeros vertidos y que su desarrollo sea suficientemente lent~ como para no hacer peligrar, en un lapso razonable de tiempo, la estabilidad cauce.
de
las
obras
vitales
o
las
laderas
del
Sin embargo, cada vez es más frecuente excavar todo o parte del colchón y revestirlo de hormigón con el fin de contra la erosión. A veces los materiales protegerlo excavados pueden usarse como áridos para la construcción de la presa.
Si
los
caudales
son pequeños
la
lámina
vertiente
puede
expandirse, lateralmente, de manera que los dispositivos de fraccionamiento y aireación descritos en la sección 3.5. sean plenamente eficaces. En este caso la mayor parte de la energía será y el colchón marginal
(Ver
apartado 3.6.2.
disipada por fricción, de amortiguamiento "Láminas
vertientes
en
caída
libre"
en
el
3.6.3.).
Cuencos amortiguadores:
problemas
accidentes,
dinámicos, subpresiones, sión y mantenimiento Resalto
entre el agua y el aire, tendrá un papel puramente
vibración,
cavitación,
hidroabra-
hidráulico
A primera
vista,
la
disipación
de .energía
en un resalto
hidráulico parece muy atractiva. Este queda confinado en un volumen limitado, con una longitud y localización teóricamente bien definidas, y la energía residual que deja el cuenco puede calcularse
muy aproximadamente.
39
r
109,60 --,-
7 9,~ O
--
0
312
@ FIGURA 7.
PRESA
DE TARBELA (PAKISTAr~)
CUENCOS AMORTIGUADORES DE LOS TUNELES (A)
P~anta
(8) Per{it
(I)
longitudinal.
T3 Y T4
Dos compuertas
4,88
.
7,32
de segmento
2
m para una carga
nJáz.ima de 136 m
40
.~
..c . .,..'
., ...'~
PRESA
Túnel
ni
4,
amortiguador
a plena con
DE TARBELA(PAKISTAN)
carga, resalto
después por
dos
41
de substituir canales
con
el
cuenco
trampolines
Por
estas .
continua
siendo
objetivo
las
salto
el
una
por
mejores
corto,
sobre
tema
reglas y precedentes La cuestión de las y no
tar,
sin
embargo,
tenimiento
en la
nal
de
vel
mitar
el
diciones
de la grafía
regresiva,
mente
del
del
suficientemente forme zado
otro pié con
temente
de la éxito sin
Dams:
New Delhi.
en poco
para
muchas daño
último
veces
alguno
pero
desconocidos "\-later
además
opuesta Este
Resources
la
expulsión
por
cuenco
esta
Research
in
1979).
42
de
aguas
y en la y
India".
es
normal
ha
National
inicialla
en un nivel
rodillo
(Indian
erosión
situación
cuenco
caudales
topo-
cerca
dispositi,vo
para
erosión
de la
inmediatamente
en U.S.A.
la
a una
un
del
influencia
de
no erosionable,
que,
con-
adoptarse
conducir
el
a li-
Deben
a causa
eficaz
disponer
genera
diferentes
evitar
de evitar
de control,
presa.
para
la
dis-
contribuye
abajo.
puede
ni-
en
que
una degradación
presa
o bien,
menores
para
abajo
fluvial;
dirección
funcionamiento Large
aguas
del
Una brusca
arriba,
fi-
presas
relativa
ejemplo-,
resalto
o al
de ciertas
cambios
por
hacerse_no-
cuenco
especialmente
La forma
bajo de
las
y que su man-
laterales.
aguas
cuenco,
convierta
cuenco,
de
aguas
nivel
de la
un umbral
salida
adaptar
del
posición
de seguridad
lecho
satisfactorio.
la
del
nivel
abajo que
construir
del
hacia
del del
aguas
de
vertical
y el
fuera
o degradación
un re-
de literatu-
Debe
sumergidos
movimiento
variación
experimen-
proyectista
dentro
y paredes
márgenes
resalto
y
cuyo
obtener
es caprichoso
también
escalón
caudal
substanciales del
resalto
considerable del
para
documento.
deseada
solera
posible
al
este
sino
-un
una fuerza
en
no sólo
de ag~as,abajo,
continuidad,
y la
La abundancia
(trampolines
de la
ingeniero,
cálculo
y dimensiones
posición
depende
geometría
del
del
permite
que el
rápida
vertedero),
favorita
siempre
a su propio caso, sin ningún problema. dimensiones es un tema puramente hidráu-
se considera
la
ha sido
'
y eficiente.
el
lico
hidráulico
medio
formas
estable
técnica
resalto
solución
es 'proyectar,
tación, ra
razones
sido
India,
se
abajo utiliaparen-
duraciones Committee Chapter
de on IX,
No obstante,
el
amortiguador
problema
es su resistencia
cia
hidráulica.
nas
ideas
Los
ternativa
sobre
lugar
debe
práctica hacen
erosión.
al
y durante
La experiencia sos
ejemplos
rios
daños
nos de
al
presa
túneles
pa~a
una mención (máximo tivos
al
nientes
El
presa
-aunque al
m3/s
condiciones o
la
post-
funcionar
proporciona que
(Fig.
con
8).
no
se
trate
cuenco,
publicidad
dada
el El
de
(varios
secerca-
aliviadero caso
de
los
merece
aliviaderos y
entre
a los
sufrido
(Pakistan)
caudal altura
numero-
caudales
con
de Tarbela
considerable
por
han
con
ejemplo,
de funcionamiento
y la
sufridos
tipo
décadas
en México. la
las
al-
periodos.
ocurrió, de
períodos año)
debe
por
de 3.000
largos
aliviadero
Esto
debido
sus
previa
prolongadas
especial
superficie-,
excavación
utilizaciones
riego
algu-
no existe
si
amortiguadores
de Malpaso
que
hidráulico,
últimas
de cuencos por
el
largos
de las
máximo.
la
la
el
proporcionan
en cuenta
resalto si
plantea
tema
tenerse
especialmente
frecuencia
siguientes
este
inaceptable
cuenco más que su efica-
que
estructural
apartados
relevantes
En primer locales
más serio
de
gran
altura
90 y
140 m),
meses consecu-
frecuentes
inconve-
(1974-1975-1976).
de daño más frecuentemente
detectado
ha sido
el
levantamiento y arranque de losas enteras de la solera, seguido o no por una erosión del cimiento, que llegó hasta 25 m de profundidad en la roca en el caso de Tarbela**. Esto indica, claramente, extensas superficies
la existencia de la solera.
de altas subpresiones bajo Aunque éste es el factor
predominante, se añaden otros susceptibles de favorecer la aparición de subpresiones y agravar los daños: cavitación, abrasión y vibración. . Ret. .*
Ret.
(129,130.
131,
132).
(86.88).
43
Subpresión Las presiones
lera
ascensionales
son producidas
energía les
cinética
fisuras
disipación
ca
la
frecuencia
puntos,
incluidas
paredes*. -en
que
entrada
las
"V"
del
peor es
la
cuenco-,
caso
Cuando lidad
local
tacto
roca-hormigón
de
solera
la
miento,
hay
ficie
y
una
la
solera.
horizontal
subpresión
subpresión
sobre
Las destrucciones
lugar
una
en en el
significativa por
y
~e el
la
con-
espesor
o del peso
del
residual ser
una
amplia
ci-
hormidel
puede
fluctuaciones
sufridas
- 44 -
que ,el
sobre
simultáneamente,
0,10
de inestabi-
permanente
total
permanente
una
en un punto
presión
ascensional
su-
entre
de construcción), más la
Y2g a la
indica
momentánea, otro
a 0,4
presiones
paredes
negativa
es mayor
encima
amplitud
de las
los y la~-
rápido
dinámicas
subpresión
todos
de un segundo.
registros
en
presión
solera
régimen
orden
fluctuaciones
una
La fuerza
aparecen,
de suficiente
de los colocados
.en
se acerca
en
del
o en cualquier
que están
punto.
sa si
e~iste
esa
media
la
se produde
de la
semiamplitud
una situación,
(junta
y si
gón y roca en ese
si
mojadas
velocidad
por
Una caracteristi-
muy variábIés
una presión
ocurrir
cual
fluctuaci.ones
y su período
se produce
puede
la
la
resalto.
superficies
de
es .particularmente
por
son .las
El análisis estadístico ministrados por sensores media c~adrática de las V 0,12 2g
solera
en el
so-
de eventua-'
y se acentúa
o Macroturbulencia
y amplitudes
En el
la
elevados
la
intermitente
a través
mecanismo
de Fraude
macroturbulencia
a levantar
transformación
Este
de energía
de alta
tienden
de presión
solera.
turbulencia
ce la de
la
con números
intensa
la
en energía
de
peligroso
por
que
agu~
peligrosuper-
negativas extensión
numerosos
de
cuencos
o o g
.. ;
~~+p
e
II;
El
~ LCtO
8 W' ...
..
~
:: e
Po Po -
e
-
00 ... 00
w FIGURA 8. PRESA DE MALPASO(MEXICO) ALIVIADERO. PLANTA Y PERFIL LONGITUDINAL (1) (2) (3) (4J (5) (6)
Losas
(7) Pe~fit tongitudinat mostrandO Los da"OS p~oducidos por La e~osión (8) PLanta indicando La zona ~e-
originates
PLanta Daños producidos por Sección transversaL
ta
erosión
NU6ua8 barras de anclaje
co"8t~uid4
Sección transversaL MOstrando tos daños producidos
por
to d~osió" 45
(ZOn4 ~ay~da)
amortiguadores indican que la esta desfavorable combinación ble. El desarrollo
probabilidad está lejos
de subpresiones
de ocurrencia de de ser desprecia-
en alguna
zona debajo
de la
solera, especialmente en el contacto roca-hormigón, cuando el cuenc~ está funcionando, es más bien la regla que la excepción. Esta subpresión la produce, generalmente, el nivel del agua en el cauce, aguas abajo del cuenco, y está fa~recida por el sistema de drenaje que suele imponer la proximidad del embalse o la existencia de una'capa frritica que domina a éste. Si la profundidad de agua que requiere el resalto se obtiene por medio de un umbral de control al final del cuenco, puede obtenerse una sal.ida del drenaje por gravedad a una di.s.tancia razonable. Sin embargo, lo más frecuente es que la profundidad del cuenco esté fijada por las condiciones naturales del cauce aguas abajo, lo que obliga a emplazarlo a cota inferior al lecho del río, imposibilitando el drenaje por gravedad y permitiendo la entrada del agua a través
del
sistema
de drenaje,
a menos que se aisle
drenaje independiente con impulsión final incremento de la presión es, por supuesto, contra la creación de fuerzas ascensionales presiones siempre
fluctuantes eficaz;
tructuras del túnel puede
sólo
Pero el
se usa en casos
equipada.s asegurar
el
con
cen.tral
bombeo es caro
extremos
de grandes
man'tenimiento
de las
y no es-
amortiguador reparación-,
.~idroeléctrica
.
Un
para impedir el el mejor seguro debidas a las
que operan de forma continua -cuenco nQ 3 de Tarbela después de la tercera
y en presas nal
nagativas.
éste.
cuyo
perso-
bombas.
Sin bombeo o drenaje por gravedad, la ~ubpresión bajo la solera en un punto e instante dados puede aproximarse a la carga de aguas abajo. La desigual distribución espacial de las fluctuaciones en un instante dado, sobre una cierta de la solera, hace que la fuerza total de subpresión ese área
sea notablemente
menor que el producto
-
46
-
área bajo
de la máxima
subpresión por la superficie. Experimentos realizados por los ingenieros rusos han permitido establecer unas fórmulas que relacionan la subpresión total bajo una solera rectangular con la carga hidráulica. el caudal especifico, la longitud de la losa y su posición en el cuenco; se supone que cada losa actúa independientemente. Estas fórmulas muestran una considerable en
función
hacia
de
aguas
tricta
atenuación la
longitud
abajo,
al
llevaría,
losas
frente
sin
la la
losa
media,
su aplicación la
anclarlas
al
recomie~da
frente
efectiva
distancia
a concebir
y sin
del
media
y su
resalto;
casos,
embargo,
la posición
subpresión
del
delgadas
La experiencia, lugar
de
en muchos
relativamente
primer
de
es-
solera
con
cimiento.
ser prudentes.
de la
En
onda es imprecisa
y puede cambiar. Además, pueden surgir otras causas de inestabilidad distintas a las debidas a las fluctuaciones negat~vas y a la subpresión procedente del nivel aguas abajo; aunque su probabilidad es pequeña pueden dar lugar a fuerzas de levantamiento más elevadas. No es inconcebible que pueda transmitirse, momentáneamente, una fluctuación de presión positiva bajo una zona significativa de la solera a través de una junta o una fisura que llegase a comunicar el drenaje con el
interior
presión
igual
pared)
cuenco;
o por
producirse la
vibración
en la estructura.
pecto
o, en el mismo sentido,
a V2/2g (siendo
que pudiera
una junta trar
del
al máximo valor
11VII
la velocidad
por
un saliente
de una losa
Esto conduce
a) Subpresión
próxima
a la
accidental
de
y llegara
a pene-
a una incertidumbre
que puede alcanzar
nal, por lo que es aconsejable adoptar de proyectar la solera para resistir dos situaciones
una sub-
la
fuerza
res-
ascensio-
la precaución la más severa
mínima de las
de aguas abajo.
apli-
siguientes: total
cada a la superficie
igual
al total
vacío.
47
nivel de la
solera
con el
cuenco
b) Subpresión
total
flucturaciones al coniunto
igual
a la
media
cuadrática
de
las
de presión macroturbulenta*, aplicada del cuenco en la hipótesis de que está
lleno. Si
el
normales cial
cimiento
tiene
o pretensados
de la
posible,
pueden necesaria;
el
de la
con
espesor
el
peso
de los
Para cont~a~~esta~ por las fluctuaciones miendan las sigui"entes
suficiente,
proporcionar
resistencia
incrementarse
a)
cohesión
en caso solera
muros
una
de a~~ancamiento
de
p~esión
mac~otu~bulentas,
minas
de estanqueidad
deberá ~n lo
p~ovocado se
~eco-
constructivas:
de contracción bien
esen-
cajeros.
p~oceso
las
parte
contrario,
el
Todas
anclajes
y estabilizarla,
disposiciones
juntas
unos
deben
situadas
proveerse
de lá-
y embebidas
en el
hormigón.
b) Deben eliminarse todas las salidas de drenes en los muros cajeros dentro del recinto del cuenco, incluso en la zona situada por encima de la línea de agua "teórica", aguas arriba del frente del resalto. Sin embargo, varios proyectistas norteamericanos han mencionado
el
comportamiento
drenes
en el
origen
c)
Aumentar
d)
Solidarizar
las
resistencia
al
las
todo
lo
del
satisfactorio cuenco
posible losas
la por
cizallamiento
juntas.
48
de salidas
de una solera
superflcie medio y
de las
dI:" dientes, armaduras
a
de
dentada. losas. cajas
de
través
de
e} Minimizar
ei nú~ero de tongac;E s de hormigonado
y en-
clavarlas.
f)
Si el
drenaje
es indispensable.
situarlo
a una distan-
cia mínima de 1 m a 1.5 m de las superficies mojadas. para que el eventual desgaste por abrasió~ o cavltación no llegue a ponerlo en contacto con el flujo macroturbulento. En la misma línea
de ideas
debe observarse
que la
elimi-
nación del revestimiento de hormigón (como en el aliviadero de Paloma, en Chile, que fue revestido después), basado en la excepcional calidad de la roca puede ser aventurado. Por muy buena que sea la roca siempre está el proceso de arranque por subpresiones
fisurada, por lo momentáneamente
que de-
sequilibradas por fluctuaciones dinámicas (efecto de cuña), puede ser particularmente eficaz y destructivo en ausencia total
de un revestimiento
protector.
Vibración
En la
disipación
de energía
por
macroturbulencia,
las
componentes pulsátiles predominantes (las de mayor amplitud) tienen frecuencias comprendidas entre O y 10 Hertz. Esto significa las
que algunas
solera
peligro
y los
de vibrar
partes
eventuales
del
cuenco,
deflectores
en resonancia.,
como las o dientes,
como demostraron
losas
de
corren
el
las
ciones realizadas en las losas de los cuencos de los para riego de Tarbela antes de que fueran reforzados clados.
El movimiento
tas en profundidad la formación de arrancamiento
.
Ret.
vibratorio
de las
losas
abre
medi-
túneles y anlas
jun-
y hace saltar sus. aristas, favoreciendo subpresiones dinámicas y facilitando el
de aquellas.
(23).
-
49 -
La previsión
contra
ejecución de losas ras transversales, cajas
contra
posible
el
deben
macizas, a través
anclarse
implica
también
la
conectadas entre sí por armadude las juntas, y por dientes o En todo
a la
es preciso
de presión
turas,
caso
siempre
que sea
cimentación.
tener
en cuenta
que estas
fluctua-
pueden
producir fatiga en algunas estrucen los anclajes, difícil de evalua.r "a
especialmente
priori
vibraciones
ciza.llamiento.
Finalmente, clones
las
.,
Cavitación La presión
puede
devenir
momentáneamente-
inferior
a
la
atmosférica en una parte del resalto, por efecto de las fluctuaciones macroturbulentas, dando lugar a la cavitación; sin embargo, la intensa aireación de la corriente, debida precisamente a la macroturbulencia, contrarresta to. Los dientes y obstáculos que tienen ciertos sultan particularmente expuestos a la erosión
este efeccuencos repor cavita-
ción. El pie de la rápida y la franja del cuenco situada en la parte anterior al resalto son las zonas más sensibles, porque las altas están en contacto raciones co.
con escalón
Por esta
este
velocidades de la corriente supracrítica con el fondo, excepto en algunas configu-
tipo
razón
o deflector la erosión
de cuencos
entre
la
rápida
por cavitación
amortiguadores.
y el
cuen-
es frecuente
en
Aunque es menos brutal
y espectacular que el arrancamiento de losas por subpresión obliga a reiteradas reparaciones. La propia naturaleza de la corriente en el cuenco dificulta su eliminación. Los bloques sumergidos del tipo reau of Reclamation, fenómeno puede
para
retrasar
Rehbock o del cuenco "Tipo 111", son particularmente susceptibles
velocidades
su degradación
especiales
o revistiéndolos
*
121,
Re!.
(120,
superiores
a 15-18
realizándolos
con un blindaje*.
122).
50
mis;
del Bua este sólo
se
con hormigones
Abraslón
La última causa de averías es la abrasión. En los a11viaderos de superficie, el riesgo de abrasión por los sedimentos que t"ransporta la corriente es prácticamente nulo o, a la sumo, se aplaza hasta una época lejana, cuendo la sedimentación en el embalse alcance el nivel del umbral. Tanto los acarreos como los sólidos en suspensión son peligrosos porque contienen una proporción duras, de arena de tamaño fino de cuarzo anguloso.
significativa a medio; por
de partículas ejemplot granos
Algunos cuencos sufren daños merced a la abrasión que produce el el material del lecho del rio situado inmediatamente aguas abajo de la obra.. Esto ocurre en cuencos demasiado cortos o mal diseñados en los que se producen contra-
corrientes cuenco.
desde el Los sedimentos
trucción,
dejados
cio,
y las
dar
atrapados
derable,
del
y vallas
protectoras
distribución
entrada
asimétrica
abrasión, porque de las superficies Para protegerse
residuos de
los la
impedir
al
que del
le
caigan flujo
contra
la
desgaste
abrasión
debida
servi-
pueden
que-
consi-
salida
con
es
cubiertas
piedras.
Una
turbulento
en
agravante sobre
el
cons-
en
de
cuenco
una circunstancia el
la
un desgaste
pendiente
accidental
concentra mojadas.
de
visitantes,
proveer
hacia
su puesta
y causar
cuando para
es siempre
antes por
necesario
no protegido
y los
cuenco
especialmente ser
rio
solera
arrojadas
dentro
Puede
del
abrasivos
en la
piedras
abrupta.
la
lecho
ciertas
a los
para
la
áreas
sedimen-
tos atrapados, el cuenco debe tener una configuración autolimpiante, de forma que el sedimento preexistente, o introducido ocasionalmente desde una u otra dirección, sea ráp.idamente expulsado. .
Ret.
Esto puede
comprobarse
(34).
51
fácilmente
en un
modelo
reducido.,
siciones
logradas
ces
en la
dos
procedentes
a veces, Si
pero
debe
sobre
el
realidad.
Para
la
para
corriente
deterioro
es
lleva
superficies
de hormigón
tir
de este
mente~
con
superiores la
problema
el
en
las
dispo-
tan
efica-
cuenco
sóli-
en su salida,
del
agua
grado
desgaste
del en la
al
a la
abrasiva
de desgaste
longitud
debida
demuestra
sea menor
velocidad
cierta
abrasivos,
(50
entrada
resalto
de
es débil
en
corriente,
kg/ril:3)
crece,
hacia
-presa
de 10 mIs.
agua'el
el
,
con
A par-
muy rápida-
Las velocidades de los
cuencos
interior;
ade-
tiende
a agravar
el
abrasión.
Los hormigones recientemente
al
paralelas
sóncomunes
turbulencia de la
entren
que el
de arena
de la
una
siempre
sedimentos
ordinario
el
cubo
que
se han colocado
Amarillo-,
velocidad
a 10 mis
y persisten más,
río
valor,
son
que
siempre
contenidos
la
no
La experiencia
en el
de que
en cuenta
piedras.
San Men Xia
tal
abajo
inevitable.
aún con altos
modelo impedir
de aguas
trampas
tenerse
y revestimientos
retardan
el
desgaste
especiales por
desarrollados
abrasión,
pero
no la
suprimen por completo. De cualquier manera, su utilización sería muy costosa para un cuenco amortiguador, dada la extensión de las superficies a tratar, excepto en pequeñas obras. Reparaciones Los tres
procesos
guamiento, subpresión. narse y el desarrollo de otro; el resultado
de deterioro
cuencos
de amorti-
cavitación y abrasión, pueden combide uno puede dar lugar a la aparición final es una aceleración en la degra-
dación que convierte al tructura muy vulnerable. * Ref.
de los
cuenco
de amortiguamiento
(85).
- 52 -
en una es-
Las
consideraciones
proyecto mente
previsiones si
se
fin
en
siempre
muy por tipo
guía
está
pilas, ción
será, Si
y durante mentar
desgastes
la
suele
debajo éste por
largos
nivel montaje
elementos
dificultad
Puesto
que
para
agua
será
una
situada
en el.río, seco,
el casi
resulta
se necesitará
muy rápido
~
la
apoyados
pasarela,
-con
mantener
estar
el
rápida-
La
horizontales,
desde
pero
atasobre
tal
solu-
muy cara.. aliviadero
períodos,
longitudinalmente
la ,ejecución
del
en
y reparar
cuenco.
completamente
El
en general,
del
solera
esté
se manipulan
que el
agua
del
incluir
importantes. necesaria
cuenco-,
a
'ver.ir
contracarga
de ataguía.
se prevé
inte
la
formada
que
poder del
a menos que
algún
tar
el
obligan
vaciado
de obtener
resalto que,
para
detectan
más común es el el
anteriores
ha de operar
frecuentemente
una buena la
de obras
rápida parciales
precaución es compartiy el cuenco, para faciliincluso durante su fun-
cionamiento.
3.6~3.
Trampolines siones.
y
láminas
Zampeados.
vertientes.
Problemas
Socavaciones.
Ero-
hidromecánicos.
Trampolines La denominación a la colocación
de salto
de esquí
de deflectores
al
o trampolín
final
del
se refiere
canal
de descar1I
ga del aliviadero. Estos deflectores imponen un cambio brusco de dirección a la corriente, cuando despega de la estructura de hormigón, de la que salen chorros que describen una trayectoria al aire libre y caen en una zona prefijada del cauce. La disipación de energía tiene.lugar, principalmente, en el volumen de agua que rodea la zona del impacto. El deflector
.
final,
Además, hay que miento hidráulico
macroturbulenciao
llamado cerciorarse y resisten
también
trampolín,
está
situado
a una
de que las. pilas no pertwrban el funcionalos fuertes efectos de la velocidad y la
(NoT).
53 (i
C; 1~~~
cierta que
altura esta
caída
por
altura,
son
el
los
trayectoria.
a lo
que contribuye
a la
aliviaderos
si
y el
el
nivel
siguiente
Las barras riales
sobreelevar la
cara
abajo
se forman
La primera la
lín,
objeto
con
contra
la
difícil
pequeña
(menor
tuación
de la
forma
de los
estudiarse
de
formados
trampolines
comportamiento
de
cierto
que
lo
respecto
hidráulico
no sea
to.
54
libre los
cimentación
respecta
unos
es
a la
márgenes
si-
y a la
resultados
da-
etc-,
especial,
que sólo De ahí
simétricos
formas
significativamente
capuede
la
gran
o asimétri-
superficies
encontrar, de
eviden-
de caída
fraccionamiento,
o por
trampo-
es,
altura
reducido.
general,
y el la
a las
a obtener
número
pueden
en
impacto
Por
Se pueden
mate-
produciría
es,
la
cortados
los
de indicar.
existentes,
planos
con-
espacio
que
cuando
en modelo
el
socavado,
preocupación
un caso
infe-
presa. de
el
lo
zona
alcance,
constituye
general,
cuenco reducir
esta
en orden
cara con
adecuadamente,
de impacto
lateral,
su
proyectista
la
zona
etc.
lo
osc11ao~ones
depósito
lámina,
proteger,
por
de la
al
y
del
50 metros).
progresiva,
disposición
la
d~
por
aire
más adelante
entre
que se acaban
adecuadamente
variedad vatura
de
remontante;
da emplazamiento
(ver
la
a veces,
insuficiente,
del
de satisfacer
-desviación
cos,
agua
chorros
de
determinar en el
vibración
del
entre
de
erosión
temente,
es
abajo
distancia
total
es posible,
perturbada
debido
preocupación
aumentar
para
situado
aguas
de oscilación
altura
trayectoria
ser
de aguas
inferior
de modo
cruzados).
puede
nivel
abajo,
la
de energía
de una posible
el
problemas
dos
disipación
erosionados,
hasta
de su
libre
que
y
chorros
espacio
efecto
salida
varios
largo
vertiente
de aguas
principales
de chorros
La lámina rior
hay
nivel de
parámetros
chocar
peligrosas
del
ángulo
Cuando
hacerles los
encima
para distintas
de curla
misma cuyo. distin-
Un caso particular cotas muy bajas, a la durante
la
viadero.
construcción,
Argelia*-,
estos
el
de los trampolines situados a de galerías de desvío del río
utilizadas
En algunos
altos,
es el salida
proyectos
-Sidi
trampolines
y funcionan
son
entonces
que se produce
posteriormente
tipo
Mohamed Ben Aouda,
sumergidos,
como
un cierto
como alipara
un cuenco
en
caudales
amort'iguador,
de resalto
hidráulico
en (fig.
9) . Láminas
La lámina las
en caída
vertientes
vertiente
presas
bóvedas
en caída cuyos
desplome"
o subverticales.
una parte
de la
este
fin,
se incorporan
por
debajo
del
los
flujos
múltiples,
mina,
chocan al
entre
agua
el
mente, dicador
eficacia
es significativa
sión
eficaz;
láminas
ésto
delgadas
vertido-,
en
los
del
es decir,
para
de
"en
cauce.
A
o ligeramente de modo que antes
de
ser
superficie
de
fricción
se
sustancial-
alcance
de
aumenta del
impacto
La disipación en
son
lá-
la
pequeñas
un
in-
de energia
produce práctica
5 Ó 6 metros
las
el
deflectores la
en
la
fragmentación
no se consigue -menos
sobre
sólo disipar
fragmentación
derredor
la
intenta
y deflectores,
conseguida. si
se
abajo
de vertido,
forma,
aire
presenta
de aguas
por
o sobre
disminución
sólo
se
impacto
umbral
De esta
la
del
separadores
sí
y el
de la
antes
obtenidos
aire.
siendo
paramentos
al
mismo,
libre,
En ocasiones
energía
entre
lanzados
libre
una
emul-
más que
sobre
el
avenidas
umbral
de alta
con de fre-
cuencia.
Los deflectores para
láminas
Africa
del
.
..
Denominada Ref.
y trampolines
vertientes
Sur
-P.K.
Es Saada
sobre
incorporados bóvedas
Le Roux y Hendrik
recientemente.
(13).
55
po~
a los
D.F.
Verwoerd**,
umbrales
Roberts en el
en rio
Orange-,
responden
anchura
del
vertiente
cauce -el
de
una significativa
puertas
diseñadas
tancial se
energía
no es
y los
que
de
directo queños
superficies
volúmenes
de agua
ción
con
de
cuyo
Cuencos
ocasión
no se ha la
colchón
resultante Las com-
y situadas
de forma
una
la
zona
agua
por
resalto
fricción
son
reside,
normalmente,
intensa
tienen
vertiente
que
tiene
puesta
los
la pre-
mismos. en
el
hecho
más grande,
y
un
menos
contacto
con
las pe-
o excepcionales
preexcavación
sobre
lu-
de la
en servicio
una
El
macroturbulen-
Las situaciones
transitorias
de la
rodea.
-fluctuaciones
cavitación-,
son
la
y
hidráulico;
de la
es mucho
sus-
de impacto
que del
parte
una
sea de profundidad
solera
del
alivia-
o bajo de
y el
protec-
reducida.
de socavación*** de una
hipótesis * Ref.
de
mojadas.
de agua
en
energla.
diferente
efectuado
lámina
La elección la
hasta
acompañan
más
es,
lámina
aireación
embargo,
masa
afectada
las
cuando
impacto
de agua
turbulencia
se producen dero,
la
esencial
masa
con
la
a la
abrasián,
La diferencia la
sin
se conserva
gracias
lámina
indicadas la
la
parecidQ.*.
casos,
en
Cuando la
de
de la
de am
efectos
espesor
Aubert
fundamentalmente
dinámica,
áreas
los
10).
presas
fuerte
profesor
de
se disipa
de que
el
bruscamente
energía
la
las
disipación
por
en un cuenco
sión
y el
mayoría de la
fenómeno
cia
60 m3/s/m
un efecto
disipa
gar
en
produc~n
En la
(fig.
trasversalmente
cálculo
4 metros-,
produce decalada
repartir
'de
de"
trampolín
preocupación*
permite
caudal
aproximadamente, el
a esta
(49,
**
Ref.
(11).
***
Ref.
(5,
de que,
restitución
a partir
con
de un cierto
123).
93,
94,
trampolín
96).
- 56 -
grado
se
basa
de de sarro-
en
FIGURA 9.
ALIVIADERO
(ARGELIA).
DE LA PRESA L'~ 51DI
MOHAMED BEN ~OUDA
DENOMINADAES SAADA RECIENTEMENTE
.'
0 (1)
PLanta
(Al Dientes
186.:~~~
oI
generaL
deL aprovechamiento
deftectores
fl! 50 .
de aguas abajo
188.50
I (2) PerfiL
longitudinaL
del aLiviadero
57
0
60 -r-~
~
180.00.
I 154 .00
G) (J)
Secció~
o I
30
60m
1I
tl'a'lsuel'sa~
torre
A.A
de toma
0
I .
12.50
(4)
Secc iór¡ trarlf3t1er6at
de
l.as
et cuerpo de presa
58
gaterías
bajo
fA
al
..G)
-o
AA
BB
~ FIGURA
10.
~ PRESAS P.K.
LE ROUX y HENDRIK
(AFRICA
VERWOERD
DEL SUR)
AlA Sección verticaL
(2) PLataforma
BIB ALzado desde aguas abajo
(3) Tubos de Aireación
(1) Diente
separador
59
Deftectora
,.
PRESAP.K. VERTEDERO
LE
ROUX(AFRICA DEL SUR)
LIBRE CONDIENTES DEAIREACION
60
110 del
cuenco
aumentarán nuado
del
autores
producida
sobre
un material
presentativas
2,3
del
efecto,
de
al
se hace
caudal y el
h:
desnivel
q:
caudal
nivel
de
lámína
de
aguas
que
cae
más re-
específ~o,
nivel
la
realizadas
profundidad
el
Las variables
es
d:
que proporcionan
de una
el
embalse
del
y
agua
Véronese,
en modelo
b)
en el
obtenida
reducido:
(m) total
(m)
específico
(m3/s
por
su parte,
modelo
reducido
la
y
la
Rober't
. m)
recoge y
los
la
envolvente
datos
que
está
de
die-
la
cuenco
si
se
independientes el
cuenco;
en
profundidad
final
es
influyen
necesario 94)
consultarse
del.mismo,
sólo
(Ref.
son
excavado
de que
r'esistencia
pueden
ellas
caracter'ísticas
de Martins el
Geor'ge**
Todas
hipótesis
que ser'á
en
L.
en el
de las
ecuación y: nivel
a)
respecto.
de mater'ial
funcionamiento
balse - el
conti-
qO,6
infOr'me
cohesión
* En la
no
en servicio*:
independiente la
el
sobre
fór'mulas tipo
bajo
isotrópico.
de Martins,
hO,lO
En un otr'as
funcionamiento
libre
más conocida
q O , 54
obras
=
cuenco,
caudal:
entre
de observaciones
d
el
y extensión
funciones
vertido
medidas
h O,225
La fórmula ciocho
el
el
total de las
1 , 9
del
granular
La fórmula
a partir
=
por son
desnivel
d
con
han propuesto
máxima
abajo,
cuenco.
su profundidad
aliviadero.
profundidad
el
socavación.
significativamente
Diversos la
de
para "h1.
trata
de
en el
alcanzar
es
el
una
la
desnivel lámina
desde el umbral de control. - el final del trampolín si se trata de un aliviadero Martins indica Que, en todos los casos observados, está situado sólo unos metros por encima del nivel ** Re!. (49).
- 61 -
toda
vez
que
tiempo
de
profundientre
en
caída
el
emlibre
con rápida. el citado borde de aguas abajo.
dad de equilibrio. La validez de estas ecuadiones mar un orden de magnitud está reconocida por los
para estiproyectis-
tas, incluso en el caso de trampolines situados al final de rápidas de gran longitud, a pesar de que el ángulo de incidencia del chorro y la distribución transversal del caudal son parámetros importantes que no se toman en cuenta. Sin embargo, por
estas
tanto,
las
retorno-,
de los
cuenco
se
estabilidad
de las
cauce
abajo
aguas
embargo,
implica
de altura zamiento valle
cabe
alcanzará
sin
obras
sea
abruptas
Por
muy como
para
ecuaciones
anteriores
sión
socavación.
de la
Aliviaderos
favorable
que
de chorros
-por
ejemplo,
ni, de
lo
y
las
la
profundidad
seriamente la la
del
con
laderas
un emplaes
demasiado máxima
Sin
más frecuente
más normal
una
la
erosión
es decir,
márgenes temer
socavac1ón
ancho,
pequeña,
haga
la
incontrolada.
es
de un valle
no
dada
que
el
altas por
preocupante
y las
exten-
cruzados
Se puede aprovechar tientes
quede no
contrario,
estrecho
que
aunque
tan
el
cuenco
-corrientes
c~mprometer
márgenes
y pendiente
abierto.
esperar
las
existencia
reducida
del
y lateral
principales,
y de
la
perfil
prácticas.
casos,
una situación
ya que
el
remontante
consecuencias
mejor
del
no definen
erosiones
y sus
En el final
fórmulas
la
intersección
de un aliviadero
de los
chorros
de superficie
ver-
y de un
aliviadero de medio. fondo-, para disipar una parte de la energía y reducir el cuenco de erosión que se obtendría con un solo aliviadero que evacuara el mismo caudal total. Así, zados.
como han para
aliviadero .
ReC.
la
demostrado
presa
intermedio,
de
Alto
los
ensayos
Lindoso,
de caudal
(80.81).
- 62 -
"Q",
de Lencastre en
Portugal.,
se sitúa
debajo
realisi
un
dE" un
aliviadero chorros
de superfic en la
sultante
puede
que la
solo
Queda,
llegar
a ser
la
involucrados:
la
y número
sos,
las
Cuando acudir a cluso en con mayor
re-
más pequeña intermedio
fun-
en mo-
de los
parámetros
vertical
entre
relación
de caudales,
chorros,
que los
no obstante, sensible de
los
aliviaderos,
de las
etc.
chorros
.problemas
eléctricas,
situadas
Ensayos en modelo
los
cuenco
sistemáticamente
tridimensional
líneas
instalaciones
desagüe
estudiar
y precipitación
sobre
del
ligeramente
citado
distancia
de los
formación
de agua:
por
alturas,
-c ruzándose
"Q".
influencia
Conviene observar, conllevan un aumento por
el
QII
profundidad
incluso
caudal
embargo,
reducido
anchura
el
"0,5
la
para
con
sin
de caudal
inferior-,
que resultaría
cionando
delo
parte
ie
cruzados planteados
masas pulverizadas
transformadores,
en las
laderas,
acce-
etc.
reducido
se trata de grandes aliviaderos resulta necesario la realización de ensayos en modelo reducido -inlos casos de valles abiertos-, a fin de estudiar precisión, la forma y dimensiones de la socavación
libremente creada por el aliviadero y definir las protecciones necesarias para limitar el desarrollo de la misma. La dificultad ción
de
principal las
en
heterogéneos
con
ción
que, sobre
servado
el
definir algunas el
modelo
a escala
En los
casos
ensayos de
caso
veces,
los
grados
afectados los
reside
por
de un proceso
la
modeliza-
erosionables,
coherentes, de
-macizos
alteración
y
discontinuidades;
procedimientos puede
en
materiales
de materiales
diferentes
más o menos
es importante modelo
los
características
especialmente siempre
de
incluso
dureza, también
de verificación exigir
de erosión
la
del
reproduc-
realmente
ob-
natural.
de valles
abiertos,
63
la modelización
completa
del
cauce
y laderas,
metría
adecuada,
cuenco
finalmente
escala
puede
dado
que el
granular
mediante
permite
causar
natural
en la
casos
trampolín
la
tipo el
el
y con
del
efecto
del
qe
agua,
de
granulode
de investigación,
diámetro
del
motivo
geometría
,
de la
y dimensiones
máxima
de impacto
excepcionales,
de adecuada
con
profundidad
zona
forma
en este
varía
La
o gravas
No obstante,
problemas
utilizado.
salvo
estudiar
desarrollado.
talud
se registra
arenas
la
material
socavación
y no
suele
ser,
preocupación. suficiente
En
un
alcanc&,
,
la
'
.
erosion remontante sera moderada y no se req\J1ere mas que una pequeña, o incluso nula, protección -muros pantalla, mantos de grandes bloques-, para asegurar su estabilidad; el problema se plante~, especialmen~~, para caudales cuando no se p.ro~uce el suficiente despegue del chorro. Las
corrientes
de una sus co
excesiva
y
sus
suelen
elementos, didades,
pueden utilizarse
o etc;
de
lateral ir
la
el
crecimiento Para
mantos
de sus etc-,
ya
de
de
que
del
cuen-
detener
este
estos
características son
causa
o revestimientos
combinaciones
diseño
la
socavación,
agravándose.
pantallas,
pendientes,
en modelo
frecuentemente, de
con
hormigón,
en el
pesos,
ensayos
son,
evolucionan
efectos
escollera
retorno
extensión
características
proceso de
de
bajos
gran
mismos -profun-
utilidad
los
reducido.
El diagnóstico sobre el desarrollo del cuenco en valles estrechos es mucho más aventurado. La posibilidad de estudiar su formación con un modelo de fondo móvil no es aplicable en estos casos. En efecto, el perfil de equilibrio alcanzará hasta después de haberse removido una gran dad de material, las
lo
estructuras
abajo,
que puede comprometer
principales
de barras
u originar
perjudiciales.
la la
Los casos
estabilidad
formación,
no se cantide aguas
en que pueda pre-
sentarse una roca de excepcional calidad, cuya degradación sea irrelevante a pesar del ataque continuado de la presión dinámica,
la
cavitación
y la
abrasión,
64
son
tan
raros
como
las
grandes
cascadas
naturales.
TOl~
cada vez sean más numerosos los
ello
-;
no obsta
a:iviaderos
ria
irremediable
de
los
la erosión
proyectistas
riesgo calculado-, del funcionamiento
en
del
este
avanzará lo la adopción
que se alcance
una situación
en
protección porque son
que funcionan durante elevados, lo .que sí ha-
cauce y laderas. caso
-que
es la de preferir real del aliviadero,
que la erosión ra no impedir
que
emplazados
valles estrechos en los que no se diseña ninguna en la zona de impacto. Esta tendencia se explica muy poco frecuentes los aliviaderos mucho tiempo en régimen de caudales
para
puede
La actitud llamarse
de
hacer un seguimiento en la suposición de
suficientemente despacio de medidas correctoras
como paantes de
critica.
Si los aliviade~os están situados en valles estrechos y han de funcionar todos los años con caudales elevados, resultará inevitable un fuerte proceso erosivo. Un ejemplo destacado es el aliviadero principal de la presa de Tarbela* por el cual se evacúan cada año, durante varias semanas, caudales del orden de 8.000 m3/s (caudal de cálculo, 14.000 m3/s; altura 130 m) (Fig. 11). El trampolín final del canal de descarga lanza el agua a un barranco lateral que, a su vez, gía
desagua en un pequeño de ambos cauces
riable,
localmente
y no se dispuso pantalla ras.
por
En estas
es compleja, resistente
inicialmente
debajo
afluente
del
condicione~,
-que ha movilizado varios pocos años transcurridos
del
río
con roca
Indo.
de calidad
pero completamente ninguna
trampolín
protección,
que alcanzaba
se produjo
La geolomuy va-
fracturada, excepto
una
ambas lade-
una fortísima
millones de metros cúbicos desde su entrada en servicio
erosión en los (1974)
y que ha comprometido gravemente la estabilidad del trampolín-. obligando a realizar una protección de hormigón compactado. con un revestimiento anclado de hormigón armado. que ha supuesto un volumen total del orden de 700.000 m3 **. . Re!. ..
Re!.
(19,87,88) (68).
- 65 -
No es fácil predeterm~nar inicialmente las protecciones que serán necesarias una vez que el aliviadero "entre en funcionamiento. El proyectista no dispone tan siquiera de la herramienta
aproximada
vil,
que
puesto
el
es mucho menor, zarse dos,
Los
total
-arena
para
generalmente,
tá
después
hace fin
que
partir fue
los
resultados
el
con caso
pues,
diseño
tuados ción
el
de los
Así el
a la
a menos
primeros
vertidos
de las
en valles
de energía
presa
que
un modelo cuenco,
reales
del
a su sensidinámicas, cohesivo,
deban
podido
La
diaclasas,
presiones
haya
es-
riguroso.
debido
las
del
de dife-
discontinuidades,
con
final
pa-
alcanzará
de rocas
-juntas,
obtenidos
poco
funcionamiento.
científico
de
cohesión
que
de
erosivo,
fluctuación
reserva,
el
dado
de sus
proceso
construi-
baja
amplitud
un nivel
gra-
y cemento-,
modelización
desarrollo
de la
la
alcan-
en conseCuencIa,
discontinuidades
en el
de
y,
tiempo
adecuada
tales
frente
de prever
siderados
un
alcanzado
fallas-
bilidad
sobre
y especialmente
de
fracturas,
de
la
de haber
importancia
rocosos
útil
modelos
yeso
mó-
admisible
en materiales
ensayar
arena,
macizos
de fondo
"que puede
materiales
arcilla,
información
durezas,
lejos
y
cuenco final
con
arena
modelo
amortiguación
que el
o parcialmente,
Desgraciadamente, rentes
de
permiten
erosión,
el
de equilibrio
modelizar
aportar
cuenco
laboratorios
y cal,
aptos la
mayor
como situación
nulares.
ra
que constituye
ser
a con-
calibrarse
aliviadero,
a como
de Kariba.
criterio
del
proyectista
protecciones estrechos.
es fundamental
requeridas La idea
debe producirse
básica
en aliviaderos
si-
es que la disipa-
en un volumen
valente a vez y media, como mínimo, para disipar en un resalto hidráulico
en
de agua equi-
el que se necesitaría el mismo caudal flu-
yendo desde la misma cota, pero no cabe duda de que sería mejor un volumen ampliamente supe.rior. Aunque para alcanzar este volumen puede requerirse la excavación previa del cauce y laderas, es preferible a la excavación incontrolada que puedan realizar los caudales vertidos. Es deseable, sin em-
66
bargo, que el cuenco no sea mucho 'lás ancho que la lámina vertiente o los chorros, para evitar la 'formación de corrientes
de retorno;
informacion Las ten
un modelo
fiable
en este
protecciones
de paredes
proporciona
sentido.
destinadas
en revestimientos
fijas
a estabilizar
de hormigón
la
armado,
f~sa
mantos
de escolle-
ra y bloques así como combinaciones de ambos. Los mientos de hormigón armado son mucho más resistent&s roca frente de presión,
consis-
revestique la
a la degradación producida por las fluctuaciones debido a que también son más homogéneos. En la
práctica, no obstante, su empleo se limita a terrenos en los que sea fácil cimentarlos o apoyarlos -es decir, rocas de media o buena calidad-, ya que de los contrario su espesor resulta
prohibitivo.
Los mantos dos
para
las
que
de escollera
superficies el
horizontales
peligro
sustancialmente
o de bloques
de
o de
socavación
su campo
son
sólamente
pendiente
es pequeño,
lo
váli-
suave, que
en
reduce
de aplicación.
Puede necesitarse proteger el fondo, las paredes, o ambos a la vez; el caso típico de protección del fondo es el de la solera destinada a recibir el impacto de la lámina vertiente, generalmente al pie de una presa bóveda, pero existen numerosos trozadas,
ejemplos de este tipo o seriamente afectadas,
de losas que han sido desdesde el principio de su
puesta en carga, por 10 que es lógico preguntarse acerca de la naturaleza y amplitud de las solicitaciones a que están sometidas.
La presión zar
el
de
agua
valor
dinámica de
la
amortiguador
sobre
altura
la
zona de impacto
de caída
(Figura
12).
si pero
no
existe
decrece
puede alcanun colchón rápidamente
al alejarse del punto de impacto~ de manera que el neto es un esfuerzo de punzonamiento sobre la solera.
-
67 -
efecto Cola,
Lencastre, establecer nas de las
Hausler, George y otros autores. han intentado -en modelo reducido-, las relaciones entre algudiferentes variables de las que intervienen en el
fenómeno: sobrepresión, altura de caída, caudal específico, ángulo de incidencia del chorro sobre la solera, distancia a la zona de impacto y espesor del colchón de ~gua; también se ha dispuesto de algunas medidas realizadas en presas de explotación. Aunque los resultados presentan siones, ponen en evidencia la importancia
grandes disperdel espeso~ del
colchón de amortiguamiento, que debe ser muy considerable para evitar que la sobrepresión alcance el fondo (según Hausler, 45 m para el caso de un caudal e~pecífico de 100 3 m Is.m cayendo desde una altura de 100 m). En todo problema
caso,
por
es
resoluble
solera
está
apoyada
efecto
viga
por
con
el
coso.
aparte
el
caso
el
factor
presentarse
contacto hasta
que no se haya
ques
capaz enteros
nuidades
y
presión
ya
que,
si
locales el
dinámica,
el
general,
la
en
cabe del
espesor
especial
esperar
algún
cimiento, de
basta
hormigón
la
zona
o con
se transmite las
zonas
equilibrada de
de corrientes
más peligroso
cuando
en consecuencia,
lico",
roca,
hormigón/roca
La subpresión
su valor, lera;
sobre
adecuadamente
abrasivo,
que puede con
en principio,
la
y
las
correspondientes.
Dejando sólido
que sea
asentamientos
dimensionar
armaduras
elevada
de roca
naturales
por
la
las
del
un efecto
subpresión cimiento
sin
ro-
disminuir
impacto,
en
las
la
so-
sobre de "gato
o de desplazar
encajados
caudal
se comunica
del
sobrepresión
losas
la
impacto
fisuras
más alejadas
que yacen de¡
de
lateralmente,
se produce
levantar
es
con
entre
las
hidráulos
blo-
disconti-
cimiento.
.
El fenómeno se puede agravar .
Ref.
(30.56,
58,
79,
49).
68
por
las
fluctuaciones
de la
presión
dinámica
existe tud
en la
zona
de esas
en la dor
de
a
contrario,
que
mismo autor
si
11,4
y en las
in'rt'nsa Segun
alcanza
de impacto,
menor
la
impacto..
fluctuaciones
zona
es
debidas
el
2,8
el
yeces del
especificas
que la
la
del
que
la
ampli-
presión
colchón
espesor
condiciones
ha encontrado
Lencastre..,
espesor
veces
macroturbulencia
media
amortigua-
chorro;
por
de su ensayo,
presión
media
y
las
el el
fluc-
tuaciones resultan irrelevantes para espesores del colchón superiores a 15 veces el del chorro. Es evidente que se precisan más ensayos para un mejor conocimiento del problema, ya que la influencia de la altura de calda, en especial, no parece
haberse
Resulta colchón
estudiado
suficientemente.
los
más importantes
que
de amortiguamiento
anteriormente, resalto sas
daños
al
hidráulico.
como la
pueden
no existe
comentar Tanto
eventual
producir
las
substancialmente,
tud
de las
a
cuencas
riesgo en
espesor
el
de
un
descritos,
amortiguadores
hormigón
de agua,
magnitud
los
de vibración
alternativas,
sufrir
de
por las
lo-
y armaduras,
que
son muy altos en cuyo
la
caso
presión
y
se la
si
reduampli-
fluctuaciones.
El zampeado se sitúa to que su finalidad es, alcance
el
tensiones la
s~:~ejantes
los
fatiga
suficiente
ce,
ción
son
que puede
la
a una cota relativamente alta, puesprecisamente, evitar que la socava-
profundidad
de equilibrio
en la
que la
so-
brepresión y las fluctuaciones dinámicas serían irrelevantes; incluso sin un colchón de agua de amortiguamiento puede resistir siones. ciones
vertidos prolongados si no está sometido a subprePor esta razón se emplean aquí las mismas disposiconstructivas adoptadas para la solera de los cuencos
amortiguadores por juntas, monolitismo, . ..
Re!.
(63).
Re!.
(79).
resalto hidráulico: anclajes profundos
69
estanqueidad para prevenir
de las las vi
~
...
~
~
0 o --
~
~
M
~M
1.,-
I
CD
~-
'.\.
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.. .. .,
~~ I
f! \./'Aj j/ ~ "- --(
{"
"
,,
23~
',---
I
..
. ...
. FIGURA 11.
(1)
I
.
"- " ~ ..,
.
~ 00 ..,
.
"'V
@
~
A.A.
ALIVIADERO PRINCIPAL DE LA PRESA DE TARBELA (PAQUISTAN)
(A) PerfiL LongitudinaL Máximo niveL en eL embaLse:
por (6J
472,7.5 m
(7 J (8)
(2) , Cajero del. canal 372,10 (3) I Borde deL trampoLín: (4) I Mu~o pantaLLa inferior de drenaje (5) , Galeria
m
mediciones (10)
Nivel deL cauce antes de ~ e71trada en funC'io?tamiento del aLiviadero: 356,85
(B) PLanta deL (4) Muro de protección LateraL (5J (2) ejecutado en 1979/80 (6) armado
mú~tip~e8
Panta~~
(1) TrampaL!"
Hormigón
Galcria de d,'erza.ie tongitudina E.rtenaómetros et1 pozo de
(9)
transversaL
(3)
eL eje de La rápida Piez~etros
'7n
70
de inyecciones
cuenco EscoLLera Zonas de drenaje Hormigó" compactado
l.
..
8.
PRESADETARBELA (PAKISTAN).
71
ALIVIADERO
~h0 PERMANEr.TE EN UNA SOLERA
(1)
(2)
(J)
L\h
H
y
= Sobrepresió" perma"e"te = Profu"didad deL cotchó" =
Según
Si H
de agua de amortiguamie"to Dista"cia horizo"tat desde eL centro
de La zona. de
impacto
72
Ah Ah
R. Cota:
> 7.43
B
máz = 7.43 Vo2/2g . BIH2 = A h máz. e-43 .34 11 IH
braciones
y resistir
las
subpres10nes
residuales,
etc..
El
espesor de la losa y las cuantías de armaduras y anclajes han de aumentarse considerablemente bajo la zona de impacto y en sus proximidades; como el área afectada es relativamente reducida, el coste adicional no es excesivo. Por otra parte,
puede
gón/roca,
añadirse
con
cientemente
la
condición
alejados
La seguridad
también
un drenaje de
de las
que
zonas
adicional
los
del
contacto
desagües
hormi-
e'stén
sufi-
de sobrepres1ón.
proporcionada
por
un
colt;..",n
de
agua sólo es significativa en el caso de que sea suficientemente profundo. Como ya se ha dicho, los ensayos en modelo y mediciones realizadas en presas en explotación -cuyos resultados hayan sido publicados hasta el momento-, resultan insuficientes todavía relación existente Se estima, por otra
para conocer adecuadamente la verdadera entre todas las variables involucradas. parte, que la sobrepresión en la zona de
impacto de la solera y las fluctuaciones dinámicas asociadas no se reducen, sustancialmente, más que a partir de espesores de colchón del orden del 20% de la altura de caída. La creación tedero
de un pequeño
contraembalse,
situado
abajo,
de control
de disponer realizar
de un colchón excavaciones
cia)... volumen
aguas
amortiguador
muy elevadas
mediante es
una
sin (presa
que
de
un ver-
las
sea
formas
necesario
deVouglans,
Fran-
No obstante, conviene no reducir excesivamente de aire debajo de la lámina vertiente, con el fin
el de
evitar fenómenos de oscilación, fenómenos que también pueden derivarse de elevaciones del nivel causadas por la formación de barras,
aguas abajo,
Las protecciones rias . ..
para
impedir
Re!.
(114).
Re!.
(11,27).
con los
laterales la erosión
materiales deben limitarse
de la corriente
73
socavados. a las
necesa-
emergente
del
cuenco
y de las
1nev1 tables
corr1ent.es
de retorno.
Ello
im-
plica que no se pueden permitir los impactos directos sobre las zonas laterales en las que no haya suficiente calado, lo que obliga, a menudo, a ejecutar excavaciones del pie de la ladera. La turbulencia retorno la
es
zona
asociada
substancialmente
de
encuentran
impacto;
ciones de presión das. Sin embargo, relativamente cuyo
mejor
base
de apoyo
la
se
como misión,
además,
todos
tección
del
Si fosa
los
la está
protecciones contraria profundice
para es
produce
casos, borde
protección
las
impact.ó,
lateral
libremente,
los
muros
que
hasta
un valor
de estabiliuna
amplia
situación
más
laterales las
tienen
laderas,
debe
combina y
problema
en la
fluctua-
ser
pero, la
pro-
muro. se
un
de
se
subpresiones
La
principal
encajada,
constituye es aquella
anclajes.
en
muy ~tenuao muros de
bastarán previamente,
del
prácticamente
de agua alcance
del
diseñar,
objetivo
inferior
produce
lateral8s
su pérdida
de
o de
protecciones
sostenimiento
el
se
provocar
cuando
el
que
salida
sometidas estarán de r~vestimientos
ejecución
p.roblemática en
las
de
la
o muy inclinado.s, remedio
y
que
suficiente
pequeñas
dad,
si
a que serán si se trata
verticales
corrientes
menor
así,
a distancia
hormigón
a las
con
la
conjunto.
la
que
para
ahí, el avance adicional de la profundidad lentamente. En estos casos, es recomendable
que,
la
de ambas La
profundidad
suficiente
solera,
estabilidad
se permite
que
una
la
situación socavación
del
colchón
a partir
se produzca cimentar los
de muy mu-
ros laterales -desde el principlo-, varios metros por debajo de la socavación final, lo que significa complicadas excavac10nes en zanja. Para reducir la profundidad de estas excavac1ones, puede intentarse hacer más lento cavación a partir de una cierta profundidad, locación
de bloques;
sin
embargo,
74
está
el proceso mediante.
situación
de ~ola co-
es mucho m~
nos
segura
y conlleva
dificultades
prácticas
de ejecución
a
menudo insuperables. La protección lateral mediante escollera o bloques de hormigón sólo es recomendable para los valles abiertos, como ya se indicó anteriormente. Se utiliza para estabilizar taludes relativamente suaves dentro de la fosa, o en la parte superior de las márgenes situadas a suficiente distancia de la
zona de impacto.
3.6.4.
Ensayos
en modelo.
Ya se ha dicho dias
de los
laterales ras, tes
partes
a los
canales
.rápidas,
en modelo,
que
habitualmente es,
modelización delización
que siguen obras
El dimensionamiento resalto
sólo
contrario,
el
ensayo
ocasión
cauce.
lo
en-
muy diferen-
cuando
con
se refieren,
estas del
partes
ensayo
de
que
da pie
a la
Por
tanto.
las
únicamente,
a la
mo-
de restitución.
ensayo
de los
embocadu-
normalmente
aliviadero.
puramente
requiere
sustancialmente
Así,
del
frontales,
de diseños
generalmente,
conjunto
de las
requieren
utilizados. al
e inter.rne-
aproximación,
trate
de restitución del
consideraciones
no se
arriba
-vertederos
de
túneles-,
salvo
condiciones
de aguas
de superficie
o circulares,
son modelizadas, las
las
aliviaderos
pozos,
sayos
que
en modelo
tipos
sólo
hidráulico
empleados
tiene
el
de un cuenco
si
el
diseño
difiere
normalmente;
interés
de
de
de verificar
lo el
proyecto.
Si se construye
el
modelo,
debe emplearse
información sobre las fluctuaciones dinámicas numerosos puntos de interés de los paramentos de la rápida, solera, pie de. muros laterales, Ret.
(97).
75
para
obtener
de presión en mojados: final etc.
Actualmen
te
ya
se
dispone
fluctuaciones tamiento
automático los
desviaciones Por
de
casos
nes
de agua.
las
parámetros
el
de agua
alcance
deseados
el
ángulo
sólo
perm.i te.
obtenidas,
un
.además.
reducido
es,
para
por
0tra
caudales El
indispensable
vertientes
capaz la
obtenerse los
sobre
de
de
emplazamiento es.
comprometer formación.
las
para
colcho-
dar
a
fragmentación
los y
el
experimentalmente.
esfuerzos
d.imensiones
abierto
ya ha sido
en este
mayor
en
e jerc
caudales
El
idos
sobre
pequeño-. este va-
crecientes
que
decrecientes.
estudio
móvil-,
parte,
permiten -medias,
el trampolín, y determinar el caudal -normalmente por debajo del cual se forma un resalto hidráulico; lor
de tra-
interés
es
trampolín
medi r
las
etc-.
de salid,a,
puede
de
que
de
y láminas
de
registro
y de medios
medidas
modelo
detallado
chorros
de
estadísticos
de trampolines
diseño
equipos
distribuciones,
contrario,
los
de
piezoeléctricos-
tipicas,
el
mode lo
ello
-sensores
determinar
El
para
caso. la
la
'comentado.
abajo,
ayuda El
investigar
estabilidad
aguas
-con
finales
del
de
objeto
si
la
de un
fosa
modelo
principal
erosión
trampolín,
de barras
la
en
de
fondo
del
ensayo
remontante
puede
o contribuir
transversales
un
al
a la cauce.
En el caso de emplazamientos estrechos, una investigación fiable de la socavación implicaría la modelización de la roca y sus discontinuidades cuado*.
Aunque en este
con un material campo todavía
de cohesión
queda mucho por
adehacer,
el modelo reducido es un buen instrumento para el proyectista. Los ensayos deben iniciarse con un material totalmente erosionable y reiterarse vos; si hay' barreras
.
Ref.
con materiales ligeramente a la erosión bien definidas
(67)
76
cohesi-en .el
fondo.
laterales
también, terial
o hacia
preferiblemente no
existencia,
medir
las
o no.
de los
de
significativos.
hacer
la
predecir
así
roca
protección
sin
la
revestimiento del
socavación
roca
erosión
o la
probabilidad de
profundidad
la
no un
colchón
de agua
constituyen
fijos,.observando retorno. de
A estos
dos
variables
que
de que
la
amplitud
una d~-
Se puede
baja-.
tipo. la
forma. a la
o
pueden
dinámicas
esta
afectada, y
Se
de protección..
-normalmente
determinado
ma-
condiciones
potencial
obra
resulte
las
con
fluctuaciones
obteniéndose. sobre
frente
de
modelizarse
ensayo
así
corrientes y
de
primer
laterales
presiones
información
berán
del
han
investigarse
largo
velocidades.
en puntos valiosa
Pueden
a lo
arriba-.
después
cohesivo.
de circulación la
aguas
utilidad
una del
efectos.
la
lateral
fundamentales
de del
la
ensa-
yo. Si el
la
fondo
modelo
excavación ni
miento fondo
didad
fiables,
deben
a la
revestida hormigón
hasta
por
en este
las
situarse
móvil
el
fijos,
de socavación;
timaciones
será
abajo-.
de laterales
dad final
el
aguas
sólo
su
debe
que
de
y para
modelizan
emplazamiento
socavación
-no
extenderse.
debajo
sentido.
paredes
en
lateralmente la
en el profundi-
obtener el
antes
correspondiente
en
es-
revestide
a la
someter profun-
final.
La medida de velocidad a lo largo de los laterales permite también evaluar el riesgo de un mayor o menor transpo"rte de sólidos gruesos, con el consiguiente .efecto abrasivo, especialmente de limitarse cal,
si el fondo no está con la construcción
que está
pueden plantearse paredes laterales ladera,
lo
menos expuesto otros tienen
que obliga
revestido. Este peligro puede un revestimiento vertia
la
abrasión;
no
obstante,
problemas de estabilidad cuando las una función de sostenimiento de la
a la
ejecución
-
77
de anclajes
profundos.
3.7.
PROTECCION CONTRA EL HIELO El
ra.
hielo
puede
Unicamente
-juntas
la
guías-,
puede
momento
acumulación ciencia
para
perniciosos las
hacer
pueden, las
de Mica
Creek
Tambi~n
Por
efectúa
ducido
por
el
hielo,
propio
tablero
que
que evite
las
profundidad de aire evita
bajo
arrastran la
evitar
formación
por el
el
ha
o
en
como en
las
bloqueo la
de las cara
de aguas
calor.
En otros
casos,
perforados agua,
situados
un
agua el
tablero
pro-
abajo
del
aislamiento se
inyecta
a una
de modo que las
superficie contra
presas
compuertas
de
de hielo
algunos
(Canadá)..
de
la
cubiertas de
provisto
del
efectos
desagüe
estar
nivel
masas pul-
las
de
tubos
hacia
las
una
la efi-
producirse el
t4ountain
calentando
pérdidas
comprimido
ello,
provocar
o reduzca
Al helarse
subterráneamente,
y de Portage
se puede
todo
en
de emergencia.
flujos
eléct~icas
ra-
compuertas
pueden
igualm~nte,
líneas
vulnerables
de aireación, las
a1iviaderos los
su apertu-
elementos
a situaciones
y resaltos.
edificac1.0nes. se
los
utilizables
que desvíe
agua,
y bloquear
conductos
frente
de los
sobre
aliviaderos
aire
drenes,
de trampolines de
de
mantener
de hielo
verizadas
compuertas
calefacción
Las filtraciones
de
las
de estanqueidad,
nuras, todo
dañar
burbujas
más caliente, de la
cierta que
compuer-
ta.
Otras alternativas consisten. en bombear directamente, hasta las inmediaciones de las compuertas, el agua tomada del fondo del embalse -más templada-, o el agua de refrigeración de los alternadores. Las pilas de hormigón pueden también protegerse calentando eléctricarnente las armaduras...
,;
78
-
4. ALIVIADEROS DE FONDOY SEMIFONDO 4.1.
FINALIDAD.
PRINCIPALES.
COMPONENTES. CARACTERISTICAS
En este capítulo están comprendidos los aliviaderos de orificio o sumergidos; es decir, conductos o galerías que funcionan en carga, en toda o en parte de su longitud, y cuya función
es evacuar
se.
aguas
abajo
con
carga
en la
ducción
se han
Aunque la
no
en este
carga
es
dad, rán
algunas
capacidades
un
cri
una
Sin
del
ros
sumergidos,
ción
requerida,
Los recientes
las
que de
son la
río
carga
progresos
superficie de
la
con-
clasificación,
o semi fondo
se
apli-
de evacuación
cuya
o a una
equivale
a la
parte
totali-
de evacuación
en este desagües
capítulo
de
se ha-
sumergidos
con
indicadas.
función
de
la
de los
su
estado
en el
aliviade-
capacidad
hidráulica, de
y del
embal-
y 3.5.
de
de disposiciones
prevista al
3.4.
capacidad
sobre
diversidad
frecuencia
de restitución
que
de
embalse,
también
~el
longitud
caudal
de la
consideraciones menores
cierta
dispositivos
embargo,
agua
aliviaderos
de fondo
y cuyo
proporción,
el
estric.to
hidrostática
misma,
río
secciones
terio
a los
a la
Hay una gran
la
y en en las
capítulo,-
o una gran instalación.
Los
de aliviadero
de la
la
al
presa.
descrito
existe
igual
importante
la
entrada
denominación
ca,
de
de
o restituir
del
empleo.
de
de la
de
tipo
de
las
evacuapresa,
condiciones
tecnología.
proyecto
y construcción
de
compuertas permiten hoy instalar desagUes profundos, de gran sección y bajo fuertes cargas, para la evacuación de grandes caudales de avenida. Esta disposición tiene indudables ventajas;
uno de sus inconvenientes
de evacuación . Ref.
(11,21,27,
sólo 32,
crece
puede
proporci.onalmente
136).
79
ser
que la a la
raiz
capacidad cuadra-
da de la
carga
régimen
de caudales
aliviadero
ante
severas
equipos
el
los
parte
los del
frente
a las
-
en las un alto
de las
de fondo
Por
otra
ocasio-
de fiabilidad
~ondiciones
de
los
y aptitud conocimiento, de resistencia
construcci.ón
y semifondo
la
parte.
exigen
del
de circulación
del
de las
desagUe.
agua.
presas
pueden
cometidos:
control
y evacuación
de las
vaciado
del
para
embalse
avenidas
realizar
reparaciones
en
la
presa control
del
do desc~nso
nivel
rápido
del del
embalse.
nivel
del
durante embalse,
su primer
llena-
en caso de emer-
gencia evacuación de sedimentos desvío del río duraAte la construcción de 1a presa desagUe parcial y preventivo del embalse, ante la inminencia
de una crecida,
Los caudales
destinados
creando
un "colchón
a mantener
suelen ser en el cauce de aguas abajo, ral, se desaguan por tomas especiales.
Se indican,
a continuación,
algunos
sobre portantes que informan proporcionan una idea general las
instalar.un
y un buen
en la
el
in~rementar
profundos..
evacuados
velocidades
siguientes
preciso para
grado
utilizados
altas
ser
bien
que han de funcionar.
desagUes
caudales
Los desagües los
puede
no se conoce
de desbordamiento.
proyectista.
materiales
-
riesgo
grandes
de los
tener
río.
que si
complementario
hidromecánicos
regular
por
del
condiciones
nalmente. para
de forma
de superficie
seguridad las
de agua.
posibilidades
de estos
una cierta pequeños
ejemplos
de avenidas" circulación y,
en gene-
de obras
recientes las realizaciones sobre el orden de magnitud
dispositivos.
80
lm-y
de
La finalidad principal de los desagUes es la evacuación de avenidas, como es el caso de la presa bóveda de Kariba, en la frontera de Zambia-Zimbabwe, cuyos seis desagües, de 8,5 m x 9,1 m, evacúan 9.500 m3/s bajo una carga de 33 m (Fig. 13). El aliviadero de Cabora Bassa* en Mozambique (Fig. 14) está formado, principalmente, por ocho desagUes de medio fondo equipados con compuertas de segmento, de 6 m x 7,8 m, que desaguan, en total, 13.100 m3 /s bajo una carga de 82 m. Los Ohdo,
cinco
desagües
en Japón,
junto,
bajo
ción
eficaz
sagüe
guar
una
carga
58 m.
del
embalse está
3
La presa tiene tal
dos
desagües m3/s
profundos, 3 350 m /s
con
gües
la
carga
presa
una carga
de fondo
es
de tierra esta
Croix...
en con-
la
explotaEl
de-
de M' Jara**,
misma
finalidad.
con
m, que puede
de 4,5
(Fig.
m,
de 72,7
con
m.
dispone una
desa-
en Francia, un caudal
La presa de dos
capacidad
funciones
de avenidas o para
15),
x 4 m, para
en Francia,
de mantenimiento
m3/s
de
de 73 m.
de 59 m. Las
evacuación
gravedad
de avenidas.
m x 6,6
una carga
m x 3,3
de
3.800
control
para
de Sainte
presa
Su finalidad
de 6.2
también
de 3,5
son
ciones
proyectado
la
evacuan
el
de la
bajo
de La Barthe...,
m,
para
de segmento,
bóveda
de 1.100
de
principal
m / s bajo
1.400
de
5,6
en Marruecos. .
fondo
de 5 m x
de fondo
una compuerta
de
y el
vaciado
un desembalse
bóveda desagües
unitaria
de estos
dos para
rápido
to-
de desaopera-
en caso
de emergencia.
Los desagües trafuertes ra evacuar .
.. ...
Ref.
(116.
Ref.
(177).
Ref.
(11).
de fondo,
de Khashm el las avenidas
de 7 m x 7 m, de la
presa
de con-
Girba, en Sudán, están previstos paprincipales y dar paso a avenidas m~-
119).
- 81 -
nores,
tras
bajar
cantidades m3/s x
32 m de carga m,
de
la
16),
en Sudán, 3 7.500 m /5 con El 7,5
m, con
sas,
para
durante
el
misma
Un ejemplo durante
el
bóvedas
múltiples
m3/s
evacuación
de segmento,
hasta
con
dos
después
de
150 m de carga.
del
La restitución períodos
carga
primer
llenado
la
19 m cau-
control presa
de
Johnson)
en Cana-
m x 3,35
m, equi-
permitir
desagües
la
evacua-
de funcio-
fueron
tapona-
embalse.
aguas abajo
en que no se producen
de
el
75 m, y capaces
del
de caudales
el
de 4,4
Estos
de
otras
para
es
para
carga
lQ m x
presa.
5 (Daniel
desagües,
de
muy importantes
previstos
embalse,
con
nar
desaguar
de
entre
de la
pados
con
una
de caudales
desagües del
bajo
adoptada,
dos
m3/s,
pudiendo
(Fig.
fondo,
Se construyeron de 1.000
Roseires
de
dá**. ción
de
7.700 de 6 m
de 37 desagUes
de r~anicouagan
compuertas
desagUes,
contrafuertes
fue
llenado
de
de
de construcción
primer
es
de 35 m.
la
45.000
de grandes
seis
grandes
presa
disposición
período
evacuar
máxima
finalidad,
de
de la
Los
aproximada
consta
permitir
para
contrafuertes
principal
Esta
~mbalse, 16).
de la
capacidad
16).
(Fig.
una carga
en Brasil~,
(Fig.
del
su capacidad
presa
tienen
aliviadero
Jupia
nivel
de sedimentos.;
con
10,5
el
crecidas,
de la presa se realiza,
en los normal-
mente, mediante válvulas instaladas en el extremo de las tuberías forzadas, lo que permite regular los caudales con más precisión que con las grandes compuertas. Se puede citar, como ejemplo, la presa de gravedad de Grand Coulee, que está equipada con 40 conductos de restitución, de diámetro,
que se emplean
para
el
control
una capacidad conjunta de 6.370 m3/s de anillo. Otro ejemplo, más reciente, . ..
Ret.
(11).
Ret.
(37).
- 82 -
(U.S.A.), de 2,6 m
de caudales,
con
y dotados de válvulas es la presa arco gra~
o
I
10 20m .
I
FIGURA
13.
PRESA DE KARIBA
(ZAt4BIA-ZIMBABWE):
CERO EN SECCION POR EL ALIVIADERO EN CARGA CARGA
(1)
Seis
desagües
troLados PerfiL deL (3)
PerfiL deL
carga, de
(4)
2 9,1 m cada uno, con-
8,S:
(2i
en
con deL
embaLse deL embaLse
compuertas
chorro a
La cota
chorro a
con
con
La cota
Nivel
mínimo aguas abajo, 382,17 382,17
3 (283 m 18)
475,80
Nive~ máximo aguas abajo. 404,13 3 (9.627 m 18) Nivel. de embal.ee nozornd'l normd'l. (6)
eL niveL
(7)
NiveL de emba~semínimo minimo
494,90
(8)
Fosa de erosión
vagón eL niveL
83
(5)
-
PRESA DE
KARIBA (ZIMBABWE-ZAr~DIA )
84
)
~~~;;~=-~~~:. oo
~326 326 ---.
29
---
_~295
~
~
231,00
FIGURA
14.
PRESA DE CABORA BASSA (MOZAMBIQUE):
DESAGUE DE MEDIO FONDO; SECCION
. 2 ( 2) Compuerta de guarda 6, 00 % lOS.SO m (2) Ocho compuertas de segmento de 2 6,0 % 7,8 m total.
-
3 13.100
m
LONGITUDINAL
(J)
NiveL de embalsenormaL
(4)
Mázimo niveL de embat..
(oS)
NiveL minimo de ezptotación
18
85 m
85
483.00
481.70
.,.:sb~--
:::::~~::~~ o
FIGURA 15. PRESADE SAINTE-CROIX(FRANCIA): ALIVIADERO
(1)
Do8 compuertas
4
.
La cota
total. de
Compuerta 4
de Segmento
de
4,5 m2
Capacidad
(2)
EN CARGA; SECCION LONGITUDINAL
1.100 m'J/s cuando
embaLse
de guarda
es 477.00 tipo
vagón
7,90 m2
86
(J)
f.láximo
niveL de embaLse
(4)
Minimo
nivel. aguas abajo
(5)
Má:::imo
niveL aguas abajo
(6)
DefLectores
FIGURA 16.
PRESAS DE CONTRAFUERTES- SECCION POR EL ALIVIADERO
(A)
NiveL
mínimo
de aguas
abajo
(8)
NiveL
máximo
de aguas
abajo
4~7~
0
-;- J
@
.:sk~': 4 .OO
\ ~~OO ~~~;e~ (1)
Siete
Presa
de Kas1vn el. Girba Crba
desagües con compuertas ;as de 7 . 7,30
0
~~~~:~L. ~ j
(2)
Treinta
y siete
Presa
de Jupia
desagües
(BrasiL):
con compuertas
~~~~I
o~. (3)
7,30 m
@.5O -"S~~~:~
"S~~O~ ~~
20
Presa :
desagües
de 10 .
.
0
cinco
(S~ (Sudán)
de
I con
40m I Roseires (Sudán): compuerta
: de 6 . 10, S 111
Et~
CARGA
vedad
de Aldeadávila,
de chorro
hueco
de 300 m3/s 4.2.
en España,
de 2,5.m
bajo
equipada
de diámetro,
una carga
con
dos
válvulas
que desaguan
de 120 m (Fig.
un caudal
17).
GENERALES DE LOS DESAGÜES
CARACTERISTICAS
d diferenciarán de evacuación . de aquellos los desagües de gran capacidad por finalidad regular el caudal.1 de res.ti tuotr'os que tienen
Al
ción
tr'atar
al
los
de
Desagües
. Est'e
tipo
mac:izo
de fondo
de
abajo
o en un punto
en el
disposic"¡óo'
general flujo
restitución
rior
de la de la la
arrastran
De una forma vistos caudal acuerdo sición
suele de proteger
a fin El
plena blindaje
aguas abajo ante y
la
la
presa.
el
cavitación,
resistencia
general
o en
cuando
la
de la int'e-
prolongar-
de la válvula, a la
en
en el
suele
la ele-
inferior blindado hormigón
para melas
abrasión
veloci-
si
las
sedimentos.
general,
los
desagües
de fondo
de dos elementos de cierre; una válvula y otra de guarda. La elección del tipo con lo
Si
existe
de acero
la
caracteríspara
ser al
que
de
se adopten
en la extremidad
conducto
distancia,
dades son muy altas, aguas
el
de aguas
depende
de las la
puede
control
elección
de
del
o conducto
en el
que
abajo
hidrostática
resistencia
de
arriba,
dispositivos
situado
arriba,
válvula La
dentro
galería
instalaciones,
aguas
conducción.
se una cierta jorar
está
carga
la
de aguas
de las
alojados
o en una
intermedio.
..in.termedio,
de. águas
presa
extremo
y de los
mento de control
estar
casos,
de caudales
punto
pueden
En ambos
situada
zona
se
capacidad
de hormigón
estar
del
de gran
desag\,ies.
de una presa
independiente.
un
sumergidos,
cauce.
4.2.1.
ticas
desagües
apuntado de las
anteriormente,
obras. obras.
-
88
deb, ben ir
pro-
de control de válvula, v
condiciona a la
de de
dispo-
Para
mantener
una
conducto,
aguas
arriba
generalmente, ción
con
en la
antes del
estrechamiento. de
blindado las
prever
la
en
ve~ocidades
y de que
paredes.
los
proyectos
ensayos nas
del
o no,
aire en
modelos.
transi-
estar
en este
situada
segundo aguas
el
p~de
desagüe
longitud,
posible en el
en
ca-
arriba
estar
función
de
arrastre
del
sedimento
contacto
del
flujo
definidas
general,
En el
cuidada
suplementario,
su
reglas
se basan,
desagües
menudo, como
sin
de fondo
rejillas
árboles,
a este
en
apartado
la
con
respecto
experiencia
4.4.
maniobras
y y
se
señalan
se
construyen,
del
cuerpos
compuertas
de
de los
flotantes,
de las
son se
en
algu-
el
paso
En caso
de duda
de los
modo
conductos
cuerpos
que
comparadas la
en
el
a los
arrastres.
grandes,
se puede
libre
posibles
cuerpos
atraidos,
a estos
vano
a tales
desagüe;
dar
paso
de entrada
flotantes ser
del es
suprime
transiciones
máximo,
pueden
problema dejar
desagüe
Cuerpos flujo
para
en presencia
dimensiones
el
el
suficientes
e ,instalar
capacidad
etc,
por
de resolver
dimensiones
formas
maleza,
cantidades,
más sencillo tantes
de gran
de protección.
ramas,
importantes
al
agua,
No existen
sobre
de
el
recomendaciones. Los
los
del
parte
paredes, se dispone,
puede
pero,
de control,
o en
se aduzca,
las
transición,
válvula
toda
y una
de guarda
un ataguiado
las
de control,
convergencia
de esa
se puede
sobre
válvula
La compuerta
o después
50,
positiva
de la
cierta
toma.
Detrás
presión
flo-
puedan
ser
Cuando
las
con
las
rejilla
y
se
capaces
de
facilitar,
de
diseñan
sólidos.
adoptar
una
rejilla
de gran
al-
sus barrotes tura, dotada de la máxima luz entre que sea compatible con las dimensiones del desagüe y calculada de forma que resista incluso en caso de obstrucción total. También
hay
cuerpos
que prever
flotantes,
dispositivos
en el
caso
-
de limpieza
de que el
89
de sedimentos
riesgo
:
de
obstruc-
y
ción
sea alto
'pia
(chorros
procedente
Con
los
de
a presión.
las
fugas
espaciamientos
rejillas
es poco
algunos
-veánse
habituales
probable
proyectistas
de carga
alimentación
la
de 6 a 12 m para
apartados entre
obstrucción
adoptan,
con 4.5
las
barras
total
y,
arbitrariamente.
el
cálculo
de
agua y
4.6). de
por
~~a
los
limlas
ello. pérdida
barrotes
de
las
rejas. 4.2.2.
DesagUes
de restitución
restituir.
con
Para pequeños, túan,
se
utilizan
generalmente,
pecial.
La válvula
una simple de paso
del
las
tipos
las
para
que han
rejillas
puede
limpieza sin
y/o
los
ser
de válvulas.
que
si-
conducción
metálica
una compuerta
las
rejillas.
pequeñas
fuera
que
existen
de servicio
conductos,
ejemplos
colmatados
esdesa-
residuos.
por
o
están,
casos.
grandes
y
es-
plana
desagües
a los
sedimentos
se
dimensiones
En algunos
asociados de
que
de estos
embargo,
quedado
pueqen
ser
Dadas
estar
de caudales
caudales
de una
con
pueden
regulación
entradas
protegidas
en cuenta,
sagües
varios final
conducto.
de fondo
tenerse
carga.
compuerta.
dispositivos
gües
gran
de guarda
válvula
generalmente, tos
al
con
Debe de de-
obstrucción
con
sedimentos
de y
arrastres. 4.3.
COMPUERTAS y VALVULAS Las
gües
compuertas
de gran
para
capacidad
vertical;
estas
últimas
puertas
de guarda.
el
control
pueden
de caudales
ser
se utilizan,
los desao de c tablero de
de segmento generalmente,
I
como com-
Para los desagües que requieren una regulación más precisa de caudales, se utilizan diversos tipos de válvulas que, normalmente,
se sitúan
tan con compuertas
al
final.
o válvulas
del
conducto
de guarda.
90
y se complemen-
de control
Válvulas
4.3.1.
de desagües
de fondo
de gran
ca-
pacidad En la la
evolución
tendencia para
estas
compuertas
ción
el
rr1ente
de
cada de
vez
grandes
desagües
más las
compuertas
caudales.
La
en instalaciones
estas
de gran
eliminando
significan
principal
la
fuente
debido
a los
de
fondo. de
seg-
-ventaja
presión
es
de
que
no
potencial
de cavlta-
despegues
-~e la
co-
que producen.
Las
compuertas
mente,
de
su capacidad
hasta
el
centenar
dispositivos Para
control
ranuras,
que
diseño
es emplear
mento
necesitan
del
junta
para
de estanqueidad
diferentes
una vez lograr
en el al
aireación
conclusiones
probado,
la
umbral,
desplazarse
del
despegue,
definitivas
sobre
satisfactoriacargas,
que
a 100 m se han
un escalón
la
han
manejar
de metros,
superiores
con
mas para sacar
para
eficaces
cargas
segmento
segmento
llegando
se han desarrollado
estanqueidad ensayado
compuertas
que permite la
aplicar
compuerta,
pero la
frontal.
aún
no
eficacia
de la
y sistese del
pueden proce-
dimiento.
Se han empleado compuertas control de caudales con cargas en Suiza), pero su utilización
de tablero como válvulas de de hasta de 200 m (Mauvoisin, debe considerarse excepcio-
nal, pues un funcionamiento prolongado con apertura parcial no puede ser aceptado como normal. La compuerta plana tiene la
ventaja
mento, El
evidente
de ocupar
cuyo alojamiento, empleo
caudales cauciones
menor espacio
en algunos
de compuertas
planas,
con aperturas parciales, cuando la carga es alta.
casos, para
que la resulta la
de seg~ dificil.
regulación
de
requiere especiales preSe puede admitir que has-
ta 20 m de carga, aproximadamente, no se presentarán problemas de cavitación; pero, a partir' de a~í, su buen funcionamiento exige formas especiales de las ranuras y de los bor-
91
0
0~ ,:1
ru.2.2-
I
o I
~
\ I
0
10 ., '-.A.I
'mI-
JD "'00
-Y--
FIGURA
17.
PRESA DE ALDEADAVILA
SECCION POR LOS DESAGUES
(ESPAÑA):
DE fONDO
(4) Dos vávuLas dB chorro hueco
(1)
Máximo niveL deL e.~batse en avenidas
('}.)
Máximo nivel. de embalse
, = 2,50
(3)
EscaLa en metros
Q=
92
m; H : : llJ.65", 3
300
m
/8
PRESA DE ALDEADAVILA
ALIVIADERO
(2.800
93
(ESPAÑA)
3 m /a)
des
para
lograr
aireación
mantener
del
flujo.;
puertas
planas
viadero
de Kariba,
60 m.
(Fig.
gular l~
cuales
sólo
les
de
se
rre
compuertas
del
guar
En
túnel
hasta
la
730
deslizantes
m3/s
ininterrumpidamente
de
bajo
de
324
días,
durante
dos
m*4.
Las
de re-
desagües
En están
m, cada de
y son
se
m en el
capaces m;
con
han
m,
anua-
Chile,
m x 3,7
uno
124
(maniobras en
108
Roux,
escasas.
carga
Colbun,
carga
60
son
con
de 2,5
Le
capaces
tiempo
de desvío
60 m (ali-
m x 5,60
m3/s
breve
presa
.provisional
los
de 2,60 600
durante
M.ica,
la
de com-
de P.K.
de 60 m,
en Francia,
desaguar
de hasta de
mayores
permitir
ejemplos
dimensiones
de orugas
accionan
control).
instalado
grandes
Pon~on,
y
de fondo
intermedio
cargas
puede
carga
desagüe
de
con
presión
existen
con
desagüe
de compuertas
los
pero
33 m;
de tablero
la
obstante,
regulación
de Serre
dotados de
de
caudales
presa
no
18);
compuertas
positiva
han cie-
de
desa-
funcionado
caudales
compren-
'";,
didos
entre
5C y
se hayan
observado
ni
hormigón.
en el
Para reducir
690 mv/s
y cargas
problemas
los
de hasta
de cavitación
problemas
hidráulicos
100 m,
ni
en el
sin
que
blindaje
que se producen
en
las ranuras de las compuertas deslizantes para aperturas parciales, se ha propuesto el empleo de compuertas delgadas macizas de 'Iplancha de acero", en las siguientes presas: Victoria, en Sri Lanka (3 m de anchura, 4,1 m de altura; carga sobre el umbral, 94 m; espesor 270 mm); Alicura, en Argentina (2,2 m de anchura; 3,2 m de altura, carga en el umbral de 118 m y espesor 260 mm); Emosson, en Suiza (1,1 m de anchura;
1,8 m de altura,
155 m de carga
y 120 mm de es-
pesor). Las fuerzas o hacia * Reí. *.
Reí
abajo,
que actúan para
sobre
cada forma
una compuerta, de umbral,
(14). (84,98,
99).
-
94 -
del
hacia bisel
arriba de borde
ALIVIAD
ERa (1.700
9S
3
m /5)
0
0 _RL~.5~
FIGURA 18.
~L 1180,0
PRESA DE P.K.
DESAGUE DE FONDO y DETALLES
LE
x (SUDAFRICA) ROU
DE LA COMPUERTA DE REGULACION
a) Esquemadet desagüe de fondo (1) Compuerta de servicio (2) Compuerta de guarda
(ataguía)
(3) Compuerta plana 2.30 r. 2,60 m2
(8)
Zampeado
(9)
.~imo
niveL de embaLse en
avenidas
(4) Deftector
(10) Márimo nivet
(5) Cámarade válvuta
(11) Cota det zampeadoi 1.l"'
(6) Gatería de acceeo (?) Cq~ucto de aireación pita det puente
1.098,6 por ta
de aguas
¡~
~
..4
"*
-, ~
v;
...
A
4000
B bJ Esquemade La vátvuLa pLana (A)
Sección
en alzado
(3) VálvuLa plana
(8)
Sección
A-A
(4) Alojamiento
(1)
~ansición a rectangu
(2)
de
sección
(5) Pistón
circu~
(6) Blindaje
lar
O.ftector
97
de La vávu~
hidráuLico en ace~o inoxidable
y de
la
geometría
vibraciones tes
del
grados
locidad bre
ranuras,
tablero,
deben
con
carga).
esta
vórtices
(ver
las
eventuales diferen-
de funcionamiento
as!
arriba
como
analizadas'para
Se deben
de guarda
Compuertas
ser
finalidad,
aguas
as!
y condiciones
de maniobra,
4.3.2.
las
de apertura
modelo
bles
de
realizar
estudios
como para,
apartado
en los
(veso-
eliminar
posi-
4.7.)
desagües
de fondo
de gran
capacidad La compuerta caudal. cal
Por
(vagón,
riable
de guarda
lo
general
del
desagüe.
transición puerta según
a
cada
de
riesgo
máximo
presentan
una
capaz
según
o
una
~ o
va-
disposición detrás
disponiéndose
sola
verti-
distancia
sea. la
delante
conducto.
a pleno
d~. tablero
situada
colocada
del
de cerrar
compuerta
control.
estar
desagüe
compuerta
de una
para
la
com-
varios,
que se acepte.
Las compuertas del
la
Puede
ser
de orugas)
de entrada por
el
será
deslizante,
respecto
debe
de guarda
nivel
del
indudables
que pueden
embalse ventajas
para
su
desde
el
ser
izadas
inspección punto
por
encima
periódica,
de vista
de
la
conservación.
Algunas
compuertas
de guarda
pueden ser inspeccionadas
en
la cámara de maniobra. situada inmediatamente encima del desagüe. mediante el cierre de una clapeta horizontal que obtura la entrada del hueco. una vez levantada la compuerta. En este caso. la propia clapeta, maniobrada por un dispositivo situado en una cámara lateral. no es accesible si no se dispone
de algún
otro
arriba
de la compuerta.
4.3.3.
Compuertas
Las válvulas
medio
y válvulas de chorro
para
ataguiar
para regulación hueco
98
divergente,
el
desagUe.
aguas
de caudales situadas
en el
extremo
de una
plean
con
dales
de
cuatro guan
conducción
fuerte
carga,
para
restitución.
válvulas hasta
forzada, regular
En la
de chorro
420 m3/s
son
presa
bajo
de
una carga
que
más
se
con" precisión de
hueco
las
Glen
2,4 de
los
Canyon
m de
ca~
(U.S.A.),
diámetro
162 m.
em-
En la
desapresa
de
Botchac (Yugoslavia), dos válvulas de 2,8 m de diámetro tienen un caudal unitario de 128 m3/s. Tambien se emplean para
regular
el
y válvulas
de anillo
Entre vez
los
más el
guito
caudal,
empleo
obtener
un
está
ningún
problema
libre.
La válvula
Bureau
of
aguja
aunque
la
de
anular
de
un
móvil,
también
es menos
utilizada.
planas,
etc.
BLINDAJES,
el
al
aire
el
tener
"U.S.
el
cono
satisfactorios,
pueden
para
por
por
La válvula
de estanqueidad
No presenta
que descargue
resultados
man-
dispersión
desarrollada
en tuberías
y
sencilla,
colector.
que se caracteriza
cada
fijo
excesiva
siempre
produce
extiende
bastante
sin
hueco,
de guarda
deslizantes
de cono
manguito
de chorro
Reclamation",
CAVITACION,
se
De construcción
de cavitación,
riposa, esféricas, tada de un cierre
válvulas,
Howell-Bunger,
chorro
provista
Las válvulas
4.4.
de
compuertas
presión.
tipos
móvil.
cuando
o
de alta
diversos
cilíndrico
permite
en ocasiones,
ser esférica
de tipo está
mado-
mantenimiento.
CONSERVACION*
Los flujos
con gran velocidad plantean problemas de cavitac1ón que dependen de los materiales utilizados, de las formas de las estructuras, del acabado de las superficies y de la aireación. La aceleración desagUe de fondo
. l í I 1.
tambi
in
rápida produce
108 capítulos
del
flujo
altas
bajo
velocidades
5 y 6.
- 99
la
compuerta de circulación,
de un a
10 largo de las paredes y del fondo del conducto, con una capa limite muy delgada. Se suele prever un blindaje de acero en una longitud suficiente para que se forme una capa limite que sea compatible con el acabado de las superficies del hormigón de aguas abajo. Pero no hay método preciso para definir esta longitud, por lo que se adopta una u otra sobre bases puramente empíricas. Para cargas altas, por encima de 40 m, se emplean, con frecuencia, largos tramos blindados. Sin embargo. a veces se producen los fenómenos de cavitración dentro de la zona revestida de acero y, para evitarlos. es preciso prever dispositivos que permitan la aduc~1ón de aire. Para cargas hidráulicas mayores de 80 m parece necesario blindar todo el conducto. aguas abajo de la compuerta, o bien, a partir del punto en que termina el blindaje cir aire en la lámina en contacto con las paredes
introdude hormi-
gón. Ya se ha mencionado, de segmento
como elementos
mas especiales blemas
de
las
de cavitación.
las
ranuras
hoy
día
previamente,
de las
se pueden
dromecánicas
de control
ranuras Los
empleo y
la
como medios
riesgos
compuertas atenuar
el
de compuertas
adopción para
evitar
de cavitación
de guarda utilizando
de forpro-
asociados
a
son menos críticos ranuras
de
formas
y hi-
que ya son clásicas..
Los blindajes
de acero
inoxidable
sistencia frente a la abras1ón pueden circular por el desagUe. duce la abrasión, resulta erosionado; por esta razón
permiten
mejorar
la
re-
de los sedimentos finos que Si, a pesar de todo, se pro-
difícil reemplazar el es preferible utilizar
blindaje revest1-
mientos con mortero a base de resinas, con hormigón de fibras de acero o con otros productos especiales, que tienen la ventaja de permitir una rápida reparación de las superficies . Ref.
dañadas.
En el caso de desagUes que transportan
(14).
- 100-
sed1me~
tos
de forma
problema
habitual
de la
se
debe
conservación
prestar
y del
especial
acceso
atención
para
al
realizarla.
Los desagües de fondo que han de evacuar gravas,requieren revestimientos especiales, que pueden con~istir en un pavimento a base de adoquines de granito, pero es necesario que la máxima velocidad se mantenga dentro de unos límites bastante 4.5.
bajos.
PROTECCION FRENTE A LOS CUERPOSFLOTANTES. La afluencia
provocar de
de cuerpos
la
obstrucción
rejillas.
El
los
cuerpos
del
agua
niente
flotantes
frente
Otro
desagüe pueden
detener
dos
y de
coronación G. Trucco Enero
En los te de las .
Ret.
la
la
de la
overtopp1ng
evacua-
en dotar
río.
de una este
los
que
navegan
de
Palagnedra
1978, del
una
Brusch1n, of
the
S.
Palagnedra
esta-
procedi-
avenida
entre
la
vertidos
~auer,
es
catastróde
causando
se
(Suiza)
aliviadero,
profundos,
no
También
medio
cuerpos
al
y procurar
pero
total (Ver.
su
conve-
resistente,
en
desagUes presa
por
presa
respecto:
obturación
los
"The
de
de
para
del
si
superficie ser
alta
lecho
flotantes
acceso
ejemplo
al
la
consiste
bastante
provistos
puede
superficial
rejilla
puede
particular,
en
caso
de prevención
cuerpos
a este
provocó
de agua
desagüe
fondo
en
acumular cuyo
cantidad,
de
importante,
muy próximo
el
El
ilustrativo
wer,
un
de una
no evita
desagUes
en
suficientemente
aguas.
fica
de
los
en gran
pueden
desagUe,
conducto
flotante
miento
se
al
profundo el
los es
procedimiento
situar cada
de
problema
disponer
ción.
flotantes
P.
darn".
toma por
Delley,
Water
Po-
1982).
paises
fríos.
compuertas
el
hielo
se rompe
que puede
y fracciona
(57).
-
101 -
acumularse mediante
delanbotes
ro~
pe-hielos
y
conduce
se
hacia
desagUes
especiales
para
su
elimi nación. Hay compuertas
permiten
el
de
tableros
paso de hielos
deslizantes
con cargas
o de clapetas
hasta
que
de 2 m, si
en
esas condiciones siguen siendo maniobrables los mecanismos.. Cuando el volumen de hielo a evacuar aumenta con excesiva rapidez y se producen atascos de témpanos, las compuertas se levantan a toda su altura para dejar completamente diáfana la entrada. En este caso, los cuencos de amortiguamiento de ben ser más profundos que puedan ser
4.6.
caso
efecto
balse, to
dañados por
los
de obstáculos
de desagües
con nivel
de evitar
bajo,
para
de densidad se deben
su obstrucción
por
evacuar
o por
tomar
en cuando
para
precauciones
ataguiado
para
las
labores
En la presa de Gebidem, de gravas, se ha previsto limpieza,
se forme
consecuencia Ver
también
Re!.
(59.
el
apartado
tomas
3.7
em-
con obje-
y la
laterales
de Gebidem, en se ha adoptado los conductoresprovistas de las paredes de abrirse de vez y puede
también
de conservación. que ha de permitir que, antes de las
un depósito
se ha provisto
del
atarquinamiento.
Emda, en Argelia,
limpiar
sedimientos
descargas
Suiza, son ejemplos de las disposiciones que a este respecto. En la primera, las tomas de de evacuación de las corrientes de densidad, rejillas, están situadas lateralmente sobre un desagüe de grandes dimensiones, que puede
..
dientes
hielos...
diseñados
de corrientes
La presa de Iril
ser
ni
PROTECCIONCONTRAEL ATARQUINAMIENTO
En el por
y no disponer
delante
a los "Protecci6n
150).
102
de
desagUes de
la evacuación operaciones de la
entrada; una
el hielo".
pantalla
en
de hormigón, penetre
frente
en
clave.
el
interior
Además,
pias
detrás
depósitQ fugas
la
del
evitar y
Que el
llegue
a
de una alimentación para
penetrado
compuerta,
para
conducto
pantalla
Que haya
tarQuln
tomas,
se dispone
de
de la
4.7.
a las
atacar
en
evitando
el
el
desagüe
así
alcanzar
con pie
depósito
aguas
del
y
la lim-
cono
del
compensar
que se forme
las
un tapón
de
compacto..
PROTECCION FRENTE A LOS VORTICES Cuando
la
dio
fondo
ta,
resulta
tices
carga
o de
uno
de presión
disminuir
puestos
de
alrededor
muros
cajeros
verticales
etc);
también
se puede
dente
de las
ejemplo,
4.8.
la
capa
pal~a la
y producen
las
de estructuras
de
el el
o
mediante o
vór-
oscilaciones
del
utilizar
flujo
como
la
el
estudio
horizontales, rejas,
tranquilas.., que
ha
de Piedra
del
Aguila
placas,
de agua, y sistemas
el
dis-
diferentes
(vigas
inyección sido
en
procede suc-
estudiado,
por
(Argentina)**..
OBRAS DE RESTITUCION y DISIPACION DE ENERGLA****
. Ret.
...
o varias
intercalando
de restitución al río Los problemas fondo abarcan dos aspectos principales:
..
abier-
especiales,
o sub-horizontales,
de aguas
presa
uno
collarines
pilas,
de guía
límite
caudal caudal
vórtices
ménsulas
tipos
ción
parcialmente
crear
estos de
zonas
vál, válvula
de me-
peligrosas.
suprimir
reducido
con
de un desagüe
se pueden .
y vibraciones
Se pueden
embocadura embocadu
profundoido
insuficiente,
que hacen
modelo
la
sobre
Ref. Ret.
(85). (133). (24).
Ver el apartado
3.6.
103 -
de los
desagUes de
l.
Una alta caudal
concentración,
por
unidad
de
anchura,
del
evacuado.
2. Posibilidad variación
de funcionamiento de la
en
una
amplia
gama de
carga.
Por ejemplo, la concentración da del desagUe de Cabora Bassa
máxima de caudal a la salies de 270 m3/s.m, bajo una
carga de 82 m; en Khashm el Girba, donde la concentración del caudal es, como máximo, de 160 m3/s.m, los desagües deben trabajar con una carga máxima del orden de 35 m y una mínima
de sólo
balse,
en la
tos
pocos estación
metros,
cuando
de lluvias,
se baja para
el
nivel
expu1sar
los
del
em-
sedimen-
acumulados.
En las presas bóveda de Cabora Bassa, Kariba y Sainte-Croix, se aprovecha el flujo por los desagües para reducir, en lo posible, las obras de restitución, operando con niveles bajos del embalse y calando los orificios suficientemente bajos, de forma que la zona de impacto en el lecho del río esté lo más alejada posible del pie de presa, evitando así el riesgo de erosión. Las presas bóvedas de Morrow Point, en Estados Unidos, y de Cambambe, en Angola, tienen el mismo tipo de aliviaderos profundos, pero la carga de funcionamiento truir
es menor,
grandes
cuencos
En la presa
por
lo
que ha sido
preciso
cons-
de amortiguación.
de Khashm el
Girba,
la
restitución
se realiza
mediante un trampolín que funciona parcialmente sumergido con grandes caudales. En la presa de Roseires, en la que los desagües profundos tienen la misma misi.ón que en la anterior, se ha dispuesto un cuenco de amortiguación más profundo, pero bastante corto, que asegura una disipación de la energía
por
resalto
Como en todos
hidráulico los
para la
aliviaderos, -
104
-
todos
los
elección
caudales. entre
una res-
titución
libre
persión,
está
obras,
o una disipación ligada
en un cuenco,
estrechamente
a los
aspectos
funcionamiento.
etc.
a
la
geomorfológicos,
con
o sin
disposición a las
dis-
de
las
condiciones
de
PARTICULARES DE LA CIRCULACION DEL AGUA A GRAN-
PROBLEMAS
DES VELOCIDADES CONSIDERACIONES GENERALES. EJ EMPLOS CARAC-
CAVITACION:
5.1.
TERISTICOS*.
En la rren,
evacuación
frecuentemente,
produzcan lencia
asociada
cuentran:
las
del
canales
a la
do 4.4).
salida
También
bulento
de los
y en otros en
ciertos
tipos
yectadas para son frecuentes viaderos
causados conducir en las
de mayores
Houver. Ref.
(40,
54,
la
cavltaclón,
114,
se ende el
(ver
su-
máximo
como
flujo
los
aparta-. macrotur-
del
resalto
particularmente
obstáculos estelas
se
o modera-
así
formación siendo
los
incorporados
a
que producen.
en las
obras
pro-
corrientes de agua a gran velocidad, presas, cada vez más altas y con alicapacidades
ejemplos
125,
construidas
a los de las
(USA) 74,
en el
a la
y en las
Limitándose los
turbu-
aliviaderos
en carga
cavitación
por
gran
cavitación
finales,
de amortiguamiento,
de cuencos
se pueden citar
los
aliviaderos
con
que
de 40 a 50 m bajo
destinados
contacto
decenios.
a la
de
una
concu-
para
débiles
trampolines
de los
cuencos
el
Los daños
sus
se produce
fosos
intensa
de descarga
y
es
hidrostáticas
de un desnivel
embalse
como
más expuestas
canales
a partir
nivel
timos
obras
velocidades
favorables
de cavitación,
a presiones
los
perficie
agua a grandes
circunstancias
fenómenos
das. Entre
.
del
15S).
105
durante
alivladeros presas
los
úl-
de superficie de:
Glen Canyon*, Karun, (Irán), descarga
del
seriamente
-
El
(USA) en la aliviadero
agujeros
enlazan
los
-
superficiales
pozos
las
losas
Mica,
canal
han (Fig.
en
con
junta~
de sido 1).
ha socavado
profundidad los
produjeron
las
los
codos
túneles
de
deteriorac10nes transversales
entre
de descarga***.
(Canadá).
Bratsk, (URSS) Yellowtail, (USA),
en la
un agujero
de
del
de
codo
19). Guri,
-
del
de
canal
final
cavitación
inclinados se
del
ocasiones** la
de
donde cerca
trampolín
donde
metros
desviación. Keban, (Turquía),
inferior
en varias
(México)
de varios
mitad
y el
erosionados
Infernillo,
que
que la
vertical
de
cavitación
donde
su
cavitación profundidad,
aliviadero el
primera al
la
2 m de
del
(Venezuela),
aliviadero por
más
que
en
nivel
de
fué la
aguas
abajo
túnel****
contraescape
fase,
ha producido
sumergido
seriamente
arista
(Fig.
del
del dañado
trampo-
lín..***.
5.2.
DISMINUCION
5.2.1.
Acabado
DE LOS DAÑOS POR CAVITACION de
vejecimiento
superficies; del
limitaciones
prácticas;
en-
hormigón.
agua, con superficie libre, a granEn la circulación hidrostática es generalmente modes velocidades, la presión de flujo son casi paralelas y próderada. Cuando las líneas .
..
-*-**
Ref.
(7,
Ref.
(162)
Ref.
(3)
Ref.
(7
Ref.
( 29) .
155) .
.
.
20).
106
~
Jli
'Ot. o'
"
NE
t
I
.
~
lF) FIGURA
19.
ALIVIADERO
DISPOSICION
(A)
Ranura
de aireación
(B)
Zona poco dañada
(C)
Zona muy dañada
(O)
R4nw-a de herraduzo4
EN TUNEL DE LA fRESA GENERAL y DETALLES
DE
DE YELOWTAIL (U.S.A. ) LA AIREACION
(E) Burbuja de aire (FJ Oet4tLe de La ranura de ~ir.4ción
4 Lo L4~go det .j.
de La '0 ter4
ximas
a la
minada
por
horizontal, la
inclinadas,
p
=
y
.
del
profundidad
la
m
presión
la
agua,
se reduce
presión
cos
hidrostática mientras
con
deter-
viene que
en rápidas
su inclinación:
o<.
n
siendo
y
el
calado
normal
a
la
solera
y~el
ángulo
que
ésta
n
forma
con la horizontal.
La convexidad
de la
draúlica,
mientras
producen
variaciones
irregularidades las
una en las
y,
El la
riesgo
de
en
es
decir.
desarrollado
completamente*.
es frecuente
en los
la
hasta
muy abajo
codos
y deflectores
vorablernente,
para el
la perfil
-Galperin. solera .
.. ...
Oskolov. fórmulas caracterizada
Ref.
(26).
Ref.
(15,16,40)
Ref.
(43,44,45,46,
capa
pre-
irregula-
mismas.
centrifuga
las
superfino
por
se
ha
desgracia.
en las
agua.
de gran
cuando
limite
superficie; del
de
turbulen-
las
con
situación.
de agua
fuerza
la
notablemente,
la
de
láminas
de
contacto
pseudopot~ncial
Investigadores diversas
aliviaderos
circulación
con
de las
agrava.
Esta
se
se superponen
momentáneamente,
abajo
cuando
También
que
proximidades
en el
h1-
como consecuencia
aparecer,
se
presión
incrementa. a las
aguas
es muy elevada
la
asociadas
las
cavitación
de hormigón;
das,
la
de presión
pueden
especialmente,
velocidad
cies
concavidad
hidrodinámicas
subatmosféricas
ridades
disminuir
superficies,
en consecuencia,
siones
hace
locales
fluctuaciones
cia;
solera
se
calado
rápi-
mantiene y en los
distorsiona,"desfa-
de velocidades.
-J.
americanos
y
Rosanov que.
Ball
y
Falvey**-,
SE'menkov***-,
104,
propuesto
una singularidad aislada en la y perfil, detE'rmisus dimensiones
para
por
han
y rusos
105,
125,
108
134,135,136).
nan el
las
condicion~s
dominio
de
realizado
de preslón
la
con
cavitación.
capas
y rusos
son
llg~ramente mis)
prácticamente cies
equivalentes,
imposibles
de hormigón
un pulimentado
además
de laboriosa,
superficies miento
las
ticularmente te,
la
mente etc)
del
el
las
a su
terminado
tiempo,
de dejar
des-
el
fragilidad.
(variaciones
de de
Por
ya
son particularmente
par-
otra
deteriora la
trataes
par-
rápida-
acción
de
temperatura,
cavitaciones,
unas
inevitable
de contracción
como consecuencia
pulimentadas
operación,
superficiales;
se
son
pQsteriorTal
del
realizado
no se produzcan
(V> 30
normas
exigiendo,
juntas
son
de superf~-
inconveniente
áridos
debido
atmosf~ricos
aunque
los
de
delicado
con
ficies
aristas
calidad
agentes
de
elevadas
se trata
como consecuencia
america-
segundos
dichas
si
han
Las nor-
de los
técnica,
el
se
por
irregularidades.
presenta
de una parte de
la
delimitan
ensayos
velocidades
o reglado,
de las
frágiles,
las
de cumplir,
encofrado
mente,
carnado
de
los
consideradas
Para
actual
que
desarrolladas.
aunque
severas.
estado
que
muy poco
de superricies
menos
y en el
Parece
límites
mas de terminación nos
y de velocidad
los
hielo,
que
las
sensibles
super-
a este
ti-
po de degradación. También
se pueden
irregularidades
creciones
5.2.2.
producir,
después
superficiales
debido
de
a la
la
construcción,
formación
de con-
calcáreas.
Tratamiento
de las
superficies,
revestlmientos
espe-
ciales* La presencia rrollada, milímetros reglas
Re!.
(1,
l!rnite
caracterizada por de los paramentos,
mencionadas
descarga, .
de una capa
cuencos 53,60,73,
en el
insuficientemente
velocidades justifica
apartado
y deflectores 106).
109
elevadas a algunos la aplicación de las
5.2.1
de los
desa-
a los
aliviaderos
canales
de
de super-
ficie. La experiencia demuestra que prácticamente no se produce cavitación en rápidas con terminación normal en el hormigón, si la capa límite interesa a todo el espesor de la lámina líquida; de esta forma, el efecto favorable de la disminución de las velocidades cerca de las paredes contrarresta el efecto contrario de la generalización de la turbulencia. Desgraciadamente, la capa límite no alcanza la superficie ligrosa
del agua antes de que la velocidad llegue a ser pe(desniveles superiores a 50 m), a no ser con lámina
de poco espesor,
correspondiente
a pequeños
caudales
especí-
ficos. La formación rugosidad una
de
de la las
paredes;
terminación
mojadas Para mentar
por
tramos
controlar
la
disminuyendo
progresivamente
aunque
en
Conviene
sería
dificil
inclusión, en el perfil de un tramo subhorizontal, balse, sición.
situada
entr.e
superficies
tramo
canal
sobre
el
esta
au-
de fuerte
de
en
descarga, sentido
alternativa,
explica
que sea favorable
debido
mientos
sobre
producidas
a la el
30 y 40 m por debajo
del
nivel
del
por
do a la aireación
las
pilas
y las
em-
del terreno permita esta dispopilas de gran longitud situadas
interacción
fondo
la
canal de descarga, largo, hasta una
entre los vanos de la entrada, prolongadas a ser posible muros-guía, contribuyen a acelerar la formación de la límite,
de
práctica.
longitudinal del relativamente
cuando la morfología Del mismo modo, las
las
exigir
beneficioso
rugosidad
a la
precedente
ser
del
investigar
llevarla
La consideración
sección
la
mayor
necesario
en el
origen
la
aliviaderos.
podría
el
por
para
de los
artificialmente,
situado
es
no
cuidada
cavitación
rugosidad,
corriente.
-se acelera
ello,
iniciales
aceleración, la
limite
particularmente
en los
la
capa
que generan paredes
cortas
110
laterales.
son también
que proporcionan.
entre
los
por capa roza-
Las estelas
favorables
debi-
Se emplean acabado
de
impactos por
revestimientos
las
superficies
prqducidos
generadas
se cumplen
especiales
por
por
la
a fin
y aumentar la
implos1ón
cav1tación.
simultáneamente
la de
Con los
de mejorar
resistencia las
el
a
burbujas
blindajes
los
de vade acero
ambos objetivos.
Los blindajes tienen los inconvenientes plantear problemas para su anclaje al
de costar caros y hormigón. Entre el
hormigón y la chapa no debe quedar ningún hueco ext~nso, para evitar el peligro de que aquella vibre. en resonancia con las oscilaciones de la presión dinámica, ya que la vibración produciría una pérdida progresiva de adherencia, así como tensiones que por fatiga terminarían arrancando el blindaje. Generalmente, éste se reserva para superficies de limitada extensión particularmente expuestas. Los casos más típicos son los
orificios
de control
de los
aliviaderos
en carga
y
los desagües de fondo, así como los tramos de canal situados inmediatamente aguas abajo de los mismos. Es recomendable que las secciones de control se coloquen al final de una transición convergente, de modo que la presión aguas arriba de las mismas sea suficientemente elevada para impedir la cavitación; en este caso, el blindaje no se justifica si no se requiere
por
razones
de estanqueidad
o para
presión interior. El riesgo de cavitación tes (algunos metros) aguas arriba de la Debido a la
rápida
ras convergentes, favorable
aceleración
del
la forma del
perfil
en alguna
tacto con las paredes) nificativa. El blindaje tivo
para
airear
la
longitud
resistir
comienza poco ansección de control.
agua en las
(velocidades
de agua próxima
control, si es elevada la probabilidad gadamente con velocidades' peligrosas se refiere a la extensión del lida, no parece que existan, deducidas de análisis teóricos
desembocadu-
de velocidades
es des-
elevadas
si la presión hidrostática se impone, aunque exista lámina
a la
a la
en con-
no es sigun disposisección
de
de funcionar prolon(V >25 mis). En lo que
blindaje en los canales de sahasta ahora, reglas precisas o de ensayos experimentales,
- 111 -
de manera del
que la
ingeniero.
de la
-
más prudentes
normas
caso,
del
juicio
prescriben
blindar
en una distancia
radio
hidráulico
del
mínima
d
50
=
siendo
~.
~
orificio.
Los cajeros, en toda su altura mojada hasta una distancia d = 15 RH Y en su mitad inferior hasta d = 30 ~H. que
límite,
pared para
en cada
forma:
La solera,
Puesto capa
Las
siguiente
el
depende,
decisión
el
objetivo
es acompañar
hasta
la
donde
sea compatible la
con
superficie
blindada
debe
ta
en la
sección
~l
blindaje,
desarrollo
sección
del
aumentar
la
hormigón,
aguas
de dicha
yos
que
permitieran
tud
del
blindaje
con
la
cerca
rugosidad
los
de la
longitud que exis-
creciente
en
a acelerar emprender
más racionalmente
mejor
efectos
la
prescrita
velocidad
Se deberían
dimensionar
de
que la
contribuiría
límite.
y conocer
velocidad
de terminación
y que una abajo,
capa
la
desarrollo
es evidente
de acuerdo
de control
hacia
calidad
el
la de
la
el ensa-
longirugosi-
dad.
Otra utilización restringida del acero como revestimiento anticavitación se encuentra, a veces, en los trampolines de lanzami~nto y en los cuencos para formación de resalto. Para retrasar dientes
su deterioración, se blindan las aristas de ciertos deflectores o dados y, a veces, toda su superficie.
Si bien
es cierto
como piezas desarrollen
que tales
protecciones
deben considerarse
de desgaste, aún deben realizarse un sistema de fijación conveniente,
reemplazarlas La ejecución
progresos que que permita
rápidamente. de
la
junta
hormigón-acero.
junta está expuesta a grandes velocidades, Los e!'e.ctos tes problemas de continuidad. del hormigón tracción o el envejecimiento
112
cuando
dicha
presenta frecuentérmicos. la re(descantillado de
la
arista
de hormigón),
siguiente
despegue
be estar
fuertemente
la
sobrepresión
grande,
del
del
los
últimas
de. protecciones,
además
limitada
al
desconocimiento
za.
Estre
xi,
los
a las
dichas
con
la
para
carga
caso,
de-
evitar
que
más o menos hidráulica,
desarrollado Su aplicación debida
se
de acera
y
otras
tipos
q~eda
prác-
a su precio
su comportamiento se encuentran
fibras
con-
levante.
reparaciones,
protecciones
hormigones
de
acero. de
cOn el
en cualquier drenado
se han
del
junta
a una parte,
y lo años
ticamente actual
y bien
de velocidad intradós
esta
que,
correspondiente
en el
Durante
abrir
blindaje, anclado
término
introduzca
pueden
las las
y
a largo
pla-
resinas
epo-
resinas
de po-
liuretano*.
Las las
resinas
siguientes -
epóxicas
se
utilizan,
ocasionalmente,
de las
superficies
de hormigón
de estas
superficies
con
bajo
formas:
Simple
pintura
expues-
taso Impregnación de 1 a 3 cm. -
Reparación resina
de
zonas
y
la
acabado y la resistencia ro mucho menos que el
.
Ver
Boletín
presas"
mediante
morteros
de
epóxica.
La pintura
pregnación quiere el
erosionadas
una profundidad
impregnación de las blindaje
mejoran, superficies de acero.
ciertamente,
el
de hormigón, peEl proceso de im-
es bastante delicado y laborioso, puesto que resecado previo del hormigón en varios centfmetros
43 de ICOLO "Resinas
sint6ticaa
(1982).
- 113-
para
los
reveatimi
ento8
de
de profundidad
y unas
condiciones
de temperatura
muy estric-
tas*, Los morteros
epóxicos
se reservan
lizadas. Algunas veces, especialmente cuando las das
a fuertes
ferencias hormigón jan
los
y los
-se producen La
térmicas,
ya
coeficientes
morteros
en su contorno.
otra
el
incorporación
de
epóxicos,
Por
facilitan
de
parte,
desarrollo fibras
la
a tracción
resistencia
ción
del
de fibras
Estas
teresante
propiedad
de hacer
hormigón,
atenuando
la
de la
cavitación.
bras
tienen
sección
una
longitud
de 0,05
incluido
la
gaste,
del
colocación
con
cavitación
el
y
a
fin la
En la práctica, de fibras cia
. Reí.
**.
pr~senta
de las
algunas
.*
sobre
de 50 cm de espesor,
de acero
fibras
fibras
al
ng
de tratar
que
del
la
superficie 2 y
Tarbela
4 cm y del
Boletín
Reí.
(28).
infiuna
cuenco
(1976-1977),
de una
que contiene
80
de mejorar
la
capa
kg/m3
ha
de
des-
de fibras
resistencia
a la
erosión
la
fabricación
ci~rtas
y colocación
dificultades,
a ~nmarañarse
aisladas
debido
y a la
se "claven"
del
a la tenden-
posibilidad
~n pequeñas
hormigón de que
depresiones
(10).
Ver
adidel
Las
reparación
solera
la
además,
entre
que re-
hormigón
con
la
se
la
descascarillado.
3 de la
caso
frágil
del
hormigón..
tienen,
mm2. La última túnel
el
notablemente
comprendida
a 0,16
de amortiguación
en
di-
se .resquebra-
irregularidades
fibras
tendencia
térmica
las
en el
menos
a las
experimentalmente, cuando aumenta
se mejora
de acero.
debido
paredes
de acero
material;
a tracción
que
las
loca-
decepcionantes, quedan someti-
dilatación
ha promovido después de comprobarse, los daños por cavi taci.ón. se retrasan sistencia
reparaciones
los resultados son superficies tratadas
variaciones
entre
para
40 de ICOLD:
"El
hormig6n
114
armado
con
fibras"
(1982).
superficiales miento
del
que se forman hormigón
satisfactorio estado las
con
hasta
fibras por
de
produce
se ha
Las
de Libby
cavitación
al
de incrementar
con
se han
esperanza,
mientos
elásticos
te,
choques
vapor.
delgados,
actualmente
para
la
que producen
por
impacto
las
soluciones
serIo
la
flexible
poliuretano
(ver
5.2.3.
en el
tracción,
los
de
pero este
hormigón como el
material ser
por
ataque
fenómeno,
también
parece
de
se ensayan
último
el
apartado
revesti-
burbujas
del
Actualmente
ejemplo
de
abrasión
más prometedor,
contra
muy diferente
flexibles
en la
de fondo
considerablemen-
sedimentos,
contra
erosiones
a la
erosión
presente
de
la
podrían de
re-
resina
de
burbujas
de
5.3).
Aireación--.
Desde aire,
los
cavitación.
vestimiento
sentido
implosión
la
a
macro-
hormigón
cualidades la
contra
está
válidas
del
revestlmientos
luchar
también
contra
por
la
desagües
de amortiguar,
reiterados
ha
tiempo,
las
superficial las
que
(U.S.A.)..
en otro en
estos
reparar
protección
resistencia
fundada
En realidad
abrasión
la
dirigido
la
la los
en
sido
El-hormigón
en los
y de Dworshak
investigaciones
la
producido
de
que
hidráulico. para
haber
mucho
y cavitación
también,
comporta-
a pesar
durante
resalto
se han
El
parece
(1984),
subpresión
en el
que
presas
en Tarbela
presente
utilizado,
cavitación
de las
capilaridad.
simultáneamente,
solicitaciones
turbulencia
fibras
el
sometido,
por
el
punto
no disueltas,
tienen
un efecto
de presiones dad del
(120)
,* Ref.
(31.
que
de la
benéfico,
reduciendo,
cavitación,
permanecen
subatmosf~ricas
agua,
* Ref.
de vista
ya
que
en
una
considerablemente,
115
corriente
amortiguan
e lncrementan
136).
las el la
de agua desarrollo
compresibilila
violencia
de
los
choques
que acompañan a la
1mplos1ón
de las
burbujas
de
vapor. Los investigadores Peterka y Russel* han demostrado que un contenido de aire emulsionado, del orden del 8~ en volumen, en las proximidades de una pared, evita.el ataque de la cavitación
a esta
muy elevadas En los
superficie,
(V)27
vertidos
libres,
de vista
de la
forma
natural,
desde
llega
a ser
suficientemente
5.2.2, tra,
la
la
gaseosa.
natural
que dicha
El
comienza, capa
fenómeno
d~
los
en el en límite
la
la
se
cuando
agua
de$de
toda
para
que entre
ha
en
indicado de las
limit~,
alcanza
la
a partir superficie
sección
la
tensión las
rápidas
de
la
el
de forma
sólamente,
el
se produce
intercambios
origen capa
más críticos
aireación
turbulenta
Como ya
turbulencia
los
superficie,
evitar
prácticamente,
reación la
y
que son
cavitación,
no pueda
líquida
del
mis).
punto
superficial
aún con velocidades
fases
apartado se concen-
que
la
la
zona
de del
aireación de se autoaireación de la lámina suficiente para tienenen longitud longitud s\ est~ efecto de la la capa capa límit~; límit
cuando las rápidas el pleno desarrollo utilizado para reducir
aien
agua.
favorece permitir ha sido
~l proy~ctando ~l ri~sgo ri~sgo d~ de cavitación, I canales de descarga de gran gran anchura anchura ~n los que, para los .Jnc10nami~nto (por ejemplo para las caudales normales d~ funcionami~nto crecidas dec~nales), el ~spesor espesor de de la la lámina no supera sen.ndo la sobrepasa los 25 a siblemente al metro cuando la velocidad veloci ~esto para so30 mis (aliviadero propuesto para la la presa d~ Souapiti, Las producidas par bre el río Konkouré, ~n Guinea). Guinea). Las estelas ~uya no está perfilalas pilas int~rmedias, cuya parte parte posterior pos de de agua. da, aumentan la aireación ón natural natural de la circulación En un canal .
Ret.
completamente
turbulento
(107.108.128).
- 116-
la cantidad
de
aire
emulsionado
en una sección
determinada
varía,
considerable-
mente, siendo muy importante en la superficie a ser insignificante en el fondo. En ausencia o de dispositivos de aireación, el contenido aumenta
gradualmente
acelerada, Si el
debido riesgo
hacia
al
aguas
incremento
abajo, de la
de cavitación
si
aunque llegue de obstáculos medio de aire la
corriente
es
turbulencia.
es elevado,
la aireación
natu-
ral no suele ser suficiente para asegurar la necesaria protección*, ya que cuando comienza a desarrollarse, la velocidad ha alcanzado, frecuentemente, un nivel peligroso y el contenido de aire en el fondo es inferior al 8%, que es el valor por
mínimo
admisible
cavitación.
aireación; dos capa
En todo
los
en el
para caso,
factores
apartado
evitar
que se
el
es muy recomendable
favorables
5.2.2.
inicie
son
a propósito
los del
mismos
menciona-
desarrollo
artificial**
para
de
evitar
vitación en láminas libres a la salida de las en carga o en las rápidas de los aliviaderos, más aceptada. El procedimiento más utilizado disponer localmente bajo la lámina liquida. la misma. un espacio vacío en comunicación En la práctica,
la
solución
ner discontinuidades cadas con los diversas
-
* Ref. Re!.
en la solera
tubos
de aireación
ura larga
Ranuras,
les;
consiste,
configuraciones,
- Una ran
**
procurar la
límite.
El empleo de la aireación
tar
ataque
resaltos.
ver
(25.143. (17.39.
en las
128,
en dispo-
c.omunlcajeros, se pueden adop-
como:
o un escalón
en la solera.
pozos o tubos en las paredes laterafiguras 20, 21 y 22, los dispositivos
160). 118,
simplemente,
instalados;
y profunda
conducciones es cada vez consiste en
o lateralmente a con la atmósfera.
o en los
tales
la ca-
134,
135,
147).
- 117-
de aireación de los 111m y Foz Do Arela
aliviaderos y de los
de las túneles
presas de Ust para riego de
Tarbela.
Con frecuencia, el borde de aguas arriba de las discontinuidades de la solera se dispone en rampa, a fin de aumentar el alcance de la trayectoria descrita por la parte inferior de la
lámina,
que se lanza
desde pocos
metros
hasta
diez
o
más*. La mayor a la la
parte
intensa
del
aire
emulsión
lámina,
arrastrado
que se produce
a cierta
distancia
La eficacia
de un dispositivo
la
Qa/Qe
relación
de varios es el da,
(caudal
así
del
como un parárnetro entre
en la
cavidad
de dicha
la
cavidad.
terminada
de
previamente
la
escala
plantean
sidad
y a la
la
para Si
se
dificultades
en el
modelo,
=
basado
de la aire
dife-
contenido la
modelos presa,
del
en la
no emulsiona-
longitud
f
importantes.
superficial
depende
(Q ) puede ser dee configuración del dis-
la
del modelo tienden a subestimar la en verdadera mag~itud. La viscosidad portante
del
po'r
importante
y también,
e cada
de
más
agua
la
utilizan
construcción
tensión
el función
y
a
lanzamiento.
de agua)
del
Q /Q
de
esencialmente,
cuales
lámina,
La relación
aireación. a
los
gracias
inferior
de
a caudal
atmosférica bajo
zona
arista
movimiento
experimentalmente
positivo
la
la
adimensional,
presión
formada
en
absorbido,
-expresada,
entre
de Froude
rencia
de
de aire
parámetros**,
número
es
los
Debido
agua,
eficacia juega
reducidos, efectos a la
los
de
visco-
resultados
del dispositivo un papel más im-
semejanza
del
nÚMero de
Froude, debido a que el espesor relativo de la subcapa limite laminar es mayor que en el prototipo. La tensión superficial. que se opone a la entrada de burbujas de aire en la lámina . ..
de agua.
Ref.
(33.71)
Ref.
(54,
109,
no parece
110,
111,
112,
jugar
113,
un papel
157).
118 -
significativo
a es-
tos
efectos,
superior tos
a 106.
del
cala,
cuando Por
ensayo
del
el
seria
número
consiguiente, necesario
dispositivo
Las mediciones los túneles para
de Weber para
(We
p V~ V2 L/cr) LI
minimizar
construir
de aireación
=
estos
modelos,
es efec-
a gran
es-
ensayado..
realizadas sobre presas en explotación, riego de Tarbela** y en el aliviadero
en de
superficie de Foz do Areia***, demuestran que la relación Q IQ disminuye cuando Q aumenta. Por ejemplo, ~n Foz do a e e Areia
Q IQ a e
co crece be tener tenga
decrece
0,7
a
3
su eficacia
para
formas,
la
el
cuando
el
máximo caudal
eficacia
no está exclusivamente
que el
0,07
caudal
específi-
desde 10 a 110 m Is.m. El proyecto de aireación deen cuenta esta reducción, con objeto de que se man-
De todas
ción
de
factor
determinante
de proyecto.
de un dispositivo
ligada es el
a la
de airea-
relación
contenido
Qa /Qe
de aire
,
ya
en pro-
fundidad, cerca de la solera y de la zona inferior de los cajeros; en general, la parte superior de éstos se beneficia de una aireación abundante proporcionada por la turbulencia debida alcanza
al
rozamiento
la
solera,
de aireación,
el
lateral. después
contenido
En la zona en la que la lámina de su paso de aire
sobre
es,
el
dispositivo
normalmente,
sensi-
blemente superior al necesario 8%. Sin embargo, hacia aguas abajo, las burbujas de aire son atraidas hacia la superficie por el gradiente de presión decreciente y escapan, progresivamente,
hacia
la
atmósfera.
El
fenómeno
de desaireación
se
intensifica en las concavidades de la solera (trampolines) debido al incremento de las presiones hidrostáticas y, a partir de cierta distancia, el contenido de aire en las proximidades de la solera puede descender por debajo del citado 8%. En el modelo de los túneles de Tarbela, realizado a es. Ref. .. ...
(109).
Red.
(70).
Ref.
(110.113).
119 -
DETAlL
'I
PROFIl. DU DEVERSOIR SPILLWAY
SECTION
"Z..,1-
~\~~
'&.
FIGURA
20.
ALIVIADERO
DISPOSICION
(A)
DE LA PRE~A DE UST ILIN
GENERAL y DETALLE
Buzobujade aire bajo ta lámina vertiente
Rampa (C) Satida de tos conductos de air. ción (2,2 m2 cada uno)
120
DE LA AIREACION
(D) H&Lro ds separació" (E)
(8)
(URSS)
CO~uct08 de admieió" 2 (10 lit cada 14"°)
d.
air.
0
I
I
I
::tl1.50
---
--
\
"
FICURA 21. ALIVIADERO
DE LA PRESADE
FOZ DO
DI SPOSICION GENERAL y DETAL~!$ DE LA (al (1) (2)
Rampasde Junta
Dime"sio"es
aireación
principaLes
(3) Cuatro
121
AREIA (BRASIL): AIREACION
del. aLiviadero
m
2
~
@ t
t
& ~U 6.0
¿~~~~~~?
~ +95
" I
400
(bJ
I
"50 ..
Sistema
de aireación
de de de
Orificio Orificio Orificio
deL
aLiviadero
-
aireación
1;
d
aireación
2;
d
aireación
J;
d
20
cm
cm 10 cm
15
0
00
/ """'"""
-
'" ~ O'
~
//
-"""""0' <.
(c)
sistenk:1 de admis ió,¡ Qa
de aire
= CaudaL de a i~e admi t ido
A =
SaLida
de aire
122
J
"
.'. .~
. "".
.
"
,
.O' -
. ,
.; °r
":00
~
..~_? ..O'"\.
..
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:;"'o'o~'
,
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o""'F '
,.t.,t'~
..~ :'ti1
,.",
.
,o. . . :': :':-..' ., r : . ,. . .' .'. , .
. ~...I;I
.
~
..
.
PRESA DE fOZ ALIVIADERO;
RAPIDA
DO AREIA
(BRASIL)
CON RAMPAS DE AIREACION
123
00 ..
.
0 -'*
347.7<)
,. . ,
./ I
~
PLAN SECTION
o
10
20
A-A
30 m
FIGURA 22. PRESA DE TARBELA (PAKISTAN): TUNEL.-DI 3 .. . RIEGO ni ,
. ':.:,
:i'"
(a) Diapoaitivo d. aireación .t tún.t n. 3. PLanta y se~ién (1)
cámara de La compue~ta de desagüe (SJ Tomade ai~.
(2)
Ranura d. atagulas ezistente
(6) Pozo. de aireación
(3)
Rápida de hormigón
( 7) Ranura8 de aireación
(4) Muros de hormigón
ezi.tente8
.ol~ra
124
... la
345.2~
~,
.@
,
~
I
/
/'
/
...1 00 -
./
V ...
transversaL
en La extremidad
/
-OJ60 -.-
// ",. ¡-:.A"675 --
de La ranura
1
de aireación
en La soLera,
I
de tos desagües
deL bLindaje
2m
o
~-
bJ Sección
.
/
,_./ _o¿ .5.~ J.:: /
///
:l.:-i;~ .: -~. . ,,:
::~;j:
J
3A y JB
(6)
RettB~
con resi,¡a
(7)
~unta
de estanqueidad
(2)
desagüe Hormigón er.istente
( 8)
Hormigón con fibras
(3)
Ranura. de ataguias er.istente
(9)
C1Iafl.án de 7S . 7S "",
(4)
BLindaje er.istente
(10) Chaflán de 2S . 2S 11m
(5)
Nueuo Labio deL defLecto~
(1) Cámara de La compue~ta det
125
epoz.i
de acero
cala
1/12,
casi
superficie sin
todo
del
embargoL
agua al
distorsionante ción
por
resulta
ejecución de
30 m aguas
abajo
con
el
incierta
caudales
que
ranura
prototipo,
se
de escala.
el
detectó
de
sistemáticas,
lleguen
hasta
la
rápida
la
espe-
sobre ante
máxima
un
situa-
y es preciso
comportamiento
la
de fondo;
En la
longit':1d
de aireación
analizar
alcanzado
la
la
de observaciones
para
había de
efecto
un dispositivo
en servicio, gama
arrastrado
compararla
aún
protegida la
aire
y considerable
actual
rar
el
obras
una amplia
capacidad
de
evacuación. La
construcción
hacerse
con
cados
en
especial
zonas.
utilizarse, nes
de de alta
la
dinámica
y cavitación.
tracción
así
lo
obras
delicadas,
que puede
deben
estar
ser
a la
den ser
menos
El
emulsionamiento
transversal
suponer
un coste
al
.:
de los
deben
las
que se recomien-
mismas
al
son
de descantillado,
por
blindajes
que
superficies
por
y de con-
deflectores
hormigón.
se dispone
precaucio-
de subpresión
dientes
instalar
producido
colo-
que
de construcción
anclados
la sección cajeros d:e .
materiales
riesgo
de las
están
y las
de los
conveniente
si
cuando
debe
superficie
juntas
debido
estrictas
aireación
a solicitaciones
aristas
terminación
aire in~rementa sobreelevar los ción
Las
sólidamente
lativas
son
sometidas
como las
todo Los
de la
impuestas,
las
de
sobre
velocidad.
terminación
dan para
zonas
dispositivos
cuidado,
estructurales
unas
los
locales Las normas
de hormigón
de aireación
un
alto
repue-
forzada
contenido
de
mojada, por lo que es necesario rápidas e incrementar la sec" las
aUviaderos
muy elevado
en
cuando
túnel,
se trata
lo. cual
puede
de evitar
su
puesta en carga. En Foz do Areia, por ejemplo -para un cau3 dal evacuado de 8.500 m /s y velocidades del orden de 43 m/s-,
el
entumecimiento
observado
supone
el
80% por
del calado sin air~ación. En consecuencia, debería se la investigación hacia sistemas de aireación, por pequeños dispositivos y espaciados a lo largo
126
encima
orientarformados de la rá-
p.ida de
algunas aire
cerca
emulsionar
5.3.
decenas
de metros,
del
8% en
demasiado
el
que mantuviesen
las
resto
el
proximidades de la
ABRASION EN LOS ALIVIADEROS
del
lámina
conteni-do fondo,
sin
vertiente.
y DESAGUES DE FONDO. REVES-
TIMIENTOS ESPECIALES
5.3.1.
Generalidades.
La presencia
de arrastres
de
fondo
o
de
sedimentos
en
suspensión en una corriente rápida puede originar rápidos desgastes en los conductos; en muchos casos, estos desgastes son inevitables, puesto que aún no se conocen materiales capaces
de resistirles
colocar
en obra
con precios
Generalmente producen
prologadamente
ni
problemas
las
con
las
arenas
-que
con
las
gravas
y bolos
table,
si
no
la
contienen
ni
Sin
limos
finos
embargo, granos
no
duros
arrastrados,
de los
está
constituida
totalidad,
fáciles
de
razonables.
arcillas
serios.
y que sean
en suspensión ocurre
lo
mismo
y angulosos-, que una parte por
ni no-
materiales
abrasivos.
Estos problemas aparecen más o menos tarde en los desagües de fondo y en los aliviaderos profundos; en los aliviaderos
de superficie,
por el
plazo, excepto en el de sedimentos en los Aunque
sean
de
rezcan asociados, sean los arrastres el .
papel Ref.
la
contrario,
se presentan
caso de pequeños embalses primeros años de servicio. misma
conviene de fondo
Inaturaleza
a largo
que se llenan
y frecuentemente
apa-
distinguir ambos casos, según o los sedimentos los que jueguen
preponderante.
(106).
127
-
5.3.2.
Abrasión
En las
presas
se producen sagties muy
por
puesta
permitir
una
de acarreos
sobre
torrentes
preocupantes;
deben
importantes,
cial
de fondo
construidas
situaciones
de fondo
relleno
arrastres
vez
el
que
paso
el en
de la
obra.
Las obras más expuesta as a la la parte inferior de los (cajeros.
montaña
aliviaderos
y de-
de caaudales
embalse
e incluso,
en servicio
los
de alta
está
ocasiones,
abrasión En el
sólidos
parcialmente desde
son las proyectó
la
soleras
Adopción presas
de conductos bóveda
de la
s~ prestan
menor
mejor
longitud
que
otras
y
se preconi-
5 para disminuir la magnitud zan ciertas disposiciones tales como: nómeno o para retardar sul evolución,
-
ini-
del
posible a esta
fe-
(las alter-
nativa).
-
Utilización por
de áridos
rozamiento
(arenas
con
alta
r~sistencia
y gravas
al
de cuarcita,
desgaste por
ejem-
plo).
-
Eliminación rior
del
de singularidades conducto
(codos,
geométricas
pilas,
en el
convergencias
inte-
yensan-
chamientos).
- Revestimiento
de las
zonas
más criticas.
2 son los mismos que para La experiencia demuestra la cav1tación (ver apartado 5.2.2). y amplitud de que tales protecciones reduc~n la frecuencia nunca proporcionan una solas reparaciones periódicas, pero n Los revestimientos
preconizados
.
lución
definitiva.
Se puede citar, de Ku Kuan (rig.
como ejemplo, el aliviadero de la presa 2) construido desde 1959 a 1962 sobre el
128
torrente
Ta
Xia
Ch1
en
Taiwan,
tidades
de bolos
y arena
sionada
por
tifones.
aluviones, bral
en los
de los
que
es
las
crecidas
bóveda son
inferior la
85
evacuadas,
los
vagón,
m2,
bóveda
y
separados
Las
la
conducción
de
los
revestida
roca
de
cerca
cables se
del
tensión rros
ha
borde
es de 3,5
dispuesto
de aguas
limitada
El
alcanza
afectada
por
el
abajo
de
que
queden chorros
en una fosa
el
anclado que
de la
hordesagua
solera,
5 m en una
zona
directo
de a la
contacto
drenaje
impacto
de
Los
armado
espesor
los
son
suficientemente
caen
de
tercio
~ de ex-
de los
cho'~
de agua. de Ku Kuan
daj~s
d~
los
sión.
Por
el
requerido
se ha
que
Se estima al
agua). zona
Casi
la
550.000 totalidad
una profundidad
que en la
formación
t
donde máxima
de
de
de dicha
(1
m.
fosa
- 129-
impacto
de
las
ha
cuales durante
embalse
kg
una
la
cada
concentrado fosa
No existe
de
80
so-
m3 de en
700 m3,
evidencia
hayan contribuido
=
(H
sobre por
se ha
formado
4,3
de
cayeron
erosión
se ha
abra-
550 hm3 de agua,
máximo del periodo
la
fosa
blin-
la
de ~xplotac1ón,
de acarreos
de
contra
última
total
nivel este
la
la
un volumen
desde el
de impacto,
de
de 8 años
que durante
menos,
bien
periódicas,
vertido
en 1962 y los
r~sistido solera
d~spués
en su mayor parte lera,
la
reparaciones
los
en s~rvicio
han
contrario,
se realizó
m).
~ntró
conductos
(1982),
con
abajo.
de agua
En
red
cuatro
un blinda-
para
desagUes
una
todas
por
sedimentos.
pasivos.
presa
control
están
con hormigón
acero
m como media,
La pr~sa
la
paramento
um-
entonces
de
de
cuatro
del
como en-el
bordes de los
con
de la
por
solera
los
80 m de longitud, migón-roca
la
rodadura
que salen
altura
compuertas
impacto
oca-
sólido,
de
el
avenida nivel
protegidas
en el
can-
rellenado
Desde
caminos
contra
con
el
sus
de
protegidos
hasta
su caudal
en
c910cadas
ha
altura.
que están
tanto
se
a media
con
cajeros.
están
años,
m de
enormes
en- cada
embalse
situados
inoxidable
de
de agua
El
primeros
de
de 9 x 6,6
de acero
tipo
dos
arrastra
de cuarcita,
aliviaderos,
una
aberturas je
los
que
de
otros
factores destruct1vos como son la subpresión o la cavitación. Aguas abajo de la zona de impacto se han formado erosiones, tanto en la solera como en los laterales, pero son sólo superficiales e incomparablemente menores que las ~bservadas Al
en la zona de impacto.
comienzo
migón
bituminoso
.fue
al
insuperable hormigón
el
y
el
no
fondo d ~do de
se
problema
una
hal
la
capa cubeta,
repuesto, rep
de garantizar gar~
de hor-
ya
pero qlte
se
su adheren-
subyaciente. puede
de resistir,
cavitación
se colocó ~locó
sobre
rápidamente
En general bles
explotación
flexible
arrancada
consideró cia
de la
decirse
que
durante
han
tenido
Jlos
largo
éxito
revestimlentos
1 tiempo,
rara
vez
a la
suscepti-
abrasión
y precisan
y a la
de una mlni-
ma conservación. 5.3.3.
Este
Abrasión tipo
por
sedimentos
de daños
en suspensión
se produce
independientemente
y tam-
bién se superpone a los que generan los arrastres de fondo. El problema está asociado, generalmente, a la existencia de arenas finas o muy finas, e incluso limos, que contienen una fuerte
proporción
de granos
angulosos
Amar i z.1.o
EmbaLse de Sa,-une?'l.2:iaen eL rio
684.000
Superficie
de cuenca:
Aportaci6n
anua1
media
de agua:
Aportaci6n
anual
media
de s6lidos
Aportaci6n estacional en suspensi6n:
(Julio anual
Concentración
me~ia
estacional
0,30
en suspensi6n:
km'
km2
1,6 Gt
de s6lidos
1,38 Gt
media
=
42,3
a Octubre)
Concentraci6n
°100
de cuarzo.
mmj Oso = 0,03
de sólidos (Julio mmj °15
130
-
en suspensi6n:
38 ka/m3 ka/""
a Octubre):
57 ka/m3 ka/m
0,005
mm
El
~
del
granos
material,
de cuarzo
incluyendo
la
fracci6n
menor
de 0,01
mm, son
anguloso..
EmbaLsede KhashmeL Girba en el rio Atbara, afLuente deL NiLo 12 km3
Aportaci6n
anual
media
de agua:
Aportación
anual
media
de sólidos
Concentración Arena
52%;
Granulometr!a
El riesgo
anual Limos
media
28%.
de la
de sólidos
Arcilla
arena:
90 Gt
en suspensión:
7.5 kg/m3
en supensi6n:
20% D5Q = 0.2
más frecuente
mm. Dgo = 0,35
de la
erosión
mm
debida
a los
sóli-
dos en suspensión, afecta a las mismas obras que la producida por los arrastres de fondo; es decir, a los desagües de fondo y a los aliviaderos en carga. En estas obras las velocidades suelen ser muy elevadas y el contenido es más elevado que la media en toda la altura lo que complica el problema de la conservación
en sedimentos del embalse*, de los para-
mentos. Según la la solera,
representado
erosionada,
e
=
k
V3
t
experiencia
china por
el
puede expresarse
T
espesor
por
Velocidad
t =
Concentración
T =
Duración
K
= Radio
desgaste
"e"
de la
del
tipo:
de capa
corriente
de sedimentos
de la descarga
hidráulico
forma
medio
media de la
del
V y t
para
dados
conducto
que depende
- Coeficiente la
el
una relación
v
~
~
en Sanmenxia,
de
y de
DSO
de 108 sedimentos
establecida para conductos rectiLa expresión anterior, parámetro como es l!neos, no tiene en cuenta un importante liquidos, ya que la erosión es la curvatura de los filetes más rápida
.
en las
S1 hay despegues
concavidades.
Más del doble en la presa de Sanmenxia sobre el río
131
-.
de la
Amarillo.
lámi-
na aumenta
el
se agrava,
frecuentemente,
se
una vez que la
produce
desgaste
en
la
zona
por
impacto y el fenómeno que de la cavitación
de
efecto
mojada
superficie
1ncrementa
su
erosión
es
en
San-
rugosidad. La previsión
cuantitativa
aún muy imperfecta. menxia,
De las
se deducen
las
Para velocidades alta to
erosión
Cuando aún
la
contiene
una
mienza
Existen
de la
mencionada,
de hormigón
tan-
ordinario
es insignificante. aumenta
hasta
los
paramentos
en elevada
a aparecer
y a pesar
antes
paramentos
blindajes
despreciable
a 10 mis
de sedimentos
velocidad
realizadas
conclusiones:
inferiores de los
como de los
desgastes'por
observaciones
siguientes
concentración la
de los
12 mis,
proporción
en los
revestimientos
de
blindajes
de
la
erosión'es
hormigón,
cuarcita,
que
pero
co-
de acero.
que ofrecen
una durabilidad
ra-
zonable apartado
para velocidades inferiores a 25 mIs (ver 5.3.4). En el estado actual de la técnica no eficaces para velocies posible conseguir protecciones dades superiores a este valor y contenidos considerables de sedimentos abrasivos (por encima de algunos kllos
por
Con el las
fin
obras
conviene l.
metro
de minimizar
destinadas tener
Minimizar
2. Diseñar pere
el
cúbico).
a dar
en cuenta la
las
longitud
sus secciones valor
las
tareas
de mantenimiento
paso a materiales siguientes de dichas
rrido. 132
en suspensión,
recomendaciones: obras.
d~ modo que la
de 10 mis en la
en
velocidad
mayor parte
no su-
d~ su reco-
3.
4.
Limitar las velocidades anteriores a la salida, miento
reemplazable
Evitar
que dichas
5. Desaguar de la
al
elevadas a los últimos metros, donde se dispondrá un revesti-
o reparable. velocidades
lecho
excedan
natural
los
25 mis.
inmediatamente
aguas
abajo
salida.
6. Construir
obras
que
sean
fácil
y rápidamente
visita-
bles. Estas
disposiciones
controlar
la
cavitación.
una conducción utilización
de
superiores
5.3.4.
son
similares
a las
La segunda
implica
en carga;
la
cuarta
desagües
de
fondo
Revest1m1entos
equivale o
superficiales
obtenidos en la presa se que son preferibl~s comportamiento
a proscribir
aliviaderos
contra
con
la
erosión
para la cavitación, más utilizado. De los
de Sanm~nxia en China, los áridos de cuarcita,
de ~ste
hormigón
no ha sido
de la
cargas
son
las
siendo la resultados
podría pero
deducirel mejor
corroborado
por
precedentes.
La solera de los desagües de fondo de la presa Girba (Fig. 16) estaba protegida por un blindaje
de espesor que fue perforado por años de servicio. Se ha calculado la
elección
protectores
mismas que se han indicado chapa de acero el material
el
la
para
a 30 m.
Las protecciones
otros
aconsejadas
solera
ha soportado
el
la erosión, después de doce que cada metro de ancho de
paso de 8,5
de arena
abrasiva.
alcanzando
velocidad
máxima de 21,S mis.
133
de Khashm de 12 mm
el
agua
millones en los
de toneladas desagües
una
La chapa de acero inoxidable de los túneles de descarga del aliviadero de la presa de Ku Kuan, ha resistido muy bien el paso de más de 1.500 millones de metros cúbicos de agua, muy cargada
de material
sólido,
durante
más de veinte
años
de explotación. La principal anclaje
al
dificultad
hormigón
ha encontrado paración sar
una
rápida
mucho
de
de las
los
blindajes
en
el
chapas de recambio. Todavía no se satisfactoria que permita una re-
solución
y fiable.
aunque
antes
de que que este
tiempo
consiste
se espe.ra
que. no ha de pa-
problema problema
esté esté
solucionasoluciona-
do. Los con
hormigon~s
sobredosificados
una adición
reados
con
más o menos das
a baja
En las de la
adoquines éxito,
de
carga
presa
cadas espesor
de
los
han losas
y recibidas
con
puntas cinco
mortero;
concentración
el
oscila
de
superficial
de fondo
puede
alcanzar
losas
vitrifi-
de
desagües meses
entre
63
forma
con someti-
desagües con
cuatro
ca-
Du Rhone)..
artificial)
de 476 kg/m3,
desgaste
National
velocidad
estos
kg/m3)
utilizados, de obras
protegidos
durante
excepcionales años
sido
la
de diabasa
permanentemente,
sido
d~ los
-donde
(600
revestimientos
críticas
convergentes
cajeros
cuya
han
(Compagnie
Sanmenxia
cemento
como los
granito,
hidráulica
(denominadas
caudales
así
~n superficies
d~sembocaduras
25 m/s-,
nado
de corindón,
en
han al
y que
no ha pasado
2 cm de funcio-
año, 183 al del
con
kg/rn3 final
y de
milíme-
tro. Al la
reparació~
culares cas
igual
para
revestimiento.
la
cavitación,
de erosiones
y morteros
abrevian
* Ref.
que
de
localizadas,
resinas
considerablemente Recientemente
también
epoxi. la
134
utilizan
revestimientos Las
variaciones
duración
de estos
se han
(92).
se
desarrollado
en pelit~rmi-
tipos
nuevos
de re-
vestimientos ciones
epóxicos
de
temperatura,
dilatación sas
térmica
la
porque
en
los
en la
blindaje por
En las
du Rhone, superaron,
ensayo to,
bajo con
volumen la
una presión
ron
del
las los
hueco
a
siguientes
las
una
f4Pa.
por
cabo la
de
valores
por
del
sobredosificado
(600
Mortero de resina epoxi Resina epoxi pura Buen granito Mortero de asfalto-epoxi-corindón Resina de poliuretano alisada Acero Fundición Resina de epoxi-uretano-hematies
El impacde
sumergi-
ensayo
nor-
se mide
el
superficie
de
coeficiente
uni-
CNR, se obtuvie-
relativos:
Hormigón normal (350 kg/m3 de ceme~to) Hormigón
Natio-
cargado
está
en la el
de po-
al
cuales
con
el
materiales.
de agua
los
del
de poliureta-
de material
erosión
utilizadas
resina
Compagnie
otros
duración
ha
de Khashm
La muestra
la
notable 1977-78.
resina
de
placa
de
la
de un chorro
al
años presa
por
como referencia,
de vidrio
que
de resina
más
a base
de agua;
formado
Ródano, morteros
morteros
la
de la
de 0,25
Utilizando placas
de
realizadas
452,
lleno
los
los
flexible
es de 75 minutos,
muestra.
dad,
de
probado
innovación
desagües
en someter
da en un estanque malizado
la
notablemente,
un ángulo
el
pre-
de 20 mm de'espesor,
que
características
consistió
sílice
los
pruebas
las
En las
sobre
durante
un revestimiento
liuretano. no
años
de
de
flexibilidad.
sustitución,
de acero
Girba nal
últimos
varia-
coeficientes
hormigón.
se han
.erosión
a su mayor
los
consistido
del
Pirineos,
a la
a las
unos
en capas
son más resistentes
Durante
sensibles
tienen a los
de asfalto-epoxi-corindón, debido
tan
y de Péage-du-Roussillon,
de Vin~a,
epóxica
son
similares
de Villeneuve
y en
que no
kg/m
) con
3,50 a 4,00 adición
de corindón
0,90
0,80 0,22 0,55 0,50 0,14 0,04 0,02 0,06
a a a a a a a a a
1,00 0,90 0,24 0,75 0,60 0,18 0,05 0,03 0,08
ca,
de extender una capa de mortero de resina de pode 14 mm de espesor; finalm~nte se aplicó una capa de poliuretano puro de 8 mm d~ espesor
antes
liuretano de resina
La experiencia siste
bien
al
de cuerpos han
ha desgaste,
flotantes
arrancado
trabajos 5.4.
demostrado
que
pero,
revestimiento
desgraciadamente,
sumergidos
localmente
este
y
(baobads
han
sido
los
y otros
choques
troncos)
necesarios
le
frecuentes
de mantenimiento.
DESPRENDIMIENTO DE NITROGENO EN LAS SALIDAS DE LOS ALIVIADEROS y DESAGUES Entre
los
años
sobresaturación abajo
aliviaderos para
los
salmones..
los
salmones
(U.S.A.) geno
la
Este
la
en los
aquellos
ríos
La experiencia
los
constituye
del
agua,
aprovechamientos que
al
la que
caudal
la vertido
desastrosas
con-
en
del el
exceso debe
juega
de
Snake
presas.
nitrógeno
y
factor,
ser
muy
detenido
hidráulicos
un papel
sobresaturación y alcanza
90% de
de nitró-
un nuevo que
de
río
de las
de recursos
pesca
aguas
cerca
aliviaderos
agua,
la
especialmente,
abajo
el
de
ríos,
sobresaturación
en
demuestra
proporcionalmente
que
consiste
calidad
en los
1970,
de la
por
con y,
aguas
efecto
de los
peces
en
efecto
en el
de
en cuenta
los
el
aguas
presas,
hacia
que
descubrió
en las de
evacuada
disuelto
terminante
vida
por
agua
se
de las
emigrantes
fenómeno,
oxígeno
1970
Se ha estimado
murieron
en el
y
de nitrógeno
de los
secuencias
1968
de
importante. está
ligada
un valor
asin-
tótico. Para rio
combatir,
limitar
balse,
los
y procurar
aguas
arriba.
* Ref.
(138).
que
no
vertidos, no
eliminar
este
incrementando
inundar
las
136
zonas
fenómeno,
es necesa-
la
capacidad
de
desove,
de emsituadas
La restitución del agua a través de las turbinas no incrementa la concentración de gas disuelto, pero, frecuentemente, la demanda de energía se reduce en épocas de avenidas; por esta razón, el U.S. Corps of Engineers ha estudiado la posibilidad de un turbinado poco eficaz, produciendo poca energía sin reducir sensiblemente el caudal ev'acuado; para. ello, puede colocarse una ataguía perforada con numerosos orificios, aguas arriba de la toma de agua de la turbina, ajustando la inclinación de las palas de las turbiAas Kaplan de manera que se funcione con peores rendimientos. No se han realizado ensayos el tiempo suficiente para poder demostrar que los rodetes de las turbinas no sufren como consecuencia de este tratamiento. Otro procedimiento consiste en disponer un deflector en el tramo final de la rápida del aliviadero, que dirija una proporción moderada del caudal hacia la superficie de aguas abajo más bien que hacia el fondo del cuenco; en la presa de Lower Granite (U.S.A.) el caudal desviado,por canales de 15 3 m de ancho, fue de 425 m /s. Finalmente. el último no. consiste en soslayar
medio de luchar contra este fenómelos tramos del río con fuertes con-
centraciones de nitrógeno. transportando alevines en camiones especiales cuando
por carretera a los emigran hacia el mar;
sin embargo, no está demostrado que esto no altere el instinto del pez y le impida, d~ adulto, volver a los mismos criaderos. 6.
CONSERVACION y REPARACIONES
6.1.
CONSERVACION El
los
mantenimie-nto
aliviade-ros
lativos
al
resto
de- las
no presenta de la
presa
obras
civiles
problemas y sus
137-
correspondientes diferentes
estructuras
que los ane-jas.
a reUni-
camente los
el
acabado
daños
que el
causados
de otros
ducidos
por
antes
los
la
de
forma
especial,
porque
son
primordial
aliviadero
de
interés.
deben
las
funcionar
a plena
de los
casos
compuertas
te
y
su
apertura,
pérdidas das
inaceptables
artificiales
mente
aguas
indispensable
puertas to
de agua prediseñar
de guarda,
de las
Con objeto
de reducir
tiende
a re~mplazar
compuertas
la
los
en
de forma
mayoria permanenimplica
consiguiente,
de aveni-
es absoluta-
de ataguías
inspección
o com-
y mantenimien-
piezas
conservación
de es ha-
la
y es causa
y sus
cables
me-
y con-
mantenimiento,
un sistema la
preciso
respecto
peno
agua de
que permitan
periódicos
carga,
Por
Es
evidentemente,
a estp
regulada
abajo.
repara-
depósitos
es,
solución
labores
ser
eliminados.
retienen
para
pro-
acabadas
Los
ser
o media
deben
superficies
compuertas
La mejor
atención
accidentales
servicio.
más frágiles.
cerlas
l~s
etc, en
las
calcáreas,
mayor.
o golpes
piedras,
~l
de sufrir
o descantillados
atmosféricos
poner
La conservación
merecen
La grietas
agentes
duras,
susceptibles
erosión,
andamiajes,
pulido
creciones
por
de
controlar, diante
superficies
hormigones.
de herramientas, dos
de las
fundamentales.
anti-corrosión
de maniobra.
se
especialmente
si
están permanentemente sumergidos, por piezas macizas y cadenas "galle". De la misma forma la regla general es utilizar el
acero
inoxidable
rodadura.
placas
Deben aunque ble
y
tas
condiciones
de los
abajo.
fosas etc)
y
las
los
de
de
con el
que
abajo
lo
agua.
posi-
permitan.
túneles, erosiones
29 y 49 de ICOLD).
138
sea
y dispositivos rápida,
de
compuertas.
per.iódicamente.
amortiguamiento.
Boletines
(caminos
las
siempre
aguas
elementos
fijas
continuo
compuertas
de explotación.
cuencos
piezas
apertura
y controlar.
diferentes
(ver
de
hidráulicas
inspeccionar
y mecanismos
nes,
de
las
en contacto
ensayos
sea parcial. las
todas
de apoyo)
efectuarse
Es preciso guridad
para
-la
se-
(compuertrampoli~ aguas
6.2.
Reparaciones
Los daños más frecuentes, que necesitan. urgentes y a menudo muy costosas reparaciones, están causados por los fenómenos de cavítacíón, abrasíón y disipación de la energía. En los capitulas anteriores se han comentado las zonas que están más expuestas a uno o varios de estos fenómenos, los daños que pueden causar
y los
efectos.
con independencia
Sin
embargo,
procedimientos
para de las
atenuar
precauciones
que se adopten, la probabilidad de que se produzcan nunca es nula, especialmente cuando se deben desaguar des caudales frecuentemente. La esperanza es que los producidos por una avenida siones desastrosas y haya
sus daños grandaños
aislada no alcancen nunca dimentiempo para, movilizando los re-
cursos necesarios, realizar las necesarias reparaciones antes de que llegue la siguiente crecida. Esta actitud implica la necesidad de tomar, durante la etapa de proyecto, las disposiciones
convenientes.
Por cuanto tación en las
se refiere a la erosión producida por rápidas y trampolines, una disposición
te, en situaciones caudal de desagüe
de riesgo elevado, total en varias
la cavipruden-
consiste en dividir obras independientes
proveer al personal de explotación con los medios para una rápida reparación. Como regla general,
el y
necesarios tanto las
rápidas como los aliviaderos deben ser directamente accesibles, cuando no están funcionando, porque su emplazamiento, bien por encima del nivel de aguas abajo, facilita, sin duda,
su inspección La abrasión
más fácil Las
si
y eventual produce
daños que genera námicas,
problemas
son accesibles
situaciones abrasión
reparación.
las
más críticas la
disipación
similares,
139
es
zonas involucradas. se presentan de energía:
y cavitación.
cuya solución
Los
cuencos
debido
subpresiones
a
los di-
amortiguadores
por
resalto
to
que
del
río
su
ataguías surge
caudal
disponga instalar
primero nivel
del
daños, también
casos,
esté
completamente
y
repararlos
si
y agotados.
que
como
el
en
profundidad,
de
instalap.
proyectista
independientes
y,
instalación ataguías
en
de pilas y de
río
la
De
divida
el
me~ida
de
sobre
un puente
a
más fácil
con
la
presa
grúa
las
que
que
las
Aunque'está
mayor
carga
dos el
superior
al
que
a sufrir
soporta,
es
y reparación
de
y reparar.
para es,
en
,
sucesivos;
más expuesto
hidráulica
de inspeccionar
(pakistán)
energía
inmediatamente
abajo.
resalto
la
amortiguadores
a cota
dificultad
de ~1angla
disipando
cuencas
instalado aguas
la
seguridad
dos
ha
debido
cuencos
la
y reparación.
y muy lentas
como en
la
La mencionada los
río
a
fácilmente.
mediante .se
el
pu~s-
inferior
inspección
anchura
de
la las
extremado
etapas,
en
muy grandes cuencos
En algunos ha
que
a cota
inspéccionarlos
tanto
en varios
manejar
su
ai slados
necesidad
se puedan
se
posible
la
posible,
pueda
dificulta
dimensiones,
implican nuevo
es
problemáticos
-normalmente
previ amente.
,.
especialmente
y a menos
sólamente
Sus
lo
abajo-,
situación,.
han sido
son
emplazamiento
aguas
En esta seco,
hidráulico
algunas
el
control veces,
un factor
decisi-
vo a la hora de seleccionar la fosa de amortiguamiento. En el mejor de los casos el socavón se desarrollará libremente y alcanzará
el
perfil
natural
de equilibrio
sin
ninguna
in-
tervención exterior. La eventual protección se sitúa generalmente en las márgenes, muy por debajo de la profundidad prevista para la fosa. de manera que nunca sea necesaria agotarla.
Sin embargo, si se construye un zampeado para limitar la erosión. su mucha mayor vulnerabilidad para limitar la erosión obliga a prever procedimientos que faciliten la inspec-
140
ción
y las
sos
en los
bilmente el
oportunas que
reparaciones;
se pueda
sumergido,
aliviadero.
longitudinal
o la
en el
didad, da,
presa
aguas rana ción,
mientras
desde
de
segunda
Zanbeze,
de
que era
ha permanecido
ha sido
de encofrados
y de
los
sondeos
central,
sobre
la
ya que
la
inalterada
141
de la
la
fosa
de
hombres cimenta-
colocación se
de reali-
instalación
volumen
hasta
co-
lado
Los
izquierda
el
hm3 como media
prácticamente
el
reciente
margen
considerablemente
de reparación,
y se han
e inyecciones La
rea-
ins,pecciona-
en
limpieza
flotantes.
de 25.000
60 m de profun-
de
plataformas
ha reducido
labores
que
de
preestablecido.
labores
funciona
reparación
sumergido
programa
las
instalación
zaron la
un
no
o dé-
de
hombres-rana
hormigón
seco,
contraataguía.
fosa
por
ca-
compartimentación
trabajos
Esta
1962,
de
según
de la
escollera,
las
desde
se ocuparon
la
de amortiguamiento,
protecciones arriba
los
de Kariba.
regularmente,
locado
tido,
mencionar
en
en que
incluyen de una
aquellos
quedará
períodos
medidas
cuenco
de la
que
los
instalación
Es conveniente lizados
asegurar
durante
Tales
se exceptúan
1981,
del anual
río ver-
y también
de amortiguamiento desde
entonces.
ANEXO 1 ItE F EItEtjC rAS
l.
AIIELEV A. el ,11.. 1971 : .. 111\'C~lig;.lli\')l\s uf Itcl..lli\'c t'vl..1lcrial
al11..1 I)rulcclivc
Cavitation
<:U..llillgS
c.~;.l\'il;.lliol\
al11..1Oc\'CIUpIJ1Clll
Erosiul1 of I-lydraulil.: Structurc
or
t..lc¡,1surcs
uf
ag¡,1ill~t
ElcI11Cl1tS", Procccdíngs 14th IAII ({
Congrcss, Vol. 5, París. 2. AHMAD l., C.iISHTI f\,1. l., RASiiEED.i\l. A., 1979 :" Tarbela
Tunllcl
l~c~i~lallCC
Lert llank
lrrigation
= Son1e Specíal Fcaturcs of OCSigI1,Col1struction and Opcration
13tll ¡COLO, Q. 50 - (l... 63, Vol. 5, Ncw-OcI11i. 3. AKSOY S., E'I'IIEMUAUAOGLUS S., 1979 : .. l'avit3tion Cl1al1ncls or Kcbal1 Oal11 ", 13lh lCOLO,
",
Oamagc ~~tU1C Oíscl1arge
Q. 50 - R. 21, Vol..3, Ncw-Oelhi.
4. ALEXANDER G. N., 1973 : « Estil11ation or lhc 1UOOO lCO LO, Q. 41 - 1{. 70, Vol. 2, t\.ladrid.
)'
ear rlood
», 11tl1
5. ALV AI{[S 1l..IOEII{OA.. 1>1 NTO.i)A SlLV A F. el ,,/.. 1967 : .,. Erosion in Cul,crctc
..1110
Il..o,-,kouc tu Srillw~lY l)is,-,I'~irgcs ", I.)tl1 I('OL[), Q. ,13 - Il... l'd. Vol. 2, Islal1bul. 6. ARMSTRONG ¡l... C., I t)7t) : .. Corrosiol1 01" Oullcl Tu ['11cl (~ol'crclc on Two 1\-1 uskil1gUl1' Il..i\'cr U~isii1 ¡>roj~'-'ls USA ", 13l11 ICO LO, Q. 50, OiSI;ussiol1 36, p. 570, Vol. 5, Ncw-LJc.;llli. 7. AI{TIIUR H. G.. JAUAltA M. A., 1967 : ,. (>roblcms ill\ol\'co in Opcralion all0
t\13il1tenallce 01"Spillways al1d Oullcts al Uurc.;auor Rcclamation Oams
",
9th
lCOllJ, (). 33 - 1l...5, Vol. 2, Islal1bul. 8, ASC E, 1973 : .. ll..e-cvaluation of tl1e Aucqu.1cy or Spi11\\'ays of Exisling
l)ams ", All'. Suco 01 Civ. Ellgrs.. Vol. 99, No. H )'.2 tFcbruar)'). 9. ASCE Ta~k Force. I (j7J : .. Higo Ilcad Gatcs al1u Val\'cs inloe UnitcJ StalcS ,,111'.S.vc. 01 L'i\'ill:.llgrJ'..
),
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151
ANEXO 2
LISTA DE PAISES QUE RESPONDIEROli AL CUESTIONARIO SOBREALIVIADEROS
Africa Alemania
del
Sur
Federal Argelia Australia Austria Bélgica Brasil Canadá
Checoeslovaquia China
España Estados Francia Indonesia
Japón México , Suiza Tailandia Venezuela Zimbabwe
Unidos
