Azudes010

Obras Hidráulicas y Portuarias. Azudes.



Perfil típico de un azud:

Básicamente es una presa de hormigón de gravedad gravedad de baja altura.

Se puede decir que

generalmente es una una presa vertedero, vertedero, ya que el perfil coincide coincide con el de un vertedero. De acuerdo a la definición definición del perfil se puede elegir elegir un perfil Creager, u otro similar. Se hace necesario contemplar una obra para disipación de energía y estudio de la erosión aguas abajo. Si el azud es móvil se deberán proyectar pilas a lo largo del mismo para soportar los esfuerzos de las compuertas.

Perfil de un azud móvil

1




Tipos de compuertas que se pueden utilizar:

La mayor parte de las compuertas abren subiendo y funcionan primero en régimen de orificio rectangular hasta que están totalmente abiertas y desaparecen del camino del agua, dejando libre el vertedero. Aunque minoritarias y cada vez con menos uso, hay otras que abren bajando y funcionan siempre como vertedero con altura de lámina variable. Y hay, por fin, tipos mixtos. A continuación analizamos las compuertas más usadas:

 Compuerta rectangular:

Son las más antiguas y elementales, aunque se siguen usando con notables mejoras. El tipo más simple consiste en un tablero de chapa que es el elemento de cierre propiamente dicho, reforzado con un armazón de perfiles metálicos, que se mueve verticalmente guiado por unas ranuras en las pilas adyacentes. Esas ranuras se refuerzan también con perfiles metálicos en U para que en su interior deslice mejor la compuerta y el hormigón quede protegido. En la siguiente figura se ven las tres posiciones posibles: cerrada (a), (a), apertura parcial parcial (funcionando como orificio) (b) y apertura total (funcionando como vertedero) (c).

El deslizamiento en las guías ha de vencer el rozamiento, que puede ser fuerte, pues el empuje hidrostático produce una fuerza normal a las guías y una componente antideslizante. Por ello, este tipo elemental, llamado compuerta deslizante sólo puede usarse con luces y cargas de pocos metros y debidamente engrasada.

2


En compuertas mayores hay que añadir algún dispositivo para convertir el rozamiento en rodamiento, que es más suave. El tipo más usado es la compuerta vagón, cuyos bordes verticales están provistos de ruedas con rodamiento de bolas o cilindros que apoyan en sendos carriles. Este sistema permite que la compuerta tenga un gran tamaño, pues el rodamiento da una componente relativamente pequeña.

Algo más complicadas son las compuertas Stoney, en las que la rodadura se hace por intermedio de un tren de rodillos independientes situado entre el borde de la compuerta y el carril de rodadura. Al no haber ejes en la compuerta, el movimiento es aún más suave que en la de vagón y, además, el recorrido del tren rodante es la mitad que el de la compuerta. Sin embargo, no se suelen usar ya en compuertas de superficie, y sólo en desagües profundos en los que la presión es elevada y conviene aquilatar al máximo la componente contra el deslizamiento.

3


 Compuertas de segmento:

Se llaman más comúnmente compuertas Taintor. Están formadas por un segmento cilíndrico circular que gira alrededor de eje, materializado en las pilas adyacentes. La estructura metálica de sopor-de la chapa se completa con unos radios que la unen con los cojinetes de giro i las pilas. La apertura se hace hacia arriba y girando, en vez de deslizando.

La compuerta no necesita guías, pues el cojinete axial es el que marca el movimiento; el giro puede ser muy suave gracias a los rodamientos de bolas. Como hay sólo un cojinete en cada lado, el mecanismo puede ser más perfecto que el de las ruedas de vagón, que son varias y menores. Además, los cojinetes están alejados del agua, lo que evita oxidación y deterioro y facilita su revisión y mantenimiento. Otra importante ventaja de esta compuerta respecto a la vertical es su menor peligro de acodalamiento. Este se produce cuando la compuerta vertical gira un poco dentro de su plano y pierde el paralelismo con las guías. La posición podría llegar a ser tal que la reacción en el borde esté dentro del ángulo de rozamiento, con lo que la compuerta quedaría acodalada, por más que se aumente el esfuerzo para levantarla, mientras no se corrija el defecto de posición. La compuerta de segmento tiene mayor rigidez gracias a la estructura radial desde los cojinetes, lo que aleja el peligro de torsión y giro del tablero. Este efecto no se da normalmente en compuertas bien proyectadas, construidas y mantenidas, pero obliga a que las compuertas planas mantengan las debidas porciones entre altura y longitud, mientras que las de segmento tienen mayor libertad en sus dimensiones por la circunstancia explicada. Las pilas requieren dimensiones distintas que las de las compuertas verticales. Las Taintor reciben el empuje del agua de forma radial y convergente a los cojinetes, de forma que éstos reciben todo el empuje y lo transmiten a las pilas: por otra parte, el radio ha de tener una dimensión proporcionada con la altura (en general, de 1,5 a 2 veces ésta), por lo que la longitud de la pila deberá ser mayor

4


que dicho radio. En cambio, la altura de la pila debe ser sólo un poco superior a la de la compuerta, porque al elevarse del todo no necesita guías, pues sigue sujeta por los cojinetes. Por ello, el aspecto de las pilas es radicalmente distinto que las de una compuerta vertical: más bajas y más largas y, desde luego, con mejor efecto estético. Al concentrarse el empuje hidrostático en los cojinetes, hay que asegurar su debido empotramiento en las pilas y dotar a éstas de una importante armadura para repartir las tensiones y hacer trabajar un amplio volumen de la pila hasta una cierta distancia del cojinete. Este puede ir empotrado en la pila, pero más frecuentemente va embutido en una robusta pieza de acero moldeado externa y aguas abajo de la pila que se une a ésta abrazándola por ambas caras; esto tiene la ventaja de acortar la pila y hacer más fácil la revisión de los cojinetes, al ser exteriores. Si los cojinetes se insertan dentro de las pilas, éstas han de alargarse consiguientemente para englobarlos con amplitud y deben rodearse con armaduras. El empotramiento de la pieza con los cojinetes externos requiere también una armadura de reparto. El eje de la compuerta se sitúa cerca del nivel del borde superior, en primer lugar para que los cojinetes queden por encima de la lámina al abrirse la compuerta, pero además porque así se obtiene una componente ascensional del empuje que alivia el esfuerzo para levantar la compuerta. El borde inferior no se apoya en la misma cresta, sino ligeramente aguas abajo de ella, para que cuando está cerrada y el embalse descienda por debajo del umbral quede una pequeña cuña de agua que mantenga mojado permanentemente el asiento en el que se apoya la compuerta, pues las alternativas de humedad y sequedad lo perjudican,

 Clapetas:

Son compuertas basculantes alrededor de un eje en su parte inferior y vierten por arriba, como las de sector, sólo que el eje de giro está aguas arriba en vez de aguas abajo, y en contacto con el agua, lo que es un inconveniente. Igual que las de sector, precisan también un alojamiento horizontal para la compuerta abatida, aunque relativamente reducido, por ser estrechas. La estructura es también más simple que en las de sector y son más ligeras; pero, a cambio, están sometidas, sin contraposición, al empuje horizontal y vertical del agua, este último adicional al peso, por lo que necesitan un contrapeso para equilibrarlo. Gracias a él pueden funcionar automáticamente; al subir el embalse, aumentan las dos componentes del empuje y la compuerta baja; al bajar el nivel y disminuir los empujes, el contrapeso predomina y la compuerta sube.

5


Clapeta.

Este tipo sólo se suele usar en canales y con dimensiones reducidas. En cambio, se utiliza mucho como complemento de otra compuerta (vertical o de segmento) en su parte superior, en toda su longitud o sólo en parte de ella. La clapeta proporciona una buena maniobrabilidad para caudales menores, sin tener que manejar la compuerta grande; y al verter por encima, sirve para evacuar los cuerpos flotantes (ramas, vegetación, etc.), que de otra forma se acumularían en el embalse y que no pueden evacuarse con las compuertas normales.



Perfil típico de las Pilas:

En los vertederos con compuertas la limitación del tamaño de éstas suele exigir varias para evacuar el caudal previsto. En todo caso, un mínimo de dos es indispensable para disponer de una reserva en caso de avería. La existencia de compuertas supone una pila entre cada dos. La pila es un obstáculo al paso del agua y conviene perfilar su contorno para que su incidencia en el desagüe sea mínima, sobre todo cuando la longitud disponible para el vertido es escasa. El perfil más usado es el debido a Jukovski, que se o btiene como muestra la siguiente figura, que se e xplica por sí misma. Variando los radios y la distancia entre centros dé las dos circunferencias se obtienen distintas dimensiones y proporciones del perfil.

6


Este perfil teórico suele sufrir algunas adaptaciones en la práctica. En primer lugar, cuando hay compuertas, éstas exigen para su guía y desplazamiento sendas superficies planas verticales en sus bordes, lo que lleva a intercalar una recta paralela a la corriente en el punto A del perfil con tangente en esa dirección. También se geometriza con frecuencia la zona aguas arriba de A como elipse, e incluso como circunferencia; todas estas modificaciones disminuyen la eficacia del desagüe.

Cuando no hay compuertas, el perfil podría conservarse en toda su integridad, pero también puede modificarse su geometría en las formas dichas si no es necesario apurar las condiciones de desagüe. En todo caso, con o sin compuertas, el ángulo de salida del perfil Jukovski es excesivamente afilado, lo que dificulta su construcción y conservación, por lo que es frecuente interrumpirlo con un chaflán recto en el comienzo de la parte afilada (ver siguiente figura), pues el agua, ya guiada, sigue aproximadamente la línea de trazos del perfil completo, dejando un hueco triangular que, como está al aire libre, no da pe ligro de cavitación.

7


También pueden hacerse unos muros cajeros, prolongación de las pilas que guían el agua en todo su recorrido (observe siguiente figura) similares a los laterales antes citados. En presas altas esto llevaría a un coste elevado, por el volumen adicional de hormigón; por eso lo más frecuente es hacer pilas perfiladas, enteras o chaflanadas, dejando caer el agua sin guía intermedia. En cambio, en presas de menos de 40 m la diferencia de coste puede ser pequeña y se usan indistintamente las pilas aisladas o los muros guías. Estos tienen una ventaja funcional: cuando no está abierta más que una compuerta, el funcionamiento de la caída del agua es igual que cuando están todas abiertas, pues los cajeros independizan cada tramo de los restantes. En cambio, con pilas aisladas, al abrir una sola compuerta, el agua no tiene el contrarresto de la que vertería por el vano adyacente y se expande por el lado vacío, pues el perfil Jukovski, tanto entero como interrumpido, presupone que el agua pasa por sus dos costados y no por uno solo.

PLAN

El efecto más importante de esta disimetría del vertido es la que se produce al pie, pues engendra en el colchón amortiguador unos remolinos de eje vertical, que perturban el funcionamiento normal. Este efecto se podría evitar prolongando hasta abajo los muros cajeros, para que cada vano funcione individual y separadamente en todo el recorrido del agua; así, da igual que funcione uno solo o varios, pues cada uno constituye una unidad independiente. Pero la prolon gación de los cajeros hasta el interior del colchón suele dar fuertes volúmenes, pues su altura y espesor han de aumentar mucho en el colchón y sufren en él fuertes impactos, por lo que es raro adoptar esta disposición. Suele bastar llevar los muros cajeros hasta el borde del colchón, sin penetrar en él, para obtener cierta independencia de cada vano y d isminuir las corrientes transversales. El ensayo dirá la última palabra, pues hay casos en los que los cajeros pueden ser contraproducentes.

8




Fuerzas que actúan sobre el azud:

Para el proyecto de los azudes es

necesario

determinar fuerzas que se pueden suponer que

afectan a la estabilidad de la estructura. Las fuerzas que deben considerarse son las debidas a:  La presión del agua: tanto externa como Interna (o subpresión).  La presión del sedimento.  La presión del hielo.  Las fuerzas producidas por los sismos.  El peso de la estructura.  La reacción resultante de la cimentación. 

Al proyectar la corona de la sección vertedora, se debe considerar la posibilidad de presiones inferiores a la atmosférica que se desarrollan entre la lámina de agua y el hormigón.

La Fig. muestra las condiciones normales de carga usadas.

Siendo:

Ψ = Ángulo entre la cara del elemento y la vertical T = distancia horizontal de la arista de aguas arriba a la arista de aguas abajo de la sección I = momento de inercia de la base de la sección de 1 pie de ancha con relación a su centro de 3

gravedad, igual a T /12 w c = peso unitario del hormigón

9


w = peso unitario del agua h o h' = distancia vertical del agua del vaso o de la descarga, respectivamente, a la base de la

sección p o p´ = presión del agua del vaso o del agua de descarga, respectivamente, en la base de la sección. Es igual a w.h o w.h' W0 = carga muerta arriba de la base de la sección que se considera incluyendo el peso del hormigón, Wc, más el de los accesorios como compuertas y puentes Ww o Ww' = componente vertical del agua del vaso o carga del agua de descarga, respectivamente, sobre el paramento arriba de la base de la sección M0 = momento de W0 con relación al centro de gravedad de la base de la sección Mw o Mw' = momento de W w o Ww' con relación al centro de gravedad de la base de la sección V o V´ = componente horizontal de la carga del agua del vaso o del agua de descarga, 2

respectivamente, sobre el paramento arriba de la base de la sección. Esta es igual a V = w.h /2 y 2

V´= w.(h´) /2 en las condiciones normales Mp o Mp' = momento de V o V con relación al centro de gravedad de la base de la sección, M p = 3

3

w.h /6, y Mp´=w.(h´) /6

∑W = fuerza vertical resultante arriba de la base de la sección, igual a W 0 + Ww – Ww´ ∑V = fuerza horizontal resultante arriba de la base de la sección, igual a V – V´ ∑M = momento resultante de las fuerzas arriba de la base de la sección con relación al centro de gravedad de la base de la sección. Es igual a M 0 + Mw - Mw' - (Mp - Mp) ´ e = distancia del centro de gravedad de la base de la sección al punto donde la resultante de ∑W y

∑V corta la base de la sección. Es igual a ∑M/∑W U = fuerza total de subpresión sobre una sección horizontal, es igual a T.[(p+p´)/2]

Además de las condiciones normales de carga, puede ser necesario aplicar las cargas del hielo, del sedimento, y las producidas por los terremotos. Sin embargo, no es probable que todas estas cargas adicionales ocurran al mismo tiempo. La decisión de si se consideran estas cargas adicionales y en qué combinaciones, debe darla un ingeniero experimentado en el proyecto de presas.

10

Obras Hidráulicas y Portuarias. Azudes.  La presión hidráulica:

a) Externa:

Sobre los azudes sin dispositivos de control (compuertas), la presión horizontal total sobre el paramento de aguas arriba, se representa por el trapezoide (abcd) en la que las presiones unitarias en la parte superior y en la inferior son .h, y  .h´ ,

respectivamente. La línea de

acción de la fuerza pasa por el centro

de

gravedad

del

trapezoide. La componente vertical del agua que se vierte por la cresta del vertedor no se usa en el análisis porque el agua se aproxima con la velocidad del chorro, que reduce mucho la presión vertical sobre la presa. De la misma manera, debido a su elevada velocidad, la corriente del agua en el paramento de aguas abajo no ejerce presión suficiente sobre la presa para que se le tome en cuenta.

b) Presión interna o subpresión: Las fuerzas de subpresión se presentan como presiones internas en los poros, grietas y hendiduras tanto de la presa como de su cimiento. Es evidente que estos espacios en la presa o en la cimentación estarán llenos de agua, la cual ejerce presiones en todas direcciones. Esta presión puede tener un efecto importante en la estabilidad de la presa y debe incluirse en el análisis. Se supone que a las fuerzas de subpresión no las afectan las fuerzas producidas por los terremotos. Dependiendo del tipo de la cimentación del azud, tenemos las siguientes características de las subpresiones: (1) Presas sobre cimentaciones de roca. La intensidad de la subpresión debajo de una presa de hormigón sobre una cimentación de roca es difícil de determinar. Generalmente, se supone que las presiones intersticiales en la roca o en el hormigón son efectivas sobre toda la base de la sección. Es evidente que bajo el efecto de una carga sostenida, la intensidad de la subpresión en el paramento de aguas arriba es igual a la presión total del vaso y varía en forma aproximada a la línea recta desde este punto a la presión del agua de descarga, o cero, en el

11


paramento de aguas abajo, si no hay agua de descarga. Esto es cierto no solamente en el contacto entre la presa y la cimentación sino también dentro del cuerpo de la misma presa. Las subpresiones se pueden reducir construyendo drenes a través del hormigón de la presa y perforando agujeros de drenaje en la roca de la cimentación. Estos drenes se colocan generalmente cerca del paramento de aguas arriba de la presa, aunque se debe tener cuidado para asegurarse de que no se producirán tubificaciones directas del vaso. Otros métodos que se usan para reducir la subpresión en el contacto de la presa con la cimentación incluyen la construcción de dentellones debajo del paramento de aguas arriba, la construcción de canales de drenaje (generalmente de tubos para drenaje) entre la presa y la cimentación, y la inyección a presión de la cimentación. (2) Presas sobre cimentaciones permeables . Las subpresiones debajo de una presa de hormigón sobre una cimentación permeable están relacionadas a las filtraciones por materiales permeables. El agua, al filtrarse por los materiales la retardan las resistencias debidas a los rozamientos, como le sucede a la misma agua cuando circula por un tubo. La intensidad de la subpresión se puede controlar con zampeados debidamente colocados, dentellones, y otros dispositivos.

 Presión del sedimento:

Casi todas las corrientes llevan una cantidad apreciable de limo tanto en sus gastos normales como en las avenidas. Cuando en una corriente que lleva limos se construye una presa, eventualmente entrarán en el vaso y se depositaran en el agua tranquila, aguas arriba de la presa. Si se deja acumular contra el paramento de aguas arriba de la presa, el limo ejercerá cargas mayores que la presión hidrostática. Algunas veces se construyen en la presa canales de descarga para evitar que se acumule el limo en el vaso. En las presas de derivación la función principal del canal de descarga es mantener la boca toma y el canal libres de limo, pero también se puede obtener algún beneficio para la presa reduciendo la carga de limo.

 Presión producida por el hielo:

La presión del hielo se origina por la dilatación térmica de la lámina de hielo y por el arrastre del viento. Es difícil determinar los valores que se deben asignar a la carga del hielo en el proyecto de una presa de hormigón. Los datos relativos a las características físicas del hielo como su resistencia

12


al aplastamiento, su módulo de elasticidad, y los efectos del flujo plástico son inadecuados y aproximados. Además, el esfuerzo ejercido por el hielo al dilatarse depende del espesor de la lámina, de la rapidez de la elevación de la temperatura del hielo, de las fluctuaciones del nivel del agua, del carácter de las playas del vaso, del talud del paramento de aguas arriba de la presa, del arrastre del viento y de otros factores, La rapidez de la elevación de la temperatura en el hielo es una fundón de la rapidez de la elevación de la temperatura del aire, y de la cantidad de nieve que cubra el hielo. El confinamiento lateral de la lámina de hielo depende del carácter de las playas del vaso y de los taludes en el paramento de aguas arriba de la presa. En vista de todas estas variables, el proyectista tiene que resolver la difícil tarea de estimar la magnitud de la presión del hielo actuando contra la estructura. Sin embargo, se dispone de varios medios que ayudan a proyectar (por medio de tablas y gráficos). Cuando una presa de derivación, de gravedad, tiene compuertas, es una costumbre común calentar las compuertas evitando que se forme hielo sobre el metal, pero en las secciones de las laderas la carga del hielo puede tener bastante importancia.

 Terremotos:

Los terremotos comunican aceleraciones a las presas que pueden aumentar las presiones del agua y del limo sobre ellas, y los esfuerzos dentro de las mismas presas. Debe dejarse algún margen para las cargas producidas por los terremotos en el proyecto de las presas de hormigón del tipo de gravedad que se van a construir en las zonas sísmicas. Se deben aplicar las cargas tanto verticales como horizontales producidas por los temblores en la dirección en que la estructura quede menos estable. Para la condición de vaso lleno ésta será un choque sobre la cimentación en la dirección de aguas arriba y un choque de la cimentación hacia abajo. El primero aumenta la carga hidráulica y produce un momento de vuelco debido a la inercia del hormigón; El segundo, en efecto, produce una disminución de peso del hormigón y del agua arriba del paramento inclinado, reduciendo de esta manera la estabilidad de la estructura, Con objeto de determinar las fuerzas totales debidas a un terremoto, es necesario determinar su intensidad o aceleración, que generalmente se expresa en relación a la aceleración debida a la gravedad.

13




Requisitos de estabilidad:

Las presas de concreto de gravedad deben proyectarse para que resistan, con un amplio factor de seguridad, estas tres causas de destrucción: el vuelco, el deslizamiento y esfuerzos excesivos.

 El vuelco:

Existe una tendencia en las presas de gravedad a volcarse girando alrededor del talón de aguas abajo en la cimentación, o alrededor de la arista de aguas abajo de cada sección horizontal. Si el esfuerzo vertical en la arista de aguas arriba que se calcule en cualquier sección horizontal, sin la subpresión, excede a la subpresión en ese punto, se considera que la presa es segura contra el vuelco con un amplio factor de seguridad. Si la subpresión en el pa ramento de aguas arriba excede al esfuerzo vertical en cualquier sección horizontal, calculado sin subpresión, las fuerzas de subpresión a lo largo de la grieta horizontal supuesta aumenta mucho la tendencia en la presa a volcarse con relación al paramento de aguas abajo. En estas condiciones, sin embargo, si B5 en la Fig. (D) es menor que el esfuerzo tolerado en la cimentación, se considera la presa segura contra el vuelco.  Deslizamiento:

La fuerza horizontal V, tiende a desalojar la presa en una dirección horizontal. Esta tendencia la contrarrestan las resistencias producidas por la fricción y por la resistencia al corte del concreto o de la cimentación. Las características cohesivas del concreto o de la roca, que afectan mucho al factor de fricción de corte, deben determinarse por medio de pruebas especiales de laboratorio o estimarse por algún ingeniero que haya tenido mucha experiencia en este campo específico, Para estructuras pequeñas, en las que no resulta económico ejecutar estas pruebas u obtener los servicios de un experto, el método usual de comprobar la estructura contra el desalojamiento horizontal es por la determinación de un factor dé deslizamiento. El factor de deslizamiento permisible es el coeficiente de fricción estática entre dos superficies de deslizamiento, reducido por un factor, de seguridad conveniente. Si f representa el factor de deslizamiento permitido, una presa se considera segura contra el deslizamiento cuando es igual a o menor que f. Los valores exactos del coeficiente de fricción estática no se pueden determinar sin el auxilio de las pruebas de laboratorio, pero los valores de los factores de deslizamiento que se

14


dan enseguida, que tienen amplios factores de seguridad para el concreto contra el deslizamiento sobre varios materiales de cimentación, pueden usarse con guía general: Material: f

0.8

Roca sana, con superficie limpia e irregular

0.7

Roca, con algunas fisuras y laminaciones

0.4

Grava y arena gruesa

0.3

Arena

0.3

Choy (arcilla laminar) Con frecuencia se construyen dentellones en estructuras construidas sobre cimentaciones que no son de roca. El dentellón, si se le dan las dimensiones adecuadas y si lleva el refuerzo conveniente, evita el desalojamiento de la estructura por su resistencia interna al esfuerzo cortante del mismo dentellón y del volumen adicional de suelo que debe moverse antes de que la estructura se pueda deslizar. Para alcanzar este objetivo, el dentellón se puede proyectar como viga volada cargada con una fuerza horizontal igual a la diferencia en exceso de la resistencia al deslizamiento. Si existe en la cimentación un estrato de un suelo más débil que el estrato superyacente, se debe investigar también el deslizamiento a lo largo del lecho superior del manto débil. En este caso, sin embargo, el peso del estrato superyacente y la resistencia al corte de los materiales que quedan aguas abajo de la estructura, también se tomarían en cuenta al calcular el coeficiente de deslizamiento.

 Esfuerzos excesivos:

El esfuerzo unitario en el concreto y la cimentación debe mantenerse dentro de valores máximos prescritos. Normalmente, el esfuerzo en el concreto de las presas de gravedad que se tratan en este texto, será tan pequeño, que una mezcla de concreto proyectada. Se debe estudiar la cimentación y establecerse el esfuerzo máximo permisible. Si existe alguna duda respecto a la clasificación correcta y a la bondad de los materiales de la cimentación, deben hacerse pruebas de laboratorio para determinar las presiones de trabajo permitidas.

15


Presiones en la base de la cimentación en una presa de concreto del tipo de gravedad. 

Control de transporte sólido:

El control de material sólido transportado por el río se realiza con instalaciones especiales:

 Desripiador: generalmente se encuentran cercano a la obra de toma. Elimina gravas. Pueden

ser continuos o discontinuos.

Básicamente por la disminución de la velocidad en las

proximidades de las tomas, los materiales más gruesos decantan sobre el fondo. Este material se va acumulando, luego de cierto volumen pueden colmatar la toma. Para eliminar este material se establece un caudal inferior, toma de fondo, que lo arrastra y lo deposita aguas abajo del azud. Este caudal puede estar circulando permanentemente o hacerlo en forma periódica, por ejemplo 2 o 3 días. Este periodo dependerá fundamentalmente de la carga que trae el río y será mayor en la época de crecidas. Se debe analizar cuál de los métodos conviene más, pero es importante pensarlo en términos de economía de agua, porque esa agua que se utiliza para el desripiador no puede derivarse y sigue su curso por el río.

16

Obras Hidráulicas y Portuarias. Azudes.  Desarenador: tiene por objetivo eliminar la arena transportada por el agua, ya que la misma es

muy perjudicial para los canales y más aún para las centrales hidroeléctricas. En este caso para lograr la decantación se necesitan velocidades más bajas y mayor longitud en las obras.



El control de la erosión:

Producida por las filtraciones y la subpresión debajo del azud, requieren el uso de alguna de todas o varias de las siguientes construcciones: 1) Zampeado (impermeabilización) de aguas arriba, con o sin dentellones en el extremo aguas arriba. 2) Zampeado de aguas abajo, con o sin dentellones en el extremo aguas abajo, y con o sin filtros y drenes debajo del zampeado. 3) Dentellones en el lado de aguas arriba o en el lado de aguas abajo, o en ambos extremos del vertedero 4) Sección de control, con o sin filtros o drenes debajo de la sección.

 Zampeado:

Se puede construir un zampeado de hormigón aguas arriba en combinación con uno de los distintos tipos de dentellones. Su función es aumentar la longitud del recorrido de las filtraciones para disminuir la subpresión debajo de la parte principal del azud. El zampeado aguas abajo de hormigón tiene dos funciones, alargar la trayectoria de filtración en las cimentaciones y al mismo tiempo forman un estanque para disipar la energía de la corriente al caer sobre el azud hacia aguas abajo, evitando erosiones peligrosas en el talón. También se puede colocar enrocamiento aguas abajo del zampeado aguas abajo, para aumentar su longitud contra la erosión.

17

Obras Hidráulicas y Portuarias. Azudes.  Dentellones:

Se pueden construir de hormigón, con cortinas de inyecciones de cemento, de ataguías, tablestacas de acero o pantalla plástica con una mezclo de bentonita. Los dentellones de hormigón se colocan debajo de los zampeados o debajo de la sección vertedora. Además de actuar como dentellones, contribuyen a la estabilidad de la presa, cuando se colocan en la sección vertedora.

 Filtros y Drenes:

La eliminación de la subpresión debajo del zampeado o del talón de aguas arriba de la presa, se puede efectuar por medio de drenes. Los mismos frecuentemente, son tuberías perforadas recubiertas de material graduado como filtro, pueden colocarse en el talón aguas abajo de la presa, debajo del zampeado aguas abajo e inmediatamente aguas arriba del dentellón aguas abajo.

 Subpresiones y Filtraciones:

Los dentellones, zampeados y drenes se instalan por dos razones: para controlar el volumen de las filtraciones debajo del azud, y para limitar el valor de la subpresión, para que no comprometa la estabilidad del azud.

18


Efecto del dentellón o pantalla

Varios factores entran en juego para la determinación de las filtraciones subterráneas y la subpresión: 

la carga hidráulica del azud, la permeabilidad de la cimentación, la longitud de los zampeados de aguas arriba y aguas abajo, la profundidad e impermeabilización del dentellón y la eficacia de los drenes.



El volumen o caudal de filtración, asimismo como la magnitud y distribución de las fuerzas de filtración subterráneas para una permeabilidad dada, se pueden obtener con la red de flujo en el medio poroso filtrante. Con la fórmula de DARCY se puede calcular el caudal de las filtraciones: Q=KiA

 Tubificación:

La tubificación se puede disminuir con un dentellón aguas abajo del zampeado. Se puede colocar un dren tendido sobre el material graduado como filtro, inmediatamente aguas arriba del dentellón, o enrocamiento, en un colchón de grava graduada sobre el material de aguas abajo del zampeado para aumentar las fuerzas hacia abajo.

19


 Azud Punta Negra

En la siguiente figura se observa una fotografía satelital de la actual obra en punta negra.

E D C

B

A

Donde los sectores son: 

Sector A: azud.



Sector B: Obra de Toma.



Sector C: Conducción a desarenador.



Sector D: Desarenador.



Sector E: Canal de aducción a la central.

20




Detalles Esquematicos del azud

21

Azudes010

Recommend Documents