ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL DISEÑO DE AZUD INTRODUCCIÓN El azud es una construcción habitualmente realizada para elevar el nivel de un río con el fn de derivar parte del caudal que este lleva. El trabajo corresponde a un azud con geometría Creager, el cual está sometido a una presión casi nula en todos los puntos; aguas abajo del perfl se contina con el zampeado ! enrocado que permite la restitución del caudal al cauce principal.
OBJETIVOS •
• •
"ealizar un dise#o de azud para poder identifcar los parámetros que intervienen en su estructura. $nalizar las obras que van concatenadas con el dise#o del azud. $prender a manejar las curvas necesarias para el perfl tipo Creager del azud ! en caso de modifcación de las dimensiones saber cuales se pueden variar ! cuales no.
MARCO TEÓRICO AZUD TIPO CREAGER %sualmente el azud se dise#a con coordenadas de perfl Creager, con el objeto de que la presión producida en todos sus puntos sea casi nula, tambi&n es importante considerar que la estructura del azud debe con'ormar un solo cuerpo con la rejilla ! la altura del azud sobre la cota superior de la rejilla debe ser peque#a, para que el agua pueda ingresar ! el material de arrastre pase 'ácilmente sobre el azud.
Entre las ventajas de este tipo de perfl tenemos las siguientes( ) ) ) )
El azud de derivavión tiene una sección transversal trapeziodal que a!uda a su estabilidad. *e tiene +ujo estable, sin vibraciones, sin desprendimiento ni entradas de aire. "educe la presioón del cimacio. Está sometido auna presión nula en casi todos sus puntos.
Perfl del cimci! del "m#rl ara minimizar el riesgo de separación de la lámina vertiente en el cimacio del azud se defne un perfl mu! apro-imado a la geometría de la superfcie libre in'erior del +ujo de agua de vertido libre, lo que garantiza que la presión a lo largo del cimacio sea mu! cercana a la atmos'&rica, para la descarga del caudal de dise#o. $ fn de evaluar la geometría del denominado perfl Creager, se adopta una carga de dise#o igual a /0 de la carga total esperada para el evento e-traordinario , esto permite que el dise#o de la geometría del perfl Creager sea más efciente.
O#r$ $ec"%dri$ l &"d C"e%c! de di$i'ci(%
Esta estructura se encuentra a continuación del azud, unidos mediante una junta de construcción por lo que su dise#o es totalmente independiente. ara su determinación se tiene las siguientes consideraciones(
Re$l)! *idr+"lic! C!m! Di$i'd!r De E%er,- El resalto hidráulico es un medio til para disipar el e-ceso de energía en un +ujo supercrítico debido a que previene la posible erosión aguas debajo de vertederos de rebose, rápidas ! compuertas deslizantes, pues reduce rápidamente la capacidad de socavar el lecho del canal natural aguas abajo. El resalto hidráulico utilizado para la disipación de energía a menudo se confna parcial o totalmente en un tramo del canal que se conoce como cuenco de disipación o cuenco de aquietamiento, cu!o 'ondo se recubre para resistir la socavación. En el dise#o de un cuenco disipador, se deben considerar los siguientes aspectos( ) ) )
osición del resalto. Condiciones a la salida. 1ipos de resalto.
E%r!cd! $ continuación del cuenco de disipación se dispone un enrocado de protección con material de diámetro ! peso adecuados para resistir las velocidades del +ujo evaluadas al fnal del cuenco. El enrocado protegerá el cauce natural del e'ecto erosivo de la corriente, garantizando así la estabilidad de la bocatoma.
C.LCULOS Di$e/! del A&"d El valor de n se determinó utilizando el método de Cowan en el Anexo 3
Esta tabla se utilizó para determinar el coefciente de descarga del azud con cimacio tipo Creager “C”, a partir del dato !"o
ara determinar los valores de #, n, $c!"o, %c!"o, &'!"o, &(!"o se utiliza las tablas )ue est*n en el Anexo (
Inclinación cimacio 0,76 θ (rad) 0,65 θ (grados) 37,06
Coordenadas del perfl( X [m] 0,0 0,3 0,5 0,8 1,0 1,3 1,5 1,8 2,0 2,3 2,5 2,8 3,0 3,3 3,5 3,8
Y [m] 0,00 -0,04 -0,12 -0,25 -0,43 -0,63 -0,88 -1,16 -1,47 -1,81 -2,19 -2,60 -3,03 -3,50 -4,00 -4,52
0 0
1
2
-1
-2
Y [m] -3
-4
-5
X [m]
3
4
2E1$33E 2E 3$ C"E*1$ 2E3 $4%2
•
C"e%c! de Di$i'ci(%
1
2 Po + ho Lr = * A g Q
•
E%r!cd!
2
+os valores para determinar el di*metro del enrocado se encuentran en el Anexo 3 se lo determina de acuerdo a la velocidad -e.pies!s/
CONCLUSIONES 0 RECOMENDACIONES
•
*e pudo determinar que la estructura del azud es una parte de los pro!ectos hidráulicos mu! importante ! que su dise#o es 'undamental para un buen 'uncionamiento de cualquier pro!ecto. El azud consta no solo de la parte propia de su estructura, sino tambi&n de un cuenco de disipación ! una sección de enrocado que a!udan a disipar la energía para así evitar da#os en la estructura. 3a estructura disipadora de energía es una parte importante de la obra de e-cedencia que tiene por objeto disipar la energía cin&tica que el agua adquiere en su caída desde el vaso hasta un sitio adecuado en el 'ondo del cauce, donde no genere problemas de erosión o socavación. Estas estructuras se dise#arán para que el agua, que sale del canal de descarga, se aleje lo má-imo posible, dentro de lo económico, de la cortina o de alguna estructura complementaria.
A%e1! 2 ASPECTOS CONSIDERADOS PARA DETERMINAR EL COE3ICIENTE DE RESISTENCIA 4%5
1
n0= 0.041 d50
6
Fuente: “Hidráulica de los Canales Abieros!, "#$# C%o&, 'c(ra& Hill Co, )á*ina +o# 105
no5 n75 n5
6,6 6 6.668
n05 n95 m85
6,67 6,660 7
%6
7879
A%e1! : COE3ICIENTES E;PERIMENTALES PARA LA DETERMINACIÓN DE LA 3ORMA *IDRODIN.MICA DEL CIMACIO
Re?.
A%e1! 9
RELACIÓN ENTRE LA VELOCIDAD EN EL 3ONDO DEL CANAL 0 EL DI.METRO DEL MATERIAL ARRASTRADO POR EL 3ONDO
Re
