MEDIDOR CREAGER EDUARDO CARRILLO OBANDO HIDRAULICA DE CANALES
Perfil de Creager Llamados también cimacios, se usan para evacuar caudales de creciente, pues la forma especial de su cresta permite la máxima descarga al compararlo con otra forma de vertedores para igual altura de carga de agua.
Este vertedero cuyo ancho de cresta, es igual al ancho del canal está diseñado de modo que coincida con la forma de perfil inferior de la lámina vertiente, sobre un vertedero de pared delgada hipotético. Para el caso de las pequeñas obras de excedencias, en nuestro medio, es frecuente utilizar vertederos de perfil tipo Creager.
ventajas Entre las ventajas del perfil tipo Creager están las siguientes:
El azud de derivación tiene una sección transversal trapezoidal que ayuda a su estabilidad.
Flujo estable, sin vibraciones, sin desprendimiento ni entradas de aire.
Reduce la presión sobre el vertedera (parte superior del paramento).
El perfil Creager está sometido a una presión casi nula en todos sus puntos
El vertedero tipo Creager es el más recomendado en cortinas de mampostería o concreto, donde la longitud del vertedor puede quedar alojado en el cuerpo de la estructura. Los cimacios tipo Creager se recomiendan su uso, respecto a vertedores de pared gruesa, ya que eliminan la turbulencia por carecer de aristas. Este tipo también es recomendado en cortinas de tierra donde el vertedor puede situarse en uno de los extremos de la boquilla.
Calculo del caudal La descarga sobre la cresta de un vertedero de perfil Creager se calcula con la fórmula de Francis en vertederos: 𝑄 = 𝐶𝐿𝐻 3/2 Donde:
Q = Gasto de diseño, m3/s.
C = Coeficiente del vertedor, cimacio C= 2.0.
L = Longitud de la cresta, m.
H = Carga de diseño, m.
DISEÑO DEL VERTEDERO DE CRECIENTES TIPO CREAGER CON POZO DISIPADOR LISO Para el caso de las pequeñas obras de excedencias, es frecuente utilizar vertederos de planta recta y perfil tipo Creager . Esta estructura hidráulica se caracteriza porque adopta, a partir de la sección de control, la forma del flujo del agua. Consta de una sección de control, un pozo amortiguador o disipador de energía y un canal de descarga. La Figura, ilustra la forma típica de un vertedero tipo Creager.
El diseño hidráulico de un vertedero tipo Creager deberá definir, previamente, las siguientes variables:
K y n: Exponentes de la ecuación del perfil
x: Distancia horizontal medida a partir del origen de coordenadas
y: Distancia vertical medida a partir del origen de coordenadas
Ha: Carga de velocidad en m
Hd: Altura del agua sobre la cresta del vertedero en m
He: Carga total sobre la cresta del vertedero en m; He = Ha + Hd
h: Altura del dique hasta la cresta del vertedero en m
C: Coeficiente de descarga
L: Longitud total de la cresta del vertedero en m
Qmáx: Caudal máximo de diseño en m3/s
Vc: Velocidad crítica en m/s
Yc: Profundidad crítica en m
F1: Número de Froude al pie de la presa
V1: Velocidad al pie de la presa en m/s
Z: Altura medida desde el nivel máximo aguas arriba de la estructura, hasta el nivel del pozo de amortiguación, en m
Y2: Altura del resalto en el pozo de amortiguación, en m
Y3: Altura del agua a la salida del canal de descarga, en m
Lj: Longitud del pozo de amortiguación, en m
La secuencia metodológica del cálculo es la siguiente: 1) Cálculo de la longitud de la cresta (L): Se determina de acuerdo con la topografía y la geología de la zona, refinando el resultado con los históricos de idoneidad operativa. 2) Cálculo de la carga de diseño (Hd): Se considera un vertedero de cresta ancha (Ecuación de Francis). 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 1,84𝐿𝐻𝑑 3/2
Luego: 𝐻𝑑 =
𝑄𝑚𝑎𝑥 2/3 1,84𝐿
3) Se determina el efecto de la velocidad, mediante la relación (h/Hd): -Si h/Hd » 1,33 => El efecto de la velocidad es despreciable, se considera que He = Hd. -Sí la relación (h/Hd) < 1,33 => El efecto de la velocidad es significativo, se considera que He = Hd + Ha.
4) Se determina el valor de la velocidad del flujo en la cresta del vertedero utilizando la ecuación de continuidad. 𝑉 = 𝑄/𝐴 5) Se calcula la profundidad crítica.
6) Se calcula la velocidad crítica. 7) Se calcula el perfil del aliviadero mediante la utilización de los parámetros (K y n) que se están en función de la pendiente de la cara aguas arriba del vertedero. 𝑋 𝑛 = 𝐾𝐻𝑑𝑛−1 𝑌 8) Se diseña el pozo de amortiguación. Su función característica es hacer pasar el flujo excedente o de crecientes del régimen supercrítico al subcrítico, condición necesaria para evitar la socavación de la estructura aguas abajo del sector no pavimentado.
9) Se estima la velocidad (V1) al pie del aliviadero: 𝑉1 = 2g(Z−0,5Hd) 10) Se calcula la altura del agua a la salida o pie de la presa (Y1): 𝑌1 = Qmax./(V1∗B) 11) Se calcula el número de Froude (F1)
h/Y1
12) Se determina la altura (h) del diente del dique en el pozo de amortiguación con base en la Figura:
Valores de F
13) Se calcula el valor de la altura máxima del resalto (Y2) en el pozo de amortiguación: 2.667F1[1 + (h/Y1))/(Y2/Y1)]=(Y2/Y1)−(h/Y1)^3 14) Se determina el valor de la profundidad del flujo a la salida del pozo de amortiguación (Y3): Y3 < (2Y2 + h)/3 15) Se determina la longitud del pozo de amortiguación (Lj): Lj = 6.9(Y2-Y1)
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