DISEÑO DE CAIDAS VERTICALES Y INCLINADAS

ESTRUCTURAS HIDRAULICAS

2. CA | DAS Son estructuras de regulación que
disminuye el nivel del agua a lo largo de
su curso,

nivel del terreno

nm nivel superior de banca del canal

lecho del canal

Para evitar rellenos excesivos, el nivel del lecho del
canal aguas abajo se disminuye y los dos tramos se
conectan mediante una estructura de caida
apropiada .

3. eLa caida se localiza de tal manera que los rellenos y los cortes
del canal se equilibren en lo posible.

nivel del terreno

nivel superior de banca del canal

lecho del canal

eLos canales que se disefian en tramos de pendiente
fuerte resultan con velocidades de flujo muy altas
que superan muchas veces las máximas admisibles
para los materiales que se utilizan frecuentemente
en su construcción.

4. ™Para controlar las velocidades en tramos de alta
pendiente se pueden utilizar combinaciones de
CAIDAS SIMPLES, ESCALONADAS O RAPIDAS,
según las variaciones del terreno.

| *, FLas rápidas son apropiadas cuando la pendiente del
\ terreno es superior al 30%.

terreno natural

eLa estructura del canal debe ser
fuerte, para soportar velocidades
mayores de 6 m/s.

pantallas

eAl final de la rampa se coloca un
tanque disipador de energía.

5. Las caidas del canal pueden utilizarse para desarrollos
fucpeelectrices: utilizando turbinas de tipo propulsión o
ulbo.

Agua embalsada

= Central eléctrica
Líneas de transmisión Iransformador

Generador

Salida
del agua
Fe Turbina

Tubo de desagiie Conducto forzado Lecho de roca

eEn general, las caídas se subdividen en los siguientes tipos:
(i) caída vertical, (ii) caída inclinada y (iii) caída escalonadas.

6. eCAIDA VERTICAL
Criterios de Diseño
Se construyen, para desniveles hasta 4 m
Para desniveles mayores puede ser :
- Una rápida o
- Caídas escalonadas.
«El caudal vertiente en el borde superior de la caída
eSe calcula con la fórmula para caudal unitario * q “

q =1.48H | Weisbach)”

endo el caudal total: CAMARA
DE AIRE

= 0.50

= ancho de caida Y

N A AQUJERO DE
À ENTILACION

SS
1 A

7. CARACTERISTICAS DE LA CAIDA VERTICAL

a
a
u
3
=
u
に
z
ü

or y >

LONGITUD DEL ESTANQUE DE +
AMORTIGUAMIENTO

8. ©) Y, = 0.54 D'*
A

ん

d) h
AZ

= 1.66D°7

2

p= —
gaz?

Que se le conoce como ntimero de salto

9. CAÍDAS VERTICALES CON OBSTÁCULOS PARA EL CHOQUE
eSe ha desarrollado para saltos pequeños.

e Pozas con obstáculos donde choca el agua de la lámina vertiente
eSe ha obtenido una buena disipación de energía.

Wr | へ て CGNTRACCION PARA SE
LA AEREACION

| THES 2215 Ye

et
|
lkr_ に ペン ペン ペン 의

tt

sure

10. Anchura y espaciamiento de los obstáculos = 0.4Yc
Longitud minima de la cubeta = Ld + 2.55Yc

Con las contracciones laterales: Q = CLH3/2

Csegun tabla.
Sin las contracciones laterales:

2 1 h
=2 Be” 0605+ + 0084 2,
ar ( 1050-3 p 5]

B= ancho de la caída
Q= caudal de vertedero o caudal de la caída
P= el mínimo valor de P. será la diferencia de energías aguas arriba

de la cresta y en la cresta donde se produce Yc.
H= carga sobre cresta

11. CAIDAS INCLINADAS :

Se proyectan en tramos cortos de canal con pendientes
fuertes, causando serios daños por erosión si no se pone
un revestimiento apropiado.

Mediante el análisis hidráulico se verifican los
fenómenos del flujo.

Una caída inclinada se divide desde arriba hacia abajo en
las siguientes partes:

ㅣ
|
>.” |
- Transición de entrada 1
|

con secciôn de control |

1

|

|

- Caïda propiamente dicha
- Colchón
- Transición de salida

12. eCriterios de diseño en caidas inclinadas: Sección
rectangular.

- La rampa inclinada en sentido longitudinal (talud): 1.5:1 a 2:1
-La inclinación no debe ser menor a la del ángulo de reposo del
material confinado.

- El ancho de la caída B y el Caudal Q obedecen a las mismas
fórmulas de la caída vertical.

-Es muy importante tener en cuenta la subpresión para luego tener
en cuenta par calcular el número de lloradores.

13. FIG. 4.18 CAIDA INCLINADA DE SECCION RECTANGULAR

이 PLANTA

CORTE 8-8

14. b) CORTE LONGITUDINAL

2
+
=

00000

15. CAIDA MOCHUMI
Proceso
Constructivo

16. CAIDA MOCHUMI
En Funcionamiento

17. Objetivo: reducir desniveles
generalmente mayores que

cuatro metros.

Tipos:
Las de escalera simple

Las de escalera con
obstáculo encajonada

18. CONSIDERACIONES DE DISENO
A) INFORMACION BASICA :

Pardmetros que en en el diseño y
On On de id E (|

Datos topográficos de la zona :

Desnivel vertical
Longitud horizontal
Pendiente promedio y
Tipo de terreno.

21. DISENO HIDRAULICO

"Número de saltos en los que se divide el desnivel total

"Consideraciones económicas

"Comparación de diferentes alternativas

VD,

22. ‘Asi el desnivel total queda dividido en varios tramos verticales
iguales, cada uno de un valor Za.

‘La carga H de agua sobre el vertedero : Q = Cb H 32
« C = coeficiente = 1.8 - 2.0 (forma vertedero)
B = ancho de la rápida constante en toda su longitud.

H obtenido será también igual para todos los escalones.

23. "El agua cae con un movimiento acelerado contrayéndose
gradualmente el grueso del chorro, junto al fondo del cajón este
grueso o calado contraído d, está dado por la ecuación

«

T=H+Y, +Zb

"Dentro del cajón, el agua pasa de régimen supercritico al
régimen subcrítico, mediante la formación de un resalto, cuyos
calados conjugados son 01 y 02.

™ Sí el desnivel total queda dividido en varios tramos verticales
iguales, cada uno de un valor Za.

24. "Según VA Shaumian, (Bibl. 8-3) para que el resallo se sumerja
es suficiente que s

"H+Yy,>09d, ; siempre que Y,>0.25 d,
"La longitud minima del cajón: L = Lp + Lr
"Lp = Longitud de la parábola

"Lr = Longitud para que se forme el resalto.

4

eLp = 1,04q1/3 수기

eLp =1,350 226 + 0.167 4°"

eSegún Agroskin

eLp = 1,46 q13 25 + 01540?
eShaumian #1, = 32d,

25. CASCADAS

PROYECTO TINAJONES

26. e Se tiene una ladera de 12 m de altura y 30 de
longitud, en la que de be construirse una rapida para

un caudal de 6 m3/s. El canal de llegada y de salida
es rectangular y tiene 2 m de ancho y el agua va con
un tirante de 2m.

e La carga sobre el vertedero para un valor de C = 2
da:

27. er

ae

28. Se tiene una ladera de 12 m de altura y 30 de longitud,

en la que de be construirse una rapida para un caudal de 6 m3/s.

al El canal de llegada y de salida es rectangular y tiene 2 m de ancho

y el agua va con un tirante de 2m.

La altura total se divide en cuatro partes y se tiene Za = 12/4 = 3m.
La carga sobre el vertedero para un valor de C= 2 da:

6=2x2H 92 H= 1,31 m

de aquí

Y, = 2-1,31 ="0.:69 m

29. di + V,2/2g= 0.3 +2 + V,2/2g

e d, + 0.459/d,? = 2.56

@ 0, = 2.49 m

30. Asumimos un valor de
T=131+069+3=5m

Como el valor de la segunda conjugada del resalto
excede del valor admisible, debe repetirse el
cálculo.

e Como la distancia vertical entre los vertederos

sigue igual 3 m, el valor Y, aumenta a 0,99 m.

31. e Se nu tambien la condiciön de:

P, = 0,99 > 0,25 d, = 0,58.

e El en sus
dimensiones.

e El cuarto cajón se conecta directamente al canal de
salida, y no tiene por lo tanto

e En la entrada al canal se produce una pérdida que se

32. La Longitud necesaria de cada cajón esta dada por la suma de las

longitudes de la parábola del chorro que cae Lp y de la longitud Lr
necesaria para la formación del resalto.

Lp = 1,04 x 31/3 (3 + 0,99 + 0,22 x 32/3)1/2= 6.67 m

Lr = 3,2 x 2.31 = 7,39 m

33. GRACIAS