NIVELES CARACTERSTICOS EN UN EMBALSE

a. NEM o NAM (Nivel del Embalse Muerto o Nivel de Aguas

Mnimas): Delimita superiormente el volumen muerto, el

cual debe exceder en capacidad al volumen de sedimentos

calculado durante la vida til con el fin de que el embalse los

pueda contener.

Las principales fuentes de produccin de estos sedimentos

son las siguientes:

Transporte en suspensin

Transporte total

Transporte de fondo

a. La erosin laminar de la superficie de los suelos por

escorrenta de las lluvias, si formar cauce.

b. Erosin en cauces o surcos que concentran la escorrenta

sobre los suelos.

c. Erosin de fondo y taludes en los cauces de ros y

quebradas y en las reas de inundacin en avenidas.

d. Derrumbes y deslizamientos a lo largo del cauce.

La cantidad de sedimentos transportados se mide con equipos

diseados para este fin o se estima mediante ecuaciones

empricas.

En forma aproximada se puede considerar que: VM10% VU

Para disminuir la posibilidad de colmatacin en un embalse

se puede considerar lo siguiente:

i. Cultivar las laderas en fajas o terrazas para retrasar el

escurrimiento y disminuir la erosin de la cuenca con el fin

de reducir los aportes de sedimentos al embalse.

ii. Colocar cubierta vegetal sobre el terreno para amortiguar

el impacto de la lluvia.

iii. Disponer de un volumen muerto muy grande para el

depsito de slidos.

iv. Incorporar a la presa sistemas de purga.

v. Construir pequeas presas aguas arriba que permitan la

retencin de los sedimentos.

vi. Remocin mecnica de los sedimentos.

b. NMOE (Nivel Mnimo de Operacin del Embalse): Tambin

llamado NAMINO (Nivel de Aguas Mnimas de Operacin),

Delimita superiormente el volumen generado por la altura

mnima del agua necesaria, que se sita por encima de NEM,

para que se regule el caudal de diseo.

c. NAMO o NAN (Nivel de Aguas Mximas de Operacin u

Ordinarias o Nivel de Aguas Normales): Es el mximo nivel

con que se puede operar la presa para satisfacer las

demandas. Delimita superiormente al volumen til del

embalse que se aprovecha para diferentes propsitos. Cuando

el vertedero de excedencias o de demasas no es controlado

con compuertas, su cresta coincide con el NAMO.

Al volumen til se le debe agregar la altura de agua debido a

las prdidas por evaporacin e infiltracin:

PRDIDAS DE AGUA EN UN EMBALSE

Prdida por evaporacin

El volumen de agua evaporada en un embalse se puede calcular

aplicando la siguiente relacin:

= 10 Donde:

Ve: Volumen de agua evaporada, en m3

A: Superficie media del embalse, en ha.

= +

2

EV: Evaporacin promedio, en mm/mes

C: Nmero de meses correspondiente al periodo crtico,

contados desde que el embalse est lleno hasta que est vacio.

Prdida por Infiltracin

Existen frmulas para el clculo de la infiltracin a travs la presa,

fondo y contorno del embalse, aunque la informacin requerida no

siempre est disponible. En pequeos almacenamientos se puede

estimas est prdida como un porcentaje del volumen til:

= Donde:

VI: Volumen de infiltracin, en m3.

VU: Volumen til, en m3

C: Nmero de meses correspondiente al periodo crtico,

contados desde que el embalse est lleno hasta que est vacio.

K: Coeficiente de infiltracin. Los valores de K se muestran a

continuacin:

Suelo del embalse K

Impermeable 0,010

Regular permeabilidad 0,015

Permeable 0,020 a 0,05

d. NAME (Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias): Es el

nivel del almacenamiento que seala la cota mxima a la cual

puede llegar el nivel del agua ante la presencia de una

avenida mxima, la cual es descargada por el vertedero de

excedencias o vertedero de demasas.

El caudal de excedencias se determina mediante un anlisis de

trnsito de avenidas en reservorios.

El volumen total (VT) en el embalse ser igual a la suma de los

siguientes volmenes:

VT = VM + VO + VU + VA

Donde:

VM: Volumen muerto.

VO: Volumen mnimo de operacin

VU: Volumen til

VA: Volumen debido a la avenida mxima.

BORDE LIBRE (BL)

Es la distancia vertical entre el nivel mximo del agua y la corona

de la presa. Su objetivo es contrarrestar el rebose por oleaje o

prever cualquier contingencia como asentamientos no previstos.

El borde libre debe tener en cuenta los siguientes aspectos:

a. Altura de la ola generada por el viento.

b. Altura de trepada de la ola sobre la superficie de la presa.

c. Margen adicional de seguridad considerado necesario para

tener en cuenta especialmente asentamientos de la presa o sub

dimensionamiento del vertedero de demasas.

La accin del viento se considera significativa en embalses muy

grandes, con superficies mayores a 200 km2. Para embalses

pequeos la accin del viento se puede considerar como un factor

de seguridad adicional en el borde libre de la presa.

= 4

3 0

Donde:

FS: Factor de seguridad considerado generalmente igual a 1,5

h0: Altura de ola.

= 4

3 .

3

2 . 0

= 2 0

La cota de la cresta (CC) de la presa ser igual a:

CC = NAME + BL

CALCULO DE LA ALTURA DE OLA (h0)

Frmula de Diakon

0 = 0,0186 0,71 0,24 0,54

ho: Altura de la ola, en m.

V: Velocidad del viento, en m/s.

F: Fetch, en km.

P: Altura de la presa, en m.

Frmula de Stevenson - Molitor

0 = 0,0323 + 0,76 0,272 4

ho: Altura de la ola, en m.

V: Velocidad del viento, en km/h.

F: Fetch, en km.

Sociedad Americana de Ingenieros Civiles, ASCE: Para

pequeos almacenamientos, la altura de ola (h0) se puede

tomar de acuerdo al siguiente cuadro:

Fetch

km

Velocidad del

viento (km/h)

Altura de

ola (h)

1.6 80 0.80

1.6 120 0.90

4,0 80 0.97

4,0 120 1.09

4.0 160 1.18

8.0 80 1.12

8.0 120 1.30

8.0 160 1.47

16.0 80 1.36

16.0 120 1.64

16.0 160 1.86

Bureau of Reclamation 1987: Para pequeas presas de tierra

con vientos de 160 km/h sobre el NAMO y de 80 km/h sobre

el NAME, el borde libre (BL) se puede tomar como:

Fetch (km) Borde libre (m)

Normal Mnimo

< 1,6 1,2 0,9

1,6 1,5 1,2

4,0 1,8 1,5

8,0 2,4 1,8

16,0 3,0 2,1

Ej.: Se tiene el registro de caudales medios mensuales al 75% de

persistencia, se quiere regular un caudal mensual uniforme de 1,8

m3/s.

Mes Ene. Feb. Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Dic.

Q75 (m3/s) 8.41 6.67 4.50 1.92 1.51 1.44 1.25 1.00 0.68 0.86 3.60 4.40

Se pide determinar los niveles caractersticos considerando que la

relacin Altitud vs. rea y Altitud vs. Volumen, viene dado en

los siguientes cuadros:

Z A V. Acumulado Z A V. Acumulado

(msnm) (km2) (MMC) (msnm) (km

2) (MMC)

3200 0.079 0.00 3206 1.787 4.09

3201 0.187 0.13 3207 2.504 6.23

3202 0.333 0.39 3208 3.356 9.15

3203 0.589 0.84 3209 4.201 12.92

3204 0.853 1.56 3210 5.621 17.81

3205 1.221 2.59 3211 7.372 24.29

t Q (m3/s)

Vol Vol Dif.

MMC Embal.

1 8.41 22.53 4.82 17.71

2 6.67 16.14 4.35 11.79

3 4.50 12.05 4.82 7.23

4 1.92 4.98 4.67 0.31

5 1.51 4.04 4.82 -0.78

6 1.44 3.73 4.67 -0.94

7 1.25 3.35 4.82 -1.47

8 1.00 2.68 4.82 -2.14

9 0.68 1.76 4.67 -2.91

10 0.86 2.30 4.82 -2.52 -10.76

11 3.60 9.33 4.67 4.66 12 4.40 11.78 4.82 6.96

De acuerdo a los resultados mostrados, el VU = 11 MMC.