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ESTUDIO EN MODELO FÍSICO DEL FUNCIONAMIENTO

HIDRÁULICO DEL VERTEDOR DE LA PRESA DE

ALMACENAMIENTO TURUACHI, MUNICIPIO DE GUADALUPE Y

CALVO, EN EL ESTADO DE CHIHUAHUA HC1450.3

INFORME

COORDINACIÓN DE HIDRÁULICA.

SUBCOORDINACIÓN DE OBRAS Y EQUIPOS HIDRÁULICOS

Jefe del Proyecto:

M.I. Juan Antonio López Orozco

Participantes:

Dra. Maria Joselina Clemencia Espinoza Ayala

M.I. Jose Alfredo Gonzalez Verdugo

M.I. Victor Hugo Mireles Vazquez

M.I. Cecia Millan Barrera

Jiutepec, Morelos, Noviembre de 2014

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TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 4

1.1 Antecedentes ........................................................................................................................................ 4

1.2 Caracteristicas de la Obra de Excedencias ................................................................................ 5

1.3 Objetivo del estudio ........................................................................................................................... 6

2 REVISIÓN TEORICA DEL FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO DEL VERTEDOR .................... 7

Los fundamentos teóricos presentados a continuación servirán básicamente para dos cosas: la primera para revisar el diseño teórico del vertedor y la segunda; para analizar y comparar los resultados experimentales con los obtenidos teóricamente. Se presenta el análisis teórico del funcionamiento hidráulico de la obra de excedencias para el gasto máximo de descarga del vertedor, Q = 1295 m3/s. . 7

2.1 Descripcion de la estructura .......................................................................................................... 7

2.2 Estructura de control (cimacio) .................................................................................................... 7

2.3 Canal de llamada ............................................................................................................................... 11

2.4 Canal de descarga ............................................................................................................................. 12

2.4.1 Alternativa 1 .................................................................................................................................. 21

2.4.2 Alternativa 2 .................................................................................................................................. 32

2.4.3 Alternativa 3 .................................................................................................................................. 42

2.4.4 Alternativa 4 .................................................................................................................................. 54

2.4.5 Conclusión ...................................................................................................................................... 66

3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO .......................................................................... 67

3.1 Escala del modelo físico ................................................................................................................. 67

3.2 Diseño del módulo experimental ............................................................................................... 69

3.2.1 Modulo de Mamposteria ........................................................................................................... 70

3.2.2 Alimentacion del modelo .......................................................................................................... 70

3.2.3 Topografia del modelo ............................................................................................................... 70

3.2.4 Estructura de aforo del flujo y piezómetros ...................................................................... 70

3.2.5 Módulo en acrílico (canal colector y canal de descarga) ............................................. 71

3.3 Implementación del modelo físico ............................................................................................. 71

3.3.1 Módulo de mampostería ........................................................................................................... 71

4 RESULTADOS EXPERIMENTALES ........................................................................................ 81

Cuando se termino el proceso constructivo del modelo físico, se realizaron las pruebas del funcionamiento general y detección de anomalías.......................................................................................... 81

4.1 Pruebas de funcionamiento .......................................................................................................... 81

3

4.2 Calibración del cimacio-coeficiente de descarga ................................................................. 84

4.3 Funcionamiento general del vertedor y canal de descarga ............................................. 85

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 89

6 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................................ 90

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1 INTRODUCCIÓN

1.1 Antecedentes El proyecto de la presa Turuachi esta ubicada en el Municipio de Guadalupe y Calvo estado de Chihuahua,

se ubica geográficamente en las coordenadas 26.131389 de latitud N y -106.704167 de longitud W a una altura promedio de 2120 m sobre el nivel del mar y se llega por la carretera estatal No. 24, que va de la ciudad de Hidalgo del parral a la población de Guadalupe y Calvo. En la Figura 1.1 se muestra el sitio de localización.

Figura 1.1. Localización del proyecto TURUACHI

El objetivo general del presente proyecto tiene la finalidad de utilizar los escurrimientos del Río Turuachi para integrarlos al riego de 205 hectareas y suministrar agua para uso domestico y municipal para una población de 3,350 habitantes.

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1.2 Caracteristicas de la Obra de Excedencias La presa es de materiales graduados en sus taludes, con las siguientes características:

Tabla 1.1. Dimensiones de la cortina de materiales graduados.

Altura máxima (sobre el lecho del río) 28.9 m

Longitud por eje de la cortina 225 m

Ancho de la corona 10 m

Ancho de base 125.6 m

Talud exterior 2:1

Aguas arriba y aguas abajo 2:1

Elevación de la corona 2133.90 msnm

El vertedor está proyectado sobre la margen derecha, del tipo de canal frontal, de cresta libre con longitud de 61.0 m, en el cual transitará una avenida igual a 1,295 m3/s, correspondiente a un periodo de retorno de 10,000 años. La obra de toma contará con un gasto de diseño igual a 0.608 m3/s, con diámetro de 30 pulgadas. La capacidad de conservación de 6.3 Mm3 y la capacidad de azolves es de 4.636 Mm3. Se presentan los datos generales de la Obra de excedencias.

Tabla 1.2. Caracteristicas de la Obra de Excedencias.

Corriente Aprovechada Río Turuachi unidades

Elevación del NAME 2132.59 m

Elevación del NAMO 2127.98 m

Elevación de la cresta vertedor (NAMO) 2127.98 m

Elevación de la Corona 2133.9 m

Bordo Libre 1.31 m

Longitud de la cresta vertedora 61 m

Carga de diseño del cimacio 4.61 m

Gasto de Diseño del vertedor 1295 m3/s

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1.3 Objetivo del estudio Es común que los diseños de estructuras hidráulicas, por ejemplo los vertedores, compuertas, se realicen tomando como base formulaciones teóricas en donde se consideran coeficientes empíricos los cuales se obtienen de experimentos en laboratorio, y son recomendados en la literatura técnica y científica. Sin embargo como cada obra tiene sus características geométricas especiales no es posible que coincidan precisamente las hipótesis y coeficientes empíricos propuestos y el funcionamiento hidráulico real difiere del teórico, es por esto que regularmente no es posible predecir con exactitud cómo funcionará una obra. Por esta razón siempre se recomienda revisar el diseño de una obra con un modelo a escala. Dicho modelo se construye a escala (modelo físico), en el modelo físico se hace pasar un gasto equivalente al que se tendría en la estructura o gasto de diseño. Al observar el funcionamiento hidráulico y con la medición de las velocidades y tirantes que se presentan, es posible mejorar el diseño de la estructura para que funcione de manera adecuada y segura. El objetivo del presente estudio es evaluar el funcionamiento hidráulico del vertedor para diferentes gastos, incluido el de diseño, mediante la modelación física de la estructura y de ser necesario, dar las recomendaciones pertinentes para lograr un correcto funcionamiento que pudiera incluso, llevar a modificar el diseño teórico original de la obra hidráulica. En el capítulo 2 se abordan los fundamentos teóricos de los vertedores de cimacio, comentándose los aspectos más importantes a considerar en el diseño de estas estructuras. Asimismo se hace una revisión del diseño del vertedor de la Presa Turuachi. En el capítulo 3 se presenta el diseño y construcción del modelo, iniciando con la selección de la escala, el proceso constructivo, desde los muros de contención, tanque de alimentación, topografía, vertedor y canal de descarga. En el capítulo 4 se describe el proceso de calibración y capacidad de descarga del cimacio, algunos ensayos preliminares y definición de la geometría definitiva del canal colector y del canal de descarga. Posteriormente se muestra el comportamiento hidráulico del vertedor para diferentes gastos de descarga. Finalmente en el capítulo 5, se presentan las conclusiones más relevantes derivadas del presente estudio.

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2 REVISIÓN TEORICA DEL FUNCIONAMIENTO HIDRÁULICO DEL VERTEDOR

Los fundamentos teóricos presentados a continuación servirán básicamente para dos cosas: la primera

para revisar el diseño teórico del vertedor y la segunda; para analizar y comparar los resultados

experimentales con los obtenidos teóricamente. Se presenta el análisis teórico del funcionamiento

hidráulico de la obra de excedencias para el gasto máximo de descarga del vertedor, Q = 1295 m3/s.

2.1 Descripcion de la estructura La obra de excedencias está comprendida por un vertedor de cresta recta, y un canal de descarga en donde cada una de estas secciones tiene un comportamiento hidráulico específico de acuerdo con sus características:

1.- Vertedor de cresta recta: El cimacio deberá ser recto en planta y perpendicular al eje del canal de descarga. El cimacio tendrá la forma de un perfil tipo Creager. El canal de descarga tendrá una pendiente mayor a la crítica; su plantilla inicia del pie del cimacio a la cota necesaria para que el escurrimiento sea libre

2.- Canal de Descarga o Rápida: A partir de la pendiente más pronunciada. En este se tiene

régimen Supercrítico. Flujo gradualmente variado (S2 So>>Sc, yc>y>yn )

2.2 Estructura de control (cimacio) Características del Cimacio

La descarga sobre la cresta de un cimacio se calcula con la ecuación:

Donde:

Q, gasto de descarga

L, longitud efectiva de la cresta

Ho, carga de diseño

De acuerdo con esta ecuación y con los datos del proyecto: Q = 1295 m3/s, L= 61 m y Ho=4.61 m, el coeficiente de descarga sería: C = 2.18

Existen una serie de factores que influyen sobre el coeficiente de descarga, los principales son:

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a) Profundidad de llegada

b) Efecto de cargas diferentes a la de proyecto

c) Pendiente del paramento aguas arriba

d) Efecto de ahogamiento

e) Efecto del nivel del piso aguas abajo

La carga sobre el vertedor es:

Considerando el efecto de la profundidad de llegada, en este caso la relación entre la profundidad de acceso, P y la carga de diseño, Ho:

Para relaciones de P/Ho <1 la velocidad de llegada es considerable. Para diseñar el perfil del cimacio se utilizara el criterio de la USACE.

Figura 2.1. Criterio de diseño de cimacios según el USACE, para 𝐏

𝐇𝟎≥ 𝟏,

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Primero se hará el cálculo para el cuadrante aguas abajo usando la ecuación:

Para conocer la longitud del cimacio, de la cresta hacia aguas abajo, es necesario definir el punto de tangencia, PT entre el cimacio y la rápida. En este caso por cuestión de topografía. El limite será cuando y=9.98 y x= 14

Con estos datos es posible obtener el perfil del cimacio. En la Tabla 2.1 se presenta el cálculo del sector aguas abajo de la cresta.

Tabla 2.1. Calculo del cimacio aguas debajo de la cresta.

x(m) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y(msnm) 2127.98 2127.9781 2127.9731 2127.9653 2127.955 2127.9422 2127.927 2127.9095 2127.8897 2127.8678 2127.8436

x(m) 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1

y(msnm) 2127.8173 2127.7889 2127.7584 2127.7258 2127.6912 2127.6546 2127.616 2127.5754 2127.5328 2127.4883 2127.4418

x(m) 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2

y(msnm) 2127.3934 2127.3432 2127.291 2127.237 2127.181 2127.1233 2127.0636 2127.0022 2126.9389 2126.8738 2126.8069

x(m) 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3

y(msnm) 2126.7381 2126.6676 2126.5953 2126.5212 2126.4454 2126.3678 2126.2884 2126.2073 2126.1244 2126.0398 2125.9535

x(m) 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5 5.1 5.2 5.3 5.4

y(msnm) 2125.8655 2125.7757 2125.6842 2125.5911 2125.4962 2125.3996 2125.3013 2125.2014 2125.0997 2124.9964 2124.8915

x(m) 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

y(msnm) 2124.7848 2124.6765 2124.5666 2124.4549 2124.3417 2124.2268 2124.1102 2123.9921 2123.8722 2123.7508 2123.6277

x(m) 6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

y(msnm) 2123.5031 2123.3768 2123.2489 2123.1193 2122.9882 2122.8555 2122.7212 2122.5852 2122.4477 2122.3086 2122.1679

x(m) 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7

y(msnm) 2122.0257 2121.8818 2121.7364 2121.5894 2121.4408 2121.2907 2121.139 2120.9858 2120.8309 2120.6746 2120.5166

x(m) 8.8 8.9 9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8

y(msnm) 2120.3572 2120.1961 2120.0336 2119.8694 2119.7038 2119.5366 2119.3679 2119.1976 2119.0258 2118.8525 2118.6777

x(m) 9.9 10 10.1 10.18 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8

y(msnm) 2118.5013 2118.3234 2118.144 2117.9994 2117.9631 2117.7806 2117.5967 2117.4112 2117.2243 2117.0358 2116.8458

x(m) 10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9

y(msnm) 2116.6543 2116.4614 2116.2669 2116.0709 2115.8735 2115.6745 2115.4741 2115.2722 2115.0688 2114.8639 2114.6575

x(m) 12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13

y(msnm) 2114.4496 2114.2403 2114.0295 2113.8172 2113.6035 2113.3882 2113.1715 2112.9534 2112.7338 2112.5127 2112.2901

x(m) 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.5673 13.6 13.7 13.8 13.9 14

y(msnm) 2112.0661 2111.8407 2111.6137 2111.3854 2111.1555 2111 2110.9242 2110.6915 2110.4573 2110.2217 2109.9846

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La sección del cuadrante aguas arriba se calcula con la siguiente ecuación:

( )

( )

Pero antes es necesario determinar el punto de tangencia de la curva con el paramento aguas arriba, para ello basta calcular los valores de (x,y) señalados en la Figura 2.1:

( )

( )

En la Tabla 2.2 se presenta el cálculo del cimacio en el cuadrante aguas arriba según criterio del USACE

Tabla 2.2. Calculo del cimacio aguas arriba de la cresta.

X (m) 0 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6

Y (msnm) 2127.98 2127.97835 2127.97156 2127.95999 2127.94334 2127.92124 2127.89318

X (m) -0.7 -0.8 -0.9 -1 -1.1 -1.2 -1.2447

Y (msnm) 2127.85851 2127.81625 2127.76495 2127.70205 2127.62226 2127.50824 2127.39914

Figura 2.2. Perfil del cimacio en el cuadrante aguas abajo. USACE.

2116

2118

2120

2122

2124

2126

2128

2130

0 2 4 6 8 10 12

Ele

vaci

ón

(m

.sn

m)

Distancia (m)

11

Figura 2.3. Perfil del cimacio en el cuadrante aguas arriba. USACE.

2.3 Canal de llamada

El vertedor tiene su cresta a la elevación de 2127.98 msnm, con nivel de acceso a la 2123.00 msnm. Debe evacuar un gasto máximo de 1295 m3/s con una longitud de cresta L = 61.00 m y coeficiente de descarga Cd = 2.18. Se propone un canal de sección rectangular donde el ancho es de 61 m y un tirante máximo de 4.98 m, con pendiente de S= 0.002 (ver Figura 2.4).

Figura 2.4 Dimensiones del canal de llamada.

2127.3

2127.4

2127.5

2127.6

2127.7

2127.8

2127.9

2128

-1.4 -1.3 -1.2 -1.1 -1 -0.9 -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0

Ele

vaci

ón

(m

snm

)

Distancia (m)

12

2.4 Canal de descarga En un primer cálculo del perfil para las condiciones originales del proyecto y de acuerdo con los criterios de diseño de vertedores de cresta recta, se propone que el ancho de la base en el canal de descarga de 61 m, de sección rectangular y pendiente longitudinal de 0.015 para el tramo de la estación 0+000 a 0+085.28 y un ancho base de 61 m, taludes 0.5:1 y pendiente longitudinal 0.09 para el tramo 0+085.28 hasta llegar al cauce principal. A continuación se determina el perfil del flujo a lo largo del canal de descarga para la propuesta original.

Figura 2.5. Configuración del vertedor y los puntos a representar en la propuesta original

El gasto unitario es:

13

La carga de velocidad

( )

( )

El tirante crítico Yc es:

√

√( )

Aplicando la ecuación de la energía entre la sección próxima a la cresta del cimacio y el pie del vertedor, y

considerando como perdidas por cortante sobre el cimacio.

Se tiene:

Sabemos que: ( )

Esto es lo mismo que:

( )

( )

(

( ) )

14

(( )( )

( )) (

)

(

)

La velocidad en la sección 1 será:

Y la carga de velocidad y la energía en la sección 1

( )

El número de Froude en 1 es:

√

√ ( )

15

El tirante conjugado mayor es:

(√

)

(√ ( ) )

El número de Froude en 2 es:

√

√ ( )

Y la velocidad, carga velocidad y energía en la sección 2 serán:

( )

( )

La pérdida de energía en el resalto es:

El tirante normal en el canal aguas abajo del vertedor para que el resalto no se corra debe valer:

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Puesto que Yc > Yn, y que Y2 ≈ Yn. Se concluye que entre la sección 2 y 3 se presenta un perfil S2, en el que Yc > y > Yn. La teoría establece que esto sucede frecuentemente a la entrada de un canal de gran pendiente, lo cual es el caso, y que se corrobora con lo obtenido en la modelación numérica.

( )

( )

( )

(

)

( ( )

( ))

0.00018358 De acuerdo con el USBR de la Figura 2.6.

( )

17

Figura 2.6. Longitud del salto hidráulico en canales rectangulares horizontales, con base en resultados de

USBR.

En la Figura 2.7 se muestra el perfil y la geometría que va tener el canal de salida en el diseño original.

Figura 2.7. Configuración del canal de salida para el vertedor original.

Se modela la propuesta original del vertedor Turuachi, esto sirve como diagnóstico del funcionamiento hidráulico de la obra.

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La modelación matemática se realiza en el programa FLOW-3D considerando un gasto de diseño correspondiente al NAME que circulará por el vertedor de 1295 m3/s, a este gasto corresponde un tirante aguas arriba, h= 9.18 m. Este dato fue usado como frontera a la entrada del modelo, la frontera aguas abajo es una frontera simple que considera que el flujo sale del dominio sin causar perturbaciones aguas arriba.

En la geometría de la obra hidráulica la altura máxima del cimacio se encuentra a 19.87 a este corresponde el nivel (2127.98 msnm), sobre ésta se impone el tirante del gasto de diseño igual a 4.61 m (2132.59 msnmn). La pendiente del canal proyectada es de s=0.015. Los tirantes circulantes en función del tiempo con los que se alimentó el modelo se muestran en la Tabla 2.3. En esta prueba se hizo entrar la totalidad del flujo en el tiempo t=100 s y dejar 50 segundos para que se estabilizara el flujo. Antes de que concluyera el tiempo se simulación, ésta se detuvo debido a que a partir de t=103 s, el canal se desbordó.

Tabla 2.3.Cargas hidráulicas sobre el cimacio en función del tiempo.

Tiempo, s Carga h, en m

0 16.97

20 17.47

30 17.97

40 18.47

50 18.97

60 19.47

70 19.97

80 20.47

90 20.97

100 21.58

110 21.58

120 21.58

130 21.58

140 21.58

150 21.58

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La visualización de los resultados muestra que hasta el tiempo t=94 s el comportamiento en la obra de excedencias contiene muy bien el caudal, aunque se nota que por efecto de las fuerzas centrífugas el flujo sufre una elevación en la curva de salida del canal, véase Figura 2.8 y Figura 2.9.

Figura 2.8. Vista en planta y en corte transversal de los contronos de velocidad en t=94 s.

Figura 2.9. Vista en planta en corte transversal de los contornos de velocidad en t=103.41 s, el flujo se

empieza a desbordar por a parte externa de la curva de salida.

A continuación se presenta un corte x-z de los contornos de velocidad sobre el cimacio. Cabe señalar que el software maneja coordenadas rectangulares, por ello es que los contornos de flujo presentados no son perfectamente perpendiculares al cimacio.

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Figura 2.10. Corte x-z de los contronos de velocidad sobre el cimacio (m/s).

Figura 2.11. Número de Froude en un corte x-z del cimacio.

Se tomó un punto al pie del cimacio para comparar con los valores teóricos con los numéricos, los valores se muestran en la Tabla 2.4 y Tabla 2.5 siguiente. Valores del tirante hidráulico (hyfd), número de Froude (froude) y velocidad promedio en un punto al pie del cimacio para fines de comparación. Tabla 2.4. Valores del tirante hidráulico (m), número de Froude y velocidad promedio (m/s) en un punto al pie

del cimació para fines de comparación.

x (m) y (m) z (m) hyfd(m) froude u (m/s) v (m/s) w (m/s) v prom (m/s)

113.25 56.75 7.7363 2.7322 2.3701 2.1548 1.7 -3.2299 4.2385387

113.75 56.75 7.7363 2.5585 2.2352 5.5237 2.4243 -3.2818 6.8672643

114.25 56.75 7.7363 2.0874 2.5203 7.8937 3.7965 -2.1828 9.0270939

114.75 56.75 7.7363 1.5967 3.0561 9.9055 4.8784 -1.5968 11.156465

115.25 56.75 7.7363 1.4875 3.4071 11.3278 5.6719 -1.0947 12.715609

115.75 56.75 7.7363 1.4235 3.6512 12.2585 6.171 -0.7629 13.745283

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Comparación de valores teóricos y numéricos de algunos parámetros hidráulicos en el punto 2.

Tabla 2.5. Comparación de valores teóricos y numéricos de algunos parámetros hidráulicos en el punto 1.

Valores teóricos Valores Numéricos

Tirante , m. 1.815 1.5967

Velocidad, m/s 11.6966 11.1564

No. Froude 2.772 3.0591

Se corrobora que los datos arrojados por el modelo y los cálculos teóricos son del mismo orden. Debido que la propuesta original tuvo un funcionamiento hidráulico apropiado se procedio a realizar 4 altenativas para una posible solución, para la elección de la configuración correcta para un buen funcionamiento.

2.4.1 Alternativa 1 Una vez verificado que se produce un tirante supercrítico al pie del cimacio se propone un tanque al pie del cimacio. La alternativa 1 considera un tanque rectangular con profundidad y’=nivel al pie del cimacio – tirante conjugado mayor= 7.4 m - 6.69 m = 0.71 m, el umbral de salida es igual a la profundidad del tanque, C=6.69 m. Pendiente del canal de salida s=0.015.

Figura 2.12. Alternativa 1.

22

El tanque cumple su función ya que provoca un cambio de régimen en el flujo (ver Figura 2.13), sin embargo, se produce una sobreelevación del tirante hidráulico a la salida de éste, provocando que el flujo se derrame ahora, por los lados (ver Figura 2.14).

Figura 2.13. Vista general de los contornos de velocidad (m/s) en el canal en t=95 s.

Figura 2.14. Vista general de los contornos de velocidad (m/s) en el canal en t=115 s.

23

Tabla 2.6. Caracteristicas de la obra de excedencias.

Obra de excedencias para la alternativa 1

Estructuras:

vertedor de cresta recta

Tanque amortiguador al pie del cimacio

Canal de salida

Vertedor de cresta recta

Altura 9.98 (2127.98-2118 msnm)

Longitud 10.18 m

Ancho 61 m


profundidad del tanque 6.69 m (2017.99-2011.3 msnm)

umbral de salida 6.69 m

longitud del tanque 33 m

Canal de salida

pendiente 0.015

profundidad de escalon 0.8 m

radio de la curva 50 m

Coeficiente de rugosidad en concreto 0.015

Coeficiente de rugosidad en terreno natural 0.035

Figura 2.15. Perfil longitudinal de la obra de excedencias.

24

Tabla 2.7. Perfil del agua para el canal de salida (1 de 8).

Cadenamiento Perfil Obra Superficie

Libre Cadenamiento Perfil Obra

Superficie Libre

0 2127.98 2131.59 17.26 2112.23 2121.89

0.26 2127.92 2130.86 17.76 2112.23 2121.86

0.76 2127.83 2130.7 18.26 2112.23 2121.83

1.26 2127.69 2130.41 18.76 2112.23 2121.81

1.76 2127.5 2130.26 19.26 2112.23 2121.78

2.26 2127.3 2129.89 19.76 2112.23 2121.76

2.76 2127.01 2129.57 20 2112.23 2121.75

3.26 2126.76 2129.23 20.26 2112.23 2121.74

3.76 2126.42 2129.07 20.76 2112.23 2121.74

4.26 2126.01 2128.57 21.26 2112.23 2121.73

4.76 2125.56 2128.08 21.76 2112.23 2121.74

5.26 2125.25 2127.58 22.26 2112.23 2121.75

5.76 2124.79 2127.1 22.76 2112.23 2121.77

6.26 2124.29 2126.6 23.26 2112.23 2121.79

6.76 2123.56 2126.09 23.76 2112.23 2121.86

7.26 2123.06 2125.59 24.26 2112.23 2121.96

7.76 2122.48 2125.08 24.76 2112.23 2122.03

8.26 2121.91 2124.58 25.26 2112.23 2122.02

8.76 2121.26 2124.08 25.76 2112.23 2121.93

9.26 2120.48 2123.09 26.26 2112.23 2121.87

9.76 2120.02 2122.58 26.76 2112.23 2121.84

10.26 2118.99 2121.59 27.26 2112.23 2121.81

10.76 2112.52 2121.09 27.76 2112.23 2121.8

11.26 2112.73 2121.57 28.26 2112.23 2121.78

11.76 2112.23 2121.57 28.76 2112.23 2121.76

12.26 2112.23 2121.57 29.26 2112.23 2121.74

12.76 2112.23 2121.74 29.76 2112.23 2121.74

13.26 2112.23 2121.82 30.26 2112.23 2121.76

13.76 2112.23 2121.86 30.76 2112.23 2121.79

14.26 2112.23 2121.87 31.26 2112.23 2121.85

14.76 2112.23 2121.89 31.76 2112.23 2121.92

15.26 2112.23 2121.9 32.26 2112.23 2122.07

15.76 2112.23 2121.91 32.76 2112.23 2122.2

16.26 2112.23 2121.91 33.26 2112.23 2122.37

16.76 2112.23 2121.91 33.76 2112.23 2122.58

25




Superficie Libre

34.26 2112.23 2122.82 34.26 2112.23 2122.82

34.76 2112.23 2123.07 34.76 2112.23 2123.07

35.26 2112.23 2123.29 35.26 2112.23 2123.29

35.76 2112.23 2123.57 35.76 2112.23 2123.57

36.26 2112.23 2123.79 36.26 2112.23 2123.79

36.76 2112.23 2123.92 36.76 2112.23 2123.92

37.26 2112.23 2124.29 37.26 2112.23 2124.29

37.76 2112.23 2124.41 37.76 2112.23 2124.41

38.26 2112.23 2124.75 38.26 2112.23 2124.75

38.76 2112.23 2124.83 38.76 2112.23 2124.83

39.26 2112.23 2124.95 39.26 2112.23 2124.95

39.76 2112.34 2125.06 39.76 2112.34 2125.06

40 2112.45 2125.1 40 2112.45 2125.1

40.26 2112.57 2125.14 40.26 2112.57 2125.14

40.76 2117.61 2125.32 40.76 2117.61 2125.32

41.26 2117.6 2125.32 41.26 2117.6 2125.32

41.76 2117.6 2125.31 41.76 2117.6 2125.31

42.26 2117.59 2125.25 42.26 2117.59 2125.25

42.76 2117.58 2125.09 42.76 2117.58 2125.09

43 2117.58 2125 43 2117.58 2125

43.26 2117.58 2124.9 43.26 2117.58 2124.9

43.76 2117.57 2124.76 43.76 2117.57 2124.76

44.26 2117.56 2124.57 44.26 2117.56 2124.57

44.76 2117.56 2124.47 44.76 2117.56 2124.47

45.26 2117.55 2123.83 45.26 2117.55 2123.83

45.76 2117.54 2123.58 45.76 2117.54 2123.58

46.26 2117.54 2123.29 46.26 2117.54 2123.29

46.76 2117.53 2123.08 46.76 2117.53 2123.08

47.26 2117.52 2122.58 47.26 2117.52 2122.58

47.76 2117.52 2122.24 47.76 2117.52 2122.24

48.26 2117.51 2122.07 48.26 2117.51 2122.07

48.76 2117.51 2121.58 48.76 2117.51 2121.58

49.26 2117.5 2121.21 49.26 2117.5 2121.21

49.76 2117.49 2121.08 49.76 2117.49 2121.08

50.26 2117.49 2120.69 50.26 2117.49 2120.69

26




Superficie Libre

50.76 2117.48 2120.58 67.76 2117.26 2119.46

51.26 2117.47 2120.33 68.26 2117.25 2119.46

51.76 2117.47 2120.19 68.76 2117.24 2119.46

52.26 2117.46 2120.08 69.26 2117.24 2119.45

52.76 2117.45 2119.94 69.76 2117.23 2119.44

53.26 2117.45 2119.86 70.26 2117.22 2119.43

53.76 2117.44 2119.79 70.76 2117.22 2119.42

54.26 2117.43 2119.72 71.26 2117.21 2119.4

54.76 2117.43 2119.66 71.76 2117.2 2119.38

55.26 2117.42 2119.58 72.26 2117.2 2119.36

55.76 2117.41 2119.53 72.76 2117.19 2119.34

56.26 2117.41 2119.48 73.26 2117.18 2119.32

56.76 2117.4 2119.45 73.76 2117.18 2119.3

57.26 2117.39 2119.42 74.26 2117.17 2119.28

57.76 2117.39 2119.4 74.76 2117.16 2119.25

58.26 2117.38 2119.39 75.26 2117.16 2119.23

58.76 2117.37 2119.38 75.76 2117.15 2119.21

59.26 2117.37 2119.38 76.26 2117.14 2119.2

59.76 2117.36 2119.38 76.76 2117.14 2119.18

60 2117.36 2119.38 77.26 2117.13 2119.17

60.26 2117.35 2119.38 77.76 2117.13 2119.17

60.76 2117.35 2119.38 78.26 2117.12 2119.18

61.26 2117.34 2119.38 78.76 2117.11 2119.19

61.76 2117.33 2119.39 79.26 2117.11 2119.21

62.26 2117.33 2119.38 79.76 2117.1 2119.24

62.76 2117.32 2119.38 80 2117.1 2119.25

63.26 2117.32 2119.38 80.26 2117.09 2119.27

63.76 2117.31 2119.38 80.76 2117.08 2119.29

64.26 2117.3 2119.39 81.26 2117.08 2119.29

64.76 2117.3 2119.39 81.76 2117.07 2119.28

65.26 2117.29 2119.4 82.26 2117.07 2119.26

65.76 2117.28 2119.42 82.76 2117.06 2119.24

66.26 2117.28 2119.43 83.26 2117.05 2119.21

66.76 2117.27 2119.44 83.76 2117.05 2119.19

67.26 2117.26 2119.45 84.26 2117.04 2119.17

27




Superficie Libre

84.76 2117.03 2119.15 101.76 2116.8 2118.85

85.26 2117.03 2119.13 102.26 2116.8 2118.85

85.76 2117.02 2119.11 102.76 2116.79 2118.84

86.26 2117.01 2119.1 103.26 2116.78 2118.83

86.76 2117.03 2119.08 103.76 2116.77 2118.82

87.26 2117.02 2119.07 104.26 2116.77 2118.82

87.76 2117.01 2119.06 104.76 2116.76 2118.81

88.26 2117.01 2119.06 105.26 2116.75 2118.8

88.76 2117 2119.05 105.76 2116.74 2118.79

89.26 2116.99 2119.04 106.26 2116.74 2118.79

89.76 2116.98 2119.03 106.76 2116.73 2118.78

90.26 2116.98 2119.03 107.26 2116.72 2118.77

90.76 2116.97 2119.02 107.76 2116.71 2118.76

91.26 2116.96 2119.01 108.26 2116.71 2118.76

91.76 2116.95 2119 108.76 2116.7 2118.75

92.26 2116.95 2119 109.26 2116.69 2118.74

92.76 2116.94 2118.99 109.76 2116.68 2118.73

93.26 2116.93 2118.98 110.26 2116.68 2118.73

93.76 2116.92 2118.97 110.76 2116.67 2118.72

94.26 2116.92 2118.97 111.26 2116.66 2118.71

94.76 2116.91 2118.96 111.76 2116.65 2118.7

95.26 2116.9 2118.95 112.26 2116.65 2118.7

95.76 2116.89 2118.94 112.76 2116.64 2118.69

96.26 2116.89 2118.94 113.26 2116.63 2118.68

96.76 2116.88 2118.93 113.76 2116.62 2118.67

97.26 2116.87 2118.92 114.26 2116.62 2118.67

97.76 2116.86 2118.91 114.76 2116.61 2118.66

98.26 2116.86 2118.91 115.26 2116.6 2118.65

98.76 2116.85 2118.9 115.76 2116.59 2118.64

99.26 2116.84 2118.89 116.26 2116.59 2118.64

99.76 2116.83 2118.88 116.76 2116.58 2118.63

100 2116.83 2118.88 117.26 2116.57 2118.62

100.26 2116.83 2118.88 117.76 2116.56 2118.61

100.76 2116.82 2118.87 118.26 2116.56 2118.61

101.26 2116.81 2118.86 118.76 2116.55 2118.6

28




Superficie Libre

119.26 2116.54 2118.59 136.26 2116.29 2118.34

119.76 2116.53 2118.58 136.76 2116.28 2118.33

120 2116.53 2118.58 137.26 2116.27 2118.32

120.26 2116.53 2118.58 137.76 2116.26 2118.31

120.76 2116.52 2118.57 138.26 2116.26 2118.31

121.26 2116.51 2118.56 138.76 2116.25 2118.3

121.76 2116.5 2118.55 139.26 2116.24 2118.29

122.26 2116.5 2118.55 139.76 2116.23 2118.28

122.76 2116.49 2118.54 140 2116.23 2118.28

123.26 2116.48 2118.53 140.26 2116.23 2118.28

123.76 2116.47 2118.52 140.76 2116.22 2118.27

124.26 2116.47 2118.52 141.26 2116.21 2118.26

124.76 2116.46 2118.51 141.76 2116.2 2118.25

125.26 2116.45 2118.5 142.26 2116.2 2118.25

125.76 2116.44 2118.49 142.76 2116.19 2118.24

126.26 2116.44 2118.49 143.26 2116.18 2118.23

126.76 2116.43 2118.48 143.76 2116.17 2118.22

127.26 2116.42 2118.47 144.26 2116.17 2118.22

127.76 2116.41 2118.46 144.76 2116.16 2118.21

128.26 2116.41 2118.46 145.26 2116.15 2118.2

128.76 2116.4 2118.45 145.76 2116.14 2118.19

129.26 2116.39 2118.44 146.26 2116.14 2118.19

129.76 2116.38 2118.43 146.76 2116.13 2118.18

130.26 2116.38 2118.43 147.26 2116.12 2118.17

130.76 2116.37 2118.42 147.76 2116.11 2118.16

131.26 2116.36 2118.41 148.26 2116.11 2118.16

131.76 2116.35 2118.4 148.76 2116.1 2118.15

132.26 2116.35 2118.4 149.26 2116.09 2118.14

132.76 2116.34 2118.39 149.76 2116.08 2118.13

133.26 2116.33 2118.38 150.26 2116.08 2118.13

133.76 2116.32 2118.37 150.76 2116.07 2118.12

134.26 2116.32 2118.37 151.26 2116.06 2118.11

134.76 2116.31 2118.36 151.76 2116.05 2118.1

135.26 2116.3 2118.35 152.26 2116.05 2118.1

135.76 2116.29 2118.34 152.76 2116.04 2118.09

29




Superficie Libre

153.26 2116.03 2118.08 170.26 2115.78 2117.83

153.76 2116.02 2118.07 170.76 2115.77 2117.82

154.26 2116.02 2118.07 171.26 2115.76 2117.81

154.76 2116.01 2118.06 171.76 2115.75 2117.8

155.26 2116 2118.05 172.26 2115.75 2117.8

155.76 2115.99 2118.04 172.76 2115.74 2117.79

156.26 2115.99 2118.04 173.26 2115.73 2117.78

156.76 2115.98 2118.03 173.76 2115.72 2117.77

157.26 2115.97 2118.02 174.26 2115.72 2117.77

157.76 2115.96 2118.01 174.76 2115.71 2117.76

158.26 2115.96 2118.01 175.26 2115.7 2117.75

158.76 2115.95 2118 175.76 2115.69 2117.74

159.26 2115.94 2117.99 176.26 2115.69 2117.74

159.76 2115.93 2117.98 176.76 2115.68 2117.73

160 2115.93 2117.98 177.26 2115.67 2117.72

160.26 2115.93 2117.98 177.76 2115.66 2117.71

160.76 2115.92 2117.97 178.26 2115.66 2117.71

161.26 2115.91 2117.96 178.76 2115.65 2117.7

161.76 2115.9 2117.95 179.26 2115.64 2117.69

162.26 2115.9 2117.95 179.76 2115.63 2117.68

162.76 2115.89 2117.94 180.26 2115.63 2117.68

163.26 2115.88 2117.93 180 2115.63 2117.68

163.76 2115.87 2117.92 180.76 2115.62 2117.67

164.26 2115.87 2117.92 181.26 2115.61 2117.66

164.76 2115.86 2117.91 181.76 2115.6 2117.65

165.26 2115.85 2117.9 182.26 2115.6 2117.65

165.76 2115.84 2117.89 182.76 2115.59 2117.64

166.26 2115.84 2117.89 183.26 2115.58 2117.63

166.76 2115.83 2117.88 183.76 2115.57 2117.62

167.26 2115.82 2117.87 184.26 2115.57 2117.62

167.76 2115.81 2117.86 184.76 2115.56 2117.61

168.26 2115.81 2117.86 185.26 2115.55 2117.6

168.76 2115.8 2117.85 185.76 2115.54 2117.59

169.26 2115.79 2117.84 186.26 2115.54 2117.59

169.76 2115.78 2117.83 186.76 2115.53 2117.58

30




Superficie Libre

187.26 2115.52 2117.57 204.26 2115.27 2117.32

187.76 2115.51 2117.56 204.76 2115.26 2117.31

188.26 2115.51 2117.56 205.26 2115.25 2117.3

188.76 2115.5 2117.55 205.76 2115.24 2117.29

189.26 2115.49 2117.54 206.26 2115.24 2117.29

189.76 2115.48 2117.53 206.76 2115.23 2117.28

190.26 2115.48 2117.53 207.26 2115.22 2117.27

190.76 2115.47 2117.52 207.76 2115.21 2117.26

191.26 2115.46 2117.51 208.26 2115.21 2117.26

191.76 2115.45 2117.5 208.76 2115.2 2117.25

192.26 2115.45 2117.5 209.26 2115.19 2117.24

192.76 2115.44 2117.49 209.76 2115.18 2117.23

193.26 2115.43 2117.48 210.26 2115.18 2117.23

193.76 2115.42 2117.47 210.76 2115.17 2117.22

194.26 2115.42 2117.47 211.26 2115.16 2117.21

194.76 2115.41 2117.46 211.76 2115.15 2117.2

195.26 2115.4 2117.45 212.26 2115.15 2117.2

195.76 2115.39 2117.44 212.76 2115.14 2117.19

196.26 2115.39 2117.44 213.26 2115.13 2117.18

196.76 2115.38 2117.43 213.76 2115.12 2117.17

197.26 2115.37 2117.42 214.26 2115.12 2117.17

197.76 2115.36 2117.41 214.76 2115.11 2117.16

198.26 2115.36 2117.41 215.26 2115.1 2117.15

198.76 2115.35 2117.4 215.76 2115.09 2117.14

199.26 2115.34 2117.39 216.26 2115.09 2117.14

199.76 2115.33 2117.38 216.76 2115.08 2117.13

200 2115.33 2117.38 217.26 2115.07 2117.12

200.26 2115.33 2117.38 217.76 2115.06 2117.11

200.76 2115.32 2117.37 218.26 2115.06 2117.11

201.26 2115.31 2117.36 218.76 2115.05 2117.1

201.76 2115.3 2117.35 219.26 2115.04 2117.09

202.26 2115.3 2117.35 219.76 2115.03 2117.08

202.76 2115.29 2117.34 220 2115.03 2117.08

203.26 2115.28 2117.33 220.26 2115.03 2117.08

203.76 2115.27 2117.32 220.76 2115.02 2117.07

31



Libre

221.26 2115.01 2117.06

221.76 2115 2117.05

222.26 2115 2117.05

222.76 2114.99 2117.04

223.26 2114.98 2117.03

223.76 2114.97 2117.02

224.26 2114.97 2117.02

224.76 2114.96 2117.01

225.26 2114.95 2117

225.76 2114.94 2116.99

226.26 2114.94 2116.99

226.76 2114.93 2116.98

227.26 2114.92 2116.97

227.76 2114.91 2116.96

228.26 2114.91 2116.96

228.76 2114.9 2116.95

229.26 2114.89 2116.94

Figura 2.16. Perfil del agua para el canal de salida.

2110.00

2115.00

2120.00

2125.00

2130.00

2135.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

Ele

vaci

ón

(m

snm

)

Distancia (m)

Obra

Superficie libre

32

2.4.2 Alternativa 2 Las características de la obra de excedencias para la alternativa 2 se presentan en la Tabla 2.8. Al obtener los resultados de la simulación de la alternativa 2 se concluye que no se logró que el cambio de régimen en el flujo afecte de manera positiva el flujo.

Figura 2.17. Geometría correspondiente a la alternativa 2.

33

Figura 2.18. Número de Froude del flujo en el canal.

Figura 2.19. Tirantes hidráulicos (m).

Los datos obtenidos con esta geometría muestran que el canal se comporta de forma aceptable puesto que se busca que el flujo en el canal después del cimacio entre a la curva en régimen subcrítico, en la Figura 2.18 se observa que al pie del cimacio se produce un cambio de régimen pero también que hay cambio de régimen casi a la entrada de la curva lo cual no es deseable, por otro lado, el tirante no crece más allá de la altura de los muros laterales, no obstante como se aprecia en la Figura 2.19, la distribución del flujo, sobre todo en la curva no es la adecuada.

34



Estructuras:



Canal de salida


Altura 9.98 (2127.98-2118 msnm)

Longitud 10.18 m

Ancho 61 m


profundidad del tanque a partir del cimacio 6.69 m (2117.99-2111.3 msnm)

umbral de salida 6.69 m


Canal de salida

pendiente 0.00028

profundidad de escalon 0.8

radio de la curva 50




35




Superficie Libre

0 2127.98 2131.59 19.10999 2111.51772 2122.56854

0.41 2127.83561 2130.97697 19.66001 2111.51772 2122.59298

0.96 2127.66604 2130.71156 20 2111.51772 2122.60822

1.51 2127.39467 2130.41601 20.20999 2111.51772 2122.61763

2.06 2127.14148 2130.16336 20.76001 2111.51772 2122.64245

2.61 2126.78234 2129.61626 21.31 2111.51772 2122.66724

3.16 2126.30012 2129.33491 21.85999 2111.51772 2122.69189

3.71 2125.95052 2128.66618 22.41001 2111.51772 2122.71624

4.26 2125.43829 2128.51836 22.95999 2111.51772 2122.74015

4.81 2124.88744 2127.97103 23.51001 2111.51772 2122.7635

5.36 2124.09403 2127.42221 24.06 2111.51772 2122.78621

5.91 2123.50133 2126.87252 24.60999 2111.51772 2122.80825

6.46 2123.13579 2126.32204 25.16001 2111.51772 2122.82971

7.01 2121.88373 2125.22044 25.70999 2111.51772 2122.85078

7.56 2121.49651 2124.66739 26.26001 2111.51772 2122.87177

8.11 2120.20867 2123.56138 26.81 2111.51772 2122.89301

8.66 2119.81094 2123.00608 27.35999 2111.51772 2122.91486

9.21 2118.47566 2121.89585 27.91001 2111.51772 2122.93769

9.76 2111.66618 2121.89445 28.45999 2111.51772 2122.96175

10.31 2111.51772 2122.27124 29.01001 2111.51772 2122.98595

10.86 2111.51772 2122.3244 29.56 2111.51772 2123.00502

11.41001 2111.51772 2122.36752 30.10999 2111.51772 2123.0616

11.95999 2111.51772 2122.37582 30.66001 2111.51772 2123.09697

12.51001 2111.51772 2122.37847 31.20999 2111.51772 2123.149

13.06 2111.51772 2122.37987 31.76001 2111.51772 2123.2046

13.60999 2111.51772 2122.38491 32.31 2111.51772 2123.26842

14.16001 2111.51772 2122.39352 32.85999 2111.51772 2123.33918

14.70999 2111.51772 2122.40577 33.41001 2111.51772 2123.4171

15.26001 2111.51772 2122.42124 33.95999 2111.51772 2123.4982

15.81 2111.51772 2122.43766 34.51001 2111.51772 2123.6545

16.35999 2111.51772 2122.45027 35.06 2111.51772 2123.70315

16.91001 2111.51772 2122.4791 35.60999 2111.51772 2123.81437

17.45999 2111.51772 2122.49836 36.16001 2111.51772 2123.908

18.01001 2111.51772 2122.52124 36.70999 2111.51772 2124.00801

18.56 2111.51772 2122.54466 37.26001 2111.51772 2124.11323

36




Superficie Libre

37.81 2111.51772 2124.20409 55.95999 2117.98338 2121.12452

38.35999 2111.51772 2124.28942 56.51001 2117.98338 2121.09928

38.91001 2111.51772 2124.35959 57.06 2117.98338 2121.07967

39.45999 2111.51772 2124.41806 57.60999 2117.98338 2121.06471

40 2111.51772 2124.45789 58.16001 2117.98338 2121.05357

40.01001 2111.51772 2124.45863 58.70999 2117.98338 2121.04559

40.56 2111.51772 2124.49893 59.26001 2117.98338 2121.04013

41.10999 2111.51772 2124.52969 59.81 2117.98338 2121.03698

41.66001 2111.51772 2124.52967 60 2117.98338 2121.03632

42.20999 2111.65723 2124.50958 60.35999 2117.98338 2121.03508

42.76001 2117.98338 2124.46556 60.91001 2117.98338 2121.03538

43 2117.98338 2124.4299 61.45999 2117.98338 2121.0364

43.31 2117.98338 2124.38383 62.01001 2117.98338 2121.03846

43.85999 2117.98338 2124.30639 62.56 2117.98338 2121.04133

44.41001 2117.98338 2124.11344 63.10999 2117.98338 2121.04486

44.95999 2117.98338 2124.00571 63.66001 2117.98338 2121.04891

45.51001 2117.98338 2123.86132 64.20999 2117.98338 2121.05338

46.06 2117.98338 2123.65269 64.76001 2117.98338 2121.05817

46.60999 2117.98338 2123.55951 65.31 2117.98338 2121.06318

47.16001 2117.98338 2123.30899 65.85999 2117.98338 2121.06835

47.70999 2117.98338 2123.00566 66.41001 2117.98338 2121.07359

48.26001 2117.98338 2122.84482 66.95999 2117.98338 2121.07883

48.81 2117.98338 2122.62702 67.51001 2117.97758 2121.08404

49.35999 2117.98338 2122.45017 68.06 2117.97736 2121.08919

49.91001 2117.98338 2122.22251 68.60999 2117.97714 2121.09425

50.45999 2117.98338 2122.03468 69.16001 2117.97692 2121.09924

51.01001 2117.98338 2121.89424 69.70999 2117.9767 2121.10414

51.56 2117.98338 2121.72051 70.26001 2117.97648 2121.10894

52.10999 2117.98338 2121.59693 70.81 2117.97626 2121.1136

52.66001 2117.98338 2121.49308 71.35999 2117.97604 2121.11809

53.20999 2117.98338 2121.38935 71.91001 2117.97582 2121.12235

53.76001 2117.98338 2121.33747 72.45999 2117.9756 2121.12631

54.31 2117.98338 2121.24634 73.01001 2117.97538 2121.1299

54.85999 2117.98338 2121.19692 73.56 2117.97516 2121.13302

55.41001 2117.98338 2121.15662 74.10999 2117.97494 2121.13559

37




Superficie Libre

74.66001 2117.97472 2121.13738 92.81 2117.16828 2119.97487

75.20999 2117.9745 2121.1385 93.35999 2117.16812 2119.97236

75.76001 2117.97428 2121.13827 93.91001 2117.16795 2119.97296

76.31 2117.97406 2121.13678 94.45999 2117.16779 2119.976

76.85999 2117.97384 2121.1337 95.01001 2117.16762 2119.98173

77.41001 2117.97362 2121.1287 95.56 2117.16746 2119.99041

77.95999 2117.9734 2121.12143 96.10999 2117.16729 2120.00243

78.51001 2117.97318 2121.11151 96.66001 2117.16713 2120.01822

79.06 2117.97296 2121.09851 97.20999 2117.16696 2120.03881

79.60999 2117.97274 2121.08197 97.76001 2117.1668 2120.06408

80 2117.97259 2121.06734 98.31 2117.16663 2120.09885

80.16001 2117.97252 2121.06134 98.85999 2117.16647 2120.13324

80.70999 2117.97231 2121.03614 99.41001 2117.1663 2120.21256

81.26001 2117.97209 2121.0054 99.95999 2117.16614 2120.22262

81.81 2117.97187 2120.96949 100 2117.16612 2120.23067

82.35999 2117.97165 2120.92474 100.51001 2117.16597 2120.33336

82.91001 2117.97143 2120.87924 101.06 2117.16581 2120.43156

83.45999 2117.97121 2120.80805 101.60999 2117.16564 2120.52843

84.01001 2117.97099 2120.78016 102.16001 2117.16548 2120.67178

84.56 2117.38759 2120.67291 102.70999 2117.16531 2120.78061

85.10999 2117.17059 2120.58446 103.26001 2117.16515 2120.9595

85.28 2117.17054 2120.55677 103.81 2117.16498 2121.19739

85.66001 2117.17042 2120.49489 104.35999 2117.16482 2121.33802

86.20999 2117.17026 2120.40194 104.91001 2117.16465 2121.65677

86.76001 2117.17009 2120.33041 105.45999 2117.16449 2121.89431

87.31 2117.16993 2120.22256 106.01001 2117.16434 2122.11552

87.85999 2117.16977 2120.17625 106.56 2117.16417 2122.30816

88.41001 2117.1696 2120.12889 107.10999 2117.16395 2122.44986

88.95999 2117.16944 2120.08902 107.66001 2117.1637 2122.47112

89.51001 2117.16927 2120.0572 108.20999 2117.16346 2122.44993

90.06 2117.16911 2120.03227 108.76001 2117.16322 2122.37967

90.60999 2117.16894 2120.01297 109.31 2117.16297 2122.29796

91.16001 2117.16878 2119.99825 109.85999 2117.16273 2122.20665

91.70999 2117.16861 2119.98732 110.41001 2117.16247 2122.10656

92.26001 2117.16845 2119.97958 110.95999 2117.16221 2122.02906

38




Superficie Libre

111.51001 2117.16194 2121.89423 130.20999 2117.15477 2121.84823

112.06 2117.16167 2121.84267 130.76001 2117.15468 2121.85409

112.60999 2117.16141 2121.77744 131.31 2117.15459 2121.861

113.16001 2117.16114 2121.71922 131.85999 2117.1545 2121.86821

113.70999 2117.16088 2121.67251 132.41001 2117.1544 2121.87495

114.26001 2117.16062 2121.63796 132.95999 2117.15429 2121.88038

114.81 2117.16036 2121.61606 133.51001 2117.15416 2121.88497

115.35999 2117.1601 2121.60465 134.06 2117.15404 2121.89394

115.91001 2117.15985 2121.6071 134.60999 2117.15392 2121.89676

116.45999 2117.1596 2121.61974 135.16001 2117.15379 2121.89918

117.01001 2117.15935 2121.64222 135.70999 2117.15367 2121.90198

117.56 2117.1591 2121.67325 136.26001 2117.15354 2121.90495

118.10999 2117.15888 2121.71077 136.81 2117.15344 2121.90909

118.66001 2117.15867 2121.75283 137.35999 2117.15338 2121.91179

119.20999 2117.15844 2121.79543 137.91001 2117.15332 2121.9198

119.76001 2117.15821 2121.83768 138.45999 2117.15327 2121.91816

120 2117.15812 2121.85433 139.01001 2117.15322 2121.91604

120.31 2117.158 2121.87583 139.56 2117.15316 2121.9162

120.85999 2117.15779 2121.89401 140 2117.15312 2121.91674

121.41001 2117.15758 2121.92475 140.10999 2117.15311 2121.91687

121.95999 2117.15737 2121.94234 140.66001 2117.15306 2121.91912

122.51001 2117.15716 2121.95412 141.20999 2117.15301 2121.92246

123.06 2117.15695 2121.95402 141.76001 2117.15296 2121.92631

123.60999 2117.15674 2121.94878 142.31 2117.1529 2121.93025

124.16001 2117.15653 2121.93932 142.85999 2117.15283 2121.93401

124.70999 2117.15634 2121.92546 143.41001 2117.15275 2121.93768

125.26001 2117.1562 2121.91222 143.95999 2117.15267 2121.9414

125.81 2117.15606 2121.89397 144.51001 2117.15259 2121.94524

126.35999 2117.1559 2121.8781 145.06 2117.15252 2121.9491

126.91001 2117.15574 2121.86492 145.60999 2117.15244 2121.95284

127.45999 2117.15557 2121.85419 146.16001 2117.15237 2121.95641

128.01001 2117.1554 2121.84687 146.70999 2117.1523 2121.95987

128.56 2117.15524 2121.84197 147.26001 2117.15226 2121.96334

129.10999 2117.15507 2121.84213 147.81 2117.15222 2121.96684

129.66001 2117.1549 2121.84407 148.35999 2117.15217 2121.97038

39




Superficie Libre

148.91001 2117.15213 2121.97397 167.60999 2117.15092 2122.00179

149.45999 2117.15209 2121.97755 168.16001 2117.15076 2122.00164

150.01001 2117.15206 2121.98112 168.70999 2117.15061 2122.00148

150.56 2117.15204 2121.98465 169.26001 2117.15045 2122.00133

151.10999 2117.15203 2121.98812 169.81 2117.1503 2122.00118

151.66001 2117.15201 2121.9915 170.35999 2117.15015 2122.00102

152.20999 2117.152 2121.99476 170.91001 2117.14999 2122.00087

152.76001 2117.15199 2121.99788 171.45999 2117.14984 2122.00071

153.31 2117.15197 2122.00081 172.01001 2117.14968 2122.00056

153.85999 2117.15196 2122.00353 172.56 2117.14953 2122.00041

154.41001 2117.15195 2122.00601 173.10999 2117.14938 2122.00025

154.95999 2117.15193 2122.00819 173.66001 2117.14922 2122.0001

155.51001 2117.15192 2122.01007 174.20999 2117.14907 2121.99994

156.06 2117.15191 2122.01162 174.76001 2117.14891 2121.99979

156.60999 2117.15189 2122.01284 175.31 2117.14876 2121.99964

157.16001 2117.15188 2122.01364 175.86 2117.14861 2121.99948

157.70999 2117.15187 2122.01434 176.41 2117.14845 2121.99933

158.26001 2117.15185 2122.01438 176.96 2117.1483 2121.99917

158.81 2117.15184 2122.01419 177.51 2117.14814 2121.99902

159.35999 2117.15183 2122.0138 178.06 2117.14799 2121.99887

159.91001 2117.15181 2122.01323 178.61 2117.14784 2121.99871

160 2117.15181 2122.01315 179.16 2117.14768 2121.99856

160.45999 2117.1518 2122.01279 179.71 2117.14753 2121.9984

161.01001 2117.15179 2122.01194 180 2117.14745 2121.99832

161.56 2117.15178 2122.01089 180.26 2117.14737 2121.99825

162.10999 2117.15176 2122.00972 180.81 2117.14722 2121.9981

162.66001 2117.15175 2122.00847 181.36 2117.14707 2121.99794

163.20999 2117.15174 2122.00718 181.91 2117.14691 2121.99779

163.76001 2117.15172 2122.00591 182.46 2117.14676 2121.99763

164.31 2117.15167 2122.00468 183.01 2117.1466 2121.99748

164.85999 2117.15158 2122.00366 183.56 2117.14645 2121.99733

165.41001 2117.15148 2122.00251 184.11 2117.1463 2121.99717

165.95999 2117.15138 2122.00225 184.66 2117.14614 2121.99702

166.51001 2117.15122 2122.0021 185.21 2117.14599 2121.99686

167.06 2117.15107 2122.00195 185.76 2117.14583 2121.99671

40




Superficie Libre

186.31 2117.14568 2121.99656 205.01 2117.14044 2121.99132

186.86 2117.14553 2121.9964 205.56 2117.14029 2121.99117

187.41 2117.14537 2121.99625 206.11 2117.14014 2121.99101

187.96 2117.14522 2121.99609 206.66 2117.13998 2121.99086

188.51 2117.14506 2121.99594 207.21 2117.13983 2121.9907

189.06 2117.14491 2121.99579 207.76 2117.13967 2121.99055

189.61 2117.14476 2121.99563 208.31 2117.13952 2121.9904

190.16 2117.1446 2121.99548 208.86 2117.13937 2121.99024

190.71 2117.14445 2121.99532 209.41 2117.13921 2121.99009

191.26 2117.14429 2121.99517 209.96 2117.13906 2121.98993

191.81 2117.14414 2121.99502 210.51 2117.1389 2121.98978

192.36 2117.14399 2121.99486 211.06 2117.13875 2121.98963

192.91 2117.14383 2121.99471 211.61 2117.1386 2121.98947

193.46 2117.14368 2121.99455 212.16 2117.13844 2121.98932

194.01 2117.14352 2121.9944 212.71 2117.13829 2121.98916

194.56 2117.14337 2121.99425 213.26 2117.13813 2121.98901

195.11 2117.14322 2121.99409 213.81 2117.13798 2121.98886

195.66 2117.14306 2121.99394 214.36 2117.13783 2121.9887

196.21 2117.14291 2121.99378 214.91 2117.13767 2121.98855

196.76 2117.14275 2121.99363 215.46 2117.13752 2121.98839

197.31 2117.1426 2121.99348 216.01 2117.13736 2121.98824

197.86 2117.14245 2121.99332 216.56 2117.13721 2121.98809

198.41 2117.14229 2121.99317 217.11 2117.13706 2121.98793

198.96 2117.14214 2121.99301 217.66 2117.1369 2121.98778

199.51 2117.14198 2121.99286 218.21 2117.13675 2121.98762

200 2117.14185 2121.99272 218.76 2117.13659 2121.98747

200.06 2117.14183 2121.99271 219.31 2117.13644 2121.98732

200.61 2117.14168 2121.99255 219.86 2117.13629 2121.98716

201.16 2117.14152 2121.9924 220 2117.13625 2121.98712

201.71 2117.14137 2121.99224 220.41 2117.13613 2121.98701

202.26 2117.14121 2121.99209 220.96 2117.13598 2121.98685

202.81 2117.14106 2121.99194 221.51 2117.13582 2121.9867

203.36 2117.14091 2121.99178 222.06 2117.13567 2121.98655

203.91 2117.14075 2121.99163 222.61 2117.13552 2121.98639

204.46 2117.1406 2121.99147 223.16 2117.13536 2121.98624

41



Libre

223.71 2117.13521 2121.98608

224.26 2117.13505 2121.98593

224.81 2117.1349 2121.98578

225.36 2117.13475 2121.98562

225.91 2117.13459 2121.98547

226.46 2117.13444 2121.98531

227.01 2117.13428 2121.98516

227.56 2117.13413 2121.98501

228.11 2117.13398 2121.98485

228.66 2117.13382 2121.9847

229.21 2117.13367 2121.98454


2110.00

2115.00

2120.00

2125.00

2130.00

2135.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00

Ele

vaci

ón

(m

snm

)

Distancia (m)

Obra

Superfice libre

42

2.4.3 Alternativa 3 Las características de la obra de excedencias para la alternativa 3 se presentan en la Tabla 2.10. Los resultados de la alternativa 2 mostraron que las fuerzas centrífugas propician que el flujo en la parte externa de la curva se sobre-elevara, esta sobreelevación actúa como un colchón amortiguador del flujo, ocasionando un remanso, además de que el tirante de agua en la parte interna de la curva fuera prácticamente nulo. Ante esto, se propusieron cambios en la geometría para mejorar tanto el funcionamiento hidráulico como la distribución del flujo, estos cambios se enlistan enseguida.

a) Extensión del cimacio hasta el tanque amortiguador, esto redujo la longitud del tanque a L=28 m.

b) Umbral de salida C=3.6

c) Dientes disipadores de energía, en total 23, de 1.8195 m de alto y de ancho, separados a cada 1.37 m.

d) Se impusieron dos coeficientes de rugosidad: n=0.015 para la parte que se construirá en concreto y n=0.035 para la parte que se hará sobre el terreno natural, se consideró un suelo rocoso.

e) Modificación del ángulo de la curva.

f) Pendiente en todo el canal s=0.0004

Figura 2.22. Geometría de la alternativa 3.

43

Figura 2.23. Contornos de Velocidades (m/s) en el plano x-z.

Figura 2.24. Número de Froude en el plano x-z.

Figura 2.25. Tirante hidráulico (m) en el plano x-z.

44

Figura 2.26. Tirante hidráulico a la salida del canal.

Figura 2.27. Velocidades (m/s) al inicio de la curva.

45

Figura 2.28. Velocidades (m/s) al final de la curva.

Figura 2.29. Vista general del campo de velocidades en el vertedor y canal de salida.

Se observa en la Figura 2.23 y Figura 2.24, que se consigue que se lleve a cabo un cambio de régimen y que el flujo entre a la curva con régimen subcrítico, lo cual se buscaba. La Figura 2.27, nos muestran que el la velocidad promedio del flujo en la curva es de 4.757 m/s, con una zona de velocidad máxima de 6.12 m/s. Se nota en la Figura 2.29 que el canal se desborda a la salida.

46



Estructuras:



Canal de salida


Altura 17.98 (2127.98-2110 msnm)

Longitud 14 m

Ancho 61 m


profundidad del tanque a partir del cimacio 8 (2118-2110 msnm)

umbral de salida 3.6 (2113.6-2110 msnm)


Dientes disipadores 23 m

Alto y ancho de los dientes 1.37 m

Canal de salida

pendiente 0.0004

radio de la curva 124.5 m




47




Superficie Libre

0 2127.98 2131.59 19.12 2110 2115.83

0.41 2127.83 2131.06 19.67 2110 2115.94

0.96 2127.66 2130.67 20 2110 2116

1.51 2127.43 2130.54 20.22 2110 2116.04

2.06 2127.13 2130.03 20.77 2110 2116.29

2.61 2126.74 2129.65 21.32 2110 2116.45

3.16 2126.39 2129.48 21.87 2110 2116.6

3.71 2125.93 2128.96 22.42 2110 2116.85

4.26 2125.42 2128.43 22.97 2110 2117

4.81 2124.87 2127.89 23.52 2110 2117.12

5.36 2124.06 2127.34 24.07 2110.03 2117.31

5.91 2123.48 2126.8 24.62 2110.07 2117.41

6.46 2123.05 2126.25 25.17 2110.07 2117.52

7.01 2121.91 2125.18 25.72 2110.02 2117.65

7.56 2121.47 2124.62 26.27 2110 2117.69

8.11 2120.28 2123.56 26.82 2110 2117.77

8.66 2119.53 2123.01 27.37 2110 2117.83

9.21 2118.79 2121.95 27.92 2110 2117.89

9.76 2117.74 2120.89 28.47 2110 2117.94

10.31 2116.66 2119.82 29.02 2110 2117.99

10.86 2115.58 2118.75 29.57 2110 2118.04

11.41 2114.5 2117.68 30.12 2110 2118.09

11.96 2113.05 2116.6 30.67 2110 2118.15

12.51 2111.96 2115.52 31.22 2110 2118.2

13.06 2110.53 2114.45 31.77 2110 2118.25

13.62 2110.05 2114.97 32.32 2110 2118.31

14.17 2110 2115.26 32.87 2110 2118.37

14.72 2110 2115.26 33.42 2110 2118.43

15.27 2110 2115.37 33.97 2110 2118.49

15.82 2110 2115.42 34.52 2110 2118.55

16.37 2110 2115.5 35.07 2110 2118.61

16.92 2110 2115.52 35.62 2110 2118.67

17.47 2110 2115.59 36.17 2110 2118.81

18.02 2110 2115.65 36.72 2110 2118.83

18.57 2110 2115.73 37.27 2110 2118.92

}

48




Superficie Libre

37.82 2110 2118.98 55.98 2113.59 2117.81

38.37 2110 2119.04 56.53 2113.59 2117.82

38.92 2110 2119.1 57.08 2113.59 2117.83

39.47 2110 2119.15 57.63 2113.59 2117.85

40 2110 2119.19 58.18 2113.59 2117.87

40.02 2110 2119.19 58.73 2113.59 2117.9

40.57 2110 2119.21 59.28 2113.59 2117.92

41.12 2110 2119.21 59.83 2113.59 2117.95

41.67 2110 2119.21 60 2113.59 2117.96

42.22 2110.06 2119.19 60.38 2113.59 2117.98

42.77 2113.6 2119.16 60.93 2113.59 2118.01

43 2113.6 2119.14 61.48 2113.59 2118.03

43.33 2113.6 2119.12 62.03 2113.59 2118.05

43.88 2113.6 2119.06 62.58 2113.59 2118.07

44.43 2113.6 2119 63.13 2113.59 2118.09

44.98 2113.6 2118.93 63.68 2113.59 2118.1

45.53 2113.6 2118.85 64.23 2113.59 2118.11

46.08 2113.6 2118.76 64.78 2113.59 2118.11

46.63 2113.6 2118.66 65.33 2113.59 2118.11

47.18 2113.6 2118.56 65.88 2113.59 2118.11

47.73 2113.6 2118.47 66.43 2113.59 2118.11

48.28 2113.6 2118.38 66.98 2113.59 2118.1

48.83 2113.6 2118.3 67.53 2113.59 2118.09

49.38 2113.6 2118.19 68.08 2113.59 2118.08

49.93 2113.6 2118.13 68.63 2113.59 2118.07

50.48 2113.6 2118.06 69.18 2113.59 2118.06

51.03 2113.6 2118 69.73 2113.59 2118.05

51.58 2113.6 2117.95 70.28 2113.59 2118.04

52.13 2113.6 2117.91 70.83 2113.59 2118.03

52.68 2113.6 2117.88 71.38 2113.59 2118.02

53.23 2113.6 2117.85 71.93 2113.59 2118.01

53.78 2113.6 2117.83 72.48 2113.59 2118

54.33 2113.6 2117.81 73.04 2113.59 2118

54.88 2113.6 2117.8 73.59 2113.59 2117.99

55.43 2113.59 2117.81 74.14 2113.59 2117.99

49




Superficie Libre

74.69 2113.59 2117.99 93.39 2113.58 2118.05

75.24 2113.59 2117.99 93.94 2113.58 2118.05

75.79 2113.59 2117.99 94.49 2113.58 2118.05

76.34 2113.59 2117.99 95.04 2113.58 2118.05

76.89 2113.59 2117.99 95.59 2113.58 2118.05

77.44 2113.59 2118 96.14 2113.58 2118.05

77.99 2113.59 2118 96.69 2113.58 2118.05

78.54 2113.59 2118.01 97.24 2113.58 2118.05

79.09 2113.59 2118.01 97.79 2113.58 2118.06

79.64 2113.59 2118.01 98.34 2113.58 2118.06

80 2113.59 2118.02 98.89 2113.58 2118.06

80.19 2113.59 2118.02 99.44 2113.58 2118.06

80.74 2113.58 2118.02 99.99 2113.58 2118.06

81.29 2113.58 2118.03 100 2113.58 2118.06

81.84 2113.58 2118.03 100.54 2113.58 2118.07

82.39 2113.58 2118.04 101.09 2113.58 2118.07

82.94 2113.58 2118.04 101.64 2113.58 2118.07

83.49 2113.58 2118.04 102.19 2113.58 2118.07

84.04 2113.58 2118.04 102.75 2113.58 2118.07

84.59 2113.48 2118.05 103.3 2113.58 2118.07

85.14 2113.58 2118.05 103.85 2113.58 2118.07

85.69 2113.58 2118.05 104.4 2113.58 2118.07

86.24 2113.58 2118.05 104.95 2113.57 2118.07

86.79 2113.58 2118.05 105.5 2113.57 2118.07

87.34 2113.58 2118.05 106.05 2113.57 2118.08

87.89 2113.58 2118.05 106.6 2113.57 2118.08

88.44 2113.58 2118.05 107.15 2113.57 2118.08

88.99 2113.58 2118.05 107.7 2113.57 2118.08

89.54 2113.58 2118.05 108.25 2113.57 2118.08

90.09 2113.58 2118.05 108.8 2113.57 2118.08

90.64 2113.58 2118.05 109.35 2113.57 2118.08

91.19 2113.58 2118.05 109.9 2113.57 2118.08

91.74 2113.58 2118.05 110.45 2113.57 2118.08

92.29 2113.58 2118.05 111 2113.57 2118.08

92.84 2113.58 2118.05 111.55 2113.57 2118.08

50




Superficie Libre

112.1 2113.57 2118.08 130.8 2113.56 2118.14

112.65 2113.57 2118.08 131.35 2113.56 2118.14

113.2 2113.57 2118.08 131.9 2113.56 2118.15

113.75 2113.57 2118.08 132.46 2113.56 2118.15

114.3 2113.57 2118.08 133.01 2113.56 2118.16

114.85 2113.57 2118.08 133.56 2113.56 2118.16

115.4 2113.57 2118.08 134.11 2113.56 2118.17

115.95 2113.57 2118.08 134.66 2113.56 2118.17

116.5 2113.57 2118.09 135.21 2113.56 2118.18

117.05 2113.57 2118.09 135.76 2113.56 2118.18

117.6 2113.57 2118.09 136.31 2113.56 2118.19

118.15 2113.57 2118.09 136.86 2113.56 2118.19

118.7 2113.57 2118.09 137.41 2113.56 2118.2

119.25 2113.57 2118.09 137.96 2113.56 2118.21

119.8 2113.57 2118.09 138.51 2113.56 2118.21

120 2113.57 2118.09 139.06 2113.56 2118.22

120.35 2113.57 2118.09 139.61 2113.56 2118.23

120.9 2113.57 2118.1 140 2113.56 2118.23

121.45 2113.57 2118.1 140.16 2113.56 2118.23

122 2113.57 2118.1 140.71 2113.56 2118.24

122.55 2113.57 2118.1 141.26 2113.56 2118.24

123.1 2113.57 2118.1 141.81 2113.56 2118.25

123.65 2113.57 2118.1 142.36 2113.56 2118.26

124.2 2113.57 2118.11 142.91 2113.56 2118.26

124.75 2113.57 2118.11 143.46 2113.56 2118.27

125.3 2113.57 2118.11 144.01 2113.56 2118.28

125.85 2113.57 2118.11 144.56 2113.56 2118.29

126.4 2113.57 2118.12 145.11 2113.56 2118.29

126.95 2113.57 2118.12 145.66 2113.56 2118.3

127.5 2113.57 2118.12 146.21 2113.56 2118.31

128.05 2113.57 2118.12 146.76 2113.56 2118.32

128.6 2113.57 2118.13 147.31 2113.56 2118.33

129.15 2113.57 2118.13 147.86 2113.56 2118.34

129.7 2113.57 2118.13 148.41 2113.56 2118.35

130.25 2113.56 2118.14 148.96 2113.56 2118.36

51




Superficie Libre

149.51 2113.56 2118.36 168.22 2113.55 2118.51

150.06 2113.56 2118.37 168.77 2113.55 2118.51

150.61 2113.56 2118.38 169.32 2113.55 2118.52

151.16 2113.56 2118.39 169.87 2113.55 2118.52

151.71 2113.56 2118.4 170.42 2113.55 2118.52

152.26 2113.56 2118.41 170.97 2113.55 2118.52

152.81 2113.56 2118.41 171.52 2113.55 2118.52

153.36 2113.56 2118.42 172.07 2113.55 2118.53

153.91 2113.56 2118.43 172.62 2113.55 2118.53

154.46 2113.56 2118.44 173.17 2113.55 2118.53

155.01 2113.56 2118.44 173.72 2113.55 2118.53

155.56 2113.56 2118.45 174.27 2113.55 2118.54

156.11 2113.56 2118.45 174.82 2113.55 2118.54

156.66 2113.56 2118.46 175.37 2113.55 2118.54

157.21 2113.56 2118.46 175.92 2113.55 2118.54

157.76 2113.55 2118.47 176.47 2113.55 2118.55

158.31 2113.55 2118.47 177.02 2113.55 2118.55

158.86 2113.55 2118.48 177.57 2113.55 2118.55

159.41 2113.55 2118.48 178.12 2113.55 2118.56

159.96 2113.55 2118.48 178.67 2113.55 2118.56

160 2113.55 2118.48 179.22 2113.55 2118.57

160.51 2113.55 2118.49 179.77 2113.55 2118.57

161.06 2113.55 2118.49 180 2113.55 2118.57

161.62 2113.55 2118.49 180.32 2113.55 2118.57

162.17 2113.55 2118.49 180.87 2113.55 2118.58

162.72 2113.55 2118.5 181.42 2113.55 2118.58

163.27 2113.55 2118.5 181.97 2113.55 2118.59

163.82 2113.55 2118.5 182.52 2113.55 2118.59

164.37 2113.55 2118.5 183.07 2113.55 2118.59

164.92 2113.55 2118.5 183.62 2113.55 2118.6

165.47 2113.55 2118.5 184.17 2113.55 2118.6

166.02 2113.55 2118.51 184.72 2113.55 2118.6

166.57 2113.55 2118.51 185.27 2113.55 2118.6

167.12 2113.55 2118.51 185.82 2113.55 2118.6

167.67 2113.55 2118.51 186.37 2113.55 2118.6

52




Superficie Libre

186.92 2113.55 2118.6 205.63 2113.54 2118.6

187.47 2113.55 2118.6 206.18 2113.54 2118.6

188.02 2113.55 2118.6 206.73 2113.54 2118.6

188.57 2113.55 2118.6 207.28 2113.54 2118.6

189.12 2113.55 2118.6 207.83 2113.54 2118.6

189.67 2113.55 2118.6 208.38 2113.54 2118.6

190.22 2113.54 2118.6 208.93 2113.54 2118.6

190.77 2113.54 2118.6 209.48 2113.54 2118.6

191.33 2113.54 2118.6 210.03 2113.54 2118.6

191.88 2113.54 2118.6 210.58 2113.54 2118.6

192.43 2113.54 2118.6 211.13 2113.54 2118.6

192.98 2113.54 2118.6 211.68 2113.54 2118.6

193.53 2113.54 2118.6 212.23 2113.54 2118.6

194.08 2113.54 2118.6 212.78 2113.54 2118.6

194.63 2113.54 2118.6 213.33 2113.54 2118.6

195.18 2113.54 2118.6 213.88 2113.54 2118.6

195.73 2113.54 2118.6 214.43 2113.54 2118.6

196.28 2113.54 2118.6 214.98 2113.54 2118.6

196.83 2113.54 2118.6 215.53 2113.54 2118.6

197.38 2113.54 2118.6 216.08 2113.53 2118.6

197.93 2113.54 2118.6 216.63 2113.53 2118.6

198.48 2113.54 2118.6 217.18 2113.53 2118.6

199.03 2113.54 2118.6 217.73 2113.53 2118.59

199.58 2113.54 2118.6 218.28 2113.53 2118.59

200 2113.54 2118.6 218.83 2113.53 2118.59

200.13 2113.54 2118.6 219.38 2113.53 2118.59

200.68 2113.54 2118.6 219.93 2113.53 2118.59

201.23 2113.54 2118.6 220 2113.53 2118.59

201.78 2113.54 2118.6 220.48 2113.53 2118.59

202.33 2113.54 2118.6 221.04 2113.53 2118.59

202.88 2113.54 2118.6 221.59 2113.53 2118.59

203.43 2113.54 2118.6 222.14 2113.53 2118.59

203.98 2113.54 2118.6 222.69 2113.53 2118.59

204.53 2113.54 2118.6 223.24 2113.53 2118.59

205.08 2113.54 2118.6 223.79 2113.53 2118.59

53




Superficie Libre

224.34 2113.53 2118.59 243.04 2113.52 2118.58

224.89 2113.53 2118.59 243.59 2113.52 2118.58

225.44 2113.53 2118.59 244.14 2113.52 2118.58

225.99 2113.53 2118.59 244.69 2113.52 2118.58

226.54 2113.53 2118.59 245.24 2113.52 2118.58

227.09 2113.53 2118.59 245.79 2113.52 2118.58

227.64 2113.53 2118.59 246.34 2113.52 2118.58

228.19 2113.53 2118.59 246.89 2113.52 2118.58

228.74 2113.53 2118.59 247.44 2113.52 2118.58

229.29 2113.53 2118.59 247.99 2113.52 2118.58

229.84 2113.53 2118.59 248.54 2113.52 2118.58

230.39 2113.53 2118.59 249.09 2113.52 2118.58

230.94 2113.53 2118.59 249.64 2113.52 2118.58

231.49 2113.53 2118.59 250.19 2113.52 2118.58

232.04 2113.53 2118.59 250.75 2113.52 2118.58

232.59 2113.53 2118.59 251.3 2113.52 2118.58

233.14 2113.53 2118.59 251.85 2113.52 2118.58

233.69 2113.53 2118.59 252.4 2113.52 2118.58

234.24 2113.53 2118.59

234.79 2113.53 2118.59

235.34 2113.53 2118.59

235.89 2113.53 2118.59

236.44 2113.53 2118.59

236.99 2113.53 2118.59

237.54 2113.53 2118.59

238.09 2113.53 2118.59

238.64 2113.53 2118.59

239.19 2113.53 2118.59

239.74 2113.53 2118.59

240 2113.53 2118.59

240.29 2113.52 2118.59

240.84 2113.52 2118.59

241.39 2113.52 2118.59

241.94 2113.52 2118.58

242.49 2113.52 2118.58

54


2.4.4 Alternativa 4 Las características de la obra de excedencias para la alternativa 3 se presentan en la Tabla 2.12. Los dientes del canal amortiguador tienden a elevar el flujo en el umbral, se propone la misma geometría que el caso anterior pero quitando los dientes del tanque amortiguador, esperando conocer la influencia de los dientes disipadores de energía en el funcionamiento hidráulico del vertedor.

Figura 2.32. Geometria de la alternativa 4.

2105.00

2110.00

2115.00

2120.00

2125.00

2130.00

2135.00

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00

Ele

vaci

ón

(m

snm

)

Distancia (m)

Obra

Superficie libre

55

Figura 2.33. Contorno de velocidades (m/s) a los largo del eje del vertedor en el plano x-z.

Figura 2.34. Contornos del número de Froude en el plano x-z.

Figura 2.35. Tirante hidráulico (m) en el plano x-z.

56

Figura 2.36. Tirante hidráulico a la salida del canal.

Figura 2.37. Velocidades (m/s) al inicio de la curva.

Figura 2.38. Velocidades (m/s) a la salida de la curva.

57

Figura 2.39. Vista general del campo de velocidades (m/s) en el vertedor y canal de salida.

Se observa en la Figura 2.33 y Figura 2.34, al igual que en el caso anterior se consigue que se lleve a cabo un cambio de régimen y que el flujo entre a la curva con régimen subcrítico. La Figura 2.37 y Figura 2.38 al 34, nos muestran que el la velocidad promedio del flujo en la curva es de 4.49 m/s, con una zona de velocidad máxima de 5.52 m/s. como era de esperarse, la Figura 2.39 muestra que el canal se desborda a la salida y que el flujo en la curva se mejora notablemente al tener una mejor distribución.

58



Estructuras



Canal de salida


Altura 9.98 (2127.98-2118 msnm)

Longitud 10.18 m

Ancho 61 m


profundidad del tanque a partir del cimacio 8 (2118-2110 msnm)

umbral de salida 3.6 (2113.6-2110 msnm)


Canal de salida

pendiente 0.0004

radio de la curva 124.5 m




59




Superficie Libre

0 2127.98 2131.59 19.12 2110 2115.89

0.41 2127.83 2131.06 19.67 2110 2116.04

0.96 2127.66 2130.85 20 2110 2116.07

1.51 2127.43 2130.28 20.22 2110 2116.1

2.06 2127.13 2130.01 20.77 2110 2116.21

2.61 2126.74 2129.49 21.32 2110 2116.31

3.16 2126.39 2129.32 21.87 2110 2116.41

3.71 2125.93 2128.52 22.42 2110 2116.51

4.26 2125.42 2128.41 22.97 2110 2116.65

4.81 2124.87 2127.87 23.52 2110 2116.7

5.36 2124.06 2127.33 24.07 2110 2116.81

5.91 2123.48 2126.78 24.62 2110 2116.9

6.46 2123.17 2126.24 25.17 2110 2116.99

7.01 2121.91 2125.16 25.72 2110 2117.11

7.56 2121.57 2124.61 26.27 2110 2117.16

8.11 2120.28 2123.54 26.82 2110 2117.25

8.66 2119.62 2123 27.37 2110 2117.32

9.21 2118.87 2121.94 27.92 2110 2117.4

9.76 2117.82 2120.87 28.47 2110 2117.47

10.31 2116.75 2119.8 29.02 2110 2117.54

10.86 2115.67 2118.73 29.57 2110 2117.65

11.41 2114.59 2117.66 30.12 2110 2117.68

11.96 2113.13 2116.58 30.67 2110 2117.77

12.51 2111.68 2115.51 31.22 2110 2117.83

13.06 2110.53 2114.96 31.77 2110 2117.91

13.62 2110.05 2114.43 32.32 2110 2118

14.17 2110 2114.81 32.87 2110 2118.09

14.72 2110 2114.96 33.42 2110 2118.19

15.27 2110 2115.04 33.97 2110 2118.3

15.82 2110 2115.19 34.52 2110 2118.4

16.37 2110 2115.31 35.07 2110 2118.52

16.92 2110 2115.42 35.62 2110 2118.64

17.47 2110 2115.56 36.17 2110 2118.75

18.02 2110 2115.66 36.72 2110 2118.91

18.57 2110 2115.78 37.27 2110 2119.01

60




Superficie Libre

37.82 2110 2119.11 55.98 2113.59 2117.72

38.37 2110 2119.2 56.53 2113.59 2117.73

38.92 2110 2119.4 57.08 2113.59 2117.74

39.47 2110 2119.46 57.63 2113.59 2117.76

40 2110 2119.53 58.18 2113.59 2117.78

40.02 2110 2119.53 58.73 2113.59 2117.81

40.57 2110 2119.59 59.28 2113.59 2117.85

41.12 2110 2119.63 59.83 2113.59 2117.88

41.67 2110 2119.64 60 2113.59 2117.9

42.22 2110.06 2119.64 60.38 2113.59 2117.92

42.77 2113.6 2119.62 60.93 2113.59 2117.96

43 2113.6 2119.6 61.48 2113.59 2118

43.33 2113.6 2119.58 62.03 2113.59 2118.04

43.88 2113.6 2119.53 62.58 2113.59 2118.07

44.43 2113.6 2119.46 63.13 2113.59 2118.11

44.98 2113.6 2119.37 63.68 2113.59 2118.13

45.53 2113.6 2119.26 64.23 2113.59 2118.15

46.08 2113.6 2119.14 64.78 2113.59 2118.17

46.63 2113.6 2119.01 65.33 2113.59 2118.19

47.18 2113.6 2118.9 65.88 2113.59 2118.19

47.73 2113.6 2118.73 66.43 2113.59 2118.2

48.28 2113.6 2118.62 66.98 2113.59 2118.19

48.83 2113.6 2118.5 67.53 2113.59 2118.21

49.38 2113.6 2118.38 68.08 2113.59 2118.17

49.93 2113.6 2118.26 68.63 2113.59 2118.16

50.48 2113.6 2118.19 69.18 2113.59 2118.15

51.03 2113.6 2118.07 69.73 2113.59 2118.14

51.58 2113.6 2117.99 70.28 2113.59 2118.13

52.13 2113.6 2117.92 70.83 2113.59 2118.11

52.68 2113.6 2117.86 71.38 2113.59 2118.1

53.23 2113.6 2117.81 71.93 2113.59 2118.09

53.78 2113.6 2117.78 72.48 2113.59 2118.08

54.33 2113.6 2117.75 73.04 2113.59 2118.07

54.88 2113.6 2117.73 73.59 2113.59 2118.06

55.43 2113.59 2117.72 74.14 2113.59 2118.06

61




Superficie Libre

74.69 2113.59 2118.05 93.39 2113.58 2118.11

75.24 2113.59 2118.05 93.94 2113.58 2118.11

75.79 2113.59 2118.05 94.49 2113.58 2118.11

76.34 2113.59 2118.05 95.04 2113.58 2118.11

76.89 2113.59 2118.05 95.59 2113.58 2118.11

77.44 2113.59 2118.05 96.14 2113.58 2118.11

77.99 2113.59 2118.06 96.69 2113.58 2118.12

78.54 2113.59 2118.06 97.24 2113.58 2118.12

79.09 2113.59 2118.07 97.79 2113.58 2118.12

79.64 2113.59 2118.07 98.34 2113.58 2118.12

80 2113.59 2118.07 98.89 2113.58 2118.12

80.19 2113.59 2118.07 99.44 2113.58 2118.13

80.74 2113.58 2118.08 99.99 2113.58 2118.13

81.29 2113.58 2118.08 100 2113.58 2118.13

81.84 2113.58 2118.09 100.54 2113.58 2118.13

82.39 2113.58 2118.09 101.09 2113.58 2118.13

82.94 2113.58 2118.1 101.64 2113.58 2118.13

83.49 2113.58 2118.1 102.19 2113.58 2118.13

84.04 2113.58 2118.1 102.75 2113.58 2118.13

84.59 2113.48 2118.1 103.3 2113.58 2118.13

85.14 2113.58 2118.11 103.85 2113.58 2118.14

85.69 2113.58 2118.11 104.4 2113.58 2118.14

86.24 2113.58 2118.11 104.95 2113.57 2118.14

86.79 2113.58 2118.11 105.5 2113.57 2118.14

87.34 2113.58 2118.11 106.05 2113.57 2118.14

87.89 2113.58 2118.11 106.6 2113.57 2118.14

88.44 2113.58 2118.11 107.15 2113.57 2118.14

88.99 2113.58 2118.11 107.7 2113.57 2118.14

89.54 2113.58 2118.11 108.25 2113.57 2118.14

90.09 2113.58 2118.11 108.8 2113.57 2118.14

90.64 2113.58 2118.11 109.35 2113.57 2118.14

91.19 2113.58 2118.11 109.9 2113.57 2118.14

91.74 2113.58 2118.11 110.45 2113.57 2118.14

92.29 2113.58 2118.11 111 2113.57 2118.14

92.84 2113.58 2118.11 111.55 2113.57 2118.14

62




Superficie Libre

112.1 2113.57 2118.14 130.8 2113.56 2118.3

112.65 2113.57 2118.15 131.35 2113.56 2118.31

113.2 2113.57 2118.15 131.9 2113.56 2118.32

113.75 2113.57 2118.15 132.46 2113.56 2118.33

114.3 2113.57 2118.15 133.01 2113.56 2118.34

114.85 2113.57 2118.15 133.56 2113.56 2118.34

115.4 2113.57 2118.16 134.11 2113.56 2118.35

115.95 2113.57 2118.16 134.66 2113.56 2118.36

116.5 2113.57 2118.16 135.21 2113.56 2118.37

117.05 2113.57 2118.17 135.76 2113.56 2118.38

117.6 2113.57 2118.17 136.31 2113.56 2118.39

118.15 2113.57 2118.17 136.86 2113.56 2118.4

118.7 2113.57 2118.18 137.41 2113.56 2118.41

119.25 2113.57 2118.18 137.96 2113.56 2118.42

119.8 2113.57 2118.18 138.51 2113.56 2118.43

120 2113.57 2118.19 139.06 2113.56 2118.44

120.35 2113.57 2118.19 139.61 2113.56 2118.45

120.9 2113.57 2118.19 140 2113.56 2118.46

121.45 2113.57 2118.2 140.16 2113.56 2118.46

122 2113.57 2118.2 140.71 2113.56 2118.47

122.55 2113.57 2118.21 141.26 2113.56 2118.48

123.1 2113.57 2118.21 141.81 2113.56 2118.48

123.65 2113.57 2118.22 142.36 2113.56 2118.49

124.2 2113.57 2118.22 142.91 2113.56 2118.5

124.75 2113.57 2118.23 143.46 2113.56 2118.5

125.3 2113.57 2118.23 144.01 2113.56 2118.51

125.85 2113.57 2118.24 144.56 2113.56 2118.52

126.4 2113.57 2118.24 145.11 2113.56 2118.52

126.95 2113.57 2118.25 145.66 2113.56 2118.53

127.5 2113.57 2118.25 146.21 2113.56 2118.53

128.05 2113.57 2118.26 146.76 2113.56 2118.54

128.6 2113.57 2118.27 147.31 2113.56 2118.54

129.15 2113.57 2118.27 147.86 2113.56 2118.54

129.7 2113.57 2118.28 148.41 2113.56 2118.55

130.25 2113.56 2118.29 148.96 2113.56 2118.55

63




Superficie Libre

149.51 2113.56 2118.55 168.22 2113.55 2118.62

150.06 2113.56 2118.56 168.77 2113.55 2118.62

150.61 2113.56 2118.56 169.32 2113.55 2118.62

151.16 2113.56 2118.56 169.87 2113.55 2118.62

151.71 2113.56 2118.56 170.42 2113.55 2118.63

152.26 2113.56 2118.57 170.97 2113.55 2118.63

152.81 2113.56 2118.57 171.52 2113.55 2118.63

153.36 2113.56 2118.57 172.07 2113.55 2118.64

153.91 2113.56 2118.57 172.62 2113.55 2118.64

154.46 2113.56 2118.57 173.17 2113.55 2118.65

155.01 2113.56 2118.57 173.72 2113.55 2118.65

155.56 2113.56 2118.58 174.27 2113.55 2118.65

156.11 2113.56 2118.58 174.82 2113.55 2118.66

156.66 2113.56 2118.58 175.37 2113.55 2118.66

157.21 2113.55 2118.58 175.92 2113.55 2118.67

157.76 2113.55 2118.58 176.47 2113.55 2118.67

158.31 2113.55 2118.58 177.02 2113.55 2118.68

158.86 2113.55 2118.59 177.57 2113.55 2118.68

159.41 2113.55 2118.59 178.12 2113.55 2118.68

159.96 2113.55 2118.59 178.67 2113.55 2118.69

160 2113.55 2118.59 179.22 2113.55 2118.69

160.51 2113.55 2118.59 179.77 2113.55 2118.7

161.06 2113.55 2118.59 180 2113.55 2118.7

161.62 2113.55 2118.59 180.32 2113.55 2118.7

162.17 2113.55 2118.59 180.87 2113.55 2118.71

162.72 2113.55 2118.6 181.42 2113.55 2118.71

163.27 2113.55 2118.6 181.97 2113.55 2118.72

163.82 2113.55 2118.6 182.52 2113.55 2118.72

164.37 2113.55 2118.6 183.07 2113.55 2118.72

164.92 2113.55 2118.6 183.62 2113.55 2118.72

165.47 2113.55 2118.6 184.17 2113.55 2118.73

166.02 2113.55 2118.61 184.72 2113.55 2118.73

166.57 2113.55 2118.61 185.27 2113.55 2118.73

167.12 2113.55 2118.61 185.82 2113.55 2118.73

167.67 2113.55 2118.61 186.37 2113.55 2118.73

64




Superficie Libre

186.92 2113.55 2118.73 205.63 2113.54 2118.75

187.47 2113.55 2118.73 206.18 2113.54 2118.75

188.02 2113.55 2118.73 206.73 2113.54 2118.75

188.57 2113.55 2118.74 207.28 2113.54 2118.75

189.12 2113.55 2118.74 207.83 2113.54 2118.75

189.67 2113.54 2118.74 208.38 2113.54 2118.75

190.22 2113.54 2118.74 208.93 2113.54 2118.75

190.77 2113.54 2118.74 209.48 2113.54 2118.75

191.33 2113.54 2118.74 210.03 2113.54 2118.75

191.88 2113.54 2118.74 210.58 2113.54 2118.75

192.43 2113.54 2118.75 211.13 2113.54 2118.75

192.98 2113.54 2118.75 211.68 2113.54 2118.75

193.53 2113.54 2118.75 212.23 2113.54 2118.75

194.08 2113.54 2118.76 212.78 2113.54 2118.75

194.63 2113.54 2118.75 213.33 2113.54 2118.75

195.18 2113.54 2118.75 213.88 2113.54 2118.75

195.73 2113.54 2118.75 214.43 2113.54 2118.75

196.28 2113.54 2118.75 214.98 2113.54 2118.75

196.83 2113.54 2118.75 215.53 2113.54 2118.75

197.38 2113.54 2118.75 216.08 2113.54 2118.75

197.93 2113.54 2118.75 216.63 2113.53 2118.75

198.48 2113.54 2118.75 217.18 2113.53 2118.75

199.03 2113.54 2118.75 217.73 2113.53 2118.75

199.58 2113.54 2118.75 218.28 2113.53 2118.75

200 2113.54 2118.75 218.83 2113.53 2118.75

200.13 2113.54 2118.75 219.38 2113.53 2118.74

200.68 2113.54 2118.75 219.93 2113.53 2118.74

201.23 2113.54 2118.75 220 2113.53 2118.74

201.78 2113.54 2118.75 220.48 2113.53 2118.74

202.33 2113.54 2118.75 221.04 2113.53 2118.74

202.88 2113.54 2118.75 221.59 2113.53 2118.74

203.43 2113.54 2118.75 222.14 2113.53 2118.74

203.98 2113.54 2118.75 222.69 2113.53 2118.74

204.53 2113.54 2118.75 223.24 2113.53 2118.74

205.08 2113.54 2118.75 223.79 2113.53 2118.74

65




Superficie Libre

224.34 2113.53 2118.74 243.04 2113.52 2118.73

224.89 2113.53 2118.74 243.59 2113.52 2118.73

225.44 2113.53 2118.74 244.14 2113.52 2118.73

225.99 2113.53 2118.74 244.69 2113.52 2118.73

226.54 2113.53 2118.74 245.24 2113.52 2118.73

227.09 2113.53 2118.74 245.79 2113.52 2118.73

227.64 2113.53 2118.74 246.34 2113.52 2118.73

228.19 2113.53 2118.74 246.89 2113.52 2118.73

228.74 2113.53 2118.74 247.44 2113.52 2118.73

229.29 2113.53 2118.74 247.99 2113.52 2118.73

229.84 2113.53 2118.74 248.54 2113.52 2118.73

230.39 2113.53 2118.74 249.09 2113.52 2118.73

230.94 2113.53 2118.74 249.64 2113.52 2118.73

231.49 2113.53 2118.74 250.19 2113.52 2118.73

232.04 2113.53 2118.74 250.75 2113.52 2118.73

232.59 2113.53 2118.74 251.3 2113.52 2118.73

233.14 2113.53 2118.74 251.85 2113.52 2118.73

233.69 2113.53 2118.74 252.4 2113.52 2118.73

234.24 2113.53 2118.74

234.79 2113.53 2118.74

235.34 2113.53 2118.74

235.89 2113.53 2118.74

236.44 2113.53 2118.74

236.99 2113.53 2118.74

237.54 2113.53 2118.74

238.09 2113.53 2118.74

238.64 2113.53 2118.74

239.19 2113.53 2118.74

239.74 2113.53 2118.74

240 2113.53 2118.74

240.29 2113.53 2118.74

240.84 2113.53 2118.74

241.39 2113.52 2118.74

241.94 2113.52 2118.74

242.49 2113.52 2118.74

66

Figura 2.41.Perfil del agua para el canal de salida.

2.4.5 Conclusión De las pruebas anteriores se desprende que la mejor alternativa es la 4. Las velocidades de entrada son alrededor de 4.5 m/s, que en comparación con la propuesta original en la que se desarrollaban velocidades alrededor de 10 m/s caen dentro de los límites aceptables para evitar erosión, dado el material del terreno natural. Al modificar la curva también se obtiene una mejor distribución de velocidades. Se recomienda aumentar la altura de la pared lateral de la parte externa de la curva hasta h=5.5 m para que pueda contener el caudal.

2105.00

2110.00

2115.00

2120.00

2125.00

2130.00

2135.00

0 50 100 150 200 250 300

Elev

ació

n (

msn

m)

Distancia (m)

Obra

Superficie libre

67

3 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL MODELO

En el Laboratorio de Hidráulica Enzo Levi del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua se realizan estudios de funcionamiento, comportamiento y revisión de diseños de obras, equipos y fenómenos hidráulicos mediante la modelación física a escala reducida, esto es, la representación del fenómeno en un tamaño tal que pueda ser reproducido considerando la capacidad del laboratorio y las condiciones de similitud requeridas. La Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), solicitó al IMTA el estudio en modelo físico del funcionamiento hidráulico del vertedor de la presa de almacenamiento Turuachi, Municipio de Guadalupe y Calvo estado de Chihuahua.

3.1 Escala del modelo físico De acuerdo con los criterios de similitud, para que exista semejanza entre prototipo y modelo en el caso de flujos a superficie libre, con flujo turbulento, donde la fuerza de gravedad es dominante (canales y ríos), el modelo debe diseñarse según la ley de Semejanza o Criterio de Similitud de Froude:

√

Dadas las condiciones de flujo que se presentarán en el modelo hidráulico, se hizo un análisis para determinar la escala a utilizar en la construcción del modelo. En la Tabla 3.1. Caracteristicas del modelo experimental. se presentan las características de la obra y del modelo y en la Tabla 3.2 se presentan los resultados obtenidos del análisis de opciones de escala.

Tabla 3.1. Caracteristicas del modelo experimental.

Dimensiones Unidad

Ancho del Área del prototipo por representar 263.0000 m

Largo del área del prototipo por representar 545.8500 m

Ancho del área disponible en laboratorio 6.7100 m

Largo del área disponible en laboratorio 11.7900 m

Longitud del vertedor prototipo 61.0000 m

Gasto máximo a representar 1295.0000 m3/s

Gasto minimo a representar 204.5000 m3/s

Coeficiente de rugosidad (manning) en prototipo 0.0180

Tirante hidráulico medio en prototipo 2.8400 m

Coeficiente de rugosidad del acabado del modelo 0.0180

68

Tabla 3.2. Análisis de escala y dimensiones del modelo.

Escala Distorción

Dimensiones en el modelo Gasto maximo en modelo (l/s)

Horizontal Vertical L Vertedor

(m) Ancho

(m) Largo (m)

prof @ 1 m

70 70 1 0.8714 3.7571 8.1550 0.0143 4166.3859

65 65 1 0.9385 4.0462 8.7823 0.0154 4656.2525

60 60 1 1.0167 4.3833 9.5142 0.0167 5250.2463

55 55 1 1.1091 4.7818 10.3791 0.0182 5982.2219

50 50 1 1.2200 5.2600 11.4170 0.0200 6901.6280

45 45 1 1.3556 5.8444 12.6856 0.0222 8083.2830

40 40 1 1.5250 6.5750 14.2713 0.0250 9645.3184

Escalas de líneas recomendables para un modelo de flujo en vertedores y cubetas deflectoras: El 1:10 a 1:100, sin distorsión.

** Número de Reynolds para el gasto mínimo del flujo en la sección del vertedor del modelo considerando Ven Te Chow: Re=VR/ ≥500

En la Tabla 3.2 se puede observar que en todos los casos, el número de Reynolds es mayor que 500, esto indica regímenes de flujo turbulento donde las fuerzas de viscosidad no son de importancia. Del análisis anterior, por la disponibilidad de espacio y tamaño del modelo, considerando el plano de proyecto proporcionado por la CONAGUA (Plano general del vertedor), se puede emplear la escala 1:50 la cual se encuentra dentro del rango de escalas lineales en modelos hidráulicos de fondo fijo sin distorsión, modelos de obras hidráulicas de cárcamos de bombeo y túneles (Vergara, M. A., 1995). Con la escala de líneas Le= 1:50 se tienen las siguientes escalas de semejanza:

Tabla 3.3. Escalas de semejanzas.

Escala de Líneas Le=50 Le=50

Escala de Áreas Ae=Le2 Ae=2500

Escala de Velocidades Ve=Le1/2 Ve=7.07

Escala de Gastos Qe= Ae Ve = Le5/2 Qe= 17677.77

El área propuesta dentro de las instalaciones del laboratorio de hidráulica Enzo Levi del IMTA, considerando la disposición de abastecimiento de agua al modelo, las condiciones de acceso, la facilidad de maniobra, etc.., se localiza junto al canal de fondo móvil y a un lado del modelo El Hervidero. Este sitio se consideró idóneo tomando en cuenta los siguientes aspectos de ubicación y funcionalidad. Se cuenta en esta zona con dos líneas de alimentación, ambas de 304,8 mm (12”) que bajan del tanque elevado. Se cuenta con una grúa viajera por encima de la zona lo que facilitará las maniobras durante la construcción.

69

Para iniciar la construcción del modelo se realizó la limpieza del sitio, moviendo algunas instalaciones y equipos que se encontraban ocupando este espacio, (Figura 3.1).

Figura 3.1. Ubicación del sitio donde se implementara el modelo hidráulico.

3.2 Diseño del módulo experimental Con la escala de líneas seleccionada Le = 50, se realizó el plano del módulo experimental el cual se muestra en la Figura 3.2.

Figura 3.2. Vista general en planta del módelo experimental

Área de construcción del modelo

70

De acuerdo con la experiencia en la realización de estudios de este tipo, se consideró conveniente que el

modelo fuera conformado por dos módulos: uno de mampostería y otro de acrílico. El primero representará

la zona del vaso, canal de acceso y cimacio, así como el canal de aforo y flujo de retorno del agua hacia el

cárcamo de bombeo del laboratorio. El segundo conformará parte del vertedor de canal lateral, la rápida,

estructura disipadora de energía. La idea de este módulo en acrílico es poder evaluar el funcionamiento

hidráulico del vertedor y del canal de descarga para retornar el agua al río y tener mayor flexibilidad para

hacer los cambios que se requieran.

3.2.1 Modulo de Mamposteria Este módulo consiste básicamente en el tanque de alimentación al modelo, canal de acceso, el cimacio, parte del canal de descarga y el canal de aforo.

3.2.2 Alimentacion del modelo La alimentación del modelo se diseñó considerando el gasto que se requerirá para la operación de la instalación experimental. La alimentación será a través de una tubería de 304,8 mm (12”) de diámetro conectada a una ‘tee’ en la línea de alimentación del laboratorio.

3.2.3 Topografia del modelo En la topografía se utilizó material de banco cementante tepetate, colocado en capas de hasta 0.15 m, la configuración de la misma se realizó con tarrajas de placa de MDF (medium density fiber) de 0,003 m; la superficie final se configuró con una capa de compresión de concreto f’c=17,65 MPa (180 kg/cm2) armada con malla calibre 20. En la parte inferior del relleno se colocaron drenes para eliminar la humedad producto de filtraciones o del material utilizado.

3.2.4 Estructura de aforo del flujo y piezómetros Para el aforo de los gastos en el modelo se colocó un vertedor rectangular con contracciones laterales formado por una placa de 6,35 mm (1/4”) de espesor al final del canal que retorna el agua del modelo a la cisterna. En cuanto a la medición de presiones, se realizará en un tablero con piezómetros de manguera de 12,7 mm (1/2”) de diámetro las cuales se colocaron en la el canal de llegada y canal colector.

71

3.2.5 Módulo en acrílico (canal colector y canal de descarga) El vertedor de canal frontal es la estructura más importante del modelo. El cimacio del vertedor se construyó con una mezcla de cemento y arena y la forma se le dio usando tarrajas, mientras que la rápida y el canal de descarga fueron conformados en acrílico y soportados por una estructura metálica móvil. Anexo a este informe se presenta el plano general del módulo experimental del vertedor de la presa de almacenamiento Turuachi.

3.3 Implementación del modelo físico

3.3.1 Módulo de mampostería

Para la implementación del modelo en el laboratorio, se midió y trazó el contorno del área sobre la que se ubicaría el modelo, ver Figura 3.3 Inicialmente se construyó un firme de concreto con armado de varillas del # 3. La construcción se inició levantando los muros perimetrales del modelo para las obras de acceso y aforo, con block aligerado de 20 cm de espesor, con un armado del #3 @ 40.

Figura 3.3. Trazo del modelo en el laboratorio

En la Figura 3.4 se muestra el inicio de la construcción del módulo experimental Turuachi y en la Figura 3.5 y Figura 3.6 se presentan otras vistas de la construcción.

72

Figura 3.4. Inicio de trabajos de construcción del modelo

Figura 3.5. Construcción de los muros perimetrales del modelo

73

Figura 3.6. Aplanado de los muros perimetarles del modelo.

En las siguientes figuras se muestra la configuración de la topografía aguas arriba de la cortina y aguas abajo de la misma. En el fondo del cajón se colocaron drenes de PVC de 1” y un filtro de grava antes de iniciar el relleno. El material usado como relleno fue tepetate compactado en capas. Para dar la configuración al modelo se trazaron los ejes correspondientes a la cortina y del vertedor. Las tarrajas se colocaron de acuerdo con el cadenamiento y a la elevación correspondiente con los planos de la obra.

Figura 3.7. Colocación de drenes y filtro de grava.

74

Figura 3.8. Trabajos de compactación de tepetate.

Figura 3.9. Configuración de topografía.

75

Figura 3.10. Vista aguas arriba de la cortina.

Figura 3.11. Vista aguas debajo de la cortina.

76

Figura 3.12. Vista general de terminación.

Figura 3.13. Acabado del tanque de alimetación.

77

En la Figura 3.14 y Figura 3.15 se muestra diversos aspectos de la construcción del módulo experimental.

Figura 3.14. Desague lateral del canal de descarga.

Figura 3.15. Toma de descarga del tanque de alimentare

78

En la Figura 3.16 a Figura 3.19 se muestra la topografica y cortina terminada. También la caracterización del cimacio y del canal de salida en acrílico.

Figura 3.16. Vista panorámica de la topografía y la cortina terminada.

Figura 3.17. Cimacio terminado

79

Figura 3.18. Colocación de soporte metálico para el vertedor

Figura 3.19.Terminación del canal de salida de acrílico.

80

Figura 3.20. Modelo físico del vertedor de excedencias terminado.

81

4 RESULTADOS EXPERIMENTALES

Cuando se termino el proceso constructivo del modelo físico, se realizaron las pruebas del funcionamiento

general y detección de anomalías.

4.1 Pruebas de funcionamiento Se iniciaron las pruebas de funcionamiento del model. Primero se revisó la tubería de alimentación debido a que frecuentemente se presentan fugas, sin embargo este no fue el caso. En Figura 4.1 se muestra el funcionamiento de la tubería de alimentación, además en esta etapa se puedo apreciar la lectura de los piezómetros.

Figura 4.1. Funcionamiento de la tubería de alimentación.

82

El funcionamiento hidráulico del modelo físico fue bueno, conforme al diseño de la alternativa 4 la cual se describe en el capitulo anterior. En el canal de llamada hay buena distribión del flujo y no se presenta ahogamiento. El flujo en el vertedor es hidráulicamente aceptable conforme se proyecto y los tirantes en el canal de salida se comportan en el mismo orden que los tirantes que se presentan en la modelación tridimensional. (Ver Figura 4.2 a Figura 4.5).

Figura 4.2. Zona de alimentación del modelo.

83

Figura 4.3. Vista del canal de llamada.

Figura 4.4. Vista del vertedor de cresta recta.

84

Figura 4.5. Comportamiento del canal de salida.

4.2 Calibración del cimacio-coeficiente de descarga Se procedio a la calibración del vertedor de pared delgada que sirve para el aforo de los gastos en el modelo y del cimacio en el vertedor de cresta rectal del modelo.La calibración se realizo con el siguiente procedimiento:

1. Se encienden las bombas yse abre la válvula que permite la entrada del flujo al tanque de alimentación del modelo. La abertura está en función del gasto que se desea probar.Se inicia con un gasto bajo para posteriormente ir incrementando paulatinamente.

2. Una vez estabilizado el flujo se afora el gasto con el medidor de flujo FlowTracker dividiendo la

sección de aforo en 10 dovela y en tres profundidades, leyéndose a la par la lectura o carga en el limnimetro aguas arriba del vertedor rectangular de pared delgada, así como el tirante o profundidad mediante la lectura de los dos piezómetros ubicados aguas arriba del cimacio del vertedor.

3. Tomada las lecturas correspondientes, se procede a incrementar el gasto y se repite el punto anterior.

85

En la Figura 4.6 se presentan una fotografía del proceso de calibración. El equipo utilizado tiene capacidad para medir tres componentes de la velocidad.

Figura 4.6. Proceso de calibración con el equipo de medición FlowTracker.

4.3 Funcionamiento general del vertedor y canal de descarga

Para conocer el comportamiento general de flujo en el canal de descarga, se procedió a realizar mediciones de velocidad y nivel de la superficie libre del agua para diferentes gastos incluido el de diseño. Las mediciones se realizaron en 18 secciones transversales cada una con 10 dovelas (ver Tabla 4.1), como se muestra en la Figura 4.7. Las 18 secciones se tomaron a dos profundiades (0.6 y 0.8 del tirante).

86

Tabla 4.1. Secciones para la medición del canal del canal de salida.

Sección Cadenamiento

1 0+000.50

2 0+000.80

3 0+001.00

4 0+001.20

5 0+001.50

6 0+001.75

7 0+002.00

8 0+002.25

9 0+002.50

10 0+002.75

11 0+003.00

12 0+003.25

13 0+003.50

14 0+003.75

15 0+004.00

16 0+004.25

17 0+004.50

18 0+004.80

87

Figura 4.7. Cadenamiento de las secciones transversales para la medición.

88

Dadas las características del equipo utilizado, se obtuvieron velocidades en las componentes Vx, Vy y Vz. La velocidad Vx en dirección de la corriente es positiva, en sentido contrario es negativa, la Vy es en el sentido transversal a la corriente y es positiva en dirección contraria a la cresta del vertedor, la Vz es perpendicular al plano XY y es positiva en dirección hacia arriba.

89

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

90

6 BIBLIOGRAFÍA

1. Arreguín, C., F.I., Obras de excedencias, Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, 2000. 2. Vergara, S., M. A., Técnicas de Modelación en Hidráulica, Alfa Omega, 1995. 3. Meli, R., Diseño Estructural, Limusa, Noriega Editores, 2000. 4. Sotelo, A., G., Hidráulica General-Vol.1, Fundamentos, Limusa, Noriega Editores, 2002. 5. Sotelo, A., G., Hidráulica de Canales. UNAM, Facultad de Ingeniería, 2009. 6. Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto,

Gaceta Oficial del Distrito Federal, Tomo I No. 103 Bis, Octubre de 2004. 7. CFE., Manual de Diseño de Obras Civiles, Sección E, Hidráulica, pp.1380-1427,1970.

estudio en modelo fÍsico del …files.conagua.gob.mx/transparencia/turuachi-preliminar.pdf ·...

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