HRDRAULICA

Definir y diseñar los siguientes términos:

AFORO DEL AGUA

Definición

“Aforar” el agua consiste en medir el caudal del agua. En vez de “caudal” también se puede emplear los términos “gasto”, “descarga” y a nivel de campo “riegos”.

Son varios los métodos que se pueden emplear para aforar el caudal del agua, estando la mayoría de ellos basados en la determinación del área de la sección mojada transversal y la velocidad media, para lo cual se utiliza la fórmula clásica:

Q = A x v

Dónde:

- Q = caudal en m3/s.- A = Área de la sección mojada transversal en m2.- v = velocidad en m/s.

GRADIENTE HIDRAULICO

El agua subterránea se mueve en la dirección en quedecrece el potencial hidráulico total, de manera que si se mantienen constantes todos los demás factores, la cuantía del movimiento de aquélla en el seno de la zona saturada depende del gradiente hidráulico.

El gradiente hidráulico (i) se define como la pérdida de energía experimentada por unidad de longitud recorrida por el agua; es decir, representa la pérdida o cambio de potencial hidráulico por unidad de longitud, medida en el sentido del flujo de agua.

i=∆h/ l

Donde:

- i: Gradiente hidráulico (adimensional).- Δh: Diferencia de potencial entre dos puntos del acuífero (ht1-ht2).- l: Distancia en la dirección del flujo entre estos dos puntos.

VERTEDERO HIDRAULICOS

El vertedero, llamado también aliviadero, es el nombre de una estructura hidráulica cuya finalidad es la de permitir que pase el agua a los escurrimientos superficiales. El vertedero hidráulico cumple diferentes funciones entre las que se encuentran las que se destacan, garantizar que la estructura hidráulica ofrezca seguridad, pues impide que se eleve el nivel de aguas arriba sobre el nivel máximo. Garantizar que el nivel de agua tenga poca variación en el canal de riego aguas arriba. Componerse en una zona de una sección de aforo que tenga el río o el arroyo.

Cuando se trata de una presa, un vertedero es la zona de la estructura que permite poder evacuar las aguas habitualmente o tener el control del nivel del reservorio de agua. Por lo general son descargadas las aguas más cercanas a la superficie que están libres en el embalse, en oposición a las descargas del fondo, por medio de las cuales salen de forma controlada las aguas de los profundas del embalse.

DRENAJE

El objetivo de las obras de drenaje es el de conducir las aguas de escorrentía, o de flujo superficial, rápida y controladamente hasta su disposición final.En su diseño existen tres componentes básicas:

Entrada a la red de drenaje,  Conducción,  Entrega al dispositivo final. 

Las condiciones de diseño de estas componentes dependen de las características propias de cada sistema de drenaje.

1. Entrada a la red de drenaje.

- Canales interceptores: Los canales interceptores reciben agua por una sola de sus orillas o márgenes.

- Canales recolectores: Los canales recolectores reciben agua por sus dos márgenes; pueden ser corrientes naturales o canales artificiales.

2. Conducción de las aguas de drenaje.

Con pocas excepciones las aguas de drenaje se transportan por corrientes naturales o por canales, que son conductos a superficie libre, abiertos o cerrados.

Canales: El diseño de canales para conducción de aguas de drenaje debe aprovechar al máximo la topografía del terreno con el fin de garantizar la conducción por gravedad, con un costo mínimo.

3. Estructuras de entrega. 

En general, una obra de entrega debe tratarse como un disipador de energía que garantiza la llegada controlada del agua a su destino final, y la estabilidad de las obras de drenaje.

PERCOLACION:

En física, química y ciencia de los materiales, percolación se refiere al paso lento de fluidos a través de los materiales porosos, ejemplos de este proceso es la filtración y la lixiviación. Así se originan las corrientes subterráneas. Por ejemplo, el movimiento de un solvente a través de papel filtro (cromatografía), el movimiento de petróleo a través de una roca fracturada y el traspaso del agua superficial que se infiltra a las aguas subterráneas. Un análogo eléctrico incluye el flujo de electricidad a través de una red aleatoria de resistencias. En las tres últimas décadas, la teoría de percolación, un amplio modelo de la percolación, ha traído nueva comprensión y técnicas para un amplio rango de materias en física, ciencia de materiales y geografía.

SEDIEMENTACION

Definimos como "sedimentación" al proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua, que se encuentran en su seno en suspensión, son removidas por la acción de la gravedad.Las impurezas naturales pueden encontrarse en las aguas según tres estados de suspensión en función del diámetro. Éstos son:a) Suspensiones hasta diámetros de 10-4 cm.b) Coloides entre 10-4 y 10-6 cm.c) Soluciones para diámetros aún menores de 10-6 cm.

Estos tres estados de dispersión dan igual lugar a tres procedimientos distintos para eliminar las impurezas.El primero destinado a eliminar las de diámetros mayores de 10-4 cm. Constituye la "sedimentación simple".El segundo implica la aglutinación de los coloides para su remoción a fin de formar un "floc" que pueda sedimentar.Finalmente, el tercer proceso, que esencialmente consiste en transformar en insolubles los compuestos solubles, aglutinarlos para formar el "floc" y permitir así la sedimentación.Es decir que en muchos casos, las impurezas pueden ser, al menos en teoría removidas mediante el proceso de sedimentación.

IMPEMEABILIZACION:

Impermeabilización aplicada en estado fluido: Impermeabilización consistente en aplicar varias capas de material elastomérico que una vez endurecido se adapta perfectamente a la superficie donde se aplica; empleado en cubiertas de geometría difícil.

Impermeabilización in situ: Impermeabilización de una cubierta que consiste en aplicar capas alternas de tela asfáltica y de mástico asfáltico, cuyo acabado es una lámina gruesa de grava o escoria junto con un conglomerante de asfalto.

Impermeabilización aplicada en frío: Impermeabilización de cubiertas mediante telas asfálticas selladas mediante mástique asfáltico aplicado en frío.

Betún: Mezcla semisólida de hidrocarburos naturales empleado en revestimiento de carreteras y en la impermeabilización de cubiertas.

EPDM: Caucho sintético empleado en la impermeabilización de cubiertas, fabricado en láminas. También llamado monómero propilenodietileno.

CANALES

Los canales se pueden clasificar según el uso final que tengan: canales para agua potable, riego, drenaje, energía hidroeléctrica, etc.

Los canales tienen la finalidad de conducir los caudales de captación desde la obra de toma hasta el lugar de carga o distribución, de acuerdo a la naturaleza del proyecto y en condiciones que permitan transportar los volúmenes necesarios para cubrir la demanda.

En general, el canal de aducción en una cuenca de montaña, es la obra que requiere las mayores inversiones comparando con las demás obras civiles de un sistema hidráulico, ya que debido a su longitud y condiciones topográficas, los volúmenes de excavación, materiales de construcción, etc. superan en general al resto de obras civiles (obra de toma, cámara de carga o tanque de almacenamiento). En muchos casos el costo de inversión del canal será fundamental para establecer la viabilidad de un proyecto.

 

Sección efectiva de un canal:

Un canal puede adoptar diferentes formas desde trapezoidal hasta rectangular (pasando por formas poligonales, parabólicas, semicirculares, etc.).

Los canales en zonas de montaña se construyen generalmente de formas trapezoidales y rectangulares, los primeros en suelos con menor estabilidad relativa y los segundos en suelos con mayor estabilidad relativa o en suelos rocosos.

Un canal trapezoidal es caracterizado por la siguiente relación hidráulica:

Donde:

b = Ancho de la solera

h = tirante

m = inclinación del talud, m = a/h

 

Se recomienda  mantener el valor de ß entre 2.2 a 5, lo cual permite incremento de los volúmenes de excavación entre 2 a 3 %, en comparación a una sección hidráulicamente económica.

CAMARAS DE SEDIEMENTACION

Las cámaras de sedimentación emplean la fuerza de gravedad para remover partículas sólidas. El flujo de gas ingresa a una cámara donde disminuye la velocidad del gas. Las partículas más grandes caen del flujo de gas en una tolva. Debido a que las cámaras de sedimentación son efectivas sólo para la remoción de partículas más grandes, usualmente se usan junto con un dispositivo más eficiente de control.

ACUEDUCTO

Entendemos por acueducto a aquellas construcciones que tienen por objetivo principal la conducción del agua desde un punto hasta otro para permitir que personas o comunidades tengan acceso a ella. El acueducto es, tal como lo dice su nombre, un conducto exclusivo para el agua y no para otros elementos como el transporte, personas u objetos.

ACUIFERO SUBTERRANEO

Un acuífero es un depósito subterráneo de agua, pero no es como un cráter vacío como las reservas en la superficie pueden ser. El agua de lluvia es absorvida por el suelo y llena los espacios entre piedras, la arena, y la grava. Continua a hundirse más profundamente con la gravedad hasta que es parado por una capa del suelo que no permitirá el pasaje del agua. Ellos llaman esta capa una capa impermeable.

Esta agua parada llena el área de la arena, del grava, de la arcilla, y de la piedra donde se almacena. No se mueve muy rapidamente mientras es subterráneo. Moverá de uno a tres pulgadas al día. El agua no solo empapa esta capa y se asienta. La gravedad la tira para que fluya lentamente hasta que alcanza otra masa de agua u otra capa impermeable.

Utilizamos agua de acuíferos cuando excavamos para pozos. Los pueblos pueden utilizar acuíferos para el agua o quizás desembocar en una corriente que entra una reserva de agua. Una cosa realmente importante recordar es que cuando la tierra es excavada no se puede sacar más agua que el acuífero puede reemplazar.

BIBLIOGRAFIA

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/aforamientocorrientes/aforodecorrientes.html

https://portal.uah.es/portal/page/portal/GP_EPD/PG-MA-ASIG/PG-ASIG-67044/TAB42351/T4-Movimiento%20del%20agua%20en%20el%20subsuelo.pdf

http://www.arqhys.com/construccion/vertederos-hidraulicos.html

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujoencanales/inundaciones/page10.html

http://escuelas.fi.uba.ar/iis/Sedimentacion.pdf

http://web.ing.puc.cl/~power/alumno10/mitigacion/Camara%20sedimentacion.html