VERTEDEROElvertedero hidrulicooaliviaderoes una estructurahidrulicadestinada a propiciar el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientossuperficiales, siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin. Un vertedero es un muro o una barrera que se interpone al flujo, causando sobre-elevacin del nivel de la lmina aguas arriba y disminucin aguas abajo, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.Terminologa El borde superior se denomina cresta, pared o umbral. Los bordes verticales constituyen las caras del vertedero. La carga del vertedor, H, es la altura alcanzada por el agua, a partir de la cresta del vertedor. Los niveles a ambos lados del vertedor se llaman niveles, aguas arriba y aguas abajo, respectivamente.Debido a la depresin de la lmina vertiente junto al vertedor la carga H debe ser medida aguas arriba, a una distancia aproximadamente igual o superior a 5H.FUNCIONESTiene varias finalidades entre las que se destaca: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias) (ver:Embalse) Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma Constituirse en una parte de unaseccin de aforodelrooarroyo. Disipar la energa para que la devolucin al cauce natural no produzca daos. Esto se hace mediante saltos, trampolnes o cuencos.En unapresase denominavertederoa la parte de la estructura que permite la evacuacin de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.Generalmente se descargan las aguas prximas a la superficie libre del embalse, en contraposicin de ladescarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse.CLASIFICACIONESLos vertederos pueden ser clasificados de varias formas: Por sulocalizacinen relacin a la estructura principal: Vertederos frontales Vertederos laterales Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sita fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo. (Vertedero tulipa descargando agua) desde el punto de vista de losinstrumentos para el control del caudal vertido: Vertederos libres, sin control. Vertederos controlados porcompuertas. desde el punto de vista de lapareddonde se produce el vertimiento: Vertedero de pared delgada Vertedero de pared gruesa Vertedero con perfil hidrulico desde el punto de vista de laseccinpor la cual se da el vertimiento: Rectangulares Trapezoidales Triangulares Circulares Lineales, en estos el caudal vertido es una funcin lineal del tirante de agua sobre la cresta desde el punto de vista de sufuncionamiento, en relacin al nivel aguas abajo: Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo Vertedero ahogado desde el punto de vista de sufuncin principal Descarga de demasas, permitiendo la salida del exceso de agua de las represas, ya sea en forma libre, controlada o mixta, en este caso, el vertedero es tambin conocido como aliviadero. Estas estructuras son las encargadas de garantizar la seguridad de la obra hidrulica como un todo; Como instrumento para medir el caudal, ya sea en forma permanente, en cuyo caso se asocia con una medicin y registro de nivel permanente, o en una instalacin provisional, para aforar fuentes, o manantiales; Como estructura destinada al mantenimiento de un nivel poco variable aguas arriba, ya sea en un ro, donde se quiere mejorar o garantizar la navegacin independientemente del caudal de este; o en un canal de riego donde se quiera garantizar un nivel poco variable aguas arriba, donde se ubica una toma para un canal derivado. En este caso se trata de vertederos de longitud mayor que el ancho del ro o canal. La longitud del vertedero se calcula en funcin de la variacin de nivel que se quiere permitir; Como dispositivo para permitir la salida de la lmina superficial del agua en decantadores en plantas potabilizadoras de agua; Como estructuras de reparticin de caudales. Como estructura destinada a aumentar la aireacin (oxigenacin) en causes naturales favoreciendo de esta forma la capacidad de autodepuracin de sus aguas. En este caso se trata siempre de vertederos de paredes gruesas, ms asimilables asaltos de fondo.

MEDICIN DE CAUDAL POR EL MTODO DE VERTEDERO

PARTESCada aliviadero est conformado por los siguientes componentes: canal de aproximacin, estructura de control, estructura de conduccin, estructura de disipacin y el canal de descarga.Canal de aproximacin se encuentra principalmente en los aliviaderos que son independientes a la presa y que no se encuentran al borde del embalse, para comunicar el aliviadero con el embalse mediante un canal. Cuya funcin es la de encausar el flujo de las aguas del reservorio para el desalojo.Estructura de control es el elemento que determina el nivel de aguas normales del embalse. Sobre este nivel se proyecta que el aliviadero realice la descarga del excedente a travs de la estructura de control (figura II.3). Se espera que durante la descarga, el nivel del embalse alcance el nivel de aguas mximas, ya que sobre este nivel la presa estara en peligro. Aun as, el canal del aliviadero tiene previsto un borde libre, como factor de seguridad. Dentro de las estructuras de control, el cimacio es el ms usado.Estructura de conduccin es un canal que conduce el flujo desde el pie de la estructura de control, hasta la estructura final de disipacin de energa. Esta puede ser a travs de conductos cerrados o en canales a cielo abierto. Formado generalmente de dos canales uno de poca inclinacin y uno de mucha pendiente llamado rpido.Estructura de disipacin tiene la funcin de cambiar el rgimen propio del canal rpido de supercrtico a subcrtico, as como minimizar o disipar la energa cintica contenida en el fluido descargado. Es la responsable de la transicin del flujo desde el aliviadero al curso de agua natural. El disipador adems de controlar la erosin y socavacin debe evitar la cavitacin, vibraciones y abrasin. Entre los disipadores ms utilizados se encuentran: Trampolines (de lanzamiento, de chorro, salto en ski). Pozos amortiguadores. Vrtices sumergidos. Disipador de impacto. Disipacin mediante vlvulas.Canal de descarga cuando la estructura de disipacin se encuentra alejada del receptor final es necesario colocar un canal de conexin, es importante sealar que las velocidades del agua no causen erosin en el canal ni socavacin indeseable en el rio receptor.

RESALTO HIDRULICOEl resalto hidrulico es el ascenso brusco del nivel del agua que se presenta en un canal abierto a consecuencia del retardo que sufre una corriente de agua que fluye a elevada velocidad. Este fenmeno presenta un estado de fuerzas en equilibrio, en el que tiene lugar un cambio violento del rgimen de flujo, de supercrtico a subcrtico.Este involucra una prdida de energa relativamente grande mediante disipacin en el cuerpo turbulento de agua dentro del resalto. En consecuencia, el contenido de energa en el flujo despus del resalto es apreciablemente menor que el de antes del mismo.TRAMPOLINESLos trampolines hacen saltar el flujo hacia un punto aguas abajo reduciendo as la erosin en el cauce y el pie de la presa. Existen dos modelos, trampoln liso y trampoln estriado, ambos con igual funcionamiento hidrulico y con las mismas caractersticas, que difieren nicamente en la forma de salir el agua del trampoln. En el liso el agua sale con mayor ngulo y choca con la superficie, creando remolinos y haciendo que el flujo aguas abajo no sea uniforme. En el estriado, el agua sale con menor ngulo lo que hace que el choque con la superficie sea ms suave y que el flujo aguas abajo sea uniforme.Debido a que tiene dos ngulos diferentes de lanzamiento, incorpora aire y tambin genera remolinos horizontales disipando mayor cantidad de energa.Aunque en el trampoln estriado se obtiene mejor disipacin con menos perturbacin, es ms sensible con las variaciones de caudal, veamos: Cuando la descarga es insuficiente (mnima), el chorro empuja el remolino a lo largo del cauce, produciendo erosin aguas abajo ya que se lo puede llevar a una zona que no est protegida.

Al aumentar el caudal, el remolino empieza a remontar, desplazndose aguas arriba, llegando al comportamiento ideal, pero el caudal sigue aumentando y cuando es demasiado grande, se produce el fenmeno de chorro ahogado.El chorro ya no se eleva al salir del trampoln si no que sigue por el fondo del canal,y el remolino se forma en la superficie, lo que produce erosin. Cuando el caudal empieza a disminuir, el chorro se empieza a elevar y a producir el remolino en el fondo, rellenando lo erosionado (etapa B), en este proceso es muy importante tener en cuenta la direccin de los remolinos en cada etapa para poder entender lo que sucede.

CANALES HIDRAULICOS

Se denominacanala una construccin destinada altransportede fluidos generalmente utilizada paraagua y que, a diferencia de lastuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. Cuando un fluido es transportado por una tubera parcialmente llena, se dice que cuenta con una cara a la atmsfera, por lo tanto se comporta como un canal.

CLASIFICACINCanales naturales: formados por la accin exclusiva de los agentes de la naturaleza en particular la erosin como (ros, quebradas, arroyos). Canales artificiales: son todos aquellos elaborados y proyectados por el hombre como (canales de navegacin, canales de centrales hidroelctricas, canales de irrigacin, cunetas, alcantarilla, entre otros).

ELEMENTOS GEOMTRICOS DE LA SECCIN DE UN CANAL

Y- Profundidad del flujo,caladootirante: la profundidad del flujo (h) es la distancia vertical del punto ms bajo de la seccin del canal a la superficie libreA: rea mojada: el rea mojada es el rea de la seccin transversal del flujo normal a la direccin del flujoT- Ancho superior: el ancho superior es el ancho de la seccin del canal en la superficie libre del agua conocido como espejo de agua.P- Permetro mojado: el permetro mojado es la longitud de la lnea de la interseccin de la superficie mojada del canal con la seccin transversal normal a la direccin del flujoR- Radio hidrulico: el radio hidrulico es la relacin entre el rea mojada y el permetro mojado, se expresa como: R = A / PD: Profundidad hidrulica: la profundidad hidrulica es la relacin del rea mojada con el ancho superior, se expresa como:D = A / T

Z- Factor de la seccin: el factor de la seccin, para clculos de escurrimiento o flujo crtico es el producto del rea mojada con la raz cuadrada de la profundidad hidrulica, se expresa como:Z = A. SQRT (D)El factor de la seccin, para clculos de escurrimiento uniforme es el producto del rea mojada con la potencia 2/3 del radio hidrulico, se expresa como:A. R^(2/3).

Flujo Crtico: Cuando Froude vale uno o cuando la velocidad es igual que la raz cuadrada de la gravedad por la profundidad.Flujo subcrtico: En el caso de flujo subcrtico, tambin denominado flujo lento, el nivel efectivo del agua en una seccin determinada est condicionado al nivel de la seccin aguas abajo.Flujo supercrtico: En el caso de flujo supercrtico, tambin denominado flujo veloz, el nivel del agua efectivo en una seccin determinada est condicionado a la condicin de contorno situada aguas arriba.