Diseño Hidraulico y Modelos

DISEO HIDRAULICO Y MODELOS

Prof: Pablo E. Martinez Nieto.

M.Sc. Ingeniera Ambiental

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

Contenido Programtico Tema 1. EMBALSES

Tema 2. PRESAS.

Tema 3. VERTEDEROS Y COMPUERTAS.

Tema 4. DISEO DE CANALES ABIERTOS CON FLUJO UNIFORME.

Tema 5. FLUJO TRANSITORIO EN CONDUCTOS CERRADOS A PRESION.

Tema 6. MODELOS HIDROLOGICOS.

Tema 7. MODELOS HIDRAULICOS

Bibliografa

Estructuras Hidrulicas. Novak, Moffat y Nalluri. McGraw Hill. 2001.

Ingeniera de los Recursos Hidrulicos. Linsley. 1980.

Ingeniera de Presas. Surez, Lus. Ediciones Vega. 1982.

United States Dep. Of The Interior 1987, Design ofSmall Dams. Bureau of Reclamation.

United States Dep. of Interior 1987, Design of SmallCanal, Bureau of Reclamation.

EVALUACION

PARCIALES (2) 40%

PROYECTOS(2) 30%

SEMESTRAL 25%

ASISTENCIA 05%

TOTAL 100%

Ingeniera Hidrulicay el Ingeniero Hidrulico

Es la rama de la ingeniera civil que se ocupa de la proyeccin y ejecucin de

obras relacionadas con el agua

Es el profesional de la Ingeniera que se ocupa de

disear, construir y

operar las obras hidrulicas

Obras fsicasde ingeniera Se utilizan

Captar, controlar,transportar,

distribuir y usarel recurso agua

Aprovechar los

recursos hidrulicos

en beneficio del

bienestar social y ambiental.

Obras Hidrulicas

Infraestructura HidrInfraestructura Hidrulicaulica

Infraestructura CivilInfraestructura Civil

--Obras de captaciObras de captacinn

-- Obras de transporteObras de transporte-- Obras de controlObras de control-- Obras de distribuciObras de distribucinn

-- Obras de recolecciObras de recoleccinn

-- Obras de tratamientoObras de tratamiento-- Obras de protecciObras de proteccin y n y

mejoras de caucesmejoras de cauces

--Obras de transformaciObras de transformacin de n de energenerga hidra hidrulicaulica

-- Infraestructura de desarrollo Infraestructura de desarrollo urbanurbansticostico

-- Infraestructura de red vial y de Infraestructura de red vial y de comunicacionescomunicaciones-- Infraestructura de obras civiles Infraestructura de obras civiles auxiliaresauxiliares

ClasificaciClasificacin Obras Hidrn Obras Hidrulicasulicas

Abastecimiento de Agua

Fuente de Abastecimiento

Obras de Captacin y Control

Obras de Transporte

Obras de Tratamiento

Obras de Distribucin

Obras de Recoleccin

Obras de Tratamiento de Aguas Residuales

Deposicin final

Obras de Captacin

Torres-toma

Pozos

Presas de derivacin

Tomas directas sobre los ros

Galeras filtrantes

Torres-toma

Pozos

Extraer las aguas de su medio natural

Obras de Conduccin o Transporte

TuberTuberas o Conductos cerradosas o Conductos cerrados

CanalesCanales

Cauces de rCauces de ros o quebradasos o quebradas

Transportar agua desde el sitio de captacin a los lugares de consumo o de estos a los sitios de descarga.

Embalses

Aliviaderos

Estanques

Obras de Regulacin o Control

Destinadas a modificar el rgimen cronolgico natural de las aguas para

hacerlo compatible con las necesidades.

Obras de Distribucin

Su funcin es repartir el agua entre los usuarios

Se denomina embalse a la

acumulacin de agua producida por una

obstruccin en el lecho de

un ro o arroyo que cierra parcial o

totalmente su cauce.

Derrumbe de laderas:

En este caso se trata, de embalses totalmente incontrolados, que generalmente tienen una vida corta, das, semanas o hasta meses. Al llenarse el embalse con los aportes del ro o arroyo, se provocan filtraciones a travs de la masa de tierra no compactada, y vertimientos por el punto ms bajo de la corona, que llevan a la ruptura ms o menos rpida y abrupta de la presa, pudiendo causar grandes daos a las poblaciones y reas cultivadas situadas aguas abajo.

Acumulacin de hielo

La acumulacin de hielo en los grandes ros situados en zonas fras se produce generalmente en puntos en los cuales el cauce presenta algn estrechamiento, ya sea natural, como la presencia de rocas, o artificial, como los pilares de un puente.Situaciones de este tipo pueden darse, por ejemplo, en el ro Danubio. Para prevenir los daos que esto puede causar los servicios de prevencin utilizan barcos especiales denominados rompehielos.

Presas construidas por castores:

Las presas construidas por castores se

dan en pequeos arroyos, generalmente

en reas poco habitadas y, por tanto, los

eventuales daos causados por su ruptura

son generalmente limitados.

Los embalses generados al construir una presa pueden tener la finalidad de:

Regular el caudal de un ro o arroyo, almacenando el agua de los perodos hmedos para utilizarlos durante los perodos ms secos para el riego, para el abastecimiento de agua potable, para la generacin de energa elctrica, para permitir la navegacin o para diluir poluentes. Cuando un embalse tiene ms de un fin, se le llama de usos mltiples.

Contener los caudales extremos de

las avenidas o crecidas. Laminacin de

avenidas.

Crear una diferencia de nivel para

generar energa elctrica, mediante

una central hidroelctrica.

Crear espacios para esparcimiento y

deportes acuticos.

Las caractersticas fsicas principales de un

embalse son:

Las curvas cota-volumen,

La curva cota-superficie inundada

El caudal regularizado.

CURVA DE VOLUMEN

CURVA DE AREA INUNDADA

El nivel del agua en un embalse es siempre mayor que el nivel original del ro. Desde el punto de vista de la operacin de los embalses, se definen una serie de niveles. Los principales son (en orden creciente):

Nivel mnimo minimorum: Es el nivel mnimo que puede alcanzar el embalse; coincide con el nivel mnimo de la toma situada en la menor cota.

Nivel mnimo operacional: Es el nivel por debajo del cual las estructuras asociadas al embalse y la presa no operan u operan en forma inadecuada.

Nivel medio. Es el nivel que tiene el 50% de permanencia en el lapso del ciclo de compensacin del embalse, que puede ser de un da, para los pequeos embalses, hasta perodos plurianuales para los grandes embalses. El perodo ms frecuente es de un ao.

Nivel mximo operacional: Al llegarse a este nivel se comienza a verter agua con el objetivo de mantener el nivel pero sin causar daos aguas abajo.

Nivel del vertedero. Si la presa dispone de un slo vertedero libre, el nivel de la solera coincide con el nivel mximo operacional. Si el vertedero est equipado con compuertas, el nivel de la solera es inferior al mximo operacional.

Nivel mximo normal: Al llegarse a este nivel la operacin cambia de objetivo y la prioridad es garantizar la seguridad de la presa. En esta fase pueden ocurrir daos aguas abajo; sin embargo, se intentar minimizar los mismos.

Nivel mximo maximorum: En este nivel ya la prioridad absoluta es la seguridad de la presa, dado que una ruptura sera catastrfica aguas abajo. Se mantiene el nivel a toda costa; el caudal descargado es igual al caudal que entra en el embalse.

Los volmenes caractersticos de los embalses estn asociados a los niveles; de esta forma se tiene:

Volumen muerto, definido como el volumen almacenado hasta alcanzar el nivel mnimo minimorum.

Volumen til, el comprendido entre el nivel mnimo minimorum y el nivel mximo operacional.

Volumen de laminacin, es el volumen comprendido entre el nivel mximo operacional y el nivel mximo normal. Este volumen, como su nombre lo dice, se utiliza para reducir el caudal vertido en las avenidas, para limitar los daos aguas abajo.

En ingeniera se

denomina presa o represa a una barrera

fabricada con piedra, hormign o

materiales sueltos, que se construye

habitualmente en una zona cerrada o

desfiladero sobre un ro o arroyo.

TEMA I

EMBALSES

1.1 Definicin y Caractersticas Fsicas

1.1 Definicin y Caractersticas Fsicas

1.2 Capacidad de Almacenamiento

1.3 Sedimentacin

1.3 Sedimentacin

1.3 Sedimentacin

1.3 Sedimentacin

DISTRIBUCION DEL AGUA EN UN EMBALSE

1.4 Oleaje

EJEMPLO

EJEMPLO

EJEMPLO

EJEMPLO