5. PRESAS Y OBRAS HIDRÁUICAS RURALES

5.0 PRESAS Y OBRAS HIDRÁULICAS RURALES Las presas son estructuras hidráulicas de contención que permiten conseguir niveles de inundación previstos y el embalsamiento de las aguas. 5.1 USOS DEL AGUA El objeto de una presa involucra el aprovechamiento y control físico del agua. Al respecto esta obra puede construirse para satisfacer uno o varios de los siguientes aspectos. APROVECHAMIENTO:       Abastecimiento de Agua a poblaciones Riego agrícola Producción de fuerza motriz Navegación fluvial Entarquinamiento Recreación DEFENSA:   Contra inundaciones Contra azolves PARTES IMPORTANTES DE UN APROVECHAMIENTO SUPERFICIAL Esta c io n C lim a to lo g ic a A lm a c e n a m ie nto C u e nc a 1 C o rt ina 4 3 6 7 2 5 Rio 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Área de captación o cuenca. Almacenamiento o presa (vaso, cortina, obra de desvió, obra de toma, obra de excedencias). Derivación. Sistema de conducción. Sistema de distribución. Utilización directa del agua. Eliminación de volúmenes sobrantes. ÁREA DE CAPTACIÓN O CUENCA: Hidrográfica de un río, definida a partir del sitio de almacenamiento. ALMACENAMIENTO: Formado por una presa en un sitio previamente escogido, que es donde se cambia el régimen natural del escurrimiento al régimen artificial de la demanda, de acuerdo con el fin o los fines a que se destine. Generalmente una presa consta de:      Vaso Cortina Obra de desvío Obra de toma Obra de excedencias DERIVACIÓN: En donde, por medio de una presa, se deriva el escurrimiento del río hacia el sistema de conducción, el que, por conveniencia, a menudo se localiza a niveles superiores a los del lecho del río. SISTEMA DE CONDUCCIÓN: Que puede estar formado por conductos abiertos o cerrados y sus estructuras; a través del cual se conduce el agua desde el punto de derivación hasta la zona de aprovechamiento. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN: El cual se constituye con el fin especifico del aprovechamiento. Por ejemplo: canales para riego por gravedad, tuberías a presión para plantas hidroeléctricas y poblaciones, etc. UTILIZACIÓN DIRECTA DEL AGUA: La cual se efectúa también mediante elementos específicos según el fin de que se trate. Por ejemplo: turbinas en el caso de plantas hidroeléctricas, tomas domiciliaria en el caso de abastecimiento, procedimientos directos de riego, etc. ELIMINACIÓN DE VOLUMENES SOBRANTES: La cual se efectúa por medio de un conjunto de estructuras especialmente construidas al efecto: sistema de alcantarillado en el caso de abastecimiento; drenes, en el caso de sistemas de riego; estructuras de desfogue en el caso de plantas hidroeléctricas. 5.1.1 PARA IRRIGACIÓN DE SUELOS En la planeación y operación de una zona de riego, es de suma importancia la determinación, lo más exacto posible de la cantidad de agua requerida para el riego. Durante mucho tiempo los Distritos de Riego operaron bajo el régimen de demanda libre, solo en los casos en que las características del sistema lo exigía, se fijaron “tandeos” o períodos de riego. En cualquier caso, los programas de operación se basaban en las estadísticas de los propios Distritos, para definir los volúmenes brutos requeridos para la unidad de superficie de ciertos cultivos, muchas veces sin poder dilucidar los correspondientes a cada uno y los volúmenes que se pierden en el sistema de conducción y distribución. Se aplicaba llanamente la experiencia, sin previa evaluación, repitiendo errores e ignorando aciertos. 5.1.1.2 USO CONSUNTIVO DEL AGUA. El uso consuntivo es la cantidad de agua utilizada por las plantas en su función de transpiración y para la formación de los tejidos celulares así como aquella que se evapora de la superficie del suelo en donde tales plantas crecen. En general se puede establecer que el agua utilizada para la formación de los tejidos de las plantas no excede el 1% del total englobado dentro del término de referencia; en consecuencia, el uso consuntivo es prácticamente igual a la evapotranspiración en la superficie cubierta por las planta que según el caso interesan. Para que la evapotranspiración real de una superficie cubierta por un cultivo determinado, pueda ser conceptuada como el uso consuntivo, deberá existir en el suelo una cantidad de agua suficiente para que en ningún momento la transpiración de las plantas sea restringida. Se comprenderá que el concepto de uso consuntivo está directamente relacionado con el rendimiento del producto principal que del cultivo se esperen ya sea la raíz, follaje, fruto o elementos químicos orgánicos que se pretendan obtener de las partes acuosas de la planta. 5.1.1.3 CANTIDAD DE AGUA REQUERIDA PARA RIEGO a) Lluvia Efectiva De la cantidad de agua que se infiltra, una parte es aprovechada por la planta y otra se profundiza, interesándonos para los fines de este estudio, precisamente la cantidad de agua que aprovechan las plantas, por lo cual pasaremos a definir lo que se conoce como Lluvia Efectiva. Se llama Lluvia Efectiva a la cantidad de la precipitación pluvial aprovechada por la planta. También se puede definir como la cantidad de la precipitación pluvial que humedece una capa de suelo de un espesor tal, que lleve dicha humedad hasta la zona radicular de las plantas para que estas puedan aprovecharla. Se comprende que la estimación de esta cantidad de agua es bastante difícil pues depende de varios factores como es la compactación del terreno, la pendiente de éste, intensidad y duración de la lluvia, cubierta vegetal, textura, etc. Por estas razones se acostumbra estimar esta cantidad como un porcentaje de la precipitación que varía según sea la región que se trate. b) Plan de Cultivos Una vez que se tiene elaborado el estudio agrológico, se determinan los cultivos a poner en explotación en la zona o parcela de estudio, a los que se les determina su uso consuntivo. Teniendo lo indicado en el párrafo anterior, se procede a elaborar un plan de cultivos. Laminas de Riego Generalmente existe una tendencia por parte de los agricultores a proporcionar más riego del necesario creyendo obtener mayores rendimientos, pero en realidad el sobreriego produce efectos perjudiciales como son la salinización progresiva de los suelos, desperdicios de agua, erosión, solubilización de los elementos nutritivos, etc. Los efectos perjudiciales que tal sistema produce, se pueden evitar mediante el uso racional del agua de riego. Con base en estudios realizados por diferentes investigadores sobre las relaciones Agua-Suelo-Planta, se han podido obtener fórmulas racionales para el cálculo de las láminas por aplicar en cada riego y se han desarrollado métodos para determinar sus intervalos mediante el Uso Consuntivo o por medio de aparatos medidores de humedad. Las láminas de riego por aplicar, dependen de la capacidad de retención del suelo y de la profundidad a que interesa mantenerlo húmedo o sea la profundidad radicular con objeto de que las plantas puedan establecer su relación de transpiración sin estar restringidas para ello, como se vio al definir el Uso Consuntivo, y precisamente mediante este Uso Consuntivo, podremos determinar los intervalos de riego al relacionar la lámina de agua aplicada con el consumo diario de las plantas en el que desde luego se ha tomado en cuenta la Lluvia Efectiva. Dadas las explicaciones anteriores, pasaremos a calcular la lámina de riego por aplicar mediante la siguiente expresión: L = Ps x Da x Pr Donde: L = Lámina máxima de agua para humedecer un suelo a una profundidad Pr sin desperdicios (expresada en cm). Ps = Porciento de humedad capturable. Da = Densidad aparente del suelo (Peso Suelo Seco / Vol. Total Suelo). Pr = Profundidad Radicular Promedio. mediante la multiplicación de la superficie que se ocupará convertida a m2 por la lámina de riego que se proporcionará tal como se muestra para el Sorgo de Grano. Ya vimos que el Uso Consuntivo Diario no es un valor constante. la cual.P. U. Sin embargo para determinar los intervalos de riego. mediante gráficas en que se toma en cuenta el Uso Consuntivo menos la Lluvia Efectiva. definiendo dicho intervalo ( I ) en la siguiente forma: I = L U. Una vez obtenida la lámina de agua necesaria (L) para humedecer el suelo a una profundidad Pr y teniendo en cuenta que anteriormente se obtuvo la demanda de agua para desarrollo de los cultivos (U. va indicando las fechas en que se van proporcionando los riegos.M. en la misma gráfica se consigna el valor de la lámina de riego ( L ) a partir de la fecha de siembra. La humedad aprovechable por las plantas es la diferencia entre la Capacidad de Campo y el Porcentaje de Marchitamiento Permanente. al ir interceptando la curva. Existe un método práctico para obtener los intervalos de riego. Volúmenes Netos para Riego Del tipo de cultivos se determinan las láminas de riego por aplicar en cada mes del ciclo de cultivo. se obtienen los volúmenes netos mensuales de riego. Donde: I = Intervalo de riego en días. se toma en cuenta la lámina por aplicar ( L ) y el consumo diario de la planta.C.C. los cuales se anotan en la Tabla de Aplicación Mensual de Riegos. Desde luego que en estas estimaciones es necesario tener en cuenta la parte de agua aprovechable. se pueden obtener los valores diarios con base en los promedios mensuales. Volumen Neto Mensual = Lámina Mensual x Superficie Cultivada V = 0. Periodicidad de Riegos Para estimar los intervalos de riego.) o sea el contenido de humedad del suelo en que se marchitan permanentemente la plantas indicadoras de girasol.El primer término de la expresión. depende de la “Capacidad de Campo” (C. afectado por un coeficiente de efectividad. – Lluvia Efectiva).C. Con esta tabla y tomando en cuenta el por ciento de la superficie total en Ha que ocupará cada cultivo. aportada por la lluvia. o sea del contenido de humedad después de un riego pesado una vez que se ha eliminado el exceso de agua por la acción de la fuerza de gravedad. L = Lámina de agua aplicada en cm.) del terreno. También depende del “Porcentaje de Marchitamiento Permanente (P.10 x 250 x 10 000 V = 250 000 m3 . = Uso Consuntivo Diario en cm. o sea el porcentaje de humedad aprovechable por las plantas (Ps). Para cada cultivo se tiene una gráfica con los valores acumulados a lo largo del ciclo del término Uso Consuntivo menos la Lluvia Efectiva. sino que va variando en función del desarrollo de las plantas.C. se procederá a determinar los intervalos de riego. son los que a continuación se especifican: Coeficientes de Gasto por Conducción (en l.00 Cuando las condiciones no son normales se usan otros coeficientes como por ejemplo: para riego aprovechando aguas broncas o cuando una gran parte de área dominada se dedica a cultivos que consumen gran cantidad de agua. o no se disponga de datos de zonas de riego bajo operación en condiciones similares a la zona que va a ponerse en explotación. De 1 201 – 2 000 Has. de suelo y hábitos de riego de los usuarios.705 1. como arroz o caña de azúcar o bien cuando en la zona de riego predomina el monocultivo. De 2 001 – 10 000 Has. Dotación de agua potable por clima y No. de habitantes . Como dotación se define a la cantidad de agua que se destina para cada habitante y que incluye el consumo de todos los servicios que realiza en un día medio anual.1. Tabla 5. se recomienda como guía para determinar la cantidad de agua que se suministrará por “unidad de superficie para condiciones normales de cultivo”.16 1.s/Ha) (en condiciones normales) De 100 – 1 200 Has.41 1. La dotación de agua potable por clima y No.Cuando no se disponga de la información necesaria conforme a los conceptos enunciados para una determinación racional de las necesidades de agua de los cultivos.1.p. de clima. Los coeficientes ampliamente experimentados en los que se toman en cuenta las pérdidas por conducción en condiciones normales. 5. tomando en cuenta las pérdidas.1.2 PARA AGUA POTABLE La proyección de la demanda de agua potable se realiza con base en los consumos de las diferentes zonas socioeconómicas y a la demanda actual. De 10 000 – en adelante 1. de habitantes se muestra en la tabla 5.1.2. 400 = lps. es necesario obtener los gastos máximo diario y máximo horario. Debido a la importancia de estas fluctuaciones para el abastecimiento de agua potable. . - Del análisis de la información de este trabajo. diario * coeficiente de variación horaria = lps.2 Coeficiente de variación horaria (CVh ) 1.B.1. sino que la demanda varía en forma diaria y horaria.2.1. Qmáx. 5. que se obtuvieron del estudio de “ Actualización de dotación del País “. En donde se determinó la variación del consumo por hora y por día durante un periódo representativo en cada una de las estaciones del año.1.a DATOS BÁSICOS DE PROYECTO Coeficientes de variación Los coeficientes de variación se derivan de la fluctuación de la demanda debido a los días laborables y otras actividades. En donde: Q medio diario = población proyectada * dotación /86.2.1. lleva do a cabo por el Instituto Mexicano de Tecnología del agua ( IMTA). pero si esto no es posible. Qmáx.1. calculándose los coeficientes por clase socioeconómica y por clima. Coeficientes de variación diaria y horaria Estas variaciones de consumo tienen su origen en el análisis de las siguientes gráficas. CONCEPTO VALOR Coeficiente de variación diaria (CVc ) 1.1.b Coeficientes de variación diaria y horaria Para la obtención de los coeficientes de variación diaria y horaria lo adecuado es hacer un estudio de demanda de la localidad.1.5. horario = Qmáx. Los requerimientos de agua para un sistema de distribución no son constantes durante el año.5 Tabla 5. que se dan en la tabla I. se identificó que no había una diferencia significativa entre el tipo de usuario. por lo que se pueden utilizar valores promedio. ni durante el día.2. diario = Qmedio diario * coeficiente de variación diaria = lps. clima y estaciones del año. entonces se puede llevar a cabo lo siguiente : Considerar los valores de los coeficientes de variación diaria y horaria medios.19.1 5. los cuales se determinan multiplicando el coeficiente de variación diaria por el gasto medio diario y el coeficiente de variación horaria por el gasto máximo diario respectivamente.1.2. 1.1.400 Donde : Qmedio = gasto medio diario. Usualmente no están construidas para permitir el vertimiento de las aguas por encima sino que tienen aliviaderos laterales que sirven para descargar el agua excedente. y se utiliza para diseñar la obra de captación. Se obtiene a partir de la siguiente expresión : QMH = CVh . la conducción y el tanque de regularización y la planta de potabilización. en l/s. es el requerido para satisfacer las necesidades de la población en el día de máximo consumo y a la hora de máximo consumo. para calcular las redes de distribución. .2. en l/s CVh = Coeficiente de variación horaria QMD = Gasto máximo diario.400 = s/día Gasto máximo diario Es el caudal que debe proporcionar la fuente de abastecimiento. Este gasto se obtiene: QMD = CVd Qmedio Donde : QMD = Gasto máximo diario.QMD Donde : QMH = Gasto máximo horario. en l/hab/día 86.3.c Gastos de diseño Gasto medio diario El gasto medio es la cantidad de agua requerida para satifacer las necesidades de una población en un día de consumo promedio. lo cual resulta más económico. su equipo de bombeo. La expresión que define el gasto medio diario es la siguiente : Qmedio = P D / 86.5.3 5. en lps P = Número de habitantes D = Dotación. Las presas rígidas facilitan combinar en una sola estructura la sección sorda y la sección vertedora. 5. Este gasto se utiliza. en lps CVd = Coeficiente de variación diaria Qmed = Gasto medio diario. Esta disposición separada de presa y vertedero se usa usualmente en el caso de que la presa esté construida por materiales sueltos. en lps Gasto máximo horario El gasto máximo horario.1 FUNCIONES DE LAS PRESAS Presas de embalse Las presas de embalse tienen principalmente el objeto de almacenar agua para regular el caudal de un río. cuya magnitud depende de la altura de caída y consecuentemente de la altura de la cortina causando efectos de socavación y erosión al pié de las estructuras. . el golpe del agua puede no afectarle al muro vertedor y probablemente serán mínimas las precauciones que se tomen para amortiguar o resistir la velocidad del agua. si se produce alguna tormenta. hasta una cota prefijada a la cual se pretenda derivar el agua. ya que en este muro de contención el agua se detiene.3 Presas de control de avenidas: Son aquellas que cumplen la finalidad de laminar el caudal de las avenidas torrenciales. y a su vez. por ejemplo con zampeados o revestimientos de corta longitud después del muro vertedor.5. con el objeto de detenerlo momentáneamente para proporcionar el incremento del tirante (profundidad). ya sea parcial o totalmente en su longitud. almacenamiento y rompe-pico.2 Presas de derivación Las Presas Derivadoras son obras de captación constituidas por cortinas que se interponen al paso de la corriente de los ríos. con el objeto de disipar la energía de velocidad del escurrimiento en el vertedor y entregar el flujo del agua al cauce natural del río con velocidades que no ocasionen deterioros a las estructuras que forman la derivación. Al elevarse el tirante del agua en el río y hacer que la corriente se derrame sobre el uro del vertedor. el agua adquiere una energía de posición que se transforma en energía de velocidad o cinética. permite que la corriente vierta sobre ella. conocida como Dique Vertedor . El principal componente de una presa derivadora es la cortina vertedora. aumentando su profundidad y favoreciendo con esto al desvío lateral del agua. con el objetivo de que el terreno que se encuentra aguas abajo no salga afectado. Este efecto pone en peligro la estabilidad del dique o lo daña parcialmente. La mayoría de las presas utilizadas para derivar son del tipo de cortina vertedora y diseñada para el paso de las avenidas por encima de la cortina.3. Sin embargo en la mayoría de las presas de derivación es necesario diseñar un dispositivo adosado al cuerpo de la cortina o formando parte de ella. Esquema de sección de presa derivadora 5.3. son generalmente bajas y levantan unos cuantos metros el tirante construyéndose con los materiales adecuados para no ser destruidas. Si la caída es pequeña o si en el lecho del cause existe material resistente. Desde el punto de vista del control de avenidas se distinguen tres tipos de presa: retención de azolves. como la pendiente de los arroyos generalmente es mayor que la de la corriente principal en la que descargan. están compuestas por una cortina. una obra de excedencias y un desagüe. el volumen de sedimentos en toda la cuenca. la cortina puede ser de tierra. los sedimentos tienden a depositarse más en esta última. y no tienen compuertas. concreto o mampostería. al ser reducidas en la pendiente y la profundidad de los torrentes. en este caso. la corriente que tiene mayor capacidad de transporte redistribuye el depósito entre los arroyos y la corriente principal y se disminuyen sedimentos depositados en esta última. la presa mejora también las condiciones topográficas aguas arriba. es necesario proteger el fondo contra la socavación en el área donde cae el agua. se ve disminuido el potencial de erosión o socavación del terreno de cimentación. sino que se reduce significativamente el potencial de deslizamiento de las laderas durante tormentas. las presas sirven solo para cortar el pico de la avenida y no pueden aprovechar el agua. tuberías cortas o una escotadura de paredes verticales y ancho reducido. Gracias a este tipo de presa. al retenerlos aguas arriba. En cuanto a la estructura. al tiempo que los azolves ayudan a estabilizar las laderas que se encuentran en estado de deslizamiento potencial. Cuando la presa es de mayor altura y se alcanza a formar un embalse. La estructura retiene parte de los sedimentos. La obra de desagüe está formada por orificios. rara vez se disponen obras de toma. se construyen en el cuerpo de la cortina. que funciona como tanque de sedimentación. Además de los efectos benéficos hacia aguas abajo. Presas Rompe-picos. La acción benéfica de estas obras se logra complementar cuando se reforestan las cuencas de aportación. En muchas ocasiones las presas son de poca altura con vasos reducidos por lo que se construyen varias en cascada a fin de poder dar capacidad adecuada de retención. que provienen aguas arriba. la parte vertedora debe ser de material cementante (concreto o mampostería) y del tipo cresta libre con una capacidad grande. se ve reducida la posibilidad de inundación de sitios aguas abajo. Este aspecto no solamente da estabilidad a la presa misma. En torrentes las corrientes pequeñas difícilmente alcanzan a formar un vaso de almacenamiento y crecen rápidamente durante avenidas. con los sedimentos acumulados. aunque se han construido hasta de 35 m. gaviones o elementos prefabricados. estas obras son más sencillas que las de almacenamiento. Generalmente tienen una altura de entre 3 y 15 metros. mampostería. y se disminuye el volumen de sedimentos transportados por la corriente. Como resultado de ello. por lo que se reduce la capacidad erosiva de los escurrimientos. Tienen dos funciones principales: retener sedimentos y reducir la erosión del terreno aguas arriba.Presas para retención de azolves. Estas presas se denominan rompe-picos y su función no es regular el nivel de agua sino simplemente retardar la llegada de los picos de avenida y distribuir los gastos de descarga aguas abajo uniformemente en el tiempo. El periodo de retorno de diseño es de diez a mil años. Este tipo de presas se construye utilizando materiales de concreto. y se disminuye finalmente. los cuales serían depositados aguas abajo. desde arenas hasta boleos o rocas. Son pequeños diques interpuestos a una corriente que se colocan en torrentes y arroyos. la sección vertedora por la cual pasa el agua se ubica en la parte central. todos ellos tienen su nivel inferior o piso que coincide con el fondo del cauce. según su altura. uno o varios orificios deberán ubicarse manteniendo una altura adecuada sobre el fondo del río. se disminuye consecuentemente la velocidad el agua. Estas presas no . Cuando se presenta una avenida. La capacidad de descarga con vaso lleno genera un gasto máximo sin causar daños serios por inundación aguas abajo. si la avenida es todavía mayor que la del diseño.deberán exceder los 20 m. cuidando que las velocidades no erosionen la obra de desagüe. Cuando se construyen de mayor altura. En una presa que es exclusivamente rompe-picos. una porción del agua se queda almacenada en el vaso mientras que la otra sale por la obra de desagüe. los escurrimientos normales pasan por la obra de desagüe sin que sean afectados por la presencia de la cortina y el desagüe se diseña para que el agua no se almacene aguas arriba. el gasto máximo se descarga por el desagüe y el vaso se llena en su totalidad. Terminada de pasar la avenida. con ello la presa funciona como rompe-picos y retenedora de azolve. Al presentarse la avenida de diseño. sus estructuras evacuadoras no se colocan al nivel del río sino en la parte media de la cortina. 5.4 OBRAS DE CONTENCIÓN CLASIFICACIÓN DE LAS CORTINAS a) b) c) Su altura Su propósito El tipo de construcción y los materiales que las constituyen ALTURA PROPOSITO NO MATERIALES MANPOSTERIA CONCRETO O MAMPOSTERIA GRAVEDAD SIMPLE ARCO DOBLE CURVATURA BAJAS H < 15 m VERTEDORAS MACHONES O CORTINAS CONTRAFUERTES PLACAS ARCOS MULTIPLES CABEZA TIERA Y HOMOGENEA ALTAS H > 15 m VERTEDORAS TIERRA Y ENRROCAMIENTO MATERIALES GRADUADOS ENROCAMIENTO MADERA MIXTAS . el agua llega a pasar por el vertedor de excedencias. el agua junto con sedimentos sigue saliendo por la obra de desagüe hasta que el vaso se vacía de nuevo. Son cortinas construidas principalmente de enrocamiento total del parámento de aguas arriba revestido de losas de concreto hidráulico o concreto asfáltico. placas de acero o madera. principalmente acarreos de arena y grava. con zonas semipermeables y permeables colocadas progresivamente hacia aguas abajo y aguas arriba desde dicho corazón. . CORTINAS DE MATERIALES GRADUADOS Consisten en una zona central o corazón impermeable. Dependiendo de los materiales disponibles en la región. económicamente.CORTINAS HOMOGÉNEAS DE ENROCAMIENTO. Las cantidades que de los diferentes materiales se colocan en el cuerpo de la cortina dependen en gran parte de su disponibilidad en la zona. y de las características mecánicas de los mismos. los respaldos de material permeable se pueden construir con gravas o enrocamiento de buena calidad. CORTINAS DE ENROCAMIENTO EN PRESAS “TIPO INDIO” Existen cortinas de enrocamiento que se construyen sobre cimentaciones constituidas por materiales granulares. Coincide con la elevación de la cresta del vertedor en el caso de una estructura que derrama libremente. vertedoras. respaldos.La geometría de estas cortinas. generalmente revestida para prevenir el secado del corazón impermeable y proporcionar una vía para el tránsito de vehículos. y dependen del tipo de cortina y de la naturaleza de los materiales. bordo libre.4. Altura: Diferencia entre las elevaciones de la corona y el punto más bajo de la cimentación. Taludes exteriores: Están relacionados a la clasificación de suelos que se va a usaren la construcción. de los efectos del oleaje generado por el viento o sismos y tomar en cuenta el asentamiento máximo de la corona. 5. Dichas alternativas van a depender de los materiales del lugar. NAMO: Nivel de aguas máximas ordinarias. localizado próximo al paramento de aguas arriba (fig. .2).II.A se definen los componentes y ciertas características geométricas de las cortinas: corona. El bordo libre debe de protegerá una presa. Corona: Parte superior de la estructura. El talud elegido es estrictamente conservador. Núcleo impermeable: Pantalla impermeable de la cortina construida consuelo compactado este núcleo puede estar al centro y ser vertical o inclinado. taludes exteriores. filtros y protecciones para oleaje y lluvia.A Elementos y características geométricas de un bordo. especialmente suelos impermeables. núcleo impermeable. nivel de aguas máximas ordinarias y extraordinarias. si se tienen compuertas.4. con cierto margen de seguridad. GEOMETRÍA Y ELEMENTOS DE LA CORTINA Con la figura 5. obedece a condiciones hidráulicas especiales y a la posibilidad de erosión al pie de la misma. altura. este último se alcanza cuando el vertedor trabaja a su capacidad límite de descarga. Fig. o bien. es el nivel superior de estas. Bordo libre: Distancia vertical entre el nivel de la corona y el de las aguas máximo extraordinarias (NAME). suelos limosos o arcillosos colocados aguas abajo pero confinados por filtros. densa y resistente.Respaldos: Partes de la cortina construidas con materiales permeables (enrocamiento. así como en aquellas de calidad relativamente pobre desde el punto de vista de resistencia. se han construido pequeñas cortinas tipo gravedad y machones sobre tales formaciones. Por ejemplo. FACTORES QUE AFECTAN LA CONSTRUCCIÓN DE LA CORTINA a) Condiciones de cimentación: Para determinar el conjunto de características de los materiales que forman la cimentación. Cortinas de tierra y materiales graduados se pueden construir en forma segura y económica en cimentaciones rocosas de buena calidad. Protecciones: Para evitar la erosión causada por oleaje por el talud de aguas arriba o por lluvias en el de aguas abajo. por lo tanto. coeficientes de permeabilidad. características elásticas. si no existen accidentes geológicos desfavorables. o bien. las construcción de las de tipo arco se deben tomar con reserva. proporciona una cimentación adecuada para cualquier tipo de cortina y de. Filtros: Elementos de la sección formados con arena limpia. o que de existir se pueden tratar efectivamente. Sin embrago. El espesor de acarreos influye también en la elección del tipo de cortina. destinados a colectar las filtraciones a través del núcleo y protegerlo de una posible erosión interna. que en el caso de cortinas de concreto. unido a otro en la base. se deben efectuar investigaciones muy amplias. en cambio. . una formación rocosa. puede requerirse un filtro vertical al centro. teóricamente. bien graduada. Por otro lado. pero la carencia de las rocas en el lugar puede obligar el uso de losas de suelo-cemento. Se puede decir. que en general. Aguas arriba es conveniente usar una capa de enrocamiento. aguas abajo: cuando el respaldo de aguas arriba debe de construirse con un material de permeabilidad relativamente baja. siendo. cuando la cimentación es muy permeable y el gasto de infiltración es un punto que se deba considerar. cualquier altura. Aguas abajo es frecuente cubrir con una capa de suelo y césped. como fallas activas o contactos inestables. que se consideran indispensables son: esfuerzos permisibles. práctica universal la construcción de cortina de tierra y materiales graduados en ellas. Los datos de la cimentación. las cortinas de tierra pueden dar una solución apropiada. concreto o de recubrimientos asfálticos. desde el punto de vista económico existen limitaciones para cierto tipo de cortinas. gravas o arenas ). debido a que provocan una mayor longitud de filtración y. tanto de consolidación como de permeabilidad de un tratamiento de la cimentación. cualitativamente hablando. menor gasto para una carga dada. profundidades de excavaciones y valuación de la efectividad. suelen intercalarse capas filtrantes horizontales. para las cortinas de concreto se requieren consideraciones pobre. los paramentos respectivos se forman con materiales capaces de resistir dicha acción. lo que ha influido para que se conserven dentro de valores relativamente modestos. tanto de campo como de laboratorio. Si el costo de las obras accesorias. Se puede decir también que la cortina tipo gravedad resulta favorable cuando se tenga una localización en planta en línea quebrada. en forma completamente general. en general y desde el punto de vista económico. Un caso de excepción se podría presentar en cañones sumamente angostos para cortinas muy altas. Las relaciones siguientes ilustran. En condiciones geológicas adecuadas los cañones angostos son favorables para construir cortinas en arco. las cortinas de tierra y materiales graduados compiten favorablemente con otros tipos posibles de cortinas. no es un factor decisivo en la elección del tipo de cortina y hay disponibilidad de los materiales de construcción necesarios. y se puede decir que desde el punto de vista económico la relación cuerda – altura se debe limitar a valores próximos a 5. para valores mayores de esta relación se cae en el caso cortinas tipo gravedad. Formas de boquilla: C C H H Relación Cuerda – Altura C /H < 4 Tipo Arco bóveda Arco delgado Arco grueso 4 < C/H < 7 Arco gravedad Tipo gravedad C/H < 7 Contrafuertes Las cortinas tipo de tierra. lo dicho antes. . como las obras de excedencias y de toma. enrocamiento y materiales graduados por lo general se pueden construir en cualquier forma de boquilla y con cualquier relación C / H.b) Topografía. Definición: se llama obra de toma. o tierra y enrocamiento. el vaciado controlado y la descarga de agua en cumplimiento de los propósitos del embalse. 5. En algunos casos se han construido transportadores de banda tanto para agregados del concreto como para tierra. como sigue: 1) Según el fin para el cual destinen: . Tipos: Hay varios tipos de obras de toma y para la elección de uno de ellos o una combinación de los mismos. tanto para concreto como de tierra y enrocamiento. siguiéndole en su orden la obra de desvío y la obra de toma. al conjunto de estructuras construidas en una presa. se deben obtener de investigaciones previas y ponerlos a disposición del proyectista. hay que tomar en cuenta una serie de factores que dan lugar a su clasificación. puestos a pie de obra. Otras instalaciones complementarias se incorporan cuando sea necesario para el propósito de la presa y de acuerdo con su tipo. El costo de los materiales puesto en obra será mayor si es necesario construir los caminos de acceso. conductos.c) Materiales de construcción La influencia de la disponibilidad de materiales de construcción adecuados en la determinación del tipo de cortina depende del costo relativo de materiales. mecanismos de regulación y emergencia con su equipo de operación y dispositivos para disipación de energía. es la obra de excedencias la estructura más importante que influye en la determinación del tipo de cortina. e) Factores hidráulicos Con mucha frecuencia. En particular. con objeto de extraer el agua en forma controlada y estar en condiciones de satisfacer las demandas para el fin que haya sido proyectado el almacenamiento. ya sea para agregados del concreto. Los datos de bancos de materiales. y desde el punto de vista económico. d) Accesos al sitio El efecto de este factor en la determinación del tipo de cortina tiene una estrecha relación con la disponibilidad de materiales de construcción. OBRAS DE TOMA En general una obra de toma consiste en estructura de entrada. debe tenerse en cuenta el paso seguro de las crecientes extremas.5 OBRAS AUXILIARES DE LAS PRESAS Las presas requieren ciertas estructuras e instalaciones complementarias para realizar sus funciones operacionales en forma segura y efectiva. hay necesidad de pasar el conducto a través de la cortina. como son las de tierra o enrocamiento. cada una de sus partes. sobre todo en presas flexibles. pues en estos casos los taludes de aguas arriba de la cortina son muy tendidos y sería más difícil la operación de los mecanismos de control que en el caso de taludes verticales. . será la forma como trabajen desde el punto de vista hidráulico y estructural. siendo entonces muy conveniente instalar una o más torres de toma en el vaso. OBRAS DE TOMA EN PRESAS DE ALMACENAMIENTO: Los tipos de obra de toma más usados son los siguientes: CON TORRE: en muchos casos.a) b) c) d) Para agua potable Para riego Para generación Combinadas o mixtas 2) Según su forma de operación: a) De operación en la entrada b) De operación intermedia c) De operación en la salida 3) Según su estructura de entrada: a) De torre con puente acceso b) De estructura de rejillas ahogada 4) Según el conducto: a) De conducto excavado y colado a cielo abierto b) De túneles excavados en laderas De acuerdo con el tipo o combinación de tipos elegidos. siempre es conveniente que se instalen cuando menos dos unidades de control. o estructura disipadora. o la descarga al rio. una de servicio y una de emergencia. las partes que constituyen este tipo de toma. siguiendo el sentido de la corriente son: a) Canal de acceso: como su nombre lo indica sirve para dar acceso al agua o para encauzarla a la rejilla. dependiendo este del tipo de presa del que se trate. f) Transición interior de salida: esta como la entrada que se construye con el objeto de cambiar la sección. sirve para amortiguar la energía cinética del agua con la producción del fenómeno conocido como “salto hidráulico” con lo cual el agua después de pasar por el colchón del tanque. trabajan bajo distintas condiciones. c) Torre: es en esa estructura donde se colocan las compuertas de control y sus mecanismos para operarlas. d) Transición de entrada: esta estructura se requiere para pasar de la sección de las compuertas (rectangulares) a la del conducto. lo cual puede ser resultados desastrosos. sale con tal velocidad que ya no erosiona el canal de salida. h) Tanque amortiguador: como su nombre lo indica. de la sección del conducto a la sección de salida. en forma gradual. haciendo el cambio de sección con el mínimo de pérdidas de carga. e) Conducto: los conductos de las tomas en presas de almacenamiento. a la sección de la caída en el tanque amortiguador. . b) Rejilla: es la estructura coloca a la entrada de la torre y antes de la compuerta de servicio con el objeto que impida el paso de cuerpos flotantes a través del conducto. g) Transición de salida: sirve para pasar de la sección de salida del conducto.Como se ve en la figura anterior. del tipo anterior de obra de toma. es decir sirve para colocar en ella las compuertas de servicio y de emergencia y en la caseta de emergencia que va sobre la lumbrera se colocan los mecanismos para operar las compuertas. este tipo de toma está formado por: a) Canal de acceso: para encausar el agua a la rejilla b) Rejilla c) Estructura de entrada: es el “codo” por el cual pasa el agua de la rejilla al túnel o conducto. siguiendo el sentido de la corriente. g) Transición interior de salida.CON LUMBRERA De acuerdo con la figura anterior y describiendo las distintas estructuras. h) Tanque amortiguador o estructura disipadora . d) Túnel o conducto e) Transiciones en la zona de compuertas f) Lumbrera: la función de la lumbrera es semejante a la de la torre. Tipo de cortina Objeto del aprovechamiento Gasto de extracción Tipo de obra de desvió Carga disponible Topografía del sitio Geología del sitio Necesidades de operación Factibilidad económica . con objeto de poder aislar la tubería. las válvulas mas generalmente usadas como cierres de emergencia son las de mariposa. Howell-Bunger o Howell-Jet y la forma de la estructura de salida depende de la válvula y sus mecanismos de operación. Caseta de operación: las válvulas de emergencia se colocan en la galería de válvulas. mariposa. 5. se puede decir que los factores principales que determinan el tipo de obra de toma son: 1.CON TUBERÍA A PRESIÓN El canal de acceso y la rejilla tienen idénticas funciones a las estructuras correspondientes al tipo anterior. en presas de almacenamiento. De manera muy general. y por lo tanto la galería en que se alojen no será de grandes dimensiones. 9. 8. 6. 4. estas válvulas pueden ser de aguja. FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE OBRA DE TOMA Como ya se indico con anterioridad. Su elección. ya que esto está en función de las características de cada proyecto en particular. 7. Estructuras de salida: a la salida en la tubería de presión. Tubería: desde la rejilla hasta las válvulas la tubería trabaja a presión. existe una variedad de tipos de obra de toma o combinación de los mismos. se colocan generalmente las válvulas de servicio. 3. 2. pues resultan de pequeño tamaño. se puede decir que no está sujeta a cierta metodología. por lo que el proyectista debe tener en cuenta ésta circunstancia y valorarla. habiendo necesidad de efectuar una compensación del volumen de aprovechamiento transformado en volumen muerto. se encuentra la “ley de demandas” de la cual se puede obtener el gasto de diseño de la obra de toma. debe estudiarse para las distintas condiciones de trabajo a que vaya a estar sujeta la obra de toma En el estudio hidrológico que sirve de base para el dimensionamiento de la presa en general. Desde luego.R. que al mismo tiempo garantiza cierta calidad del agua que se extraiga. b) Teniendo en cuenta que es práctica común reservar un almacenamiento muerto. Un buen criterio es el sustentado por el U.S. El nivel mínimo de operación puede coincidir o no con el nivel correspondiente a la capacidad de azolves. . la toma debe quedar lo suficientemente alta para no interferir con esta condición. El estudio del funcionamiento hidráulico de las obras de toma. esta solución trae como consecuencia sobreelevar la presa una cantidad extra.Partes de que consta una obra de toma: En general. y según el tipo. que se recomienda localizar la obra de toma arriba del nivel de azolves.B. para determinar sus diferentes capacidades que consta. En presas de almacenamiento las obras de toma deben satisfacer dos condiciones: a) Deben estar los suficientemente abajo del nivel mínimo de operación para que se disponga de carga suficiente para que se efectué el flujo. se hace con objeto de determinar las dimensiones de los diferentes elementos que las componen como son:       Rejillas Estructura de rejas o torre Conductos Lumbreras Compuertas y válvulas Estructuras disipadoras El funcionamiento hidráulico. es decir. las partes principales de consta una obra de toma. LOCALIZACIÓN DE LA OBRA DE TOMA EN RELACIÓN CON LOS NIVELES DEL EMBALSE. según el fin para el que este destinada. son: Estructura de entrada (De rejas y rejillas) a) b) c) d) Transiciones Conductos Dispositivos de control y cierre Estructuras disipadoras de energía Funcionamiento hidráulico. b) Con un gasto más o menos constante que puede corresponder al mínimo del escurrimiento. si aguas arriba está construida una presa de almacenamiento cuyas extracciones correspondan a cierto régimen preestablecido. como arrastre de fondo. aceptada comúnmente. la instalación de rejillas. que generalmente se localizan en un o ambos extremos de la cortina. . y cuyas elevaciones se escogen de manera que dominen por gravedad la zona de aprovechamiento. se debe considerar la construcción de algún dispositivo desarenador con el fin de eliminar tales arrastres.Como se dijo antes el nivel de azolves horizontal. Por otra parte. antes de que el agua pase por la toma y posteriormente al sistema de conducción y a la zona de aprovechamiento. Por consiguiente. en vista de que el agua que escurre por el lecho del río lleva consigo grandes cantidades de gravas y arenas. OBRAS DE TOMA EN PRESAS DE DERIVACIÓN Con este tipo de obras de toma se busca extraer agua del vaso de una presa de derivación cuya capacidad de almacenamiento no existe o es despreciable para efectos de regulación. y que además. Y teniendo en cuanta que el agua que escurre con frecuencia lleva consigo sólidos flotantes que pueden provocar molestias y conflictos en la operación del sistema de conducción. es conveniente prever. sus diferentes partes no sean dañadas por el agua en caso de avenida. en tales casos. cuando la presa derivadora se construye en un río virgen sin regulación aguas arriba. estas obras de toma son estructuras de superficie. Debido a esta circunstancia las estructuras se construyen para una de dos condiciones: a) Con el mismo régimen del escurrimiento. correspondiente a un volumen a partir del lecho del río. es una posición convencional. aun a sabiendas de que los azolves no sedimentan en tal forma. Para este fin los alineamientos de dicha estructura deben ser tales que permitan una operación eficiente. con el fin de garantizar el servicio.Pre sa d e a lm a c e n a m ie n to . Estru c tura d e lim p ia D e sfo g u e d e l D e sa re na d o r. 90° Eva c ua d o r. en el canal de conducción. En la figura anterior aparece la posición de la presa derivadora. Los escurrimientos que llegas a la presa derivadora son los que se extraen o se evaporan. aguas debajo de una presa de almacenamiento. aumentará también el gasto a través de ella. inmediatamente aguas debajo de la toma. aun cuando este en reparación alguna unidad. To m a C o rtin a Ve rte d o ra . C o n d u c c io n. e) El número de compuertas en una obra de toma siempre debe ser múltiple. del tirante frente a la toma. . condición que es la mayor generalidad que se puede presentar. por lo que será necesario prever la construcción de un evacuador lateral. f) En caso de un aumento brusco del gasto en el río y por consiguiente. los que son regresados al cauce del río a través del desfogue del desarenador. los cueles presentan una gran cantidad de material en suspensión que se van sedimentando frente a la toma. como obra de protección del mismo. C a n a l d e a c c e so . El tirante. en relación con las estructuras de la conducción y las obras de aprovechamiento. de manera que el flujo se pueda lograr por gravedad y a niveles mínimos en el río. desde el punto de vista de arrastres de fondo es muy ventajoso localizar la toma en la parte cóncava de una curva.Obra de toma en presa derivadora LOCALIZACIÓN DE LA OBRA DE TOMA Cuando en una presa derivadora se vayan a construir dos obras de toma. ya que estas zonas se encuentran limpias de arrastres de fondo debido a las trayectorias que toman las partículas del agua. debe ser suficiente para obtener las velocidades que se requieran del agua. deben localizarse arriba de los máximos niveles que alcancen las aguas en flujos extraordinarios. geológicas e hidrológicas del sitio de localización. es conveniente que la localización de la presa se haga en un tramo recto del río. a través de las rejillas y compuertas y para suministrar los tirantes adecuados al flujo. como coronamientos y puentes de maniobras y acceso. con el objeto de permitir que en dicho canal se acumules los acarreos sólidos y evitar que pasen a la conducción. Por otra parte. En general. aguas debajo de la toma. y a su vez el umbral de la toma debe tener una elevación adecuada. pero si sólo existiera una obra de toma. una en cada margen del río (caso de un distrito de riego). las obras de toma se deben planear de manera que las extracciones se puedan hacer con un mínimo de disturbios en e flujo. ya que las características de ambos se relacionan íntimamente y dependen de las condiciones topográficas. para esto. el umbral de la toma propiamente dicho debe quedar a una elevación mayor que el piso del canal de acceso. En estas condiciones se consigue disminuir en forma apreciable los acarreos de fondo que llegan al frente de la toma. La parte superior de las estructuras. aguas arriba de las compuertas. . CONDICIONES PARA EL DISEÑO DE OBRAS DE TOMA EN PRESAS DERIVADORAS El diseño de obras de toma en presas derivadoras se debe efectuar en conjunto con el de la cortina de la propia presa. a partir del nivel de aguas máximo extraordinario se debe dejar un bordo libre en función de oleaje probable que se pueda presentar en e embalse de la presa derivadora. rejillas y transiciones. así como de perdidas de carga a través de compuertas. Coef para la máxima demanda = 1. ya sea concreto o acero. Volumen anual = 30000 X 10000 X 1 = 300. 000.000 m3 El mes de máxima demanda es abril con 21% . y para estas condiciones los cálculos hidráulicos deben incluir la valuación de la totalidad de pérdida de la entrada. es conveniente que el área total de los huecos de las compuertas sea del mismo orden de magnitud que las secciones del conducto aguas abajo. Ejemplo: Determinar el diámetro de un conducto de una obra de toma. el conducto es de concreto y la velocidad máxima permitida es de 3. que bajara lleno. En derivaciones a túneles o canales revestidos. será la velocidad máxima permitida.Cuando las velocidades a través de las aberturas de las compuertas son mayores que las de la conducción aguas abajo. es posible recuperar algo del exceso en carga de velocidad en el tramo de transición.00 m La distribución mensual que se indica: Tiempo de riego = 24 hs. En este caso. para los siguientes datos: Superficie por regar = 30000 Ha Lamina neta de riego = 1.5 m/s. en donde las descargas se efectúan a velocidades relativamente altas.25 LEY MENSUAL DE DEMANDAS MES % Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre 5 10 16 21 15 10 8 7 5 3 0 0 100 Solución: Según del material de que sea el conducto. La velocidad se fija por experiencia y estará en función de la forma como trabajen las rejas. . u obstruir algún conducto. Para el diseño de las rejas.00 m/s.300. por lo que la manera más sencilla. C = 1. 000.6 y 1.21 = 63. Su dimensionamiento está en función al gasto y de la velocidad máxima permitida.000 m3 Como abril tiene 30 días: El gasto en m3 es: Por variación entre medio y máximo. habrá que tomar en cuenta lo siguiente: a) b) c) d) Servicio requerido Dimensionamiento de la estructura de apoyo Carga hidrostática de la toma Limpieza y conservación La separación libre entre las barras de las rejas son diferentes según el uso al que vaya estar destinada la obra de toma.000. se recomiendan velocidades bajas a través de las rejas.25 √ OBJETO Y DIMENSIONAMIENTO DE LAS REJAS Las rejas en las obras de toma. para disminuir perdidas de carga y evitar vibraciones.000 X 0. pero es aproximadamente de 5 cm para tomas hidroeléctricas y 10 cm para tomas de riego. cuerpos flotantes que pudieran dañar los mecanismos de control y cierre. sirven para impedir que entren a la estructura. es por medio de una reja metálica. antes de que el agua entre a la estructura. tanto hidráulica como estructuralmente. Las velocidades que por experiencia se han visto cumplen con las condiciones anteriores son: a) Para rejas que durante su funcionamiento pudieran quedar al descubierto parcialmente (fuera del agua) se recomiendan velocidades entre 0. VELOCIDADES En general. para eliminar la necesidad de construir torres de toma muy altas. estará en función de:    El nivel del umbral en el vaso El nivel mínimo de operación del vaso Dimensiones de las estructuras para el adecuado paso del agua (Dimensiones de la torre de rejas). es decir.  De acuerdo con lo anterior. o en trincheras escavadas en terreno firme. así como puentes de acceso a la sala de control de los mecanismos. de 25 %. donde la puedan dañar los asentamientos diferenciales.25 = 37. cuando se consideren adecuados después de las investigaciones de resistencia correspondientes. al pie del talud de aguas arriba.00 = 30 m2 Suponiendo un incremento por área obstruida por barras y piezas accesorias. Ninguna parte de la obra de toma se deberá cimentar arriba de la superficie de desplante. la velocidad se puede incrementar hasta 1. Cuando en el diseño estructural se tiene la certeza de que las rejas no van a vibrar.5 m2 La forma en que se distribuya esta área. . OBRAS DE TOMA A TRAVÉS DE CORTINAS DE TIERRA O DE TIERRA Y ENROCAMIENTO Las obras de toma con conducto de concreto a través de cortinas de tierra o tierra y enrocamiento se deben construir en la superficie de desplante.60 m/s. tantas veces como sea necesario hasta que se afine el proyecto.00 m/s Área neta de rejas = 30. DIMENSIONAMIENTO DE LAS REJAS Para el ejemplo que nos ocupa se tiene: Toma para riego Velocidad máxima = 1. se tendrá: Ab = 30 X 1. se proporcionaran tanto la estructura de rejillas como las propias rejas. En cortinas altas es conveniente que los conductos de la toma queden cimentados en roca firme y en cortinas bajas solo se deben aceptar cimentaciones en terrenos suaves. la velocidad se puede incrementar hasta 3. que estén diseñadas contra vibraciones. En presas de mucha altura con cortina de tierra o tierra y enrocamiento es frecuente que las compuertas o válvulas de emergencia queden localizadas en cámaras o tiros verticales que coincidan con el eje de la cortina. en roca firme. para que se haga un primer diseño estructural en base al cual. sobre rellenos. se hará un ajuste al área bruta.50 m/s.00/ 1. es decir sus dimensiones horizontal y vertical.b) Para rejas cuyo funcionamiento garantice que nuca trabajaran parcialmente ahogadas. 50 m en el terraplén. El acceso a la zona de compuertas o válvulas se puede hacer por medio de tiros verticales hasta la superficie del terrero. con válvulas de regulación en el extremo de aguas abajo. aguas arriba del cuerpo de la cortina. En el caso de tuberías aguas debajo de la zona de válvulas la sección del túnel debe ser suficiente para permitir las operaciones de construcción. en el lado de aguas arriba de las cámaras. dentro del conducto de concreto. y espaciados de 6 m a 12 m. En ambos casos las válvulas o compuertas de regulación se instalan en el lado de aguas debajo de las de emergencia. con el fin de disminuir la longitud de túnel sometido a presión interna. Cuando se diseñen descargas libres aguas debajo de las compuertas se debe prever una buena ventilación del túnel. se instalarán tuberías dentro del conducto.50 a 1. se deben prever los accesos para inspección y mantenimiento. de descarga a través de tuberías a presión. En ningún caso se deben permitir filtraciones de los conductos hacia el terraplén. hay que diseñar collares en la superficie exterior de los conductos para prevenir filtraciones peligrosas en el contacto concreto – tierra que pueda favorecer la formación de tubificaciones. La descarga hacia aguas debajo de la compuertas puede ser a canal abierto. En realidad se pueden combinar con todos los tipos de cortinas. penetrando de 0.30 m. cuando se deben descargar gastos de cierta consideración. Estos collares pueden ser de 0. En cambio la sección herradura puede resultar más conveniente para el lado de aguas abajo de dichas cámaras. con el objeto de evitar que las variaciones en dicha presión hagan variar el diámetro del conducto y. sin agrietamientos. la circular es preferible para la sección bajo presión. tierra y enrocamiento o arcos delgados. Todos los conductos se deben diseñar y reforzar para soportar. cuando las laderas están formadas de roca sana y permiten diseños muy económicos. sobre todo cuando las descargas se localizan a lo largo de los túneles de desvío. En el primer caso.50 m. o libremente para que el conducto trabaje como canal abierto. ya sea dejando un espacio libre entre el nivel del agua y la clave de conducto o por medio de tuberías de ventilación colocadas exprofeso. las cargas de terraplén de la cortina. con unas dimensiones adecuadas de equipo. por consiguiente. . inspección y reparaciones. La forma de la sección de los conductos puede ser circular o de herradura. pero en caso de que la sección hidráulica para el conducto sea menor que la del túnel. a 0. Por otra parte. OBRAS DE TOMA EN TÚNEL Las obras de toma a través de túneles en las laderas constituyen quizá el tipo de toma más conveniente para presas con cortinas de tierra. de espesor. Hacia aguas debajo de la cámara de válvulas las descargas se pueden efectuar a través de tuberías a presión. En presas de pequeña altura con frecuencia se instalan las compuertas de emergencia y servicio en una estructura en torre. pudiendo haber necesidad de prever la construcción de dispositivos de disipación de energía en el extremo de salida.Los tramos de conductos que queden aguas arriba de la cámara o los tiros verticales deberán siempre conducir al agua con la presión interna provocada por la carga del embalse. habiendo necesidad de un puente de acceso y haciendo trabajar todo el conducto canal abierto. favorezcan la formación de tubificaciones a lo largo del contacto entre superficie exterior del conducto y el terraplén. Los mecanismos de emergencia se pueden colocar en estructuras a la entrada o en cámaras relativamente cercanas a la entrada. variaciones de niveles de agua en el embalse y cantidad de sólidos flotantes que puedan llegar a la toma. es conveniente que sean revestidos en su totalidad. Por otra parte. soportes y juntas de expansión. Puede no ser necesario instalar rejillas en tomas que trabajen con descarga o canales abiertos o túneles trabajando como tales. descargas requeridas. para poder realizar maniobras de inspección y reparación en caso necesario. Dependiendo del diseño particular en cada presa. Los elementos que constituyen una rejilla son . en línea quebrada con varios lados o semicircular. en obras de toma a través de cortinas de tierra.Se dotará a la tubería de anillos atiesadotes. Es deseable que las estructuras de entrada en que se instalen compuertas de control tengan acceso en todo tiempo. para el caso. Debido a las condiciones hidráulicas de que se hablará después. el desarrollo de la superficie de rejillas puede tomar formas relativamente caprichosas. Las rejillas se pueden desarrollar a loa largo de líneas quebradas o curvas. de acuerdo con las características del sitio o las condiciones particulares de la descarga. tierra y enrocamiento o túneles en las laderas. e incluso colocarse en torres de toma dentro del vaso. por consiguiente. Dicho revestimiento se deberá reforzar de acuerdo con las probables condiciones de carga a la que estará sometido de manera que se eviten agrietamientos que pueden ser nocivos. podrán ser necesarios o no dispositivos de energía. REJILLAS Las rejillas evitan que los sólidos flotantes atraviesen la estructura de entrada y entren a los sistemas de conducción. sean válvulas de emergencia. ESTRUCTURAS DE ENTRADA Las estructuras de entrada en obras de toma constan principalmente de rejillas o de una combinación de rejillas y compuertas de emergencia o control. en obras de tomas a través de cortinas de concreto la estructura de rejillas puede tener proyección en planta. las estructuras de toma a través de túneles en laderas se construyen a lo largo de las superficies inclinadas en las laderas. la obra de toma debe corresponder a las condiciones de cimentación. En algunos casos. pudiendo afectar los mecanismos que estén instalados aguas abajo. se de la posibilidad de instalar obturadores de aguja. Por ejemplo. para garantizar un buen comportamiento. Todas las grietas o fisuras en la roca exterior de la sección del revestimiento se deberán inyectar en forma adecuada a fin de garantizar el trabajo solidario entre roca y revestimiento. de acuerdo con las condiciones de la roca que atraviesen. así como machones de encaje en caso de cambios de dirección. En tomas con baja carga. Aun cuando los túneles pueden ser revestidos o no. como consecuencia de los asentamientos del cuerpo de la cortina. Esta última solución no se debe adoptar en los taludes de aguas arriba de las cortinas de tierra y enrocamiento. turbinas hidráulicas o bombas. cargas de operación. debido a los trastornos que se pueden presentar durante la operación. rectangular. incluyendo la zona de tuberías o descargas libres. de servicio. ya sea metálicas o de madera. relativamente frecuentes en México. principalmente en la parte aguas arriba de la zona de compuertas o válvulas. en el extremo de aguas abajo. se requiere mayor área de rejillas que de compuertas y. solo se intenta distinguir las estructuras haciendo referencia a la más relevante característica de la obra. La obra de excedencia es la estructura del sistema de almacenamiento que da salida a las aguas excedentes del nivel normal de embalse. puesto que al producirse un desbordamiento por encima de este tipo de presas.01 m. cuyo propósito es conducir los canales de inundación de una manera segura . ya que tiene por finalidad descargar en forma controlada los escurrimientos extraordinarios que llegan al embalse y que no esta previsto utilizarlos para fines para los que se construya la presa. se desborden sobre la presa y la destruyan. a 0. para alejar todo el peligro posible y tener la confianza de que el vertedor de demasías dejara pasar la avenida máxima probable. Las velocidades del agua a través del área neta entre las rejillas varían de 1 m/s en tomas someras hasta 5 m/s en rejillas instaladas en tomas profundas. Muchas veces es preferible transportar las soleras al sitio y colocarlas aisladas.0 m. es inminente el colapso de la estructura por erosión y deslave de sus materiales. de altura separadas 0. colocados cerca del centro de la solera. protegiendo la presa y sus obras auxiliares. El propósito de un vertedero es pasar el agua de las inundaciones de una manera segura aguas abajo cuando el embalse está lleno. formando un conjunto a base de pernos y se separadores de tubo. Tiene dos componentes principales: el vertedero de control y el canal del vertedero de control y el canal del vertedero. y con una longitud que puede llegar a los 4. La importancia que tiene la obra de excedencias es mucho mayor cuando la presa es de tierra o de materiales graduados. de acuerdo con las condiciones de cada caso. los que también hacen las veces de atiesadores.03m de ancho por 0. a 0.05 m. VERTEDEROS. la que aquí se propone es completamente arbitraría. Las soleras generalmente son de 0.0 m. sea de almacenamiento o derivación y cuya función es la de permitir la salida de los volúmenes de agua excedentes a los de aprovechamiento. TIPOS DE OBRA DE EXCEDENCIA Como todas las clasificaciones. Lo anterior establece de manera táctica la condición de que previamente se haya satisfecho la capacidad de aprovechamiento de la presa. sea en la zona de control o en la descarga. Uno de los elementos más importantes en una presa es la obra de excedencias o vertedor de demasías. al impedir que el agua de las crecientes que ya no pueda almacenarse en el vaso. OBRAS DE CONTROL Y EXCEDENCIAS Las obras de excedencias son estructuras que forman parte intrínseca de una presa. por lo que el desbordamiento de estas aguas podría originar daños considerables a la estructura. es estos casos se proyecta la obra de excedencias con un margen de seguridad considerable.15 m. Es posible formar marcos de ángulo de acero estructural y soldar las soleras a ellos. pero estos marcos son muy pesados y no tienen gran rigidez para las maniobras de montaje y desmontaje en caso de reparación. centro a centro. a 0. Consecuentemente.principalmente soleras de hierro apoyadas en vigas de concreto o vigas de acero estructural. o sea que el vaso se encuentre lleno hasta su nivel de “conservación” o “máximo de operación” antes que se inicien los desfogues por la obra de excedencia. ó 5.15 m.05 m. el agua se puede dejar caer libremente sin protección. si la roca de cimentación es resistente a la erosión. pero en caso contrario se debe prever alguna estructura para disipar la energía cinética del agua y amortiguar el impacto. o de contrafuertes. donde el espesor del concreto y la geometría general no son favorables para guiar la vena líquida desde la creta hasta la parte inferior. La cresta se forma para ajustarse a la vena líquida. Incorporar un cuenco amortiguador o cualquier otra estructura de disipación de energía. VERTEDORES DE CAÍDA LIBRE Los vertedores de caída libre están asociados a cortinas de arco. en cuyo extremo inferior puede existir un deflector o un estructura disipadora de energía. sobre la cual se permite el paso de flujo de agua. CORTINAS VERTEDORAS CON CAÍDA EN RÁPIDA Este tipo de vertedores se localizan en una sección reducida de una cortina de tipo gravedad. VERTEDORES CON TIRO VERTICAL Los vertedores con descarga en tiro vertical tienen una entrada en embudo que conecta a un túnel. . la parte inferior de la descarga se puede diseñar como un deflector o salto de esquí. si la cimentación es erosionable se requerirá la construcción de un tanque disipador de energía. Si la roca de cimentación es compacta y de buena calidad.aguas debajo de la presa. en las condiciones de gasto máximo. tierra y enrocamiento o cortinas de concreto. Tales asentamientos podrían provocar movimientos verticales y asentamientos en el canal de descarga del vertedor. debido a que estas estructuras están sometidas a algún grado de asentamiento después de terminada la construcción. puede provocar muy altas presiones hidrostáticas en la cara inferior de la losa y levantarla. de pendiendo del desnivel.. VERTEDORES CON DESCARGA DIRECTA EN CANAL Los vertedores con descarga directa en canal generalmente están asociados con cortinas de enrocamiento. . en ambos lados de la fractura. invariablemente.Esta forma de vertedores se adapta a presas con vaso de almacenamiento muy encañonado.0 m/seg. la cual. a su vez. Se considera buena práctica de ingeniería no localizar este tipo de vertedores sobre cortinas de tierra o tierra y enrocamiento. VERTEDORES CON CANAL LATERAL Estos vertedores tienen la particularidad de que el eje del canal de descarga es paralelo o casi paralelo al eje de la sección vertedora. los vertedores con descarga en canal se localizan en las laderas o en otros sitios apropiados. gastos relativamente pequeños y en que el agua que fluye a través de ellos esté libre de objetos que puedan obstruirlos. cuando por alguna causa no conviene que sean vertedoras. Esta es la razón por la que. la pendiente y la rugosidad de las paredes. pero siempre sobre terreno natural.0 o 50. Con tales velocidades cualquier desalineamiento de los planos del revestimiento. trayendo como consecuencia el fracaso de la estructura y de la cortina misma. es paralela o casi paralela al eje de la corriente. El agua que fluye en dichas descargas puede adquirir velocidades del orden de 40. La longitud de la cresta se determina en función de la operación del vaso. debe ser suficiente para acelerar el agua en dirección del flujo en el canal de descarga. En los vertedores con descarga directa con frecuencia la longitud de la cresta vertedora tiene la misma magnitud que el ancho del canal de descarga y del tanque amortiguador en el extremo inferior.El análisis hidráulico se basa en la suposición de que toda la energía del agua que pasa por el vertedor se disipa en turbulencias. Y el ancho del canal puede depender de las condiciones topográficas y de economía. El ancho del tanque amortiguador se relaciona con los niveles del agua debajo de la descarga. ya sea en canal o en túnel. DESCARGA DE LOS VERTEDORES Excepto para los vertedores con descarga en tiro vertical. el costo de la cortina de sí se instalarán o no compuertas en la cresta. la descarga de los vertedores de excedencias se efectúa en conducto abierto. el que se puede ahogar en ciertas condiciones de trabajo. y la pendiente en el canal lateral o canal colector. . y puede ser de cresta fija o de cresta móvil. y en ocasiones hasta dos vertedores uno en cada ladera. depende de cada caso particular y queda al buen juicio del proyectista. juzgados conjuntamente dentro de un marco razonable de los riesgos calculados que se pueden correr. Este es un problema que debe resolverse mediante el estudio hidrológico del aprovechamiento. Un vertedor construido en un puerto puede ser de cresta normal al canal de descarga o de cresta lateral. Localización del vertedor de demasías: el vertedor de demasías puede formar parte de la presa cuando esta se construye de materiales rígidos. Cabe aclarar que en todas las formulas de vertedores. En las presas de materiales flexibles. debido a que se pueden desarrollar ondas estacionarias indeseables o incluso brincar el agua fuera de los muros guías laterales. quedar localizado en algún puerto cuyo nivel este mas o menos al mismo que el del almacenamiento normal en el vaso. se debe tener cuidado de que las transiciones se hagan gradualmente. Determinación hidrológica: el primer problema que se presenta con relación al diseño de un vertedor de demasías es la determinación de su capacidad.Si por las condiciones anotadas antes no son iguales la longitud de la cresta y el ancho del canal y del tanque amortiguador. Longitud de la cresta vertedora: el problema fundamental para fijar la longitud de la cresta vertedora. o estar construido en una o en ambas laderas de la boquilla. o sea la longitud de la cresta y la carga sobre la misma. Hasta donde sea posible jugar estas dos condiciones. Esto quiere decir que se podría hacer un vertedor de una gran longitud con el fin de disminuir la carga sobre el vertedor. entraña un aspecto económico que debe observarse con detenimiento. Un vertedor localizado en la ladera puede ser de cresta fija o Creta móvil y también puede tener la cresta normal al eje del canal de descarga o paralela al mismo. se puede construir el vertedor en una de las laderas de la boquilla. la de Francais por ejemplo. inversamente disminuye la carga en una proporción determinada. tomando en cuenta además el aspecto económico de los posibles daños originados por la falla de la presa y los costos del vertedor y de alturas adicionales de la estructura. CAPACIDAD DE LA OBRA DE EXCEDENCIAS La capacidad hidráulica de las obras de excedencias debe determinarse mediante un cuidadoso estudio hidrológico. Lo anterior significa que mientras mayor sea la longitud de la cresta. tierra o enrocamiento no se debe construir por encima de ellas el vertedor de demasías. la que se fija de acuerdo con la creciente máxima probable y con la capacidad reguladora del vaso. intervienen conjugadamente los valores de L y H. Esta localización tiene la ventaja de que el vertedor de demasías queda independiente de la cortina. Vertedores localizados en los puertos: hay en que las condiciones topográficas del vaso permiten alojar el vertedor en un puerto o garganta cuyo nivel sea aproximadamente igual al de las aguas normales de embalse en el vaso. pero mayor elevación de la cortina con el costo consecuente. Vertedores localizados en las laderas de la boquilla: cuando la topografía del lugar se presta. . o bien. Si se procede inversamente se tendrá una situación invertida en cuanto a menor costo para la obra de excedencias. de acuerdo con las condiciones hidráulicas del escurrimiento. El vertedor de cresta móvil se construye cuando no hay espacio suficiente para alojar un vertedor de cresta fija cuya longitud es mucho mayor. evitándose de este modo cavitaciones destructivas. obteniéndose de este modo una distribución uniforme del flujo a todo lo largo de dicha cresta. Podría en este caso disminuirse la longitud del vertedor de cresta fija. Sin embargo. En general un vertedor de cresta móvil es mucho más costoso que uno de cresta fija. con una longitud de cresta menor que en el caso de un vertedor de cresta fija. ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UNA OBRA DE EXCEDENCIAS. por lo general consiste en un cimacio. Este vertedor de cresta móvil. permitiendo el paso controlado del agua a través de los claros que existen entre la pila y pila. sostenidas por pilas que se apoyan en la cresta vertedora. Colchón: el colchón forma un plano horizontal. dichas compuertas pueden permanecer cerradas o levantarse. El buen funcionamiento de la obra de excedencias. al que se le da un perfil adecuado con objeto de que el caudal de descarga quede siempre en contacto con el parámetro. sin aumentar la altura de la presa. aguas debajo de la cresta vertedora. Sección de control y transición: la sección de control es la línea que limita el colchón y la transición. que inoportunamente llegan al vaso cuando este se encuentra lleno a su capacidad de embalse normal. para lo cual sus proporciones deben ser tales que obligue a la corriente a formar un salto hidráulico verdadero. puede abrirse una serie de claros o vanos permitiendo el paso controlado de la avenida. Canal de acceso: la construcción del canal de acceso permite la entrada del agua contenida en el vaso a la estructura de control o cresta vertedora. radiales o deslizantes. que una distancia de 250 a 300 metros hacia aguas arriba de la cresta. para la misma altura del agua en el vaso. lo que se traduciría en una mucha mayor altura de la presa. hacer un estudio de índole económica. pero entonces habría necesidad de aumentar la carga. teniendo en cuenta en cada caso el costo de las cortinas con sus alturas correspondientes y compararlo con el incremento en el costo del vertedor de cresta móvil. en el que debe disiparse la mayor cantidad posible de la energía de la corriente que cae del cimacio. que permitan la descarga controlada de los caudales de las avenidas. con lo que se logra una regulación más eficiente de las avenidas y que se aprovechen mejor los escurrimientos del rio. en esta sección la corriente tiene el contenido mínimo de energía específica . requiere que esta quede constituida por una serie de elementos. es necesario para definir qué tipo de vertedor conviene emplear.Vertedores con descarga controlada o de cresta móvil: los vertedores pueden ser de cresta fija o bien de cresta móvil. debajo de la cresta vertedora. El cimacio es un muro por donde derrama el agua excedente de la presa. o la mitad de la carga. La longitud del canal de acceso debe ser tal. La elevación de dicha plantilla se fijara aproximadamente a dos metros. Los vertedores de cresta móvil son aquellos en que en su momento dado. Estructura de control o cresta vertedora: es la que regula las descargas de la obra de excedencias. no existan elevaciones mayores que la de la plantilla del canal de acceso. consiste fundamentalmente en una serie de compuertas. se le utiliza para conducir la corriente hasta el rio. Si en la zona donde llega el canal de descarga al rio existe un lecho muy resistente. Por la forma de la descarga: pueden ser de descarga libre o de descarga controladas por medio de compuertas. Tipos más comunes de vertedores:     Vertedores de descarga libre. Existen casos en que las secciones de transición. La transición es la zona comprendida entre la sección de control y el inicio del canal de descarga. este será el caso en que se necesite un tanque amortiguador. c. pero tiene la misma sección que el canal de descarga y su pendiente es muy pequeña o nula. Vertedores de canal lateral Vertedores de tiro o embudo. con sección de cala abierto. Por la localización de la obra de excedencias: como se ha visto. b. con cresta recta o en abanico. o hasta sitios lejanos de la presa para evitar cualquier peligro de erosión. Normalmente serán canales a cielo abierto.por lo que se forma un tirante crítico. hasta algún sitio donde no provoque daños a la estructura. sus plantillas se enlazan mediante curvas circulares simples o compuestas. que deberán resistir las altas velocidades por las que circula el agua por ellos. En esta zona de transición la anchura de la plantilla va disminuyendo desde la sección de control hasta la del canal de descarga. DIVERSAS FORMAS DE CLASIFICACIÓN DE LAS OBRAS DE EXCEDENCIA a. Evidentemente un factor fundamental en cada proyecto. la estructura puede formar parte del cuerpo de la cortina. Estructuras terminales: la corriente sale del canal de descarga a alta velocidad y con intenso poder erosivo. . siempre y cuando el pie de la cortina este suficientemente alejado. es la clase de materiales que constituyen el terreno donde se construye la obra de excedencias. deberá llegar el agua a baja velocidad y la estructura terminal deberá disipar la energía cinética que el agua adquiera a lo largo del canal de descarga. formado por curvas circulares compuestas. la estructura terminal podría ser cubeta de tipo salto de esquí que lance el agua al cauce a gran velocidad. Vertedores de sifón. o ser una obra separada. obtenidas experimentalmente en los modelos hidráulicos. Canal de descarga: por medio del canal de descarga se conduce el agua hacia el rio aguas debajo de la presa. d. si por el contrario el material del lecho del rio es erosionable. No lleva revestimiento de concreto. Por la forma o eje de la estructura de control: se clasifican como de cresta recta o de cresta curva a base de un arco circular o en abanico. construida en la ladera o en algún puerto aledaño al vaso. Canal de salida: el canal de salida es la prolongación del canal de descarga. De acuerdo con las condiciones topográficas. el canal de descarga puede quedar constituido por una verdadera rápida o caída de pendiente muy acentuada. Los vertedores de descarga directa se usan ampliamente en cortinas del tipo de gravedad. permite una operación más eficiente de la presa ante la presencia de avenidas. un sistema de compuertas colocado sobre un cimacio. el tratamiento de las llamadas presas vertedoras es idéntico al que se da para los diversos aspectos de los vertedores de descarga directa. el asiento de las compuertas deberá estar un poco aguas abajo del punto más alto de la cresta. Un vertedor de descarga directa es una sección de una cortina que se diseña para permitir el paso del agua sobre su cresta o corana.DESCRIPCIÓN DE LOS DIFERENTES TIPOS DE VERTEDORES. Puede decirse que en general no se modifica la forma del perfil del cimacio con respecto a casos de cresta libre y para reducir las pequeñas presiones negativas que se generan en la cresta. VERTEDORES DE DESCARGA LIBRE En general. . CIMACIOS CON DESCARGA CONTROLADA POR COMPUERTAS: Como se menciono anteriormente. EN ABANICO Conviene ese tipo de vertedores para aquellos proyectos que requieran una longitud de cresta muy grande y donde por razones de economía el canal de descarga deba ser angosto para evitar grandes excavaciones. y de contrafuertes. La descarga a través de cimacios controlados por compuertas radiales está dada por la formula de orificios. en arco. Un vertedor de canal lateral es aquel en el que el flujo después de pasar sobre la cresta vertedora. Este tipo de vertedores se usa ampliamente en cañones estrechos o boquillas muy cerradas donde no se dispone de una longitud de cresta suficiente para dar paso a la descarga máxima del vertedero. se le obliga a escurrir dentro de una canal que se traza paralelo a dicha cresta.VERTEDORES DE CANAL LATERAL. pero puede consistirá también de algún material de revestimiento colocado sobre la superficie natural del terreno. Generalmente la cresta vertedora es una sección de gravedad de concreto. . Estos vertedores de tiro pueden usarse en aquellos casos en que el espacio es inadecuado para otros tipos de vertedores.VERTEDORES DE TIRO O EMBUDO. . En un vertedor de tiro el agua cae a través de una especie de chimenea a tiro vertical hasta un conducto horizontal que hace pasar el agua hacia un punto aguas debajo de la cortina. Los vertedores de sifón tienen la ventaja de que pueden mantener automáticamente el nivel de la superficie del agua dentro de límites muy estrechos. habrá que asegurar que la localización resulte favorable desde el punto de vista de las condiciones geológicas del suelo. deben ponderarse los factores que enseguida se mencionan. que comúnmente puede tomarse como 0.VERTEDORES DE SIFÓN O SERVICIO. que comparados unos con otros. en la que C es el coeficiente de descarga. pues en primera instancia proporciona al proyectista una idea del tipo adecuado de la estructura. Topografía del sitio: es quizá el factor de más peso para la selección. Geología del sitio: con la conclusión que se obtenga del punto anterior. Elementos de juicio: varias son las razones que deben tomarse en cuenta para la elección de un determinado tipo de vertedor pues además de su facilidad de diseño. la elección más práctica para esta estructura. pues no puede correrse el riesgo del colapso total de la obra por la falla de la cimentación o del terreno que sostenga a la estructura. el gasto de descarga puede obtenerse por medio de la formula. buen funcionamiento hidráulico y posibilidades de construcción. Por ejemplo un vertedor de canal lateral resulta muy apropiado para una boquilla angosta. en cambio para una boquilla alta no resulta muy ventajoso. . Para gastos pequeños el vertedor de sifón actúa como un vertedor de descarga libre con cresta en el punto más alto de él. puede constituirlo un vertedor del tipo de sifón.9. Cuando no es necesario tener una gran capacidad de descarga y se cuenta tan solo con un espacio limitado. Para gastos más fuertes. deben tomarse en consideración toda una serie de factores y razonamientos. Vertedores de sifón CRITERIOS DE SELECCIÓN Para la elección del tipo de vertedor que resuelve un problema determinado. producen la solución más viable. están interrelacionados entre sí. lo cual significa un ahorro apreciable en el costo de la obra. La longitud. DISIPADORES DE ENERGÍA TANQUES AMORTIGUADORES La función de un tanque amortiguador es la de disipar la energía cinética del flujo supercrítico al pie de la rápida de descarga. mas la capacidad útil. la diferencia de nivel entre las elevaciones del nivel de aguas máximas extraordinarias (N. o sea. el cual es la conversión de altas velocidades del flujo a velocidades que no puedan dañar el conducto de aguas abajo. Elevación máxima extraordinaria del agua: esta elevación corresponde al nivel de aguas normales en el embalse (N. se llegara a definir la obra de control idónea. Economía: optimizando los puntos anteriores. antes de que el agua retorne al cauce del río.) para el caso de vertedores con descarga libre. es posible decidir la conveniencia de un vertedor de servicio que trabajara para avenidas con bajo periodo de retorno y otra estructura vertedora para avenidas con mayor periodo de retorno. requiriéndose además una buena operación. o de carácter extraordinario.A. . la obra de control generalmente se localiza en la propia cortina. Longitud de la cresta vertedora: del estudio de regularización de la avenida para vaso lleno. Gasto máximo de descarga: es la descarga máxima que se extraerá por la obra de excedencias. Se debe recalcar que existe una relación estrecha entre la velocidad y el tirante aguas arriba del salto hidráulico y el tirante conjugado aguas abajo del salto. sin perder de vista la seguridad y eficiencia del sistema. corresponde a la carga máxima sobre la cresta vertedora. siendo para este último caso más laborioso el proyecto y construcción del mismo.E) y el de la cresta vertedora. que es el que permite la descarga máxima posible. Datos para el diseño: los datos necesarios para efectuar el proyecto de una obra de excedencias se obtienen del estudio hidrológico de la presa de almacenamiento. el vertedor puede ser de cresta libre o controlada. ya que en las primera. Régimen de la corriente: dependiendo del régimen observado del rio. con objeto de comparar costos y escoger finalmente la mas económica. por lo que es necesario realizar alternativas. que no será siempre la más económica. el ancho y la profundidad del tanque amortiguador. se obtiene el dato correspondiente a la longitud de la cresta vertedora.M.Tipo de la cortina: este punto se refiere a la influencia que tiene el que la cortina sea rígida o flexible. Equivale a la elevación que se obtiene cuando el almacenamiento en el vaso es igual a la suma de la capacidad muerta o de azolves.N. Todos los diseños de tanques amortiguadores se basan en el principio del salto hidráulico.A. Operación: atendiendo a las recomendaciones del estudio hidrológico y en particular a los tránsitos de avenidas. saltos de esquí. impacto o difusores. OBRAS DE DESVÍO ASPECTOS CONSTRUCTIVOS DE LA OBRA DE DESVÍO Con el objeto de poder determinar el conjunto y las dimensiones de las obras de desvío se consideran los factores siguientes: .OTROS DISIPADORES DE ENERGÍA Existen otros tipos de disipadores de energía a base de cubetas ahogadas. Protección contra inundaciones es necesaria durante las excavaciones y tratamiento de la cimentación. E) LA PROBABLE SECUENCIA DE LAS OBRAS CONSTRUCTIVAS. y en una segunda etapa desviando el escurrimiento en conducto cerrado en la misma u otra ladera o a través de la cortina par el cierre de la boquilla. CONDICIONES DEL SITIO De acuerdo con las condiciones del sitio de construcción. C) TIPO DE CORTINA POR CONSTRUIR: de concreto o materiales graduados. A) ASPECTOS HIDROLÓGICOS El escurrimiento del río debe ser eliminado del sitio durante la preparación de la cimentación y hasta que la cortina haya alcanzado un nivel de seguridad. Esto se consigue por un ataguía aguas arriba y. frecuentemente. en una sola etapa continua de construcción. En este caso el escurrimiento de río deberá pasar por los túneles. pueden diferir en forma apreciable de aquel para una cortina de enrocamiento y materiales graduados. La magnitud del escurrimiento por desviar determina la capacidad de los conductos o la altura de las ataguías y la capacidad de los túneles cuando operen bajo la carga creada por las ataguías. también aguas abajo. En boquillas amplias. con elementos de control para cierre. etc. el desvío puede efectuarse en una o dos etapas de construcción. pero el desbordamiento de las ataguías en este período .A) ASPECTOS HIDROLÓGICOS B) CONDICIONES DEL SITIO: topográficos. la altura de la ataguía. las ataguías se construyen de concreto o enrocamiento. El flujo desviado puede pasar a través de una porción o a través de túneles localizados en las laderas. posiblemente. C). TIPO DE CORTINA POR CONSTRUIR Los requerimientos para un desvío en el caso de las cortinas de concreto. el cual puede utilizarse para reducir la capacidad de descarga de los túneles y. es práctica común efectuar un desvío en dos etapas constructivas: una primera etapa desviando el escurrimiento en conducto abierto en una de las laderas. La ataguía de aguas arriba puede crear algún almacenamiento temporal. De acuerdo con las condiciones locales y el tipo de cortina. obras de control. como obras de toma. D) CARACTERÍSTICAS Y LOCALIZACIÓN: del resto de las estructuras hidráulicas que forman la presa. materiales de construcción. obras de excedencias. En boquillas muy angostas es obligado que el conducto o conductos para desvío sean túneles localizados en las laderas. geográficos. vertedora o no vertedora. B). D). Dichas obras deberán ser tales que se puedan incorporar al programa de construcción con un mínimo de perdidas. SECUENCIA DE LAS OBRAS CONSTRUCTIVAS En el esquema para obras de desviación. En la mayoría de los casos serán de usos múltiples. puede permitirse que los grandes gastos pasen a través de huecos en molinitos alternados o huecos en el concreto con dispositivos para control con compuertas. sean pequeños o grandes. excepto las limpias necesarias y el retrasó en el programa de construcción. antes de que se establezcan los requerimientos para el sistema de conducción o distribución. cuando los colados arriba de la cimentación lleven cierto avance. con el objeto de suministrar la carga necesaria. CARACTERÍSTICAS Y LOCALIZACIÓN DEL RESTO DE LAS ESTRUCTURAS HIDRÁULICAS QUE FORMAN LA PRESA En la planificación de las obras de la presa. como puede ser una obra de toma. construcción y mantenimiento de un sistema de conducción y distribución es una parte integral de la mayoría de los aprovechamientos de recursos hidráulicos. economía y riesgos calculados. peligro y retrasó. SISTEMA DE CONDUCCIÓN ABIERTA Y SUS ESTRUCTURAS El diseño. es conveniente considerar la posibilidad de que el túnel o túneles de desvío se puedan utilizar en alguna obra permanente posterior. arriba de la zona de aprovechamiento. dependiendo del tipo de aprovechamiento y de las características particulares de cada uno de ellos. E). Si el sistema de distribución es a base de flujo por gravedad. simples o complejos y ya sea que sirva para uno o diferentes usos.puede no causar daños de consideración.6 Obras de Conducción. en los estudios de . 5. Sin embargo. Son muy variados los factores que se deben considerar para obtener un valor adecuado para la capacidad de conducción. los vasos de almacenamiento deben quedar localizados a una elevación adecuada. Para optimizar los beneficios del aprovechamiento. el proyecto complejo se debe considerar como una unidad. se trata de seleccionar un conjunto de estructuras con características óptimas considerando practibilidad. descarga de fondo o descarga de obra de excedencias. En el caso de cortinas de concreto. REGULACIÓN: represas. drenaje. complementados con la utilización de estructuras tipo. los cuales conducen el agua a través de depresiones del terreno. para cualquier condición de flujo. además de la cantidad de agua necesaria para su uso de debe añadir la correspondiente a perdidas a lo largo de la conducción que se puede atribuir a infiltración. evaporación y perdidas de operación. mecánica de suelos y rocas e ingeniería estructural. se instalan en un canal con el objeto de garantizar los niveles del agua a cierta elevación. así como con programas de computación. ESTRUCUTARAS DE REGULACIÓN También denominadas de control. el sistema de conducción y distribución. ELEMENTOS DE SEGURIDAD ESTRUCTURAS TIPO ESTRUCUTRAS PRECOLADAS. funcionan como estructuras partidoras de gasto. En el caso de un aprovechamiento. de operación automática. mecánica de fluidos. tuberías. Cuando la capacidad ha sido establecida. alcantarillas y pasos superiores se utilizan para proteger los bordes del canal contra erosión y desborde por escurrimientos superficiales producidos por lluvias. En la nomenclatura usual se les llama “represas”. puentes canal y sifones invertidos. precoladas. así como regular los gastos a lo largo del canal. túneles. ESTRUCTURAS DE PROTECCIÓN Se requieren estructuras de protección en un canal para evitar que el agua desborde y lo haga fracasar. Las estructuras que frecuentemente se consideran en un sistema de conducción se pueden clasificar de acuerdo con su propósito en: CONDUCCIÓN: canales. obras de desfogue. tanques. Desde este punto de vista. PROTECCIÓN: entradas. rápidas. Las entradas al canal guían el flujo . Estructuras cono cunetas. entradas al canal.factibilidad que proceden al diseño y la construcción se deben compilar suficientes datos para efectuar los análisis hidrológicos que permitan obtenerla con suficiente precisión. se pueden diseñar con los principios fundamentales de hidráulica. rápidas dentadas. caminos carreteros o ferrocarriles. así como las estructuras de control. talwegs naturales. MEDICIÓN: estación de aforo DISIPACIÓN DE ENERGÍA: caídas. LAS ESTRUCTURAS DE CONDUCCIÓN Incluyen: a) Al propio canal b) Rápidas por medio de la cuales se unen tramos de canal a diferente elevación c) Puente-canal por medio de los cuales se cruzan depresiones del terreno o talwegs de drenaje natural d) Sifones invertidos. constan de una serie de compuestas deslizantes o radiales que forman un conjunto y se localizan aguas abajo de tomas laterales o desfogues. se prevé la instalación de vertedores laterales. las alcantarillas permiten que el agua cruce por abajo del canal.hacia el canal. Para evitar que los bordos y bermas del canal sean sobrepasados por exceso de gasto en el canal. desfogues a base de compuertas o sifones. . y los pasos superiores conducen el agua para que cruce encima de las coronas de los bordos.