LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONALMinisterio de Planificación Federal, Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Título IV Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 1 LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal, Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I HIDROLOGÍA ÍNDICE MODELACIÓN DEL SISTEMA ANTE EVENTOS EXTREMOS / ESTRUCTURAS DE DESCARGA .......................................................................................................................... 3 CARACTERÍSTICAS DEL EMBALSE .................................................................................. 3 Curva Cota – Volumen.................................................................................................... 3 Curva de Descarga ......................................................................................................... 4 HIDROGRAMAS DE EVENTOS EXTREMOS ....................................................................... 4 MODELACIÓN HIDROLÓGICA / HIDRÁULICA DEL EMBALSE ......................................... 6 CONCLUSIONES .................................................................................................................. 8 ESTRUCTURAS DE DESCARGA: VERTEDERO................................................................. 9 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 9 VERTEDERO PRINCIPAL .................................................................................................... 9 Capacidad de descarga con cresta libre ....................................................................... 12 Efecto del paramento aguas arriba ............................................................................... 13 Efecto de la sumergencia aguas abajo. ........................................................................ 14 Efecto de las cargas diferentes a la de proyecto ........................................................... 16 Curva de descarga del vertedero .................................................................................. 16 Diseño de la rápida ....................................................................................................... 17 Determinación del índice de cavitación ......................................................................... 19 Curva de empalme entre la rápida y el cuenco ............................................................. 20 Diseño del cuenco disipador de energía ....................................................................... 20 REFERENCIAS ................................................................................................................... 22 APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 2 000 años de Recurrencia.00 25000.00 Volumen (Hm3) 20000.00 Cota (msnm) APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 3 .Volumen 30000.00 5000.00 0. se simuló el tránsito de la Crecida Máxima Probable y de la crecida para 10. En particular. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos MODELACIÓN DEL SISTEMA ANTE EVENTOS EXTREMOS / ESTRUCTURAS DE DESCARGA Con el fin de dimensionar las obras de descarga para las distintas funciones del aprovechamiento multipropósito ante eventos extremos. Las características del embalse empleadas en el modelo se presentan a continuación: CARACTERÍSTICAS DEL EMBALSE Curva Cota – Volumen Se utilizó la curva del Proyecto de Agua y Energía.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.00 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 -5000. Curva Cota .00 10000. se efectuó la modelación hidrológica/hidráulica del embalse.00 15000. 70 m Vertedero Principal 610. Para hacer esto factible se emplearon distintas curvas de descarga en cada instante de tiempo en que fue discretizada la apertura.000 años Recurrencia).50 m Cantidad de vanos = 6 Descargadores de Fondo 540.070 m3/s.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.50 (labio) Altura compuerta = 19. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Curva de Descarga En la elaboración de las curvas de descarga con las que se opera el embalse se consideraron los siguientes órganos de evacuación: Órgano de evacuación Cota (m) Dimensiones / Características Longitud neta de vano = 14. El caudal pico para la CMP es de 25. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 4 . En correspondencia con este nivel de discretización se subdividieron los caudales de entrada en intervalos de 5 minutos HIDROGRAMAS DE EVENTOS EXTREMOS Para considerar los ingresos al embalse. generados por AIC (CMP) e INA con modelo de AIC (10.00 350. se utilizaron los hidrogramas de eventos extremos correspondientes a la crecida máxima probable (CMP) y a la crecida de 10000 años de recurrencia (Decamilenaria). El paso de tiempo fue interpolado en intervalos de 5 minutos para permitir la operación modulada. El caudal pico para la crecida Decamilenaria es de 20.00 m^3/s Se tomó en cuenta la velocidad de apertura de cada compuerta considerando el funcionamiento inicial como orificio y su transición a vertedero libre propiamente dicho con la correspondiente variación en el coeficiente de descarga.217 m3/s.00 m Ancho de pilas = 2. LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos HIDROGRAMA DE CRECIDA DECAMILENARIA 30000 25000 Caudal (m3/s) 20000 15000 10000 5000 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 600 700 800 Tiempo (hs) HIDROGRAMA DE CRECIDA MAXIMA PROBABLE 30000 25000 Caudal (m3/s) 20000 15000 10000 5000 0 0 100 200 300 400 500 Tiempo (hs) APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 5 . regido por el siguiente esquema de supervisión: • El manejo se basa en la sola observación del nivel alcanzado en el embalse (no se considera la posible existencia de un sistema de alerta). • Si el nivel no se restituye se procede a aumentar la descarga. • Del mismo modo. Con el fin de determinar los niveles que permitan optimizar la respuesta ante crecidas. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 6 . como criterio de operación en el evento extremo el sólo manejo de las compuertas de vertedero y descargador de fondo. • Ante incrementos de nivel que superen en cualquier magnitud el máximo nivel de operación fijado. El Nivel Inicial Evento Extremo permite cumplir con los siguientes criterios: • Máximo nivel alcanzado en el embalse para cualquier condición 629. se ensayaron criterios de manejo durante la crecida.800 m3/s Se consideró para toda modelación. los mismos son cerrados en la medida en que el nivel se encuentre por debajo del valor de operación.00 MOP • Máximo caudal en Portezuelo Grande generado por la erogación de la CMP 11.500 m3/s • Máximo caudal erogado para la crecida Decamilenaria 7. se procede al aumento de la capacidad de evacuación según la discretización dispuesta.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. En los gráficos siguientes se presentan los resultados para ambos tránsitos (CMP y Decamilenaria) junto a las características físicas (labio de vertedero y borde de compuertas) y operativas en condición extrema (Nivel Inicial Evento Extremo) de la propuesta que cumple con las condiciones postuladas. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos MODELACIÓN HIDROLÓGICA / HIDRÁULICA DEL EMBALSE Mediante el empleo de múltiples corridas de HEC-1 se desarrolló un modelo de tránsito en embalse para los hidrogramas de eventos extremos y para las restricciones que seguidamente se detallan. • Para la simulación del tránsito de la CMP a través del embalse se considera como criterio de seguridad que una de las compuertas se encuentra fuera de operación. 50 MOP 5000 NIV MAX OP NORMAL 610 0 250 NIV MAX EXTR 605 270 290 310 330 350 370 TIEMPO (h) Tránsito de Crecida Decamilenaria: Gráfico de Caudales y Niveles APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 7 .50 MOP HIDRO-DECA EROG NIVELES LABIO VERT BORDE COMP LABIO DE VERTEDERO: 610.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. COMPUERTAS: 629.95 MOP BORDE SUP.CHIHUIDO I 25000 635 MÁXIMO NIVEL DECAMILENARIA: 628.50 MOP 630 20000 625 15000 620 10000 MÁXIMA EROGACIÓN DECAMILENARIA: 7800 m3/s 615 NIVELES (msnm) CAUDAL (m3/s) NIVEL INICIAL EVENTO EXTREMO: 623.50 MOP 15000 620 MÁXIMA EROGACIÓN CMP: 11850 m3/s 10000 625 NIVELES (msnm) MÁXIMO NIVEL CMP *: 629.00 MOP 25000 EROG CAUDAL PORTEZUELO NIVELES LABIO VERT 615 CAUDAL EN PORTEZUELO GRANDE: 11500 m3/s HIDRO-CMP BORDE COMP LABIO DE VERTEDERO: 610. COMPUERTAS: 629.50 MOP 20000 CAUDAL (m3/s) BORDE SUP.CHIHUIDO I 30000 635 630 NIVEL INICIAL EVENTO EXTREMO: 623. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos TRANSITO CMP .50 MOP 5000 0 250 NIV MAX OP NORMAL NIV MAX EXTR 610 605 270 290 310 330 350 370 TIEMPO (h) Tránsito de CMP: Gráfico de Caudales y Niveles TRANSITO DECAMILENARIA . En el gráfico del tránsito de la CMP se incluye el traslado del hidrograma de salida en la sección de Portezuelo Grande para visualizar el desfase de la onda y la atenuación de la misma.800 m3/s hacia aguas abajo. CONCLUSIONES La capacidad de descarga modulada por órganos de evacuación ha demostrado ser suficiente para erogar el incremento de caudal correspondiente a cada situación extrema.850 m3/s a 11.500 m3/s a un diseño para la CMP y 25. Se genera una atenuación adicional en el tramo hasta Portezuelo Grande por el tránsito en el río. Los niveles alcanzados en el embalse no comprometen la zona de Bajada del Agrio más de lo que sería afectada por el propio paso de la crecida para las recurrencias consideradas.800 m3/s. El sistema de Control de Crecidas del Neuquén con Chihuido I cambia de un diseño originario para 5000 años y 11. el sistema de control de crecidas del Neuquén en Chihuido I eroga 7. el sistema puede manejarse para erogar un caudal de 7. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Para obtener la atenuación que ocasiona el tramo del cauce aguas abajo del embalse desde el punto de descarga hasta alcanzar Portezuelo Grande. Ante la crecida decamilenaria. disminuyendo el caudal pico de 11. pasando de un pico de 25.5 h y la atenuación alcanza el 3%. los que podrán ser manejados por la derivación en Portezuelo Grande hacia el sistema de Los Barreales. El tiempo de desfase es de aproximadamente 9.850 m3/s. Para el caso de la crecida decamilenaria (20.500 m3/s Mediante un adecuado sistema de alerta y un idóneo equipo de manejo las condiciones de seguridad aumentarán.070 m3/s a 11.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.070 m3/s. Los órganos de descarga propuestos presentan dimensiones acordes a emprendimientos de estas características brindando un adecuado grado de operación (caudal específico: 160 m3/(m. La crecida máxima probable es atenuada en forma sustancial.s)) La apertura en escalones parciales de las compuertas posibilita la modulación en la descarga de cualquier situación que se presente. sin esperar ningún daño en las obras de regulación que componen el mismo ante este evento extremo.217 m3/s). con lo que se genera una sustancial mejora en la protección ante las crecidas en el río Neuquén. se empleó el modelo FLDWAV en secciones obtenidas de imágenes RADAR de NASA tras un muestreo digital de las mismas. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 8 . VERTEDERO PRINCIPAL La Cresta del vertedero principal se ubica en cota 610.71 m cada uno separado en dos grupos. La evacuación de caudales se completa mediante una rápida y la disipación de energía con un cuenco amortiguador aguas abajo.S. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 9 . P: 5.50 m • Longitud del canal de llegada: 400 m • Altura del paramento vertical. Army Corps of Engineers. descarga con rápida y amortiguación con cuenco. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos ESTRUCTURAS DE DESCARGA: VERTEDERO INTRODUCCIÓN Para el objeto de erogar las crecidas ya laminadas por el embalse se prevé la construcción de vertedero de tipo Creager.00 m • Ancho de vertedero: 100. De esta manera la carga de diseño queda definida (Hd) = 18.96 m • Nivel de la platea de acceso: 605.50 m. su geometría se presenta en este mismo informe.Standard del U. Las pilas son del tipo III USACE. La estructura está formada por 6 vanos de 14.50 m • Carga máxima (Hmáx): 18. b) Determinación de la Ley de descarga del vertedero. tiene 6 vanos de 14. con regulación con compuerta. Los parámetros a considerar se resumen a continuación: • Cota de cresta del vertedero: 610.70 m La carga de diseño considerada corresponde al caudal de salida para CMP: 11850 m3/seg.71 m de ancho cada uno.96 m.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. canal de acceso. Descripción del vertedero principal: El modelo responde a un vertedero regulado con perfil WES . A continuación se presenta: a) Diseño de la geometría del perfil vertedero. Hd Hd n Donde x e y son las coordenadas de la cresta con el origen en el punto más alto. y K y n son parámetros que dependen de la pendiente de la cara aguas arriba y de la altura de la carga de velocidad.S.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. Hd es la altura de diseño excluyendo la altura de velocidad del flujo. 1986). Department of the Interior – Bureau of Reclamation.00 metros APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 10 . Elementos de las secciones de las crestas con la forma de la lámina vertiente (Diseño de Pequeñas Presas. U.33 Hd). Las características del perfil se observan a continuación: Figura 1. 1966) El perfil se puede representar por la ecuación siguiente: x y = −K.S. Bajo esta condición la carga total es igual a la carga de diseño (Chow.50 – 605.33 veces la carga de diseño. excluyendo la altura o carga de velocidad entrante (P > 1.50 = 5. En el caso de la presa de Chihuido la profundidad de aproximación es: P = cota de coronamiento – nivel de la platea de acceso = 610. Army Corps of Engineers. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos a) Geometría del Perfil del Vertedero: El perfil responde a una de las formas estándar propuesta por Waterways Experimental Station del U. El efecto de la velocidad entrante es despreciable cuando la altura P del vertedero es más grande que 1. 52 Lo descrito anteriormente define el siguiente perfil del vertedero cuya gráfica y tabla de valores se muestran a continuación: Perfil Vertedero 0 -2 Y (m) -4 -6 -8 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 9 10 8 7 6 5 4 3 2 1 -12 0 -10 X (m) Figura 2.2 APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 11 .064 m/s. por lo que la carga de velocidad debe considerarse. Perfil del vertedero Perfil del vertedero X Y 0 0 0.06 1.75 y K = 0.1 0 0. Se adoptaron entonces los siguientes valores: Para paramento aguas arriba: n =1.33 Hd = 25.5 -0.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.12 2 -0.54 m/s y las pérdidas en la misma serán de 0. Con estas condiciones la velocidad en el canal de acceso será de 7.134.22 metros. Con estos valores se obtiene una relación ha/H0 de 0.5 -0.46 m.02 1 -0.137 y una relación ha/He de 0. la carga de velocidad será de 2. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Entonces P = 5 metros <<< 1. R2 = inf.15 -7.H e3 / 2 donde He es el espesor de la lámina vertiente que incluye la altura debida a la velocidad de aproximación.4 3.5 -2.28 15.5 -5.5 -3 10.19 Xc = 3. ha.62 16.06 16.5 -7.5 -4.73 18.15 6. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 12 .5 -6.41 R2/Ho = inf.54 7.66 4.685 R1/Ho = 0.81 5.52 4 -0.98 8.5 -1.84 13.29 3 -0.58 El perfil se completa con dos curvas en la nariz con las siguientes características: Xc/Ho = 0.44 Yc/Ho = 0.5 -0.87 17.46 R1 = 8. Capacidad de descarga con cresta libre El caudal vertido sobre un vertedero tipo Ogee es: Q = C.5 -4. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos X Y 2.5 -3.57 11.19 12.5 -1.5 -8.5 -7.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.04 Yc = 0. En los planos se puede ver detalle del vertedero principal.5 -0.5 -1.47 9.L.54 14.5 -0.5 -9. 50 m se tiene que P/Hd = 0.00 m y Hd = 18. En las relaciones grandes el efecto es de disminución del coeficiente. La longitud efectiva de la cresta dependerá del número de pilas y de su forma.64 pies 1/2 /seg. la inclinación del paramento de aguas arriba antes de la cresta produce un aumento en el coeficiente de descarga. Se comienza el estudio definiendo el valor del coeficiente C y luego se determinará la longitud efectiva. Coeficientes de descarga para las crestas de cimacio en pared vertical (Diseño de Pequeñas Presas. Figura 4. Department of the Interior. la inclinación del paramento de aguas arriba. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Para el diseño del vertedero de Chihuido He= 18. b) Determinación del coeficiente de descarga Efecto de la profundidad de llegada Dado P = 5.50 m.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. tales como el calado de aproximación. la relación entre la forma real de la coronación y la forma ideal. entonces la figura 189 del “Diseño de Pequeñas Presas” en la página 307 se obtiene el coeficiente de gasto C0= 3.S. 1966) Efecto del paramento aguas arriba Para pequeñas relaciones profundidad de llegada-carga sobre la cresta. El coeficiente APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 13 . El coeficiente de gasto de vertedero (C) depende de distintas variables.27. U. la interferencia del zampeado de aguas abajo y el calado de aguas abajo. LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. relación de cargas. En el caso del vertedero de Chiuido.035 para narices redondas. El valor de C corregido de 3.S. lo que altera el coeficiente de descarga. L. Para nuestro caso se tiene un valor (hd+d) / h0.74 pies 1/2 /s.1 para narices gruesas. Las formas propuestas por el U. Los valores aproximados para Kp dados por Creager y Justin (1950) van desde 0. igual a 1. La distancia vertical entre la cresta del vertedero y el tirante de la corriente en el canal de aguas abajo está relacionada a la descarga del vaso. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos de descarga se reduce con las relaciones grandes de P/H0 solamente con los taludes relativamente pequeños. por lo que se obtiene un coeficiente C de 2. Cuando el nivel de aguas abajo de un vertedero es lo suficientemente elevado para afectar la descarga se dice que éste es ahogado.99. 0. Estos valores se aplican a pilares con un espesor igual a aproximadamente un tercio la altura sobre la cresta. el coeficiente se verá afectado debido a que se trabaja con relaciones P/H0 pequeñas.54 lo que da una relación Cs/C0 = 0. será menor que la longitud neta de la cresta. la longitud efectiva. El efecto puede tomarse en cuenta reduciendo la longitud neta de la cresta como sigue: L = L´−(N K p + K a ) H e donde: L= longitud efectiva de la cresta L´= longitud neta de la cresta N= número de pilas Kp = coeficiente de contracción de pilas Ka = coeficientes de contracción de los estribos He = carga total sobre la cresta El coeficiente de contracción de las pilas. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station se presentan a continuación: APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 14 .045 m 1/2 /s.4 para narices delgadas o puntiagudas y es 0. es afectado por la forma. Efecto de la sumergencia aguas abajo. y velocidad de llegada. Determinación de la longitud efectiva: Cuando las pilas y los estribos de la cresta tienen una forma que produce contracciones laterales sobre la descarga. ubicación. espesor. Kp. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Figura 7.E. Los coeficientes de contracción se determinaron de estudios de modelos (U. Formas de la nariz en presas altas (U. (U. Hydraulic Design Chart 111-6 WES 4-1-53). se presentan a continuación: Figura 8.S. Hydraulic Design Chart 111-6 WES 4-1-53). Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station. Army Corps of Engineers Waterways Experiment Station. Coeficientes de contracción para pilas de varias formas de nariz en presas altas con la nariz ubicada en el mismo plano vertical que las caras aguas arriba del vertedero W. Army Engineers Waterways Experiment Station. Hydraulic Design Chart 111-6 WES 4-1-53).S.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.S.S. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 15 . Las curvas obtenidas para relación p/Hd > 1 en función a cargas distintas a las de proyecto. Según el Manual de Diseño de Pequeñas Presas para carga de proyecto y pilas de tajamar tipo III corresponde un valor de Kp = 0. U.70 m. La longitud efectiva de cada vano para la carga de diseño queda entonces igual a L = 14.S. 1966) Curva de descarga del vertedero De acuerdo a todas las consideraciones planteadas se llega a la siguiente expresión para el cálculo de caudales (sin compuertas). El valor de K para el vertedero principal de la presa de Chiuido no presenta modificaciones significativas en función de la carga para valores que van de 0. aumentando la descarga. Las secciones más anchas darán por resultados presiones positivas a lo largo de la superficie de contacto de la presa. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos La forma propuesta en el proyecto corresponde a una pila de nariz tipo III. Department of the Interior. Efecto de las cargas diferentes a la de proyecto Cuando a la cresta de cimacio se le da una sección de forma distinta a la ideal o cuando se le ha dado una forma para una carga mayor o menor que la que se considera.50 m de ancho.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.6 a 1 de la relación H/Hd. reduciendo la descarga. cuado He es la carga que se está considerando. Coeficientes de descarga para cargas diferentes de la de proyecto (Diseño de Pequeñas Presas. En la figura 190 de la página 307 del libro del “Diseño de Pequeñas Presas” se muestra la variación de los coeficientes en relación con los valores de (He/Hd). Figura 5.010. el coeficiente de descarga diferirá del obtenido anteriormente. y 2. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 16 . Con una sección más angosta se producirán presiones negativas a lo largo de la superficie de contacto. 000 4.96 m) Curva H-Q 18000.00 14000.61 1 18.70 metros cada uno con pilas tipo 2 y carga de diseño de 18.000 17.00 10000.000 10.000 9.000 21.4 2725.000 16.000 11. 6 vanos de longitud neta 14.8 8307.000 14.1 5229.87 0.31 0.000 2.H 3 / 2 A continuación se presenta la curva de descarga correspondiente al vertedero de Chiuido (Tipo WES.00 4000.000 5.000 23.06 1.000 8.00 6000.000 22.23 0.74 Diseño de la Rápida y el Cuenco Disipador Diseño de la rápida APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 17 .000 15.00 Carga H (m) Figura 9: Curva de descarga Vertedero He/Ho He Q=C*B(neta) He^1.000 18.00 2000.6 11.36 0.2 3.5 0.000 13.000 0.00 8000.5 11850 1.00 Caudal Q (m3/s) 12000.7 915.2 22.05. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Q = 2.00 16000.000 12.000 6.000 3.1 20.000 19.4 7.L.000 7.2 15724.000 20.9 16.8 14.00 24.65 10036.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.35 13709. 25 22. el cálculo se efectúa desde aguas arriba hacia aguas abajo.34 10 100 5. Como se mencionara previamente.71 25.04 592. Dado que la pendiente del canal es mayor que la crítica. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos El objetivo de las rápidas es lograr la aceleración del flujo aguas abajo de las estructuras consideradas.28 50 100 4.05 23.14 589.11 23.18 22.66 587.69 599.04 40 100 4.57 596. Siguiendo esta metodología de cálculo.48 26.57 20 100 5. ANCHO TIRANTE VELOCIDAD COTA DE SOLERA COTA PELO DE AGUA m m m/s 0 100 5.52 60 100 4. se ha diseñado una rápida con las siguientes características: Longitud: 297 m Pendiente: 7% Rápida aguas abajo del vertedero El funcionamiento hidráulico sobre la rápida del vertedero ha sido evaluado mediante el análisis del flujo gradualmente variado que se desarrolla en la misma.99 599.39 600.25 90 100 4.8 30 100 5.53 26.79 594.29 598. estableciendo de dicha manera las condiciones de ingreso al cuenco disipador de energía.18 578.87 590.89 596.93 583.18 594.76 70 100 4.6 591.57 25.4 589.19 596 80 100 4.75 120 100 4.99 591.82 24.09 593.5 100 100 4.59 597.76 593.93 24. en virtud de las singularidades de la fundación de las obras así como por las condiciones de funcionamiento hidráulico del vertedero.62 25. PROGR. Los resultados obtenidos se muestran a continuación.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.15 100 4.45 297 100 4.87 24.3 130 100 4.56 245.49 595. se procedió a la determinación de las características hidrodinámicas del escurrimiento para caudal erogado de 11850 m3/s.69 592.32 591.09 601.88 595.67 25.47 593.43 575. tomando como condición inicial en su sección de arranque el tirante correspondiente a cada uno de los caudales considerados.78 APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 18 .3 579.99 23.92 586.77 24. 6 – 0.). expresado en m. TOLERANCIA Tipo de irregularidad Abrupta Gradual T1 25 mm 1:4 T2 12 mm 1:8 T3 6 mm 1:16 Criterio del U.4 0.4 – 0. g: aceleración de la gravedad. h: tirante líquido. para distintos tipos de irregularidades. las tolerancias indicadas se vinculan con el índice de cavitación del escurrimiento. 3-11 T1 T1 T1 T2 Revisión del proyecto APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 19 . La condición de cavitación en la rápida se alcanzará si el índice de cavitación K es menor que un índice de cavitación crítico Kc (K < Kc). considerando la existencia o no de dispositivos de aireación forzada: Índice de cavitación del escurrimiento > 0. pv: presión de vapor del agua.S. el criterio especifica determinadas tolerancias de terminación de la superficie de hormigón.R. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Determinación del índice de cavitación En las tablas precedentes se incluye el denominado índice de cavitación del escurrimiento.R. resumiéndose en la Tabla Ape. U: velocidad media del escurrimiento. 3-11 los valores límites para cada tolerancia.S. en m/s. A pesar de que existen distintos métodos para hallar el valor de Kc.2 – 0. los índices de cavitación con el grado de terminación admisible y marca además la eventual necesidad de incorporar dispositivos de aireación para mitigar los riesgos de erosión por cavitación.24 m. considerada como –0. es práctica corriente el uso del criterio del United States Bureau of Reclamation (U.1 < 0. de acuerdo a lo que se indica en la tabla.B. Este criterio relaciona.2 0. – Clasificación de tolerancias De acuerdo a este criterio. Para el caso de las irregularidades abruptas y graduales.B. en m2/s.6 0.33 – pv) / (U2/2g) donde: K: índice de cavitación del escurrimiento.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. el cual se calcula como: K = (h + 10.1 Tolerancia sin aireación Tolerancia con aireación T1 T2 T3 Uso de aireación Revisión del proyecto Tabla Ape. LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.00 m. que dificultaría el diseño del cuenco. sino también de los niveles de restitución aguas abajo del mismo.10. Con esta finalidad. El criterio considerado para definir esta curva ha sido el de asegurar que el escurrimiento no genere condiciones de separación de la lámina respecto del borde sólido. se calculó la trayectoria del borde inferior de la lámina líquida considerando para ello la velocidad teórica. dada por el caudal de 11850 m3/s. El diseño del cuenco disipador de energía dependerá no sólo del caudal y del ancho de la estructura. Más allá de estas consideraciones iniciales. Se ha definido como cota del umbral final del cuenco. estos niveles dependen directamente de las variantes de canalización. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos En consecuencia. Diseño del cuenco disipador de energía El escurrimiento de alta velocidad a la salida de la rápida requiere de una estructura que permita reintegrar el flujo al cauce aguas abajo de las obras de descarga con la menor energía posible. se han tenido en cuenta las siguientes condiciones de borde para su diseño: Se evaluaron alternativas tendientes a reducir los volúmenes de obra. ya que el valor mínimo de K alcanza 1. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 20 . de modo que este resulta el punto de arranque del canal de descarga. el valor 530. sino a un brazo que será canalizado mediante trabajos de excavación. Dado que la descarga no se produce al cauce natural de un río. Para la condición de diseño. Curva de empalme entre la rápida y el cuenco Una vez que la rápida ha alcanzado el punto cuya cota es 579. se puede afirmar que no existe riesgo de cavitación en toda la rápida. se han evaluado distintas posibilidades de cuenco disipador de energía. De esta manera se obtiene la curva presentada en tabla y plano. el nivel de restitución en la sección final del cuenco debe ser 540.71 m. A los efectos de cumplir con esta premisa. tanto en relación con la excavación así como con los trabajos de hormigón. teniendo en cuenta las velocidades y tirantes del escurrimiento para los cuatro escenarios analizados. se debe definir una curva que permita empalmar esta sección con la solera del cuenco disipador de energía.83 m. Esto marcaría un espectro muy amplio de posibles niveles. de manera que no se presenten presiones negativas. El manual de diseño de esta institución permite determinar. resultando rápidamente convergente. tipo II (Figura Ape. De este modo. En este sentido. se empieza el proceso de cálculo partiendo de la cota correspondiente a la sección inicial del canal de descarga. se determinan su longitud. así como el número de Froude. ▪ Dado que al profundizar el cuenco se modifican la velocidad. En el diseño de los cuencos disipadores. empleando para ello la expresión de Belanger. se ha tomado un margen del 5 al 7% para asegurar la efectiva estabilidad del resalto. 3-5). la cual será detallada para el diseño definitivo del cuenco: ▪ Determinación de las condiciones de ingreso del flujo aguas arriba del cuenco. Las dimensiones definidas para el cuenco son: • Cuenco tipo I • Longitud del cuenco: 120. se efectúa la valoración del tirante conjugado final correspondiente a un resalto libre. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos Teniendo en cuenta estos criterios iniciales. es posible calcular la velocidad y el tirante de la lámina incidente. ▪ Si la suma de la cota de fondo inicialmente considerada más el tirante conjugado es mayor que el nivel de restitución. 3-4) y tipo III (Figura Ape.B. Una vez que se ha definido la cota de solera del cuenco. una igualdad de estos valores que permita asegurar la estabilidad del resalto. la metodología de cálculo del U. a partir de las condiciones de ingreso al cuenco y del nivel de restitución cuáles deben ser sus magnitudes fundamentales para asegurar la estabilidad del resalto.12 m • Cota fondo del cuenco: 514. entre las que se destacan las correspondientes a los diseños del U. Para llevar a cabo estas evaluaciones se ha seguido la siguiente metodología general. denominados tipo I (cuenco de solera horizontal sin dientes de choque ni bloques de caída). ▪ A partir de esta determinación. al menos. la cota de solera y las dimensiones de los dientes de caída o bloques de impacto. se procedió a evaluar distintas variantes de cuencos disipadores de energía. entonces se profundiza el cuenco hasta alcanzar. el tirante y el número de Froude al ingreso. permite evaluar la longitud y las dimensiones de los bloques y/o dientes (si los hubiera) para cada tipo de cuenco. evitando de esta manera su desplazamiento hacia aguas abajo. De esta manera. este proceso es necesariamente iterativo.R.S.S.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal.R.00 msnm APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 21 .B. dado que no se conoce la cota de solera del mismo. y dependiendo del tipo de cuenco. Editorial Diana. 1990. México 1986. “Hidráulica de Canales”. Novak. Chow . Army Corps of Engineers. 2001. A. US. Colombia.S. Nalluri. Editorial McGraw – Hill Interamericana S. Colegio de Ingenieros de Caminos.. Ven T. Department of the Interior – Bureau of Reclamation. Engineer Manual Nª 1110-2-1603: Hydraulic Desing of the Spillways. Canales y Puertos. E. Vallarino. “Diseño de Pequeñas Presas”. Inversión Pública y Servicios Secretaria de Obras Públicas Subsecretaría de Recursos Hídricos REFERENCIAS Department of Army. Madrid. APROVECHAMIENTO MULTIPROPÓSITO CHIHUIDO I TÍTULO IV – Pliego de Documentación Técnica del Proyecto CAPÍTULO I – Hidrología 22 . U.LLAMADO A LICITACIÓN PÚBLICA NACIONAL E INTERNACIONAL Ministerio de Planificación Federal. Moffat. Estructuras Hidráulicas. Tratado Básico de Presas. 1966. 2001.A. P.