CAPITULO VTOMAS DE DESCARGAS EN PRESAS DE EMBALSE

Obras Hidrulicas

Msc. Ing. Arbul Ramos Jos20

CAPITULO 05TOMAS DE DESCARGAS EN PRESAS DE EMBALSE

1.0. OBRAS DE TOMAS

1.0.1. CONCEPTO Se denomina obra de toma al conjunto de estructuras que se construyen con el objeto de extraer el agua de forma controlada y poder utilizarla con el fin para el cual fue proyectado su aprovechamiento.

1.0.2. OBJETIVOEl objetivo principal de una obra de toma es que funciona a travs de una presa para poder controlar la liberacin de agua de un depsito o vaso de almacenamiento.

1.0.3. CLASIFICACIONLas obras de tomas o estructuras de salida se pueden clasificar de acuerdo a su propsito, su disposicin fsica y estructural, o su funcionamiento hidrulico. Un obra de salida que desemboca directamente en un ro podra designarse una " toma de ro ; si desemboca en un canal podra designarse una " toma de canales " ; y uno que entrega el agua en un sistema cerrado de tuberas podra designarse una " salida del tubo de presin. " Una obra de salida puede ser descrita en funcin de que se compone de un canal abierto o por conducto de vas cerradas, o si el canal es cerrado es un tnel.

1.0.4. FUNCIONES1. Control de las inundacionesLas obras de salidas puede dimensionarse para restringir la cantidad de flujo que puede pasar a travs del sistema, almacenando as los flujos de inundacin excesiva en el embalse y la limitacin de los flujos de inundacin aguas abajo de la presa de terrapln.

2. NavegacinLos embalses que almacenan agua para la posterior liberacin a la navegacin aguas abajo generalmente descargan a una capacidad inferior a los embalses de control de inundaciones, pero la necesidad de una estrecha regulacin del flujo es ms importante. La temporada de navegacin a menudo coincide con la temporada de escasez de precipitaciones, y cerrar las ayudas de regulacin en la conservacin del agua. Se requieren obras de salidas que controlan las descargas para fines de navegacin para operar continuamente durante largos perodos de tiempo. El diseador debe tener en cuenta los mayores problemas de operacin y mantenimiento que participan en la operacin continua

3. RiegoLas compuertas o vlvulas para controlar los flujos de riego a menudo son bsicamente diferentes de los utilizados para el control de inundaciones debido a la necesidad de una estrecha regulacin y conservacin de agua en las regiones ridas. Las instalaciones de descarga de riego son normalmente mucho menor en tamao que salidas de regulacin de inundaciones. La salida de irrigacin a veces desemboca en un canal o conducto en lugar del cauce original.

4. Suministro de AguaTomas de abastecimiento de agua municipal a veces se proporcionan en las presas construidas principalmente para otros fines. Problemas como los requisitos de suministro de agua y las demandas futuras de pico para un municipio o la industria debern ser determinadas en cooperacin con los ingenieros que representan los intereses locales. La fiabilidad del servicio y la calidad del agua son de gran importancia en los problemas de abastecimiento de agua. mltiples tomas y mecanismos de control a menudo se instalan para asegurar la fiabilidad, para permitir que el agua que puede extraerse de cualquier nivel del depsito seleccionado para obtener agua de una temperatura deseada, y / o para la elaboracin de un estrato relativamente libre de limo o algas u otros contenidos indeseables. La facilidad de reparacin de mantenimiento sin interrupcin del servicio es de primera importancia. Se requiere una puerta de cierre de emergencia para uso prioritario por el ingeniero residente para conductos de suministro de agua a travs de la presa.

5. Generacin de energa Para la generacin de energa hidroelctrica, estructuras de toma directa de agua desde el depsito hacia la tubera de carga o conducto de potencia. Compuertas o vlvulas se utilizan para cerrar el flujo de agua para permitir la parada de la unidad de emergencia o mantenimiento de la turbina y la tubera de carga. Bastidores o pantallas impiden la basura y los desechos entren en las unidades de turbinas. Cuando la potencia es integral con la presa, la ingesta es parte de la estructura de la presa. Cuando la potencia no es parte de la presa, se debe proporcionar una estructura de entrada separada. Los proyectos que se requieren para utilizar el agua a una temperatura seleccionada debe tener la ingesta de mltiples niveles con el fin de controlar la calidad del agua de entrada por las aguas obtenidas de diferentes niveles de mezcla.

6. Requisitos de bajo flujo Se requieren versiones de bajo flujo continuo en algunas presas para satisfacer los objetivos medioambientales, suministro de agua, derechos de agua ro abajo, etc. Para cumplir estos requisitos tomas de multinivel, presas skimmer, u otras disposiciones deben ser incorporadas por separado o en combinacin con otras funciones de la salida .Disposiciones especiales para estos fines tienen que ser incorporados en presa de gravedad de las secciones no desbordamiento de hormign. Presas de terrapln con ejes de control mediados de tnel tambin requieren consideraciones especiales para las versiones de bajo flujo.

7. Desvo: Medios de control de inundaciones pueden ser utilizados para la desviacin total o parcial de la corriente de su canal natural durante la construccin de la presa. Este uso es especialmente adaptable para presas de tierra.

8. Disposicin: Requisitos para instalaciones de descarga de bajo nivel para reduccin de embalses tambin pueden proporcionar flexibilidad en el futuro la operacin del proyecto para las necesidades previstas, tales como las grandes reparaciones de la estructura, controles ambientales, o cambios en la regulacin del embalse.

1.0.5. ELEMENTOS

Canal de acceso: El canal aguas arriba de la estructura de toma. Este canal es generalmente sin revestimiento, excavado en la roca o el suelo y con o sin ripio, suelo de cemento u otros tipos de proteccin de la erosin.

Estructura de entrada (tpicamente referido como una estructura de toma): Una estructura situada en el extremo de aguas arriba y de las obras de salida. Estructuras de entrada a menudo incluyen compuertas o vlvulas, compuertas, rejilla coladera, y / o pantallas de pescado.

Conduccin: A canal cerrado utiliza para transportar agua a travs del terrapln de la presa.

Funciones del control: Tpicamente el control de compuertas o vlvulas situadas en la estructura de toma, conduccin, cmara de la compuerta, o una estructura de aguas abajo.

Estructura terminal: estructura situada en el extremo de aguas abajo de las obras de salida. Estructuras Terminal a menudo incluyen compuertas o vlvulas y pueden incluir algn tipo de estructura para disipar la energa del agua que fluye rpidamente y para proteger el lecho del ro de la erosin.

Descarga del canal.-El canal aguas abajo es una estructura terminal. Este canal transmite comunicados de nuevo al arroyo o ro "natural". Este canal puede ser excavado en roca o suelo con o sin enrocamiento, suelo de cemento, u otro tipo de proteccin contra la erosin.

1.0.6. ELECCION Y DISEO DE UNA OBRA DE TOMA

El diseo de una obra de toma est influenciada por muchas condiciones relacionadas con los requerimientos hidrulicos, a la adaptabilidad del sitio, a la interrelacin de las obras de toma y los procedimientos de construccin, y para los otros accesorios del desarrollo. Por lo tanto, una obra de toma que conduce a un canal de alto nivel o en una tubera cerrada podra diferir de desembocar en el ro. De manera similar, un esquema en el que la salida funciona se utiliza para la desviacin podra variar de un desvo donde se efecta por otros medios. En ciertos casos, la proximidad del aliviadero puede permitir la combinacin de algunas de las obras de salida y componentes del vertedero en una sola estructura. Por ejemplo, el vertedero y la salida de las obras de diseo podra ser colocado de manera que los vertidos tanto de vaco en un cuenco amortiguador comn.

La topografa y la geologa de un sitio pueden tener una gran influencia en la seleccin de diseo. Algunos sitios pueden ser adecuados nicamente para un tipo de conducto de corte y obra de toma; mientras que, en otros sitios, se pueden seleccionar ya sea un conducto de corte y cubierta o un tnel. Geologa de fundaciones desfavorables, como profunda sobre-cargas o roca de fundacin inferior, se opone a la seleccin de un esquema de tnel. Por otro lado, los sitios en los caones estrechos con pilares empinadas pueden hacer que una salida del tnel la nica opcin.

Debido confinado espacio de trabajo y los costos excesivos en las que deben utilizarse mtodos de mano de obra, la construccin de un tnel ms pequeo de aproximadamente 2 m de dimetro no es practicable. Sin embargo, un conducto de corte y la cubierta puede ser construido para casi cualquier tamao si es prefabricado o colado en el lugar con el taladro interior formada por un recubrimiento prefabricado. Por lo tanto, el tamao mnimo dictado por las condiciones de construccin, ms que el tamao dictado por requerimientos hidrulicos, influye en la posibilidad de elegir entre el conducto de corte y la cubierta o el esquema de tnel. La cantidad de carga que deber adoptar un conducto tambin afectar a esta eleccin.

La obra de toma para una presa baja, si es para desviar el agua hacia un canal o liberar al ro, a menudo consiste en un canal abierto o estructura de corte y cubierta en el pilar de la presa. La estructura puede consistir en un canal abierto convencional o canal rectangular con una puerta similar a la utilizada para las instalaciones de vertedero ordinarias, o puede ser regulado por una puerta sumergida colocado para cerrar aberturas en una cortina o testero. Cuando la salida se va a colocar a travs de un terrapln baja, una estructura cerrada puede ser utilizada. Esta estructura puede consistir en unidades individuales o mltiples de tuberas o caja de alcantarillas enterradas colocadas a travs de o bajo el terrapln. De flujo para una instalacin de este tipo podra ser controlado por puertas colocadas en la entrada o en un punto intermedio a lo largo del conducto, como en la cresta del terrapln, donde se proporciona un eje para el funcionamiento de la puerta. Aguas abajo de la estructura de control, el canal seguir el canal o al ro, dependiendo de las velocidades de salida, un dispositivo de apaciguamiento.

Figura 1. Salida para la instalacin de baja carga con flujo libre del tnel corriente abajo

Dnde:

Trash rack = Rejilla protectora

Radial gate = Compuerta radial

Tunnel = Tunel

2.0. OBRAS DE TOMAS EN PRESAS DE CONCRETO

Para una presa de concreto, la instalacin de una obra de toma funciona normalmente se debe realizar a travs de la presa como un conducto formado o una compuerta, o como un tubo incrustado en la masa de concreto. La toma y los dispositivos terminales se pueden unir a las caras de aguas arriba y aguas abajo de la presa. A menudo, la salida se forma a travs de la seccin de vertedero de derrame utilizando un cuenco amortiguador comn para disipar tanto aliviadero y los trabajos de salida de flujos. Cuando una obra de toma de conducto se instala en la seccin de no desbordamiento de la presa o cuando una obra de toma debe descargar en un canal, un dispositivo de disipacin separado, por supuesto, ser necesario. En lugar de un gran conducto, varios conductos ms pequeos se pueden utilizar en una presa de concreto para proporcionar una disposicin menos costosa y ms factible para el manejo de la obra de toma. Los mltiples conductos pueden ser colocados en un solo nivel o, para mayor flexibilidad, en varios niveles. Tal disposicin podra reducir el costo de las compuertas de control debido a las cabezas inferiores de las compuertas de nivel superior.

Un tnel de desviacin utilizado durante la construccin de una presa de concreto a menudo se puede convertir en una obra de toma permanente proporcionando compuertas de salida o conductos a travs del tapn de tnel. Normalmente, el tnel de desvo para una presa de concreto ser de buena calidad de roca y por lo tanto requerir muy poco recubrimiento. Adems, el portal de salida del tnel por lo general se encuentra lo suficientemente lejos aguas abajo de la presa de manera que no ser necesaria ninguna estructura de disipacin o, como mximo, slo se requerir un deflector para dirigir el flujo al canal de ro aguas abajo.

3.0. OBRAS DE TOMAS A TRAVES DE PRESAS DE TIERRA O DE TIERRA Y ENROCAMIENTO

Para mayores presas de tierra, donde una estructura de salida de canal abierto no resultar factible, la salida podra ser llevada a travs de, debajo o alrededor de la presa como un conducto de corte y la cubierta o a travs del pilar como un tnel. Dependiendo de la posicin del dispositivo de control, el conducto o tnel pueden ser de flujo libre, que fluye bajo la presin de una parte de su longitud, o que fluye bajo presin en toda su longitud. Ingestas pueden estar dispuestos para extraer el agua de la parte inferior del depsito, o los umbrales de entrada pueden estar colocados en algn nivel del depsito superior. Dispositivos de disipacin se pueden utilizar en el extremo de aguas abajo del conducto. La salida funciona tambin puede descargar en la cuenca del aliviadero aquietar.

Dependiendo del mtodo de control y las condiciones de flujo en la estructura, el acceso a las puertas de funcionamiento puede ser por un puente con una torre de entrada situado hacia arriba, por el rbol desde el nivel de cresta de la presa, por pasarela dentro del conducto o tnel con entrada desde el extremo de aguas abajo, o por un conducto o tnel de acceso socavn separada. Disposiciones tpicas de los descritos anteriormente se muestran en las Figuras 2 a 5.

Figura 2. Salida para la instalacin de baja carga con flujo libre del tnel corriente abajo

Dnde: Intake Structure = Estructura de toma Embankment Dam = Presa de embalse Diversin Conduit = Conducto de derivacin Stilling Basin = Cuenco amortiguador Rip rap = Escollera

Figura 3. Toma con un conducto de presin aguas arriba de la compuerta de un tubo de flujo libre aguas abajo

Dnde: Intake Structure = Estructura de toma Embankment Dam = Presa de embalse Gate chamber = Cmara de compuerta Pressure conduit = Conducto de presin Free - flow conduit = conducto de flujo libre Stilling basin = Cuenco amortiguador

Figura 4. Obra de toma con rejilla de caja de residuos, conducto de presin a aguas arriba y conducto de flujo libre en aguas abajo

Dnde: Intake Structure = Estructura de toma Gate structure = Estructura de compuerta Radial gate = Compuerta radial Conduit = Conducto Stilling basin = Cuenco amortiguador

Figura 5. Obra de toma con salida a rejilla de residuos, tnel de presin aguas arriba de la cmara de compuerta, conducto de flujo libre del tnel aguas abajo

Dnde: Intake Structure = Estructura de toma Embankment Dam = Presa de embalse Tunnel = Tunel Access shaft = Pozo de acceso Conduit = Conducto Stilling basin = Cuenco amortiguador Original ground surface = Superficie original del terreno

4.0. ESTRUCTURAS DE ENTRADALa estructura de entrada puede consistir en desarenador, rejillas y orificio u orificios. Con frecuencia en la estructura de entrada se instalan compuertas de emergencia o de control, con objeto de desaguar los conductos en caso necesario. Asimismo, a lo largo de los conductos se construyen transiciones, cuando se requieren cambios en el tamao o formas de las secciones.

5.0. REJILLAS

Las rejillas evitan que cuerpos slidos que arrastra la corriente ingresen a la toma de agua, evitando problemas tales como afectar los mecanismos de vlvulas y compuertas ubicados aguas abajo.Los elementos que integran una rejilla son principalmente soleras de hierro, apoyadas en vigas de concreto o viguetas de acero estructural.Las soleras generalmente son de 1 a 3 cm de ancho por 5 a 15 cm de altura, con separaciones de 5 a 15 cm centro a centro (dependiendo del tamao de los mecanismos que se instalen aguas abajo), y con una magnitud L total (figura 6), que puede llegar a los 5 m, en funcin de las condiciones particulares de cada caso.

6.0. COMPUERTAS

6.0.1. Compuertas en presas concretas

Las compuertas se proporcionan en el cuerpo de la presa para liberar las provisiones reguladas del agua para una variedad de los objetivos que brevemente son catalogados debajo:

1. Desvo2. Riego3. Generacin de energa hidroelctrica4. El suministro de agua para usos municipales o industriales5. Dar la aprobacin de la gestin de inundaciones en conjunto con el aliviadero6. Reglamento de control de inundaciones para liberar agua almacenada temporalmente en el espacio de almacenamiento de control de inundaciones o de evacuar el almacenamiento en previsin de la afluencia de inundacin.7. El agotamiento de la reserva con el fin de facilitar la inspeccin del borde del depsito y la cara aguas arriba de la presa para llevar a cabo las medidas correctivas, en caso necesario8. Suministrar caudales necesarios para la satisfaccin del correcto uso de aguas abajo9. Para el mantenimiento de una transmisin en vivo para la disminucin de la contaminacin del flujo, la preservacin de la vida acutica, etc.

El flujo por una compuerta puede ser flujo de presin o flujo libre a lo largo de su longitud entera o en una combinacin de flujo de presin en la longitud parcial y liberar el flujo en la parte de restante. Las compuertas tambin son clasificadas basadas sobre su alineacin como:

1. Compuerta de Barril Directa

El barril de esta compuerta se mantiene casi horizontal entre la entrada y transiciones de salida (la figura numero 8). Esta compuerta tiene la ventaja de tener la longitud mnima debido a que las prdidas por friccin tienen lugar hacer menores. Las compuertas horizontales generalmente son usadas en las condiciones siguientes:

A) Cuando las compuertas se ahogan a la salida; y

B) Cuando tienen que estar situados en o cerca del lecho del ro, por ejemplo, en el sector de la construccin de compuertas para desviacin del ro. El ancho de la compuerta del barril se mantiene generalmente uniforme en toda la longitud, a excepcin de la transicin de entrada. Si la compuerta est diseado para las condiciones de flujo de presin, entonces el perfil superior de la toma se puede dar una ligera constriccin Por otro lado, si el flujo libre a continuacin, prevalecen las condiciones no se requiere tal constriccin.

Figura 8. Compuerta de Barril Directa

Dnde: Air vent = Salida del aire Service gate = Compuerta de servicio Emergency gate = Compuerta de emergencia Downstream face of spillway/non overflow section = Cara aguas abajo del vertedero/ seccion de no desbordamiento Bucket = Terminal de vertedero

2. Compuerta de Tipo de TrayectoriaEl barril de esta compuerta generalmente se mantiene horizontal aguas debajo de la transicin de entrada hasta la compuerta de servicio para facilitar el reposo de esta ltima. Ms all de la compuerta de servicio de la parte inferior de la compuerta se ajusta a la trayectoria parablica y se encuentra con la cara aguas debajo de la seccin de la presa tangencialmente.

Figura 9. Compuerta de Tipo Trayectoria

Dnde:

Up stream face of dam = cara de aguas arriba de la presa Emergency gate = Compuerta de emergencia Air vent = Salida de aire Origin = Origen Service gate = Compuerta de servicio Downstream face of spillway/non overflow section = Cara aguas abajo del vertedero/ seccion de no desbordamiento Bucket = Terminal de vertedero

Para decidir sobre el nmero y el tamao de compuertas, uno tiene que considerar la descarga de diseo en una elevacin de depsito predeterminada.

7.0. PERDIDAS DE CARGA7.0.1. Prdidas por friccin

La ecuacin de Darcy-Weisbach permite la evaluacin apropiada del efecto de cada uno de los factores que afectan la perdida de carga.

Dnde:hf= Perdida de carga por friccin, mf= factor de friccin, adimensionalL= longitud de la tubera, mD= dimetro de la tubera, mg= aceleracin de la gravedad = 9.81 m/s2

7.0.2. Determinacin del factor de friccin (f)

El coeficiente de friccin se puede deducir matemticamente en el caso de rgimen laminar, pero en el caso de flujo turbulento no se disponen de relaciones matemticas sencillas. Una expresin explicita ampliamente utilizada, por su pequeo margen de error, es la ecuacin de Swamee y Jain:

Dnde: = rugosidad absoluta que depende del material de la tubera, mmRe= nmero de Reynolds, adimensional

Por medio del nmero de Reynolds se distingue el tipo de flujo que predomina en la tubera. El nmero de Reynolds queda definido por la sgte ecuacin:

Dnde:V= viscosidad cinemtica del fluido, m2/s (cuadro 1)

7.0.3. Prdidas localizadas o menores

Las tuberas que se utilizan en las obras de toma estn formadas generalmente por tramos rectos, que pueden presentar cambios en su geometra y dispositivos para el control del flujo. Todo esto origina perdidas de energa distintas a las de la friccin (por lo general, menores) cuya magnitud, donde se produce la perdida, generalmente se expresa como un porcentaje de la carga de velocidad. La frmula general de prdidas localizadas o menores es la siguiente:

Dnde: hx= Perdida de carga localizada, mkx= Coeficiente de perdida localizada, adimensional

7.0.4. Prdidas por entrada

Estas prdidas dependen de la forma que tenga la entrada al conducto. (Ver figura 10)Dependiendo de la forma que tenga la entrada de la obra de toma ser el coeficiente a utilizar, el cual se constituye en la ecuacin y as se obtiene la perdida de carga por entrada.

Figura 9. Coeficientes por prdidas de entrada

7.0.5. Prdidas por rejas

Una de las frmulas ms aceptadas para calcular las perdidas directamente por rejillas, es la siguiente:

Dnde:

hRj= perdidas de carga por rejillas, m S= Grueso de las reas, mB= Separacin entre paos interiores de la misma, cm= Angulo que forma el plano de las rejas con la horizontalVo= Velocidad del lquido, inmediatamente antes de que entre a las rejas, m/s= coeficiente que vara de acuerdo con la forma de la reja (Cuadro 2)

7.0.6. Prdidas por ampliacin

Para el clculo de estas prdidas, se recomienda la frmula de Gibson (Ecuacin):

Dnde:

A1= rea del tubo de menor dimetro, m2A2= rea del tubo de mayor dimetro, m2K = coeficiente que depende del ngulo de ampliacin (cuadro 3)vG= velocidad del agua en el tubo de dimetro mayor, m/S

7.0.7. Prdidas por reduccin

Para el clculo de este tipo de perdidas, es necesario distinguir dos casos:

Si la reduccin es brusca, la perdida se calcula con la ecuacin :

Dnde: Vm= velocidad del agua en el tubo de menor dimetro, m/sKr= coeficiente adimensional (cuadro 4)

Si la reduccin es gradual, se utiliza la ecuacin :

Dnde: Vg= Velocidad del agua en el tubo de mayor dimetro, m/sKr= coeficiente adimensional en funcin del ngulo de reduccin (cuadro 5)

7.0.8. Prdidas por salida

Generalmente las obras de toma tienen una descarga libre, por lo que el coeficiente de perdidas es igual a 1, y la frmula para calcular la perdida de tiene:

Siendo Vt la velocidad en la seccin inmediatamente anterior a la salida.Si la descarga se hace a un canal, estando ahogado en l, la prdida se vala con la frmula de Borda:

Siendo Vc la velocidad En el canal en m/sSi la salida se hace a la atmosfera, la perdida de carga ser igual a la carga de velocidad

8.0. LOCALIZACION DE LA OBRA DE TOMA EN RELACION CON LOS NIVELES DEL EMBALSE:La ubicacin para el control de las obras de salida se puede colocar en el extremo aguas arriba del conducto, en el extremo de aguas abajo, o en algn punto intermedio. Para ilustrativa propsitos, cuatro disposiciones para ubicar las funciones de control dentro de las obras de salida se han adaptado de Reclamacin Diseo de pequeas presas: Disposicin 1.- intermedio con acceso corriente abajo Disposicin 2.- Intermedio control sin acceso corriente abajo Disposicin 3.- control aguas arriba Disposicin 4.- control Aguas abajo

Disposicin 1.- intermedio con acceso corriente abajoEn este tipo de disposicin (figura 10), una compuerta de control o la vlvula (es decir, proteccin o guardia y de regulacin) se encuentra en un punto intermedio (tpicamente aguas arriba de la presa terrapln central) entre la entrada y las estructuras terminales, con puerta adicional reguladora (s) o la vlvula (s) situado aguas abajo en una casa de control. Los aspectos especficos de esta disposicin son: Condiciones de Flujo. Flujo de Presin existira aguas arriba del control intermedio. Flujo de presin tambin podra existir aguas abajo de la de control intermedio, de la compuerta de regulacin en la caseta de control es parcialmente o totalmente cerrados.

Acceso. las obras de salida puede ser operado a travs de un conducto interior (tpicamente un tubo de acero), que se encuentra dentro del conducto de acceso descendente ms grande mientras la porcin corriente abajo del conducto es inspeccionado. La Figura 37 muestra un ejemplo de este tipo de disposicin. El acceso para la inspeccin y mantenimiento del conducto de acceso descendente ms grande puede ser ms frecuente con esta disposicin. El acceso para la inspeccin y el mantenimiento del conducto de aguas arriba del punto intermedio puede ser limitado (es decir, los diques deben estar instalado).

Cierre de emergencia.- Cierre de emergencia es posible en el control del punto intermedio.

Riesgo. Este tipo de disposicin se utiliza normalmente para las presas altas terrapln con un peso significativo a altas consecuencias aguas abajo. Esta disposicin es considera que tiene menos riesgo que los arreglos 2, 3 y 4, ya que la capacidad existe para proporcionar el cierre en un lugar intermedio. Desde el exterior y las presiones hidrostticas internos estn generalmente equilibrados aguas arriba del control intermedio, el desarrollo de un defecto en el conducto en esta rea ser menos de problema potencial. El conducto situado en el acceso al extremo inferior ms grande conducto proporciona otro grado de proteccin, ya que la capacidad de inspeccionar permite la deteccin de problemas.

Disposicin 2.- Intermedio control sin acceso corriente abajoEn este tipo de arreglo (figura 11), compuertas o vlvulas se encuentran en un punto intermedio (tpicamente en aguas arriba de la lnea central Dique de contencin) entre la toma y las estructuras terminales. Los aspectos especficos de este acuerdo son: Condiciones de Flujo.- Existe flujo de presin aguas arriba de la de control intermedio, y existe caudal en canal abierto de aguas abajo del control intermedio.

Diseo de Consideraciones.- La presin interna aguas arriba del control intermedio es aproximadamente igual a la cabeza de depsito completo. Las presiones hidrostticas internas y externas estarn estrechamente equilibradas, y el potencial de fugas dentro o fuera del conducto se reduce al mnimo. Como presin hidrosttica externa alrededor del conducto disminuye al aumentar la distancia desde el depsito, puede haber exceso de presin interna, y el conducto debe mantenerse hermtico para evitar fugas a travs de juntas o grietas, lo que podra permitir que el agua ser forzado a salir del conducto y en los suelos circundantes. La prctica normal limita la longitud de la porcin de presin de un conducto a la parte del conducto aguas arriba de la cresta de la presa de terrapln o aproximadamente a la tercera parte de aguas arriba de la presa. El conducto de aguas arriba debe estar diseado para resistir la presin hidrosttica externa completa cuando se deshidrata para la inspeccin o mantenimiento. El uso de un revestimiento de acero para el conducto aguas arriba debe estar considera, cada vez que hay preocupacin con respecto a la estanqueidad al agua de un conducto de presin.

Acceso. acceso para inspeccin y mantenimiento del conducto aguas abajo puede ser limitado, ya que las puertas o vlvulas situadas en el punto intermedio deben estar cerrada. Una vez cerrado, se puede acceder al conducto de aguas abajo. Sin embargo, el conducto aguas arriba quedar inundado. El acceso al conducto de aguas arriba mamparos requerida de la entrada del conducto. El acceso a las puertas o vlvulas (normalmente se encuentra dentro de una estructura llamada cmara de puerta) est provista tpicamente a travs de un pozo de acceso de la cresta de la presa de terrapln.

Cierre de emergencia.- Cierre de emergencia es posible en el punto del control intermedio. Normalmente, este tipo de disposicin proporciona puertas en tndem o vlvulas situado en el punto de control intermedio. La puerta de aguas arriba o de la vlvula sirve como un guardia, y la puerta abajo o vlvula proporciona la regulacin.

Riesgo.- Este tipo de disposicin se utiliza normalmente para las presas altas terrapln con un peso significativo a altas consecuencias aguas abajo. Esta disposicin es considera que tienen ms riesgo que disposicin 1, pero menos riesgo que arreglos y 3 y 4, ya que existe la posibilidad de proporcionar el cierre a una ubicacin intermedia. Dado que las presiones hidrostticas externas e internas son por lo general estrechamente equilibradas aguas arriba de la de control intermedio, el desarrollo de un defecto en el conducto en esta rea ser menos del problema potencial.

Disposicin 3.- control aguas arribaEn este tipo de disposicin (figura 12), las compuertas o vlvulas se encuentran en o inmediatamente aguas abajo de la estructura de toma. Los aspectos especficos de esta disposicin son: Condiciones de Flujo.- canal abierta (flujo libre) existe flujo a lo largo del conducto aguas abajo de las compuertas o vlvulas.

Diseo de consideraciones.-Diseado para cargas externas y presiones de agua en el exterior sobre el conducto. Cerca de la cabeza del depsito completo ser ejercida sobre el exterior del conducto hasta un espesor adecuado de terrapln impermeable es siempre sobre el conducto. Debido a la gran presin hidrosttica externa, el conducto debe mantenerse hermtico para evitar fugas a travs de juntas o grietas, que podra permitir a los materiales de terrapln que se llevarn en el conducto.

Acceso .- Acceso para la inspeccin y mantenimiento es mayor que las disposiciones 1, 2, o 4 (es decir, el cierre de las compuertas o vlvulas permite la inspeccin de casi todo el conducto. Un dique aguas arriba debe estar instalado para inspeccionar el lado de aguas arriba de las compuertas o vlvulas y la porcin restante del conducto). En la mayora de los casos, esto tipo de disposicin requiere una torre de toma y puente de acceso de la puerta o de la vlvula de operacin o mamparo de instalacin, que se suman diseo significativo y los costos de construccin, sobre todo en zonas con alto potencial de la actividad ssmica. La Figura 38 muestra un ejemplo de una pasarela. Algunas veces sumergido estructuras de toma que contienen compuertas o vlvulas se han utilizado en lugar de torres de entrada.

Cierre de Emergencia.- Cierre de emergencia se proporciona en la estructura de toma aguas arriba de la puerta de regulacin o vlvula.

Riesgo. este tipo de arreglo es considerado tener ms riesgo que los arreglos de 1 y 2, pero menos que arreglo 4. Si el conducto desarrolla un defecto aguas abajo de la estructura de toma, un diferencial de alta presin existir debido a la presin hidrosttica externa de la cabeza de depsito lleno y sin presin interna dentro del conducto. Un defecto de conducto en el rea de aguas abajo de la estructura de toma podra resultar en el agua que fluye en el conducto. En esta disposicin, no existe ningn cierre de emergencia aguas debajo de la estructura de toma. Otro factor para la asignacin de mayor riesgo es el potencial para el conducto de flujo libre no ser del tamao adecuado y operacin resultando en una condicin presurizada. Si el conducto es de tamao adecuado y operado, esta disposicin no tiene la preocupacin con el flujo de alta presin siendo forzado a salir del conducto a continuacin, en el relleno circundante.

Disposicin 4.- control Aguas abajoEn este tipo de arreglo (figura 13), compuertas o vlvulas se encuentran en o justo aguas arriba de la estructura de la terminal (en el lado aguas abajo del dique de contencin). Los aspectos especficos de este acuerdo son: Condiciones de flujo: la presin de flujo existe a lo largo de toda la longitud del conducto de la estructura de consumo a las compuertas o vlvulas en la estructura terminal.

Consideraciones de Diseo.- La presin hidrosttica externa alrededor de un conducto normalmente disminuye al aumentar la distancia desde el depsito. En la porcin de aguas abajo del conducto de presin, puede haber exceso interna presin hidrosttica. Existe la posibilidad de fuga del conducto a travs de juntas o grietas. Un revestimiento de tubera de acero se utiliza normalmente con la presin.

Acceso.-Acceso para la inspeccin y el mantenimiento puede ser rara vez (es decir, o bien el depsito debe ser drenado, o buzos deben realizar inspecciones despus de que las compuertas o vlvulas estn cerradas, o el conducto deben regarse despus de un dique aguas arriba est instalado). En algunos sitios, se proporciona una puerta de aguas arriba sumergidas o vlvula para cierre para facilitar el acceso para la inspeccin. Disposicin 4 se desalienta a menos la presa de terrapln es bajo peligro con consecuencias posteriores mnimos.

cierre de Emergencia.- cierre de emergencia por lo general no es posible aguas arriba de la punto de control, a menos que una estructura de entrada sumergida con una mecnica u operado hidrulicamente la compuerta o se proporciona la vlvula.

Riesgo.- Este tipo de acuerdo se considera que tiene ms riesgo que arreglos 1, 2 y 3. Si el conducto desarrolla un defecto aguas arriba de la estructura de control aguas abajo, un diferencial de alta presin existir debido a la presin hidrosttica interna de la cabeza de depsito lleno y la falta de presin hidrosttica externa. Un defecto de conducto en la zona aguas arriba de la estructura de control podra resultar en agua que sale del conducto. En esto disposicin, no existe ningn cierre de emergencia aguas arriba de la estructura de control.

REFRENCIAS BIBLIOGRAFICA:

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