diseño hidraulico y modelos
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DISEÑO HIDRAULICO Y MODELOS
Prof: Pablo E. Martinez Nieto.
M.Sc. Ingeniería Ambiental
Ingeniero Civil
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
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Contenido Programático• Tema 1. EMBALSES
• Tema 2. PRESAS.
• Tema 3. VERTEDEROS Y COMPUERTAS.
• Tema 4. DISEÑO DE CANALES ABIERTOS CON FLUJO UNIFORME.
• Tema 5. FLUJO TRANSITORIO EN CONDUCTOS CERRADOS A PRESION.
• Tema 6. MODELOS HIDROLOGICOS.
• Tema 7. MODELOS HIDRAULICOS
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Bibliografía
• Estructuras Hidráulicas. Novak, Moffat y Nalluri. McGraw Hill. 2001.
• Ingeniería de los Recursos Hidráulicos. Linsley. 1980.
• Ingeniería de Presas. Suárez, Luís. Ediciones Vega. 1982.
• United States Dep. Of The Interior 1987, Design ofSmall Dams. Bureau of Reclamation.
• United States Dep. of Interior 1987, Design of SmallCanal, Bureau of Reclamation.
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EVALUACION
• PARCIALES (2) 40%
• PROYECTOS(2) 30%
• SEMESTRAL 25%
• ASISTENCIA 05%
• TOTAL 100%
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Ingeniería Hidráulicay el Ingeniero Hidráulico
Es la rama de la ingeniería civil que se ocupa de la proyección y ejecución de
obras relacionadas con el agua
Es el profesional de la Ingeniería que se ocupa de
diseñar, construir y
operar las obras hidráulicas
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Obras físicasde ingeniería Se utilizan
Captar, controlar,transportar,
distribuir y usarel recurso agua
Aprovechar los
recursos hidráulicos
en beneficio del
bienestar social y ambiental.
Obras Hidráulicas
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Infraestructura HidrInfraestructura Hidrááulicaulica
Infraestructura CivilInfraestructura Civil
--Obras de captaciObras de captacióónn
-- Obras de transporteObras de transporte-- Obras de controlObras de control-- Obras de distribuciObras de distribucióónn
-- Obras de recolecciObras de recoleccióónn
-- Obras de tratamientoObras de tratamiento-- Obras de protecciObras de proteccióón y n y
mejoras de caucesmejoras de cauces
--Obras de transformaciObras de transformacióón de n de energenergíía hidra hidrááulicaulica
-- Infraestructura de desarrollo Infraestructura de desarrollo urbanurbaníísticostico
-- Infraestructura de red vial y de Infraestructura de red vial y de comunicacionescomunicaciones-- Infraestructura de obras civiles Infraestructura de obras civiles auxiliaresauxiliares
ClasificaciClasificacióón Obras Hidrn Obras Hidrááulicasulicas
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Abastecimiento de Agua
Fuente de Abastecimiento
Obras de Captación y Control
Obras de Transporte
Obras de Tratamiento
Obras de Distribución
Obras de Recolección
Obras de Tratamiento de Aguas Residuales
Deposición final
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Obras de Captación
Torres-toma
Pozos
•Presas de derivación
•Tomas directas sobre
los ríos
•Galerías filtrantes
•Torres-toma
•Pozos
�Extraer las aguas de su medio natural
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Obras de Conducción o Transporte
TuberTuberíías o Conductos cerradosas o Conductos cerrados
CanalesCanales
Cauces de rCauces de rííos o quebradasos o quebradas
�Transportar agua desde el sitio de captación a los lugares de consumo o de estos a los sitios de descarga.
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Embalses
Aliviaderos
Estanques
Obras de Regulación o Control
�Destinadas a modificar el régimen cronológico natural de las aguas para
hacerlo compatible con las necesidades.
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Obras de Distribución
�Su función es repartir el agua entre los usuarios
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Se denomina embalse a la
acumulación de agua producida por una
obstrucción en el lecho de
un río o arroyo que cierra parcial o
totalmente su cauce.
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Derrumbe de laderas:
En este caso se trata, de embalses totalmente incontrolados, que generalmente tienen una vida corta, días, semanas o hasta meses. Al llenarse el embalse con los aportes del río o arroyo, se provocan filtraciones a través de la masa de tierra no compactada, y vertimientos por el punto más bajo de la corona, que llevan a la ruptura más o menos rápida y abrupta de la presa, pudiendo causar grandes daños a las poblaciones y áreas cultivadas situadas aguas abajo.
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Acumulación de hielo
La acumulación de hielo en los grandes ríos situados en zonas frías se produce generalmente en puntos en los cuales el cauce presenta algún estrechamiento, ya sea natural, como la presencia de rocas, o artificial, como los pilares de un puente.Situaciones de este tipo pueden darse, por ejemplo, en el río Danubio. Para prevenir los daños que esto puede causar los servicios de prevención utilizan barcos especiales denominados rompehielos.
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Presas construidas por castores:
Las presas construidas por castores se
dan en pequeños arroyos, generalmente
en áreas poco habitadas y, por tanto, los
eventuales daños causados por su ruptura
son generalmente limitados.
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Los embalses generados al construir una presa pueden tener la finalidad de:
�Regular el caudal de un río o arroyo, almacenando el agua de los períodos húmedos para utilizarlos durante los períodos más secos para el riego, para el abastecimiento de agua potable, para la generación de energía eléctrica, para permitir la navegación o para diluir poluentes. Cuando un embalse tiene más de un fin, se le llama de usos múltiples.
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� Contener los caudales extremos de
las avenidas o crecidas. Laminación de
avenidas.
� Crear una diferencia de nivel para
generar energía eléctrica, mediante
una central hidroeléctrica.
� Crear espacios para esparcimiento y
deportes acuáticos.
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Las características físicas principales de un
embalse son:
� Las curvas cota-volumen,
�La curva cota-superficie inundada
� El caudal regularizado.
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CURVA DE VOLUMEN
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CURVA DE AREA INUNDADA
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El nivel del agua en un embalse es siempre mayor que el nivel original del río. Desde el punto de vista de la operación de los embalses, se definen una serie de niveles. Los principales son (en orden creciente):
� Nivel mínimo minimorum: Es el nivel mínimo que puede alcanzar el embalse; coincide con el nivel mínimo de la toma situada en la menor cota.
� Nivel mínimo operacional: Es el nivel por debajo del cual las estructuras asociadas al embalse y la presa no operan u operan en forma inadecuada.
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�Nivel medio. Es el nivel que tiene el 50% de permanencia en el lapso del ciclo de compensación del embalse, que puede ser de un día, para los pequeños embalses, hasta períodos plurianuales para los grandes embalses. El período más frecuente es de un año.
�Nivel máximo operacional: Al llegarse a este nivel se comienza a verter agua con el objetivo de mantener el nivel pero sin causar daños aguas abajo.
�Nivel del vertedero. Si la presa dispone de un sólo vertedero libre, el nivel de la solera coincide con el nivel máximo operacional. Si el vertedero está equipado con compuertas, el nivel de la solera es inferior al máximo operacional.
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�Nivel máximo normal: Al llegarse a este nivel la operación cambia de objetivo y la prioridad es garantizar la seguridad de la presa. En esta fase pueden ocurrir daños aguas abajo; sin embargo, se intentará minimizar los mismos.
�Nivel máximo maximorum: En este nivel ya la prioridad absoluta es la seguridad de la presa, dado que una ruptura sería catastrófica aguas abajo. Se mantiene el nivel a toda costa; el caudal descargado es igual al caudal que entra en el embalse.
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Los volúmenes característicos de los embalses están asociados a los niveles; de esta forma se tiene:
� Volumen muerto, definido como el volumen almacenado hasta alcanzar el nivel mínimo minimorum.
� Volumen útil, el comprendido entre el nivel mínimo minimorum y el nivel máximo operacional.
� Volumen de laminación, es el volumen comprendido entre el nivel máximo operacional y el nivel máximo normal. Este volumen, como su nombre lo dice, se utiliza para reducir el caudal vertido en las avenidas, para limitar los daños aguas abajo.
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En ingeniería se
denomina presa o represa a una barrera
fabricada con piedra, hormigón o
materiales sueltos, que se construye
habitualmente en una zona cerrada o
desfiladero sobre un río o arroyo.
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TEMA I
EMBALSES
1.1 Definición y Características Físicas
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1.1 Definición y Características Físicas
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1.2 Capacidad de Almacenamiento
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1.3 Sedimentación
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1.3 Sedimentación
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1.3 Sedimentación
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1.3 Sedimentación
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DISTRIBUCION DEL AGUA EN UN EMBALSE
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1.4 Oleaje
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO
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EJEMPLO