INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIAY ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIAY ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCOPROFESOR: ROSALES RAMIREZ LUCIO ALUMNO: MUOZ FARFN MIGUEL CARRERA: INGENIERA CIVILMATERIA: OBRAS HIDRAULICAS VERTEDOR TIPO SIFONGRUPO: 7CM1SEMESTRE: SEPTIMO

Objetivo:

El vertedor tipo sifon tiene como meta primordial conducir volmenes excedentes de agua en los cuales destacan las siguientes aplicaciones:

Riego- Remueve el exceso de agua protegiendo de desbordes los diques y canales de desbordamiento.

Control de inundaciones- Puede ser utilizado para aumentar la capacidad de vertedores existentes en presas y reservorios.- Puede sustituir vertedores tradicionales de hormign disminuyendo las dimensiones de los mismos, resultando en una gran economa de dinero.

Tratamiento de agua- Para ecualizacin de caudal o eliminacin de turbulencia cuando es utilizado en lugar de compuertas tipo weir.

(avila, 1994)(Lourdes Medina Acosta, 1992)

Introduccin:

Elvertedero hidrulicooaliviaderoes una estructurahidrulicadestinada a permitir el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin. Existen diversos tipos segn la forma y uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas

FuncionesVertedor como elemento de presaTiene varias finalidades entre las que se destaca: Garantizar la seguridad de la estructura hidrulica, al no permitir la elevacin del nivel, aguas arriba, por encima del nivel mximo (NAME por su siglas Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias) Garantizar un nivel con poca variacin en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma Constituirse en una parte de unaseccin de aforodelrooarroyo. Disipar la energa para que la devolucin al cauce natural no produzca daos. Esto se hace mediante saltos, trampolines o cuencos.

En unapresase denominavertederoa la parte de la estructura que permite la evacuacin de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.Generalmente se descargan las aguas prximas a la superficie libre del embalse, en contraposicin de ladescarga de fondo, la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse

Fig. 1 presa de material suelto el aliviadero se dispone fuera del cuerpo por razones de seguridad, presa de Guadalhorce, Malaga (Espaa) Fuente: (En espaol) alcintec ingenieria y contrataciones, sitio web: http://www.alsintec.com/infrastructure/alstom_hydrostec.asp, 2012

Vertedor como elemento de canalLos vertederos se usan conjuntamente con las compuertas para mantener un ro navegable o para proveer del nivel necesario a la navegacin. En este caso, el vertedero est construido significativamente ms largo que el ancho del ro, formando una "U" o haciendo diagonales, perpendicularmente al paso. Dado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda, un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un pequeo incremento en la profundidad de derrame. Esto se hace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de ro aguas arriba

Debido a que un vertedero incrementa el contenido en oxgeno del agua que pasa sobre la cresta, puede generar un efecto benfico en la ecologa local del ro. Una represa reduce artificialmente la velocidad del agua, lo que puede incrementar los procesos de sedimentacin, aguas arriba; y un incremento de la capacidad de erosin aguas abajo. La represa donde se sita el vertedero, al crear un desnivel, representa una barrera para los peces migratorios, que no pueden saltar de niveles(Lourdes Medina Acosta, 1992)

Fig. 2 Vertedor como elemento de canal. Vertedor tipo sifon, para ensaye de laboratorio Fuente: (En espaol) Tesis uson. Sitio web: http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/4254/Capitulo5.pdf , 2000

Antecedentes:

El vertedor fue definido por ballofet como una abertura (o mejor, escotadura) de contorno abierto, practicada en la pared de un depsito, o como una barrera colocada en un rio o canal, por el cual escurre liquido contenido en un depsito.

En general un vertedero suele tener una de las dos finalidades siguientes: a) Medir caudalesb) Permitir el rebose del lquido contenido en un reservorio o del que circula en un rio o canal estas funciones no son excluyentes

Los vertedores son tiles para medir caudales, los que solo tienen esa funcin por lo general lo hacen en caudales pequeos, tambin se construyen para permitir el rebose del lquido al llegar a un cierto nivel. A esta estructura se le llama aliviadero

Un vertedor siempre estn presentes las dos funciones antes mencionadas, pueden clasificarse varios tipos de vertedores. Pueden clasificarse por el tipo de cresta, por los niveles de agua abajo, por su forma, condiciones laterales, por su inclinacin con respecto a la corriente.

Fuente: Fuente: (En espaol) wikipedia. Sitio web: http:wikipedia; aliviadores/historiaatravesdeltiempo., 2000

Definicin de vertedor de sifon:

El Vertedor tipo sifn es un sistema sistemas de conductos cerrados con la forma de una U invertida, que se coloca de tal forma que el interior de la curva de pasaje superior tenga la altura del nivel normal de almacenamiento (N.A.M.O), del vaso.Cuando sube el nivel del vaso arriba de lo normal, el funcionamiento del sifn empieza cuando se ha agotado el aire de la cmara que se forma sobre la cresta. La corriente continua se sostiene por efecto de la succin debido al agua de la rama inferior del sifn.

La mayora de los vertedores tipo sifn, estn compuestos por:

Entrada Rama superior Garganta o control Rama inferior Salida Ventilacin para interrumpir el efecto sifonico Transicin Conducto de descarga Disipador de energa Estructura terminal

Se suele instalar una ventilacin para interrumpir el efecto sifonico del vertedor, de otra forma el vertedor seguir operando hasta que el aire pase por la entrada, esta entrada se coloca muy por debajo del nivel normal de la superficie del agua, para evitar la entrada del hielo y basuras a la estructura, tambin evita la formacin de vrtices y desembalses, que puedan interrumpir el efecto sifonico.

La rama superior est formada por una transicin de curva convergente, esto para unir la entrada de la seccin vertical de la garganta, esta garganta o seccin de control generalmente es de seccin rectangular y est ubicada en la cresta superior de la curva superior del sifn, esta curva continua hasta unir un tubo vertical o inclinado que forma la rama inferior del sifn, la cual puede determinarse de forma que descargue verticalmente o a lo largo del parapeto de la presa, la descarga puede ser libre o ahogada.

(Tesis.uson, sin especificar)(Marquez Jose Andres Alberto, 2014)

Fig. 3 Esquema general de un vertedor tipo sifn Fuente: (En espaol) Determinacin de coeficientes de gasto en vertedores en el canal hidrodinmico de pendiente variable. Ochoa, Alejandro Martinez. Mexico D.F, 2003

VENTAJAS

Su cualidad para dar paso a descargas de toda su capacidad dentro de estrechos lmites de aumentos de la carga Posee una operacin efectiva u automtica sin mecanismos ni partes mviles Funcionamiento sin energa Sin accionamiento externo Son de dimensiones cuarenta a cincuenta veces menores para las mismas condiciones operacionales de nivel de agua y caudal evacuado Estanqueidad completa

DESVENTAJAS

Elevado costo Incapacidad del sifn para dar paso al hielo y residuos La posibilidad de que se obstruyan los pasajes del sifn o los tubos de ventilacin para interrumpir el efecto sifonico La posibilidad de que el agua se congele en sus ramas y en los tubos de ventilacin antes de que el vaso alcance el nivel de la cresta del vertedor, impidiendo el poso por el sifn La ocurrencia de aumentos bruscos y detenciones de la descarga, por la interrupcin y reanudacin del efecto sifonico , produciendo as fluctuaciones radicales en el gasto del rio agua abajo Incapacidad para manejar gastos mucho mayores a los de la capacidad de proyecto, por eso el vertedor de sifn est adaptado al funcionamiento del vertedor de servicio en combinacin con una estructura auxiliar o de emergencia.

(Tesis.uson, sin especificar)(Marquez Jose Andres Alberto, 2014)

Fig. 4 Esquema representando las principales partes de un vertedor tipo sifnFuente: (En espaol) Diseo hidrulico de obras. Sotelo vila. Mxico UNAM, 1994

Ecuaciones y diseo para vertedor tipo sifon

Cada vertedor de sifn tiene una capacidad mxima de drenaje Q, dado por la diferencia de niveles del agua El cual es calculado por: Q = u A ( 2g h )^1 / 2

Dnde: = Coeficiente de descarga (Sifn de Heyn, logrando valores de = 0.50 a 0.60).A = Seccin transversal del flujo de salida del sifn en m.h = Altura de cada del sifn en m.g = Aceleracin de la gravedad (g =9.81 m/s)El coeficiente de descarga el cual se aplica al sifn puede ser obtenido experimentalmente conla siguiente conversin Fuente: (En espaol) Hidrulica de los Canales Abiertos.Ven Te Chow. Editorial Diana, Mxico, 1983.

Fig. 5 vertedor tipo sifon en fase de trabajo(techow, 1983).(avila, 1994)

Conclusiones

El vertedor tipo sifn, posee caractersticas muy particulares, estas caractersticas hacen que su utilizacin sea ms proclive para adecuarlo al uso de riego, para remover el exceso de agua para proteger de los diques o canales de desbordamiento. Para el control de inundaciones, ya que pueden aumentar la capacidad de vertedores existentes en presas y reservorios. Para tratamiento de agua, porque tambin permite controlar la turbulencia y ecualiza el caudal.

La forma en u invetida del sifn tiene el propsito de empezar a desalojar la excedencias cuando la curva de pasaje superior tenga la altura del nivel normal de almacenamiento (N.A.M.O) del vaso y es cuando sube este nivel que el sifn empieza su funcionamiento, cuando el aire de la cmara se forma sobre la cresta y la corriente fluye por el sifn de forma continua por efecto de la succin.

Es importante destacar que existen pocas presas que emplean este tipo de vertedor, por la economa y adems porque existen otros tipos de vertedores que de igual forma cumplen con las tareas del vertedor tipo sifn (son ms verstiles), es por eso que es complicado encontrar ejemplos tangibles de la utilizacin de este tipo de vertedor.

Este vertedor no es tan verstil como otros y su costo es muy alto sin embargo, gracias a que da paso a descargas de toda su capacidad dentro de estrechos lmites de aumentos de energa, permite que opere en toda su capacidad y no depende de mecanismos ni de partes mviles y su funcionamiento sin energa y accionamiento externo, son provechosos para el ahorro de recursos que pueden ser destinados en otro campo operacional de la presa.MUOZ FARFAN MIGUELPgina III