Disipador de energia.

...

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- Dimensionamiento de un colchón hidráulico

Para obtener las dimensiones del tanque amortiguador (tipo calchón hidráulico) se aplica el procedimiento siguiente:

Gasto Unitario (q). Con los valores de avenida de diseño (Q) y la longitud de cresta (L), se obtiene el gasto unitario por metro de longitud de cresta con la relación siguiente:

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Tirante conjugado menor. Se propone un valor para el tirante conjugado menor (y1), mismo que se verifica dentro de los cálculos.

Altura Total de Caída (Z). Se propone la elevación del piso del canal de descarga y la profundidad se define con la altura del cimacio desde su cresta hasta el piso del tanque amortiguador, y se calcula:

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Z = Altura total de la caída, m.

a = Altura del cimacio desde su cresta hasta el piso del tanque amortiguador, m.

y1 = Tirante conjugado menor propuesto, m.

Velocidad al pie del cimacio. Se calcula la velocidad (V1) del agua de la sección del tirante conjugado menor (y1), como se muestra:

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El tirante conjugado menor (y1) se obtiene con la siguiente ecuación:

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Verificación. El valor obtenido para y1 debe ser aproximadamente igual al propuesto en el punto 2; de no ser así, se propone otro tirante y1 y se vuelve a calcular hasta obtener la igualdad indicada.

Ajuste al número de Froude. Este tirante se revisa mediante el cálculo del número de Froude de acuerdo con la ecuación:

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Debiendo obtenerse un valor entre 4.5 y 9.0; de no ser así, se propone otra profundidad del tanque amortiguador o sea que se incrementa el valor de (a) y se repite el proceso hasta obtener el número de Froude.

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La longitud del tanque amortiguador. La longitud (LT) del tanque amortiguador se obtiene aplicando la relación:

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Profundidad del tanque amortiguador con régimen uniforme en el canal de descarga. La profundidad (p) del tanque amortiguador se obtiene con la expresión siguiente:

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En la que:

p= Profundidad del tanque, m.

y0= tirante normal de escurrimiento en el canal de descarga, m (tirante del río) si no se cuenta con y0 se usa el ycrítico del río, para el cual se calcula de la siguiente forma:

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- Salto De Esquí

Se utiliza para grandes descargas, principalmente en los vertederos. Ésta se hace directamente sobre el río. Se utilizan unos trampolines para hacer saltar el flujo hacia un punto aguas abajo reduciendo así la erosión en el cauce y el pie de la presa. La trayectoria del chorro depende de la descarga, de su energía en el extremo y del ángulo con el que sale del trampolín. Su funcionamiento se ve con la formación de dos remolinos uno en la superficie sobre el trampolín y el otro sumergido aguas abajo; la disipación de la energía se hace por medio de éstos. La trayectoria del chorro de descarga puede calcularse con la ecuación:

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Donde:

x,y= Coordenadas de un sistema cartesiano con origen en el labio de la cubeta.

α= ángulo que forma el labio de la cubeta con la horizontal.

Se recomienda que el ángulo de salida a no sea mayor de 30°. Además, con objeto de evitar presiones en la plantilla, los radios de la cubeta deben ser grandes; se sugieren las siguientes condiciones:

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Donde:

R= Radio de la cubeta deflectora, m.

d= Tirante a la salida, m.

v= Velocidad de salida, m/s.

La profundidad límite del pozo de socavación se puede calcular con las ecuaciones de Veronese, 1983

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Donde:

ds= Profundidad máxima de socavación abajo del nivel de aguas del remanso, m.

HT= Caída desde el máximo nivel del chorro hasta el nivel de remanso, m.

q= Gasto unitario, m3/s.

- EJEMPLO

- CONCLUCIONES

El uso de tanques de amortiguamiento se basa en el concepto del resalto hidráulico, el cual sirve para poder equilibrar el tirante conjugado con el tirante aguas abajo.

- RECOMENDACIONES

Se debe estar consciente, que una falla en el diseño, instalación u operación de los disipadores puede llevar a problemas como socavación, erosión o retención de material, que pueden terminar produciendo la falla del vertedero y posteriormente la falla de la presa.

- PREGUNTAS

¿Cuándo