OBRAS DE EXCEDENCIA [PDF]
Autor: Felipe I. Arreguín Cortés
IMTA - México - 2000
Primera Edición
PRESENTACIÓN
Aún cuando existen varios libros y manuales de obras hidráulicas, la mayoría de ellos han sido escritos originalmente en inglés, y las traducciones y sobre todo las conversiones de tablas y ecuaciones del sistema inglés de medidas al métrico decimal no son del todo adecuadas, causando confusiones en los estudiantes y sobre todo provocando errores en los diseñadores de este tipo de obras.
Por otro lado a pesar de la amplitud de temas tratados en la literatura, no existe ninguna obra que se adapte a los programas de obras hidráulicas impartidos en las carreras de ingeniería civil a nivel licenciatura y de posgrado, en los países de América Latina.
Este libro tuvo sus orígenes en la División de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniería, de la Universidad Nacional Autónoma de México, como material de apoyo al curso formal de Obras hidráulicas de la maestría en ingeniería hidráulica, y ha sido utilizado en cursos a nivel licenciatura en varias universidades eliminando algunos de los temas tratados. Después de varios años de recibir comentarios y sugerencias de mejora del libro en los sucesivos cursos impartidos en la DEPFI-UNAM, y con el apoyo del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, se ha hecho la edición que el lector tiene en sus manos.
Como cualquier otro libro relacionado con las obras hidráulicas, la base del material presentado aquí es el desarrollado por el United States Bureau of Reclamation y el Uníted States Army Corps of Engíneers, con algunas adaptaciones hechas por las dos principales instituciones relacionadas con este tipo de obras en México: la Comisión Nacional del Agua y la Comisión Federal de Electricidad.
El material incluido permite diseñar cualquier tipo de vertedor, incluidos canal de llamada, cimacio, conducto de descarga y estructura terminal, sin dejar por fuera el análisis estructural de las obras. Especial importancia se le ha dado al capítulo de cavitación y aireación, donde se presentan los criterios más actualizados de revisión y diseño de las obras expuestas a estos fenómenos.
En toda la obra se incluyen planos de obras construidas en México con objeto de que el estudiante se familiarice con ellos, y pueda interpretarlos y desarrollarlos cuando se integre a la práctica profesional. Se presentan ejemplos resueltos, y propuestos con las soluciones correspondientes a aquellos señalados con números impares.
Se agradece a la División de estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México y al Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, todo el apoyo para el desarrollo de este trabajo.
CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN
2 AVENIDA DE DISEÑO Y CAPACIDAD DEL VERTEDOR
3 VERTEDORES DE SERVICIO Y VERTEDORES AUXILIARES
4 ELEMENTOS DE LOS VERTEDORES DE DEMASÍAS
4.1 Canal de acceso o de llamada
4.2 Estructuras de control
4.2. 1 Plumas
4.2.2 Compuertas deslizantes
4.2.3 Compuertas radiales
4.3 Conductos de descarga
4.4 Estructura terminal
5 TIPOS DE VERTEDORES
5.1 Vertedores de caída libre
5.2 Vertedores con conducto de descarga
5.3 Vertedores de embudo
5.4 Vertedores en rápida
5. 5 Sifones vertedores
6 DISEÑO HIDRÁULICO DE CIMACIOS
6. 1 Criterio general del USBR
6.2 Otros criterios
6.2.1 Velocidad de llegada despreciable y talud aguas arriba vertical
6.2.2 Velocidad de llegada despreciable y talud del paramento aguas arriba inclinado. Criterio USACE
6.2.3 Velocidad de llegada considerable talud 1 a 1. Criterio USACE
7 DESCARGA SOBRE LA CRESTA DE UN CIMACIO SIN CONTROL
7. 1 Coeficiente de descarga
7. 1.1 Efecto de la profundidad de llegada
7. 1.2 Efecto de cargas diferentes a las de proyecto
7.1.3 Efecto de la pendiente del talud aguas arriba
7. 1.4 Efecto de ahogamiento y del delantal o lavadero aguas abajo
8 LONGITUD EFECTIVA O ANCHO EFECTIVO DE LA CRESTA
9 PERFIL DEL AGUA SOBRE EL CIMACIO
10 PRESIONES SOBRE EL CIMACIO DEL VERTEDOR
11 CIMACIO CONTROLADO POR COMPUERTAS
12 DISEÑO HIDRÁULICO DEL CONDUCTO DE DESCARGA
12.1 Cavitación
12.1.1 Métodos de predicción
12.1.2 Protección contra daños debidos a cavitación
12.2 Aireación natural
12.2.1 Modelo teórico. Región inferior
12.2.2 Zona en desarrollo con flujo parcialmente aireado
12.2.3 Zona en desarrollo con flujo totalmente aireado
12. 3 Aireación inducida
12. 3.1 Antecedentes
12.3.2 Geometría de los aireadores
12. 3.3 Mecanismos de aireación
12.3.4 Demanda de aire
12.3.5 Espaciamiento entre aireadores
12.3.6 Incremento de tirantes
12. 3.7 Impacto del chorro
12.3.8 Fluctuaciones de presión provocados por los aireadores
12. 3.9 Desaireación
12. 3.10 Aireadores construidos
12.3.11 Comportamiento del aire después de un aireador
12.3.12 Método propuesto
12.3.13 Perfil d el conducto y bordo libre
13 ESTRUCTURAS TERMINALES
13. 1 Saltos de esquí
13.2 Cubetas disipadoras
13.2. 1 Cubeta lisa tipo Lievi-Chertousov
13.2.2 Cubetas tipo USBR
13.2.2. 1 Diseño hidráulico de la cubeta dentada tipo USBR
13.3 Tanques amortiguadores
13.3. 1 Tanque rectangular tipo SAF
13. 3.2 Tanque rectangular tipo USBR(I)
13. 3. 3 Tanque rectangular tipo USBR(II)
13. 3.4 Tanque rectangular tipo USBR(III)
14 VERTEDORES DE CAÍDA LIBRE
15 VERTEDORES DE ABANICO
16 VERTEDORES DE CANAL LATERAL
17 VERTEDORES DE EMBUDO
18 PROYECTO ESTRUCTURAL
18. 1 Análisis de estabilidad del cimacio
18.2 Análisis de estabilidad de los muros de contención del canal de llamada
18.3 Revestimiento de los canales
18. 4 Detalles de diseño
SOLUCIÓN A LOS PROBLEMAS PROPUESTOS
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
