Estructuras hidráulicas «Rápidas»

Estructuras hidráulicas «Rápidas»

Intruducción •

El trabajo desarrollado desarrollado se abocara a un tipo de estructura hidráulica utilizada para la conducción de agua en un tramo cuyo desnivel es considerable en una longitud relativamente corta, hablamos de las “Rápidas” es por ello que proporcionamos una fuente de información que sirva de gua para el conocimiento, funcionalidad, cálculo y aplicación de dicha estructura denominada “Rápidas”

Intruducción •

El trabajo desarrollado desarrollado se abocara a un tipo de estructura hidráulica utilizada para la conducción de agua en un tramo cuyo desnivel es considerable en una longitud relativamente corta, hablamos de las “Rápidas” es por ello que proporcionamos una fuente de información que sirva de gua para el conocimiento, funcionalidad, cálculo y aplicación de dicha estructura denominada “Rápidas”

Defnición y Consideraciones •

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!as rápidas son usadas para conducir agua desde una elevación mayor a una más baja" !a decisión entre la utilización de una rápida y una serie de cadas escalonadas está supeditada a un estudio económico comparativo" #atos de campo necesario para el dise$o hidráulico" %uando la diferencia de niveles es mayor a &"' m" y el agua es conducida sobre distancias grandes y con pendientes menores para cadas inclinadas, pero si su(ciente para fuerte para mantener un )ujo supercrtico, se puede aplicar una rápida*chute+" !a decisión de cuando usar una rápida o una serie de cadas*inclinadas yo verticales+, tendra que tomarse en base a un estudio o un estudio hidráulico y económico de las dos alternativas"

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 -lgunas de las soluciones son obtenidas por tanteo" .ozas disipadoras o salidas con obstáculos *ba/ed outlets+ son usadas como disipadoras de energa en este tipo de estructuras" 0na transición de salida es usada cuando es necesario para la transición del )ujo entre el disipador de energa y el canal despu1s" 2on estructuras dise$adas en tramos de terreno con pendientes muy pronunciada y por ello la corriente adquiere mayor velocidad y escurre con r1gimen r1gimen turbulento, siempre es conveniente trazar una lnea tentativa de la rasante para optar por el per(l más conveniente" !as rápidas son similares a las cadas e3cepto que ellas transportan el agua sobre distancias más largas, con pendientes más suaves y a trav1s de distancias más largas

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El tramo inclinado con tubo o canal abierto , generalmente sigue la super(cie original del terreno y se conecta con el disipador de energa en un tramo las bajo" !a pendiente pronunciada y en saltos hidráulicos y derivan las ecuaciones usadas para determinar las caractersticas del )ujo bajo estas circunstancias" !as pozas disipadoras y salidas con obstáculos *ba/ed outlets+, son usadas como disipadores de energa en este tipo de estructuras" 2i se construye una transición de salida de concreto y cuando no hay control del )ujo, despu1s en el canal, la transición puede ser usada para proveer al remanso elevando el piso de la transición en el piso de la u$a"

Elementos de una Rápida

Elementos de una Rápida •

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Transición de entrada: une por medio de un estrechamiento progresivo la sección del canal superior con la sección de control" Sección de control:  es la sección correspondiente al punto donde comienza la pendiente fuerte de la rápida, manteni1ndose en este punto las condiciones crticas" En la rápida generalmente se mantiene una pendiente mayor que la necesaria para mantener el r1gimen crtico, por lo que el tipo de )ujo que se establece es el )ujo supercrtico" Canal de la rápida: es la sección comprendida entre la sección de control y el principio de la trayectoria" .uede tener de acuerdo a la con(guración del terreno una o varias pendientes" 2on generalmente de sección rectangular o trapezoidal"

Elementos de una Rápida •

Trayectoria: es la curva vertical parabólica que une la 4ltima pendiente de la rápida con el plano inclinado del principio del colchón amortiguador" #ebe dise$arse de modo que la corriente de agua permanezca en contacto con el fondo del canal y no se produzcan vacos" 2i la trayectoria se calcula con el valor de la aceleración de la gravedad como componente vertical, no habrá presión del agua sobre el fondo y el espacio ocupado por el aire aumentará limitándose as la capacidad de conducción del canal, por lo que se acostumbra usar como componente vertical un valor inferior a la aceleración de la gravedad o incrementar el valor de la velocidad para que la lámina de agua se adhiera al fondo del canal"

Elementos de una Rápida •

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Tanque amortiuador! colchón disipador o po"a de disipación: es la depresión de profundidad y longitud su(ciente dise$ada con el objetivo de absorber parte de la energa cin1tica generada en la rápida, mediante la producción del resalto hidráulico, y contener este resalto hidráulico dentro de la poza" 2e ubica en el e3tremo inferior de la trayectoria" Transición de salida: tiene el objetivo de unir la poza de disipación con el canal aguas abajo" #ona de protección:  con el (n de proteger el canal sobre todo si es en tierra, se puede revestir con mampostera"

Canal de ran pendiente: •

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%uando un canal pasa por una pendiente fuerte se producen altas $elocidades en r%imen supercr&tico" En este caso el )ujo es acelerado y la super(cie del agua sigue una curva que asintóticamente se acerca al calado normal" El )ujo de altas velocidades es muy sensible a todo cambio de sección y de dirección" !a obra que compone de las tres partes siguientes5 •

2ección de control a la entrada

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!a rápida propiamente

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!a estructura de disipación al (nal"

Rápidas en 'orma de escalera: •

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!a estructura consiste en una serie de cajones disipadores de energa puesto que uno a continuación de otro a manera de una escalera" El agua cae dentro del primer cajón, disipa su energa mediante la formación de un resalto hidráulico y pasa sobre un vertedero frontal al siguiente cajón donde se repite el proceso"

#e este modo no se produce ninguna aceleración a lo largo de la rápida como sucede con los canales de gran pendiente, pues la energa se disipa en cada cajón antes de que el agua pase al siguiente" Este tipo de rápidas funciona igualmente bien en todos los caudales intermedios hasta llegar al má3imo para el cual ha sido dise$ado"

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.or lo general este tipo de rápidas se utiliza para caudales menores a 67 m8s" 2e han introducido algunas variantes al dise$o indicado arriba, de las cuales las principales son5 2e suprime el vertedero frontal con lo que la rápida se transforma en una escalera simple, con el consiguiente ahorro de material" !os tabiques al (nal de cada cajón disipador están abiertos junto al fondo y el agua pasa por encima del vertedero y por debajo del ori(cio"

Ruosidad artifcial: •

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!as velocidades que se producen en canales con gran pendiente pueden ser inadmisibles sea porque llegan a destruir el revestimiento o por que se requieren de obras de disipación demasiado costosas" !a rugosidad arti(cial consiste en introducir en la solera saliente de forma geom1tricamente regular" Estos elementos producen resistencias locales que equivalen a un aumento de rugosidad y disminuyen por lo tanto la velocidad" !os elementos pueden colocarse en el fondo yo paredes de del canal pero por lo general se coloca solo en el fondo , ya que muchas veces los otros producen un )ujo demasiado inestable"

()*)Consideracio nes de dise+o :

*) ,rocedimiento de dise+o "

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2eleccionar y dise$ar el tipo de entrada a ser usada* canal, caudal+ •

#eterminar el tirante en la sección de control *d6y d;+

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%alcula las variables de )ujo en la sección de la rápida * velocidades en d6 y d;+

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#ise$ar la trayectoria y la parte pronunciada de la sección de la rápida"

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-sumir una elevación para el piso de la poza disipadora y calcular las caractersticas del )ujo aguas arriba del salto hidráulico"

#eterminar el tirante en el canal despu1s del salto hidráulico

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.uede ser necesario asumir una nueva elevación del fondo de la poza y recalcular los valores arriba mencionados varias veces, antes de que se obtenga una coincidencia de niveles de energa"

#eterminar la longitud de la poza y la altura de muros de la poza"

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#ise$ar los bloques de la rápida y del piso, y el umbral terminal o transición de salida como se requiera