RETENCIONES Y PARTIDORES - HIDRAULICA - GRUPO 6.docx

UNIVERSIDAD SEÑOR DE SIPAN

FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA:

ASIGNATURA : Hidráulica

ESTUDIANTES : Barrenechea Mantilla, Brayan Rojas Isern, Tito Luis Vilchez Perez, Juan Joel Antony

DOCENTE

: Ing. Arbulú Ramos, José

CICLO

: VII

Pimentel, Junio del 2014

PARTIDORES Y RETENCIONES 1. CONCEPTO.- Son obras hidráulicas construidas en canales con el fin de dividir el caudal en proporciones fijas. Gómez Navarro, manifiesta que al bifurcarse los canales de riego en 2 ó más ramales principales,

es

necesario

que

el

caudal

se

reparta

proporcionalmente,

pero

independientes del caudal que circula en el canal, lo que se efectúa mediante las obras denominadas partidores. El sistema más sencillo de partidor, es un tramo recto de canal revestido, que se divide por medio de un tajamar, repartiéndose el caudal en proporción de los anchos, cosa que no es exacta, puesto que al realizarse la división en régimen lento o subcrítico, influyen en los caudales las condiciones aguas abajo del partidor como son: radios hidráulicos, curvas, etc., cualquier motivo que puede dar lugar a remanso. Kraatz, dice: No todas las obras de división de caudal se construyen para realizar una división exactamente proporcional y para distinguirlas de las obras de toma considera que cuando se desvía más del 25% del caudal del canal principal la obra es un partidor. Domínguez, describe a los partidores como aparatos que extraen de un canal de gasto variable, en una proporción fija, otro gasto también variable, pero que es un porciento invariable del total del gasto del canal; y que la punta partidora en un principio consistía en un macizo triangular habiendo sido remplazado hoy en día por una plancha de acero de poco espesor paralela a la dirección de la corriente, modificación que considera poco efectiva.

2. COMPONENTES DE UN PARTIDOR Para el estudio de los partidores es necesario conocer y respetar la siguiente nomenclatura técnica: Figura N°1 

Canal Entrante: El caudal que llega a dividirse.



Canal Pasante: El caudal que sigue con los derechos de varios usuarios aguas abajo.



Canal Saliente: El caudal que deriva los derechos de un usuario.

PARTIDORES Y RETENCIONES

Fig u r a N° 1:   Componentes

de un partidor

3. TIPOS DE PARTIDORES Existen diferentes tipos y pueden tener diferentes clasificaciones, principalmente según su forma. En este curso conoceremos los dos tipos de marcos partidores más utilizados en nuestro país, estos son: •

Los marcos partidores de escurrimiento crítico, estos son por barrera y por

estrechamiento. •

Los marcos partidores de resalto.

3.1. Partidores de escurrimiento crítico i. Partidor de barrera En este tipo de marco partidor no siempre los anchos de los derivados son proporcionales a los derechos de agua, debido simplemente a la altura de la barrera. Un partidor de barrera, consiste en la construcción de un umbral en el fondo que debe tener las siguientes características para que cree ningún efecto de contracorriente:

Fig u r a N° 2:  Partidor

de barrera

PARTIDORES Y RETENCIONES 

Criterios de Diseño

1.- Se fundamenta en diseño de un umbral en el fondo. Dicho umbral debe tener características que permitan la ocurrencia de un tirante crítico encima de él, de manera que en la sección de partición, no influyan las condiciones de aguas debajo de los canales derivados es decir que no cree ningún efecto de contracorriente.

Fig u ra N° 3 

(   )        Donde   = varía entre 0.1 - 0.15

Y1= es el mayor tirante que ocurre en cualquier de los canales derivados, cuando ingresa el caudal de diseño al partidor.

2.- El espesor e del umbral debe ser igual a 3.5 veces del tirante critico = e ≥ 3.5 Yc 3.- La arista aguas arriba del umbral debe ser redondeada con un radio de 5 a 10cm. 4.-  La longitud del umbral o ancho de sección del partidor se recomienda que sea 10 veces el tirante crítico L ≥ 10 Yc

5.- El caudal que pasa por el umbral del partidor se calcula con la siguiente formula:

PARTIDORES Y RETENCIONES Donde: C = Coeficiente que varía de 0.38 cuando la arista es viva, a 0.41 cuando la arista es redondeada.

6.-  En la longitud L del umbral, se obtiene en un 80% de su valor, un caudal unitario uniforme, el cual disminuye hacia las paredes, donde llega el 80% de la velocidad central y hasta entonces tendrán que efectuarse correcciones a los anchos correspondientes a los caudales que se quieren derivar y se consideran los siguientes casos : - Que el ancho del ramal compensado sea mayor a 0.1 L - Que el ancho del ramal compensado sea menor a 0.1 L Para el primer caso:

Para el segundo caso:

Donde: m1 = ancho compensado m = Ancho sin compensar L = Longitud Total del Umbral

7.-  La punta partidora debe ser un macizo triangular (tajamar) o una plancha de acero delgada de (6mm), que va incrustada una longitud de 1.5 Yc en el umbral del partidor.

8.-  Estos tipos de partidores son los menos exactos debido a que siempre es difícil de obtener una perfecta igualación de velocidades sobre el umbral

9.-  Se recomienda ubicarlos en un tramo recto, de unos 20m, donde se aprecie la rugosidad, es más o menos uniforme .

PARTIDORES Y RETENCIONES ii. Partidor por estrechamiento Como se puede ver en la figura el escurrimiento crítico se consigue a través del angostamiento de la sección. Fig u ra N° 4 

En este tipo de partidores los anchos de los derivados (Saliente (s) y Pasante) se pueden hacer proporcionales a los derechos. Siempre y cuando cumpla una serie de condiciones que detallaremos a continuación. 

Criterios de Diseño

En este tipo de partidores los anchos de los derivados (Saliente (s) y Pasante) se pueden hacer proporcionales a los derechos. Siempre y cuando cumpla una serie de condiciones que detallaremos a continuación. En el partidor de escurrimiento critico por estrechamiento, la ecuación que rige el diseño es:

( B1

 )

2 3

2

 Y C 

 B1



Y 1 

V 1

2 g 

PARTIDORES Y RETENCIONES Donde este valor corresponde al valor mas alto del tirante aguas abajo del partidor, cualquiera que sea el canal, normalmente el canal que decide el cálculo, es el que tiene el mayor tirante y este canal será que tenga menor valor

S 

o factor hidráulico.

n



= Pérdida de carga por ensanche paulatino, entre la sección del partidor y el partidor

aguas abajo. Yc = tirante critico en la sección del partidor En el diseño de este tipo de partidor, se fundamenta en la selección del ancho del estrechamiento que nos da un flujo crítico, donde las velocidades se igualen y nos permite efectuar la partición de los caudales, según las necesidades de cada canal.

3.2. Partidores de escurrimiento crítico i) Marco partidor de resalto Este tipo de partidor tiene como característica principal una barrera de sección triangular (como se ve en la figura) en la dirección del escurrimiento. Fig u r a N° 5 

PARTIDORES Y RETENCIONES Permite además que los anchos del pasante y de el (los) saliente (s) sean proporcionales a los derechos de agua. Asegura también la igualdad de las condiciones de escurrimiento, como el espesor de la lámina líquida, para todos los ramales, y conserva al mismo tiempo las dos ventajas de los partidores de escurrimiento crítico: rápida aceleración que iguala las velocidades y aislamiento de la sección de partición de las variaciones de aguas abajo. La partición de caudal en este tipo de partidores se hace en sección idéntica para ambos ramales, y en la misma punta partidora, por lo tanto, la perturbación por creación de una capa limite se reduce al mínimo. En este tipo de partidor es mas perfeccionado que los anteriores por que permite ancho proporcionales a los caudales que se quiere derivar, debido a que asegura la igualdad de las condiciones de escurrimiento como el espesor de la lamina liquida para todos los ramales y principalmente conserva el mismo tiempo en rápida aceleración que iguala las velocidades y aísla la sección de partición de las variaciones aguas abajo.

PARTIDORES Y RETENCIONES

Fig u r a N° 6 

Para su respectivo cálculo se hace el uso de una grafica para obtener datos con que se resolverán problemas

Fig u r a N° 7 

PARTIDORES Y RETENCIONES

PARTIDORES Y RETENCIONES 1. DEFINICIONES DE UNA RETENCIÓN 

Son estructuras hidráulicas construidas en canales como la mostrada en la Figura N°8, que tienen por finalidad detener el paso del agua, para facilitar su extracción lateral mediante una toma; debido a que se necesita mantener el tirante a una altura adecuada para que la toma funcione correctamente. Cuando el canal conduce el caudal de diseño se mantiene este tirante pero una vez que baja el caudal, es necesario mantenerlo mediante el uso de retenciones. Fig u r a N° 8



Son estructuras

que sirven

para elevar el nivel del agua en los canales

alimentadores , sea en el canal principal, que surte a los laterales o bien de éstos que surten a los sublaterales que a su vez alimentan a los ramales y cuando es necesario de estos últimos derivar los subramales.



Las retenciones, permiten regular el tirante de agua en los canales y obtener así una carga deseada en la estructura de derivación, aguas arriba de la misma.

2. PARTES DE UNA RETENCIÓN.- Una retención consta de las siguientes partes:

Fi g u r a N ° 9 P ar te s de una r etención

PARTIDORES Y RETENCIONES Donde: a) Transición de entrada

b) Cuerpo de retención.-  Se compone de una parte central móvil constituida por compuertas o por tablones y una parte fija o vertederos a los cuales también se les puede adicionar tablones. La parte móvil puede estar formada por tablones cuando se trata de caudales menores a 2m 3/s y compuertas cuando el caudal es mayor a 2m3/s. c ) Transición de salida

3. TIPOS Y/O MATERIALES PARA RETENCIONES  

Se emplean estructuras tipo orificio o tipo vertedero, dimensionadas para derivar un caudal aguas arriba y dejar pasar un caudal aguas abajo del sitio donde se ubican. Así cuando existen varios puntos de derivación sobre un canal se instalan en número coincidente con cada punto; o un número menor de ellas, si las condiciones topográficas permiten que cada retención sirva a más de un punto de derivación. El caudal va así disminuyendo, hacia aguas abajo, de manera que la última retiene el caudal, sobreelevando su nivel para derivarlo con el tirante previsto.

 

En los canales grandes se emplean comúnmente retenciones tipo orificio, operadas con compuertas metálicas deslizantes o de sector circular, desde un puente de maniobra constituido por una losa. Estas retenciones pueden complementarse con un vertedero.

Las retenciones pueden ser de: De metal , hecha de hierro galvanizado. Es muy popular, está ordinariamente provista de una compuerta regulable para dejar pasar parte del caudal. En suelos ligeramente arenosos puede ser necesaria la colocación de un saco de yute donde caiga la corriente para evitar la erosión producida por el agua que pasa por la compuerta. Unas pocas paletadas de tierra sobre el lado de donde viene la corriente mantienen el saco en su posición.

PARTIDORES Y RETENCIONES  Algunos casos que se pueden presentar para riego en parcelas es que, el control exacto del caudal de riego para los cultivos en hileras es muy importante desde muchos puntos de vista. El uso de compuertas, cajas derivadoras, cajas de toma de madera y otros tipos de construcción permiten un control exacto del caudal y facilitan el trabajo.

Fi g u r a N ° 10 .  La Figura muestra el riego de cultivos en hilera, con agua procedente de un canal lateral que comunica, mediante cajas derivadoras y cajas de toma de madera, con una acequia de cabecera; el agua entra en el campo por un canal lateral y corre de izquierda a derecha. La acequia de cabecera ha sido abierta con un arado u otra clase de zan adora.

4. CRITERIOS DE DISEÑO i. El área de la parte central de la retención debe ser tal que el tirante y la velocidad se conserven aproximadamente iguales en el canal y en la retención a fin de evitar pérdidas de carga.

ii. La longitud total de la cresta vertedora (Parte central más vertederos laterales) debe dimensionarse de manera que invadiendo parte del borde libre permita pasar un porcentaje del gasto de diseño a fin de garantizar un buen funcionamiento de la estructura cuando ocurran errores en la operación del sistema. Se debe fijar que el gasto a pasar sea igual o mayor al 40% del gasto de diseño y vamos a verterlo invadiendo un 80% del borde libre.

iii. La velocidad en la cresta vertedora debe ser menor que 1.10m/s, para que los tablones funcionen correctamente.

PARTIDORES Y RETENCIONES iv. Las transiciones deben diseñarse para evitar pérdidas de altura excesiva de manera que se debe mantener el nivel de agua lo más horizontal posible. El ángulo máximo que se recomienda es de 12°30’.

v. El ancho de la parte central de la retención será de tal manera que su área sea igual o mayor que el área de la sección del canal.

vi. El gasto máximo por encima de la cresta vertedora se calcula mediante la fórmula:      

Donde: L = Anchura media de la cresta vertedora  

Fig u ra N° 11 

  

PARTIDORES Y RETENCIONES H = 80% del borde libre. C = Coeficiente de gasto obtenido de la siguiente tabla: H Y 0.15 0.30 0.61 0.91 1.52 3.05

0.06

0.15

0.30

0.46

0.61

0.91

1.22

1.52

1.97 1.92 1.91 1.90 1.90 1.90

2.08 1.94 1.89 1.87 1.86 1.85

2.66 2.04 1.93 1.89 1.86 1.84

2.44 2.15 1.99 1.92 1.87 1.84

2.45 2.25 2.04 1.96 1.89 1.84

2.59 2.42 2.14 2.03 1.94 1.86

2.71 2.44 2.23 2.10 1.98 1.88

2.81 2.51 2.32 2.17 2.03 1.91

PARTIDORES Y RETENCIONES

BIBLIOGRAFIA



Curso Hidráulica USS. MSc. Ing. José Arbulú Ramos.



Sistemas Hidráulicos de Riego, Diseño y Construcción  –  Carlos A. Benítez Castro.



Proyectos de ingeniería hidráulica. Juan José Bolignaga



Manejo de Cuencas Altoandinas. Absalón Vásquez Villanueva.

LINCOGRAFÍA

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http://www.scribd.com/doc/7859592/Diseno-de-caidas-verticales

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http://jaimeorocollo.blogspot.com/2009/06/canal-de-riego.html

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http://www.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/mecanica1.htm.

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http://www.geocities.com/gsilvam/hidro.htm.

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http://www.monografias.com/trabajos19/canales/canales.shtml

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http://foros.construaprende.com/diseno-de-canales-manual-vt9526.html

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http://canales.elregante.com/

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http://www.blogger.com/feeds/6577987512277695482/posts/default