Disipadores de energía y cunetas

2. Cuando el agua corre por el vertedero y los canales o túneles de
descarga contiene gran cantidad de energía y mucho poder
destructivo debido a las altas presiones y velocidades. Éstas
pueden causar erosión en lecho del río, en el pie de la presa, o en
las estructuras mismas de conducción, poniendo en peligro la
estabilidad de las estructuras hidráulicas. Por lo tanto se deben
colocar disipadores de energía.

3. 1. Energía de la corriente.
2. Economía y mantenimiento ya que éste eleva mucho el costo.
3. Condiciones del cauce aguas abajo (roca, suelo erodable, etc).
4. Ubicación de las vías de acceso, casa de máquinas, y demás
estructuras hidráulicas ya que su seguridad no puede quedar
comprometida.
5. Congelamiento.
6. Efecto de las subpresiones y del vapor de agua sobre las
instalaciones.
7. Daños causados a la fauna y la flora por la erosión.
8. Proyectos y poblaciones aguas abajo.

4. Se instalan en el piso del tanque amortiguador para estabilizar el
salto suministrando una fuerza en el sentido de aguas
arriba. También se instalan a lo largo del canal de descarga,
intercalados, para hacer que el flujo tenga un recorrido más largo y
curveado, disminuyendo su velocidad.

5. Se colocan a la entrada del tanque amortiguador para dispersar el
flujo. También se colocan en los vertederos y canales de descarga para
disminuir la energía por medio de impacto. Cuando se colocan en la
contraescarpa distribuyen el impacto en un área mayor.
Por medio del uso de modelos reducidos se
ha llegado a la conclusión que son muy
eficaces para caudales pequeños pero para
grandes, el agua se subdivide con violencia
y es lanzada en arco de gran altura y al caer
provoca socavaciones en el terreno. Debe
tenerse en cuenta las cargas adicionales
sobre la estructura que transmiten los dados
amortiguadores al vertedero, para que por
mal diseño de estos no se comprometa la
estabilidad de la presa.

6. Se colocan con mayor frecuencia en el
canal de descarga y disipan la energía
por medio de impacto e incorporación
de aire al agua.
Disipa la energía cinética del flujo supercrítico al pie de la rápida de
descarga, antes de que el agua retorne al cauce del río. Todos los diseños
de tanques amortiguadores se basan en el principio del resalto hidráulico,
el cual es la conversión de altas velocidades del flujo a velocidades que no
puedan dañar el conducto de aguas abajo. La longitud del tanque debe
ser aproximadamente la longitud del resalto. Ésta se puede disminuir
construyendo bloques de concreto, dientes o sobre elevando la salida. Es
muy importante tener en cuenta el número de Froude para saber la forma
y características del resalto y del flujo y así definir el tipo de estanque

7. Cuando Froude es menor que 1,7 no necesita emplear tanques
amortiguadores, deflectores u otros dispositivos amortiguadores.
Cuando 1,7<F<2,5 Es la etapa previa al resalto. Como no tiene
turbulencia, no son necesarios amortiguadores pero el tanque debe ser
lo suficientemente largo para almacenar toda la longitud en la que se
produce la retardación,
Cuando 2,5<F<4,5 es el tanque tipo IV. No se forma un verdadero
resalto, es un régimen de transición. Aunque reduce el oleaje excesivo
creado por saltos imperfectos, las olas seguirán más allá del estanque,
por lo que se deben usar dispositivos amortiguadores.

8. Cuando F> 4,5. Se forma un verdadero resalto. La instalación de
dispositivos como bloques deflectores, dientes amortiguadores y
umbral terminal en el suelo del estanque, permiten acortar su
longitud en un 60%. Se usa para canales de descarga de vertedores y
estructuras pequeñas en canales, donde la velocidad no exceda de
15-18 m/s.
La longitud del tanque está reducida alrededor del 33% con dientes
al principio y al final del tanque. Se usa en grandes caídas, descargas
de vertedores o canales.

9. Es una estructura amortiguadora donde la disipación se da cuando
el chorro de llegada choca con un deflector vertical suspendido y
por los remolinos que se forman debido al cambio de dirección de
la corriente después de haber chocado con el amortiguador. Es
indispensable que la estructura sea lo suficientemente fuerte para
soportar el empuje que produce el chorro sin deslizarse ni poner
en peligro la presa.

10. El chorro sale inducido por una válvula y choca contra una pantalla
inclinada. Es usada para grandes descargas en estructuras de control
en el extremo de aguas abajo.
La energía se disipa por medio de choque ya que el agua cae libre y
verticalmente en un estanque en el lecho del río.

11. Se usa en canales donde el agua debe
bajarse de una elevación a otra. La
losa impide aceleraciones
inconvenientes del flujo a medida
que el agua avanza por el vertedero.
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.

12. Las cunetas son las depresiones en los extremos de las vías, calles o
calzadas que recogen la escorrentía pluvial que drena a éstas. Debido a
que el área a drenar por las cunetas es relativamente pequeña,
generalmente se proyectan éstas para que den capacidad a fuertes
aguaceros de 10 a 20 minutos de duración. Se puede decir que se
considera suficientemente seguro proyectar cada cuneta para que tomen
el 80 % de la precipitación pluvial que cae en la mitad del ancho total
del derecho de vía.
Las cunetas generalmente se
construyen de sección transversal
triangular o trapecial y su diseño se
basa en los principios del flujo en
los canales abiertos.

13. Para determinar la capacidad de un sumidero, es necesario conocer
primero las características de la escorrentía en la cuneta aguas
arriba de éste.
La capacidad de una cuneta depende de su forma, pendiente y
rugosidad. Si se conocen las pendientes transversal y longitudinal
de la calle, la cuneta puede representarse como un canal abierto de
sección triangular y su capacidad hidráulica puede estimarse con la
fórmula de Manning de flujo uniforme. Ésta ha sido usualmente
representada mediante el nomograma de Izzard que resuelve la
siguiente ecuación:

14. Donde Q es el caudal en m3/s en la cuneta, siendo Yo la mayor
profundidad de flujo en m, 1/Z la pendiente transversal, So la
pendiente longitudinal y n el coeficiente de rugosidad de Manning. Es
necesario considerar que n debe ser incrementado para tener en
cuenta el efecto de flujo lateral en la calle, pues el flujo extendido y
poco profundo y la profundidad transversal variable, hace que no sea
simétrico y que la distribución de los esfuerzos cortantes sea irregular.
Consecuentemente, el valor del coeficiente n en cunetas de pavimento
bien terminado puede ser del orden de 0.015.
En general las cunetas se construyen con una pendiente transversal del
2%. Cuando el flujo en éstas es del orden de 100 L/s es conveniente
interceptar la escorrentía con un sumidero.

15. se colocan en la parte mas alta del
desmonte para evitar la erosión y arrastre de materiales que conforman
talud, así como para aliviar parte del caudal que debería recoger la cuneta
principal, interceptando la escorrentía de las laderas circundantes.
al igual que las anteriores, evitan que
el agua recogida por la calzada penetre en el talud, lo que podría ocasionar
arrastres e incluso el desmoronamiento parcial del terraplén. Son de menor
tamaño, ya que únicamente deben evacuar el agua recogida en el firme.
su misión es recoger las aguas que caen sobre
el talud del terraplén y sobre el terreno circundante, sobre todo si su
pendiente vierte hacia el propio relleno, ya que podría llegar a erosionarse
gravemente la base del mismo.

17. para la evacuación del caudal máximo
previsto para el correspondiente periodo de retorno, que normalmente
se toma entre 5 y 20 años.
los vehículos que accidentalmente
abandonen la vía y penetren en la cuneta. A este efecto, deben evitarse
secciones con pendientes abruptas y puntos angulosos, ya que pueden
provocar el vuelco del vehículo.
empleando materiales adecuados y
procurando una cuidada ejecución, de forma que se mantenga
operativa con los mínimos costos de mantenimiento y reparación.
de forma que su ejecución sea rápida, barata y
eficaz.