211274752 diseno-de-partidores-obras-hidraulicas (1)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO
ABAD DE CUSCO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
OBRAS HIDRÁULICAS
PARTIDORES
DOCENTE : Ing. Edwin Rodriguez Baca
ALUMNOS :
Quispe Acostupa Ruben 093133
Herrera Ayte Edwin Danny 060499
Mamani Vargas John Jonathan 080196
SEMESTRE : 2013 - I
CUSCO – PERÚ

OBRAS HIDRAULICAS
2013
DISEÑO DE MARCO PARTIDORES Página 2

OBRAS HIDRAULICAS
INDICE
INDICE..................................................................................................................................3
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................3
C)DISEÑO MARCO PARTIDOR POR ANGOSTAMIENTO..................................42
CONCLUSIÓN....................................................................................................................60
INTRODUCCIÓN
El presente informe trata sobre el análisis de la estructura hidráulica conocida
como marco partidor.
Los Marcos Partidores son aparatos automáticos que dividen los caudales
variables de un canal en una proporción fija.

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El alcance de este análisis va desde el marco teórico, donde se revisarán los
fundamentos de la hidráulica teórica y de mecánica de fluidos necesarios para
analizar las variables que competen para poder efectuar el diseño de esta
estructura, hasta los usos que se le dan a la estructura señalando algunos
ejemplos de estos.
CAPITULO III
3. PARTIDOR
3.1. DEFINICIÓN
Un partidor es una estructura hidráulica de pequeña envergadura cuya finalidad es dividir
las aguas de diversos propietarios en un canal de regadío. Los partidores pueden ser
permanentes o móviles. En el último caso los partidores se construyen de elementos
metálicos móviles y en los primeros pueden ser de concreto ó albañilería. En dichos
partidores se denomina caudal entrante al correspondiente al canal matriz, caudal
pasante a la cantidad de agua que sigue por el canal matriz y caudal saliente a la
cantidad de agua que se extrae del canal, según las acciones o derechos de las personas
que hacen uso del agua extraída.

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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 y en fin,
cualquier motivo que puede dar lugar a remanso.
Un partido es una obra de control y de división pero; las obras de división del 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.
Los partidores son 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 reemplazado hoy en día por una plancha de acero de poco espesor paralela a la
dirección de la corriente, modificación que considera poco efectiva.
3.2. COMPONENTES

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Para el estudio de los marcos partidores es necesario conocer y respetar la
siguiente nomenclatura técnica:
• 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.
3.3. CONCEPTOS PREVIOS
Para poder diseñar un partidor hidráulico es necesario entender ciertos conceptos
de hidráulica y mecánica de fluidos.
Flujo en contorno abierto
El problema de los marcos surge en el denominado flujo en contorno abierto, el cual
posee ciertas características que lo distinguen y se ilustran a continuación
Tramo A-B:
- El flujo se acelera y desacelera en conjunto con el esfuerzo de corte que aumenta y
disminuye hasta encontrar un equilibrio del flujo
Tramo B-C:

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- Acá las fuerzas se equilibran, y la altura se hace constante obteniéndose un flujo
uniforme
Características del flujo uniforme:
• Sección no cambia
• Presión en la superficie libre conocida (P₀)
• No hay curvatura de líneas de corriente
La presión se puede considerar en este caso como hidrostática.
Para poder estudiar los marcos y realizar su diseño se utiliza la ecuación de energía o
también conocida como ecuación de Bernoulli. Esta ecuación supone ciertas condiciones
que debe tener el fluido o escurrimiento para que sea válida. A continuación se expondrá
brevemente la ecuación y las
consideraciones que se toman para
obtenerla:
Ecuación de Bernoulli:
El principio de Bernoulli, también
denominado ecuación de Bernoulli o

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Trinomio de Bernoulli, describe el comportamiento de un fluido moviéndose a lo largo de
una línea de corriente. Fue expuesto por Daniel Bernoulli en su obra Hidrodinámica
(1738) y expresa que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de
circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante
a lo largo de su recorrido.
Basándose en la ilustración:
H: Carga total del sistema
H+z: cota piezométrica o cota de pelo de agua
h: altura de escurrimiento (tirante hidráulico)
z: cota topográfica
i: pendiente de fondo
De esta manera la ecuación será:
Sin embargo la ecuación así no basta ya que se deben considerar las pérdidas de
energía por roce y singulares. Estas pérdidas se pueden modelar por medio de una
expresión conocida como fórmula de Manning
Donde :
Q : Caudal
n : Coeficiente de manning ( depende del material )
j : Pérdida de carga

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Ω: Aréa de la sección transversal
RH: Radio hidráulico
Se observa que esta ecuación permite obtener la pérdida de carga en una sección
específica. Para obtener la pérdida en cualquier punto, es decir en función de una
coordenada ( x ) se debe realizar el análisis diferencial, sin embargo también es válido
utilizar una pérdida de carga media entre los puntos de interés.
Además de las pérdidas por fricción se deben considerar otras pérdidas denominadas
pérdidas singulares, que se producen por variaciones en el escurrimiento producto de
ensanches, angostamientos, paraltes, etc. que en general se pueden modelar como
función de la velocidad de la siguiente forma:
En donde ks representa un “factor de resistencia” o número que multiplicado por la altura
de velocidad permite obtener la pérdida
En el estudio de los marcos interesan las pérdidas de carga por ensanchamiento brusco
las cuales se pueden considerar producidas por choques de masas veloces contra menos
veloces que se les oponen. En ellas no predominan los frotamientos interiores.

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Función momenta o fuerza específica:
Otra importante ecuación, necesaria para resolver las singularidades que se presentan en
los partidores es la ecuación que surge de la conservación de cantidad de momentum
lineal.
Al aplicar el principio de momentum a un tramo horizontal corto de un canal prismático,
pueden ignorarse los efectos de las fuerzas externas de fricción y del peso del agua.
Luego i=0 y Ff=0, y suponiendo también β1= β2=1 , entonces, basándose en la
ilustración:
Análisis de fuerzas en el volumen de control:
- Fuerzas de Cuerpo:
Peso: No afecta ya que i es aproximadamente 0.
- Fuerzas de Superficie:
Presión: Se aproxima hidrostático en la entrada y salida.
Corte: Se desprecia ya que es una distancia relativamente corta y las mayores pérdidas
se las lleva la turbulencia en el volumen cuasi estacionario del flujo.

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Entonces utilizando la conservación de momentum lineal:
Las fuerzas hidrostáticas del lado derecho de la ecuación pueden expresarse como:
Donde es la distancia del centro y de la respectiva área mojada A por debajo de laɳ
superficie de flujo, además
Luego la anterior ecuación puede escribirse como
Los dos lados de la ecuación son análogos y, por consiguiente, puede expresarse para
cualquier sección del canal mediante una función general, es decir la función momenta.
Función Momenta ó Fuerza Específica:
Dónde:
Av.: Es el área donde hay flujo (no considerar áreas donde hay flujo recirculante)
Ap: Es el área incluyendo zonas de flujo estático.

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η: Profundidad del centroide de área Ap.
Es importante notar que la momenta crítica ocurre en forma simultánea que la energía
crítica.
Ya presentadas las ecuaciones de momenta y energía se procederán a analizar las
singularidades que se presentan en el cálculo de los marcos y que serán utilizadas más
adelante.
Vertederos:
En términos generales, un vertedero se puede definir como una obstrucción ubicada
sobre el fondo de una canal, sobre la cual debe pasar el flujo (White, 1994). Esto provee
un método conveniente para determinar el caudal que está pasando por un canal con
base en la medición de la profundidad.
Para este informe solo se revisará el vertedero de pared gruesa, ya que este está
presente en casi todos los tipos de partidores.

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Los vertederos de pared gruesa son estructuras fuertes que no son dañadas fácilmente y
pueden manejar grandes caudales y en algunos diseños se evita la acumulación de
sedimentos. Algunos tipos de vertederos de borde ancho son: el Rectangular de arista
redondeada, el Rectangular de arista viva y el Triangular.
El cálculo del vertedero se hará suponiendo que este funciona libre, es decir se produce
crisis aguas abajo, obteniéndose con este la curva de descarga que lo caracteriza.
Este cálculo supone la presencia de filetes paralelos, lo que se logra con un espesor del
vertedero superior a 3.5 hc
Igualando energía:
Dado que se trata de un canal de sección rectangular (sin pérdida de generalidad, solo se
hace para simplificar el álgebra)
Pero
Finalmente

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Finalmente
Nótese que H corresponde a la altura de energía y no altura física del escurrimiento.
Ensanches Bruscos en contorno abierto:
En contornos abiertos los ensanches bruscos se presentan en tres formas difierentes:
• Variación de cota de fondo sin variación del ancho (grada de bajada)
• Variación de ancho únicamente
• Combinación de ambos
Los vertederos se consideran singularidades ya que en estos en la sección menor
siempre aparece líquido muerto animado de mivimientos irregulares, pero que posee una
considerable energía cinética asociada a dichos movimientos, esta energía es
evidentemente parte de la energía total de la corriente que llega que , como no es
devuelta a la corriente que sigue signiifca entonces una pérdida de carga.
Para este análisis se tomará el caso general de ensanche de fondo y lados
simultáneamente y se supondrá que las caras MN y a, en que hay líquido muerto, se
presentan presiones hidrostáticas, contadas en una sección ficticia de nivel h’ intermedio
entre h0 + a y h1. El volumen de control utilizado se muestra en la imagen a continuación.

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Aplicando la ecuación de conservación de momentum lineal se tiene:
Reemplazando las velocidades en función del caudal por la relación , y
simplificando se tiene:
La razón es la profundidad crítica al cubo en el canal de ancho , por lo tanto:
Ahora haciendo:

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Esta ecuación general necesita que se conozca X’ en función de las condiciones del
ensanche, tales como n, la relación de anchos y de a, altura de la grada. En el caso
especial n = 1, es decir, canal de ancho constante, y X’ = X0 (a=0), tendremos:
Nótese que esta ecuación se obtuvo a partir de la conservación de momentum por lo que
es el equivalente de igualar momentas antes y después del ensanche, pero en este caso
la ecuación se adimensionalizó, ya que de esta manera se utilizara para posteriores
cálculos.
3.4. TIPOS
Los tipos de partidores más utilizados son:
• Marco partidor de barrera
• Marco partidor de angostamiento
• Marco partidor de resalto
• Marco partidor de ranura lateral
Los primeros dos tipos se denominan partidores de escurrimiento crítico, estos son
los más comúnmente usados.

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Los marcos partidores tienen características comunes, las cuales se pueden
generalizar en:
• Rápida aceleración que en lo posible iguale las velocidades.
• Aislamiento de la sección de partición de variaciones del escurrimiento de
aguas abajo.
1. MARCO 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.
2. MARCO PARTIDOR POR ANGOSTAMIENTO
Como se puede ver en la figura el escurrimiento crítico se consigue a través del
angostamiento de la sección.

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3. MARCO PARTIDOR DE RESALTO
Este tipo de marco partidor tiene como característica principal una barrera de
sección triangular (como se ve en la figura) en la dirección del escurrimiento.
Permite además que los anchos del pasante y del (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.

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4. MARCO PARTIDOR DE RANURA LATERAL
Un caso especial de partidor constituye el caso de extracción de un derecho
relativamente muy pequeño de otro grande. En tal caso no es conveniente colocar
una punta partidora, debido a que con un saliente muy pequeño es probable que a
su entrada se depositen basuras, hojas y ramas que obstruyan su funcionamiento.
En este caso es conveniente utilizar un marco de ranura lateral.
Este tipo de marco se dispone como una pared gruesa con entrada redondeada.
Se puede ver además que aguas abajo del marco partidor lateral se debe instalar
una barrera, la cual permite que el marco partidor pueda operar. Mas adelante se
especificaran las magnitudes de esta.

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3.5. DISEÑO DE PARTIDORES
A) DISEÑO DE MARCO PARTIDOR POR BARRERA: CRITERIOS DE DISEÑO
Los criterios de diseño se tomara del “MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS
HIDRÁULICAS PARA LA FORMULACIÓN DE PROYECTOS HIDRÁULICOS
MULTISECTORIALES Y DE AFIANZAMIENTO HÍDRICO” publicado por la Autoridad
Nacional del Agua pgs. 137 a 139 debido que es una institución peruana y acorde a la
normatividad nacional.

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1. Se fundamenta principalmente en el diseño de un umbral en el fondo, dicho umbral debe
tener ciertas características que permitan la ocurrencia del 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 me cree ningún efecto de contracorriente.
Según Francisco J. Domínguez en su libro Hidráulica pag. 563, el valor de a que produce
escurrimiento crítico es:
Donde: δ = varía entre 0.1 y 0.15
Y1= Es el mayor tirante que ocurre en cualquiera de los canales derivados, cuando
ingresa el caudal de diseño al partidor
2. El espesor a del umbral debe ser igual a 3.5 veces el tirante critico. e > 3.5 Yc
3. La arista aguas arriba del umbral debe ser redondeada con un radio de 5 a 10 cm.
4. La longitud del umbral o ancho de la sección del partidor se recomienda en 10 veces el
tirante crítico.
L ≥ 10Yc
5. El caudal que pasa por el umbral del partidor se calcula según la fórmula:

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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 al 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 2 casos: - Que el ancho del ramal
compensado sea mayor a 0.1L - Que el ancho del ramal compensado sea menor a 0.1L
Para el primer caso:
Para el segundo caso:
7. Veamos con un ejemplo, como se realiza la compensación de los anchos con un canal
que trae 4.00 m3
/s y se quiere repartir en 3 caudales, un caudal de 2.5 m3
/s que pasa
aguas abajo, y 2 ramales de 1 y 0.5 m3
/seg., la longitud L del umbral es 4.00 m.
El valor m se obtiene de acuerdo al % de los caudales.
El valor m1 se calcula primero para los ramales y por diferencia se obtiene el m1
del canal que pasa.
Ramal 1:
m1 = 0.98 m + 0.01L = 0.98 x 1 + 0.01 x 4

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m1 = 1.02 m
Ramal 2 : m1 = 0.98 m + 0.01L =0.98 x 0.5 +0.01 x 4
m1 = 0.53 m Canal que pasa:
m1 = 4 – (1.02 + 0.53) = 2.45
m = 2.45
8. La punta partidora puede ser un macizo triangular (tajamar) o una plancha de acero
delgada (6 mm); que va incrustada una longitud de 1.5Yc en el umbral del partidor.
9. Estos tipos de partidores son los menos exactos debido a que siempre es difícil obtener
una perfecta igualación de velocidades sobre el umbral.
10. Se recomienda ubicarlos en un tramo recto, de unos 20 m, donde se aprecie que la
rugosidad es más o menos uniforme.
Ejemplo practico
Tomaremos el ejemplo del libro Hidráulica de Francisco J. Domínguez (pg. 564)
porque utiliza la metodología mencionada en párrafos anteriores así como en el libro de
Mecánica de Fluidos II de Wendor Chereque Moran (pg. 199)
SE TIENE UN CANAL QUE ABASTECE A 400 ACCIONES DE 10 LITROS/SEG. CADA
UNA EL CUAL SE DESEA DIVIDIR EN TRES RAMALES: UN PASANTE DE 250
ACCIONES, UN RAMAL (RAMAL 1) DE 100 ACCIONES Y EL OTRO (RAMA2) DE 50
ACCIONES; ASI MISMO LAS BASES SERÁN DE 2.5, 1 Y 0.5 METROS. TODOS CON
TALUDES DE 1/2; EL FACTOR HIDRÁULICO (√s/ɳ) DEL PRIMERO 1, 0.53 DEL
SEGUNDO Y 1.70 EN EL TERCERO. ASI MISMO EL PARTIDOR TENGA UN ANCHO
DE 4 M.
SOLUCIÓN
1. Lo primero que debemos hacer es calcular los caudales en los canales, lo que se
consigue multiplicando las acciones por el valor de cada una en nuestro caso.

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Pasante: 250x10 = 2500 lt/seg = 2.5 m3/seg
2. Ahora que tenemos los caudales procedemos a calcular la altura o tirante máximo con la
ecuación de Manning:
Pero se sabe que para canales rectangulares y trapezoidales se tiene:
Cuadro tomado de Wikipedia
Entonces la ecuación de Manning para canales trapezoidales quedar:
Como se conocen todos los datos procedemos a resolver la ecuación para cada canal los
resultados se muestran en la siguiente tabla.
CAUDAL (m3/seg) B Z √s/ɳ Y Q
Canal Entrante 4.00
Canal Pasante 2.50 2.5 0.5 1 1.0850 2.5 valor correcto
Canal Saliente 1 1.00 1 0.5 0.53 1.2200 0.7 valor correcto
Canal Saliente 2 0.50 0.5 0.5 1.7 0.7500 0.5 valor correcto
Q=

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3. Calculamos la carga total “H” o “h1” con la ecuación de Bernoulli en cada ramal.
Para todos los casos la cota es igual a cero lo que es lo mismo decir Z=0
Entonces los cálculos se muestran en la siguiente tabla:
Q b Y z A V(m/seg) V2/2g B
Canal Entrante 4.00
Canal Pasante 2.50 2.5 1.085 0.5 3.301 0.757 0.029 1.114
Canal Saliente 1 1.00 1 1.220 0.5 1.964 0.509 0.013 1.233
Canal Saliente 2 0.50 0.5 0.750 0.5 0.656 0.762 0.030 0.780
4. Calculamos la caga total “h1” en la entrada del vertedor para lo cual se considera que es
un canal rectangular entonces la pendiente del talud es cero (z=0), además solo se
calculara para el canal de mayor tirante o el que tiene mayor energía, asi mismo se debe
procurar que tenga la misma energía o Bernoulli.
Q b Y z A V(m/seg) V2/2g B
Canal Saliente 1 1.00 1.00 1.20 0.00 1.200 0.833 0.035 1.235
5. Se procede a escoger el valor de 1.20 en vez de 1.22 ya que produce casi el mismo
resultado.
6. Calculamos la altura o tirante critico en el vertedor o barrera.
Se calcula primero el caudal unitario
q= 1 m3/seg/m

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Se calcula la altura o tirante critico
Formula tomada del Mecánica de Fluidos II de Wendor
Chereque Moran (pg. 200)
hc= 0.47 m
7. Calculo de la altura de la barrera
Se recurre a las relaciones entre los tirantes que se obtuvieron de acuerdo a las
siguientes relaciones:
La deduccion de esta ecuacion en funciones a las relaciones dadas se encuentran en el
libro Mecánica de Fluidos II de Wendor Chereque Moran (pgs. 196 – 198 )
Así mismo se utiliza Xo = 1
De los pasos anteriores se tiene:
Y1= 1.20 m. Yc = 0.47 m.
Reemplazando valores
Xo = 1
X1 = 1.20 / 0.47 = 2.55
K = a / 0.47

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Para hallar el valor de “K” se recurre al grafico N° 151 tomado del Hidráulica de
Francisco J. Domínguez (pg. 312)

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De grafico K=1.3
Como K=a/Yc a=KYc = 1.3x 0.47 = 0.61 m se adopta a = 0.65
Para poder hallar el valor de Xo se usa el ábaco o grafico N° 179 tomado del Hidráulica
de Francisco J. Domínguez (pg. 379)
X1=2.55
K=1.3
K=1.4
X1=2.55
Xo=2.2

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Se corrige K = a / Yc K = 0.65 / 0.47 K = 1.4
De grafico Xo = 2.2
Pero X’ = Y’ / Yc Y’= 2.2 x 0.47 = 1 m
8. Se procede a calcular el espesor del umbral
Se recomienda que sea mayor a 3.5 el tirante critico
e > 3.5 x 0.47 e = 1.645 e= 1.65 asumido
con la condición de que la entrada sea redondeada y las aristas serán con un radio de 5
a 10 cm.
9. Se corrigen el ancho de los canales
Dependerá de la relación del ancho del canal y el ancho del partidor
Q (m3/seg) m
tipo de
compensació
n mi
canal de llegada 4.00 4.00
canal que pasa 2.50 2.50 1 2.45
ramal 1 1.00 1.00 1 1.02
ramal 2 0.50 0.50 1 0.53
10. Dimensiones finales del partidor

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B) DISEÑO MARCO PARTIDOR DE RESALTO DE UNA BARRERA
TRIANGULAR
Este tipo de marco partidor tiene como característica principal una barrera de
sección triangular (como se ve en la figura) en la dirección del escurrimiento.
Permite además que los anchos del pasante y del (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.

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Ejemplo de Diseño
Se desea diseñar un marco partidor de barrera triangular que divida las aguas de un
canal de regadío. Este canal debe abastecer a dos sectores agrícolas, los cuales
poseen un cierto número de acciones o derechos de agua. Los datos del problema se
presentan a continuación:
Derechos Porcentaje (%) Caudal [m
3
/sg]
Canal Entrante (QE) 1724 100 2,074
Canal Pasante (QP) 1109 64,53 1,334
Canal Saliente (QS) 615 35,67 0,740
1) Análisis del Canal Entrante:
QE = 2,074 [m
3
/sg]
b = 2,5 [m]
Cálculo de la altura crítica del canal de entrada:

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2) Análisis del Canal Saliente:
El canal saliente es un canal trapezoidal de tierra, el cual presenta las siguientes
características:
Q = 0,740 [m3/sg]
b3 = 1 [m] (ancho basal canal trapezoidal)
Z = 1,5
i = 0,001
n = 0,025 (para canal limpio)
n = 0.03 (para canal sucio)
Por lo que b2 será el ancho basal del canal rectangular (de hormigón) de salida.
El cálculo del eje hidráulico entrega que el valor de h2, al comienzo del canal de tierra,
es igual a su altura normal (hn). Para obtener este valor se utilizará la fórmula de
Manning:

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Evaluando los distintos valores de n
Canal Limpio Canal Sucio
hn2 = 0,604 [m] hn2 = 0,661 [m]
v2 = 0,643 [m/sg] v2 = 0,562 [m/sg]
Lo que interesa conocer es la altura (h1) al término del resalto. Para esto se realiza un
balance energético entre el punto 1 y el punto 2, como se vio en la Fig.4 del manual de
diseño. Donde:
Nota: La omisión del valor absoluto se puede realizar en este caso, pues, entre el
canal rectangular de salida y el canal trapezoidal de tierra existe una transición abierta,
lo que produce una desaceleración del flujo y la expresión sería positiva.
Además se sabe que:
Ω1 = 0.9 ⋅ h1
Ahora reemplazando en la ecuación de energía, para canal limpio y canal sucio, se
obtienen dos valores de h1:

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h1 = 0,560 [m] h1 = 0,625 [m]
v1 = 1,468 [m/sg] v1 = 1,315 [m/sg]
El largo dela transición viene dada por la siguiente relación geométrica:
3) Análisis del Canal Pasante:
El canal pasante también es un canal trapezoidal de tierra, el cual presenta las
siguientes características:
Q = 1,334 [m3/sg]
b4 = 2 [m] (ancho basal canal trapezoidal)
Z = 1,5
i = 0,0006
n = 0,025 (para canal limpio)
n = 0.03 (para canal sucio)

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Por lo que b4 será el ancho basal del canal rectangular (de hormigón) pasante.
El cálculo del eje hidráulico entrega que el valor de h2, al comienzo del canal de tierra,
es igual a su altura normal (hn). Para obtener este valor se utilizará la fórmula de
Manning:
hn2 = 0,719 [m] hn2 = 0,792 [m]
v2 = 0,603 [m/sg] v2 = 0,528 [m/sg]
Lo que interesa conocer es la altura (h1) al término del resalto. Para esto se realizará
nuevamente el balance energético entre el punto 1 y el punto 2. Dónde:

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Nota: La omisión del valor absoluto se puede realizar en este caso, pues, entre el
canal rectangular de salida y el canal trapezoidal de tierra existe una transición abierta,
lo que produce una desaceleración del flujo y la expresión sería positiva.
Además se sabe que:
Ω1 = 1.6 ⋅ h1
Ahora reemplazando en la ecuación de energía, para canal limpio y canal sucio, se
obtienen dos valores de h1:
h1 = 0,691 [m] h1 = 0,769 [m]
v1 = 1,210 [m/sg] v1 = 1,084[m/sg]
Este último valor de h1 = 0,769 [m] es el que definirá la altura que deben tener las
cuchillas, para que estas no sean rebasadas. Por lo anterior se utilizará un alto de
cuchillas de 0.9 [m] como mínimo.
El largo de la transición viene dada por la siguiente relación geométrica:

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4) Diseño Geométrico de la Barrera:
Las dimensiones de la barrera a definir son las siguientes:
LB = 5 ⋅ a + 0.3 ⋅ hC
2c = 1.176 ⋅ hC
rC = 3 ⋅ hC
e = 0.06 ⋅ hC
Como se puede observar, la única variable desconocida es a (altura de la barrera).
Para determinarla se debe obtener la razón:
h1X 1 =
hC
Donde h1 es el valor máximo entre el canal saliente y el canal pasante, considerando
ambos canales sucios. Por lo tanto h1 = 0,769 m.
X =
0.769
= 1.881
0.41
Ingresando al gráfico de la Fig., se obtiene K = 0,8. Con esto:

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5) Cálculo del Largo del Resalto:
Se estudiará el desarrollo del resalto en ambos canales considerando sus cauces
limpios.
Canal Saliente:
Con estos datos se ingresa al gráfico de la Fig.8, y se obtuvo un valor de N = 0, lo que
indica que el resalto se desarrolla totalmente en el canal y no en la barrera triangular.
Ahora se debe obtener el largo del resalto con la ayuda del gráfico de la Fig.. A este
gráfico se entra con los siguientes datos

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Con estos datos se ingresa al gráfico de la Fig.(arriba), y se obtuvo un valor de N =
0,1, lo que indica que el resalto se desarrolla en un 90% en el canal y en un 10%
en la barrera triangular.
Ahora se debe obtener el largo del resalto con la ayuda del gráfico de la Fig.9. A este
gráfico se entra con los siguientes datos:
Longitud del resalto en la barrera = 0.1⋅ 2.46 = 0.246m
Longitud del resalto en el canal = 0.9 ⋅ 2.46 = 2.214m
Por lo tanto el canal pasante debe medir por lo menos 2,214 m
Con esto queda finalizado el diseño hidráulico del Marco Partidor

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C) DISEÑO MARCO PARTIDOR POR ANGOSTAMIENTO
Son partidores de escurrimiento crítico, los cuales pueden ser que barrera y por
estrechamiento.
En los partidores de resalto, la partición se hace en una sección idéntica para ambos
ramales, y en la misma punta partidora, por lo tanto, la perturbación por creación de una
capa límite se reduce al mínimo. En los partidores de escurrimiento crítico es imposible
igualar las condiciones de escurrimiento en el arranque de los ramales. El principio
general de un partidor de escurrimiento crítico está dado por la ecuación:

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B) Por estrechamiento – Diseño ejemplo En el partidor de escurrimiento crítico por
estrechamiento, la ecuación general que rige su diseño es:
(Fuente: MANUAL CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HIDRAULICAS PARA LA
FORMULACIONDE PROYECTOS HIDRAULICOS MULTISECTORIALES Y DE
AFIANZAMIENTO HIDRICO:pag: 137)
Este valor corresponde al valor más alto de tirante aguas abajo del partidor, cualquiera
que sea el canal, normalmente el canal que decide el cálculo, es el que tenga mayor

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tirante y
El diseño de este tipo de partidor, se fundamenta en la selección del ancho de
estrechamiento que nos da un flujo crítico, donde las velocidades se igualen y nos
permita efectuar la partición de los caudales, según las necesidades de cada canal.
EJEMPLO DE DISEÑO POR ESTRECHAMIENTO
Diseñar un partidor por estrechamiento en un canal donde el caudal varía de 12 a 2 m3/s
y se desea derivar un 15% de su caudal, se tienen los siguientes datos:
(*ejemplo del libro “MANUAL: CRITERIOS DE DISEÑOS DE OBRAS HIDRAULICAS PARA LA
FORMULACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS MULTISECTORIALES Y DE
AFIANZAMIENTO HIDRICO” pag:143)

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Se puede apreciar que a menor ancho corresponde el menor gasto, pero algunas veces
esto no sucede así, en todo caso se toma el menor valor del que resulte en el cuadro,
chequeando siempre que la sección húmeda para cualquier gasto con l escogido no sea
menor al 45% de la sección húmeda aguas arriba, donde se inicia el partidor. La
selección del más óptimo, es aquel que nos da una sección donde se inicia el partidor y
sin entrar en mayores cálculos se puede proceder a efectuar la partición de los caudales.
Es necesario recalcar que cuando el área de la sección de partición es igual o menor al

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40% de la sección húmeda al inicio del partidor la velocidad cerca de las paredes se hace
mayor que en el centro, por lo tanto una sección de partición con esas condiciones ya no
resulta útil.
Explicación sobre la elaboración de la Tabla 4.13
Ya se ha determinado que el canal que decide el cálculo, es el que pasa y los cálculos
se harán entre este y el canal de llegada. Para una mejor ilustración tomaremos como
ejemplo los cálculos correspondientes a Y = 0.8 m.
Columnas: 1 y 2
Corresponden a los valores de tirante asumidos, para los cuales se calcula el respectivo
caudal según Manning, de acuerdo a las características del canal aguas abajo (canal que
pasa).

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El valor B1 es la energía específica o Bernoulli
Columnas: 6 y 7
Esta referido a la velocidad crítica que ocurre en la sección de estrechamiento asumiendo
que entre esta y aguas abajo no hay pérdidas. Según la Ec. C se tiene:
Columna 8:
Es la pérdida de carga que ocurre entre la sección de estrechamiento y la sección del
canal que pasa, aguas abajo del partidor.
Columna 9:
Sabemos que el caudal que entra QE, es el 100%, siendo el caudal que pasa QP el 85%,
y el caudal derivado por el ramal 15%, luego, si tenemos QP es fácil obtener QE.

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Columna 10:
Para cada valor QE se tiene un valor QP, y lógicamente un valor B1 + Δ, en el canal que
pasa aguas abajo del partidor.
Columna 11:
Es el tirante crítico que corresponde a un caudal determinado QE y QP. Según la Ec. (D),
se tiene:
Columna 12:
Columna 13:
El valor l corresponde al ancho del estrechamiento.
Columna 14:
Corresponde al verdadero valor de Vc, en la sección 1.

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Columna 15:
Es el verdadero valor del coeficiente de pérdidas por ensanche paulatino.
De otro lado se tiene:
Con los valores de ρ y en la fig. 2.18 (F.J.Domonguez pag:) α se obtiene α=45º,
luego la longitud del ensanche paulatino o transición entre la sección de partición y el
canal aguas abajo será:
Si tomamos α = 30º disminuimos las pérdidas y L = 4 m.

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4) El valor del escogido debe ser tal, que el área en la sección de partición se aproxime al
50% del área del canal aguas arriba del partidor.
En la tabla anterior se tiene:
Se puede apreciar que “l” óptimo es 3.30m, donde casi todos los porcentajes se
aproximan al 50% de A; la tabla 4.13 nos sirve de ayuda para escoger el valor de “l” a
tantear.
5) Una vez seleccionado el valor del = 3.30 se efectúa el siguiente análisis: Para QE = 12
m3/s, caudal máximo que entra al partidor.
Para QE = 12 m3/seg., se tiene Q PAS = 10.2 m3/s que es el caudal aguas abajo del
partidor, en el canal que pasa de sección trapezoidal.

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La pérdida de carga será:
6) Pérdidas por embudo de entrada Las pérdidas normalmente son pequeñas cuando la
unión es perfecta hacia la corriente que sigue aguas abajo y en este caso se puede tomar
para el cálculo.
7) Tipos de embudos de entrada en partidores En un partidor, la forma del embudo de
entrada es criterio del diseñador, para tal efecto, (Domínguez Pag. 406 y 407 presentan
los siguientes tipos de embudos); ver Fig. 4.33
8) El Bernoulli o energía específica en el canal aguas arriba del partidor para Q MAX = 12
m3/s será:
Luego:

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9) Los anchos de partición serán:
El caudal que pasa por cada ancho será:
Que son los caudales máximos a repartir.
10) El análisis de los tirantes aguas debajo de la sección de partición, se hacen por los
métodos ya conocidos y considerando las pérdidas de carga respectivas, en el ramal la
pérdida por codo la podemos estimar para cálculos prácticos en una vez la carga de
velocidad del canal.
11) se muestra el dibujo del marco partidor con las dimensiones ya diseñadas, se
muestra un plano en planta y otro en corte en la figura siguiente.

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FIG 4.34 GRAFICO DE DISEÑO FINAL DEL PARTIDOR
P
L
A
N
T
A

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TIPOS DE ENBUDO DE ENTRADA
((HIDRAULICA). Domínguez Pag. 406 y 407 presentan los siguientes tipos de embudos)

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CONCLUSIÓN
Los marcos partidores representan una excelente herramienta hidráulica para
separar caudales en una proporción fija y por esto son ampliamente utilizados en
la agronomía con el fin de fabricar canales de riego, etc. Sin embargo en
comparación a otras estructuras más simples como vertederos o compuertas el
cálculo puede hacerse algo más complejo ya que es una estructura que posee
diferentes singularidades, como vertederos o ensanches. Pero con la correcta
aplicación de los principios de mecánica de fluidos e hidráulica se puede diseñar
cualquiera de los tipos de partidores aquí presentados dependiendo de los
requerimientos que tenga el problema o proyecto que se esté efectuando.

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BIBLIOGRAFÍA
- ARTURO ROCHA FELICES, Hidráulica de Tuberías y Canales
- AUTORIDAD NACIONAL DEL AGUA, Manual: Criterios de Diseños de Obras
Hidráulicas para la Formulación de Proyectos Hidráulicos Multisectoriales y de
Afianzamiento Hídrico, Lima, Diciembre 2010
- FCO. JAVIER DOMINGUEZ S, Curso de Hidráulica, Universidad de Chile,
Santiago de Chile Talleres del Imperial, 2da Edicion 1945.
- HIDRÁULICA TEÓRICA Y LABORATORIO CIV- 242 FICHA GUÍA MARCOS
PARTIDORES, Universidad técnica Federico Santa María.
- WENDOR CHEREQUE MORAN, Mecánica de Fluidos II, Pontificia Universidad
Católica del Perú Lima, Perú
LINKOGRAFIA
- http://es.scribd.com/doc/6730787/Ejemplo-Marco-Partidor
consultado el 23/05/2013
- http://es.scribd.com/doc/92786875/Marco-Partidor
- http://www.bibliodigital.udec.cl/sdx/UDEC4/tesis/2010/henriquez_b/doc/
henriquez_b.pdf

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