Este documento describe el diseño de una captación de agua superficial mediante un dique con vertedero lateral. Explica que este tipo de captación es adecuado cuando el agua transporta materiales que podrían dañar otras estructuras de captación. Detalla el procedimiento de diseño, incluyendo la determinación del caudal de diseño, niveles del río, cálculo del coeficiente de descarga y diseño de la reja y caja de recolección. El objetivo es captar el caudal necesario de manera económica y resistente a las crecidas

1. UNIVERSIDAD TECNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y MECANICA
DISEÑO HIDRAÚLICO
Abastecimiento de Agua
Obras de captación:
DIQUE CON VERTEDERO LATERAL
Realizado por:
Ing. Vladimir Paredes Cabezas
Ambato, Marzo 2012

2.  Definiciones
Obra de captación: Consiste en una estructura colocada
directamente en la fuente, a fin de captar el gasto deseado y
conducirlo a la línea de aducción.
Obra de captación de agua superficial: Conjunto de obras y
mecanismos, a nivel de terreno para el aprovechamiento de aguas
superficiales. Pueden ser de carácter permanente o temporal.
Fuentes superficiales sin regulación de caudal: Son aquellas con
capacidad de proveer un caudal superior al gasto máximo diario para
cualquier época.
Fuentes con regulación de caudal: Son aquellas que por no
proveer el caudal de demanda, requieren el diseño y construcción de
un dique o represa para compensar variaciones de caudal durante
épocas de crecidas con los de estiaje.

3.
 Requisitos previos
• Calidad de agua
Características físicas, químicas y bacteriológicas.
Focos de contaminación
Usos de suelo y cuerpo de agua.
Características culturales locales.
• Cantidad de Agua
Estudio Hidrológico
Mediciones de caudal. (Estiaje)
Niveles máximos y mínimos.

4.
 Requisitos previos
• Reconocimiento geológico superficial
Fallas geológicas
Zonas de deslizamiento
Zonas de hundimiento
• Estudios geotécnicos
Estabilidad de los suelos
Resistencia admisible
Granulometría de los suelos
• Levantamiento topográfico
Morfología del terreno
Topografía del cauce del agua

5.
 Captación con vertedero lateral
Es la obra civil que se construye en uno de los flancos del curso de
agua, de forma tal, que el agua ingresa directamente a una caja de
captación para su posterior conducción a través de tuberías o canal.
La obra de toma se ubica
en el tramo del río con
mayor estabilidad
geológica, debiendo prever
además muros de
protección para evitar el
desgaste del terreno
natural.
La toma se localiza
lateralmente a la presa o
en cualquier punto del
perímetro del vaso de
agua.

6.
 Uso y aplicaciones
La captación a través de vertedero lateral es recomendado
cuando el dispositivo de captación en un curso superficial está
expuesto a impactos de consideración debido a cantos rodados,
troncos de árboles, etc., arrastrados por las crecidas.
También es recomendado en el caso de
algunos ríos o arroyos que traen
mucha arena durante las crecidas
violentas, y el material depositado
puede cubrir el dispositivo de
captación en corto tiempo.
Este tipo de obra debe ser empleada en
ríos de caudal limitado y que no
produzcan socavación profunda.

7.
 Funcionamiento
De acuerdo con la definición que
se emplea en la hidráulica, el
vertedero lateral es un
dispositivo que permite el paso
del agua por encima de una
cresta, orientada en sentido
paralelo a la dirección principal
de la corriente.
Mientras mayor sea el
gradiente hidráulico y la
longitud de la cresta, mayor
será la descarga a través del
vertedero. Por otra parte,
mientras mayor sea la
velocidad original de la
corriente, o sea la paralela a la
cresta, menor será la descarga.

8.
 Criterios de diseño
El diseño del vertedero lateral consiste en calcular la longitud del
vertedero para un caudal de diseño que se pretende tomar de un
canal o un río. Hay cuatro factores que definen el funcionamiento de
un vertedero lateral que son:
• La descarga o gasto Q
• El gradiente hidráulico hacia la cresta del vertedero
• La velocidad de la corriente
• Longitud de la cresta.
El propósito que se persigue es el diseño de una estructura
económica, capaz de captar el gasto previsto; en caso de que dicho
gasto sea pequeño, la economía lograda a base de cálculos exactos es
insignificante en la mayoría de los casos.
Por lo consiguiente, el problema se reduce a determinar la carga
necesaria sobre una cresta de longitud dada, o la longitud requerida
de cresta para una carga fija.

9.
 Parámetros de diseño
Caudal de diseño: Para un sistema por gravedad se debe considerar
el caudal máximo diario para la población de diseño.
Determinación del nivel del río: Deberá obtenerse los niveles
máximos y mínimos anuales en estaciones hidrológicas cercanas; en
el caso de falta de datos hidrológicos se debe investigar niveles en
periodos de avenidas y estiaje, apoyándose en información de
personas conocedoras de la región.

10.
 Procedimiento de Diseño
• Caudal de descarga
La ecuación general para cualquier tipo de vertedor es:
Q = Cd H n donde Cd = Coeficiente de descarga
H = Altura del líquido sobre el vertedero
n = relación de integración
Para un vertedero rectangular
3
Q = C d LH 2
Para un vertedero triangular
8 θ  5
Q= 2 g tan µh 2
15 2

11. • Determinación del coeficiente de descarga
• Caudal unitario 3
q = Cd H 2
H
1 3 5 10 15 20
(cm)
q
1.4 7.4 15.8 47.5 86.2 130
(l/s)

12. • Diseño de la reja
El área total de la reja debe ser calculada considerando el área de flujo
efectiva mínima de paso y el área total de las barras, como se muestra a
continuación:

14. • Diseño de la caja de recolección
Tiempo de retención: 5 – 10 minutos
Caudal de diseño: CMD
V = Qdiseño * Tr
Donde Tr = Tiempo de retención
Determinar las características
geométricas.