INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL “ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTU ARQUITECTURA RA UNIDAD ZACAT ZACATENCO” ENCO”
PROFESOR: ROSALES RAMIREZ LUCIO ALUMNO:
MUÑOZ FARFÁN FARFÁN MIGUEL
CARRERA: INGENIERÍA CIVIL MATERIA: OBRAS HIDRAULICAS “VERTEDOR TIPO SIFON” GRUPO: 7CM SEMESTRE: SEPTIMO
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O!"#$%&': El vertedor tipo sifon tiene como meta primordial conducir volúmenes excedentes de agua en los cuales destacan las siguientes aplicaciones: Riego - Remueve el exceso de agua protegiendo de desbordes los diques y canales de desbordamiento. Control de inundaciones - Puede ser utilizado para aumentar la capacidad de vertedores existentes en presas y reservorios. - Puede sustituir vertedores tradicionales de ormig!n disminuyendo las dimensiones de los mismos" resultando en una gran econom#a de dinero. $ratamiento de agua - Para ecualizaci!n de caudal o eliminaci!n de turbulencia cuando es utilizado en lugar de compuertas tipo %&eir'. (avila" )**+,
(Lourdes Medina Acosta, 1992)
I($)'*+,,%-(: El vertedero idrulico o aliviadero es una estructura idrulica destinada a permitir el pase" libre o controlado" del agua en los escurrimientos superficiales siendo el aliviadero en exclusiva para el desag/e y no para la medici!n. Existen diversos tipos según la forma y uso que se aga de ellos" a veces de forma controlada y otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas 0unciones 1ertedor como elemento de presa $iene varias finalidades entre las que se destaca: •
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2arantizar la seguridad de la estructura idrulica" al no permitir la elevaci!n del nivel" aguas arriba" por encima del nivel mximo (345E por su siglas 3ivel de 4guas 5ximas Extraordinarias, 2arantizar un nivel con poca variaci!n en un canal de riego" aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama 6pico de pato6 por su forma
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Constituirse en una parte de una secci!n de aforo del r#o o arroyo. 7isipar la energ#a para que la devoluci!n al cauce natural no produzca da8os. Esto se ace mediante saltos" trampolines o cuencos.
En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuaci!n de las aguas" ya sea en forma abitual o para controlar el nivel del reservorio de agua. 2eneralmente se descargan las aguas pr!ximas a la superficie libre del embalse" en contraposici!n de la descarga de fondo" la que permite la salida controlada de aguas de los estratos profundos del embalse
0ig. ) presa de material suelto el aliviadero se dispone fuera del cuerpo por razones de seguridad" presa de 2uadalorce" 5alaga (Espa8a, •
0uente: (En espa8ol, alcintec ingenieria y contrataciones" sitio &eb: ttp:99&&&.alsintec.com9infrastructure9alstomydrostec.asp" ;<);
1ertedor como elemento de canal =os vertederos se usan con>untamente con las compuertas para mantener un r#o navegable o para proveer del nivel necesario a la navegaci!n. En este caso" el vertedero est construido significativamente ms largo que el anco del r#o" formando una 6?6 o aciendo diagonales" perpendicularmente al paso. 7ado que el vertedero es la parte donde el agua se desborda" un vertedero largo permite pasar una mayor cantidad de agua con un peque8o incremento en la profundidad
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de derrame. Esto se ace con el fin de minimizar las fluctuaciones en el nivel de r#o aguas arriba
7ebido a que un vertedero incrementa el contenido en ox#geno del agua que pasa sobre la cresta" puede generar un efecto ben@fico en la ecolog#a local del r#o. ?na represa reduce artificialmente la velocidad del agua" lo que puede incrementar los procesos de sedimentaci!n" aguas arriba y un incremento de la capacidad de erosi!n aguas aba>o. =a represa donde se sitúa el vertedero" al crear un desnivel" representa una barrera para los peces migratorios" que no pueden saltar de niveles (Lourdes Medina Acosta, 1992)
0ig. ; 1ertedor como elemento de canal. 1ertedor tipo sifon" para ensaye de laboratorio •
0uente: (En espa8ol, $esis uson. Aitio &eb: ttp:99tesis.uson.mx9digital9tesis9docs9+;B+9CapituloB.pdf " ;<<<
A($#,#*#($#.: El vertedor fue definido por ballofet como %una abertura (o me>or" escotadura, de contorno abierto" practicada en la pared de un dep!sito" o como una barrera colocada en un rio o canal" por el cual escurre liquido contenido en un dep!sito. MUÑOZ FARFAN MIGUEL
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En general un vertedero suele tener una de las dos finalidades siguientes: a, 5edir caudales b, Permitir el rebose del l#quido contenido en un reservorio o del que circula en un rio o canal estas funciones no son excluyentes =os vertedores son útiles para medir caudales" los que solo tienen esa funci!n por lo general lo acen en caudales peque8os" tambi@n se construyen para permitir el rebose del l#quido al llegar a un cierto nivel. 4 esta estructura se le llama aliviadero ?n vertedor siempre estn presentes las dos funciones antes mencionadas" pueden clasificarse varios tipos de vertedores. Pueden clasificarse por el tipo de cresta" por los niveles de agua aba>o" por su forma" condiciones laterales" por su inclinaci!n con respecto a la corriente. 0uente: 0uente: (En espa8ol, &iipedia. Aitio &eb: ttp:&iipedia aliviadores9istoriaatravesdeltiempo." ;<<<
D#/%(%,%-( *# )$#*') *# .%/'(: El 1ertedor tipo sif!n es un sistema sistemas de conductos cerrados con la forma de una %?' invertida" que se coloca de tal forma que el interior de la curva de pasa>e superior tenga la altura del nivel normal de almacenamiento (3.4.5.D," del vaso. Cuando sube el nivel del vaso arriba de lo normal" el funcionamiento del sif!n empieza cuando se a agotado el aire de la cmara que se forma sobre la cresta. =a corriente continua se sostiene por efecto de la succi!n debido al agua de la rama inferior del sif!n. =a mayor#a de los vertedores tipo sif!n" estn compuestos por: • • • • • • • • • •
Entrada Rama superior 2arganta o control Rama inferior Aalida 1entilaci!n para interrumpir el efecto sifonico $ransici!n Conducto de descarga 7isipador de energ#a Estructura terminal
MUÑOZ FARFAN MIGUEL
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Ae suele instalar una ventilaci!n para interrumpir el efecto sifonico del vertedor" de otra forma el vertedor seguir operando asta que el aire pase por la entrada" esta entrada se coloca muy por deba>o del nivel normal de la superficie del agua" para evitar la entrada del ielo y basuras a la estructura" tambi@n evita la formaci!n de v!rtices y desembalses" que puedan interrumpir el efecto sifonico. =a rama superior est formada por una transici!n de curva convergente" esto para unir la entrada de la secci!n vertical de la garganta" esta garganta o secci!n de control generalmente es de secci!n rectangular y est ubicada en la cresta superior de la curva superior del sif!n" esta curva continua asta unir un tubo vertical o inclinado que forma la rama inferior del sif!n" la cual puede determinarse de forma que descargue verticalmente o a lo largo del parapeto de la presa" la descarga puede ser libre o aogada. ('esisuson, sin eseci*car) (Mar+ue -ose Andres A./erto, 201$)
0ig. Esquema general de un vertedor tipo sif!n •
0uente: (En espa8ol, 7eterminaci!n de coeficientes de gasto en vertedores en el canal idrodinmico de pendiente variable. Dcoa" 4le>andro 5artinez. 5exico 7.0" ;<<
1E3$4F4A •
Au cualidad para dar paso a descargas de toda su capacidad dentro de estrecos l#mites de aumentos de la carga
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Posee una operaci!n efectiva u automtica sin mecanismos ni partes m!viles 0uncionamiento sin energ#a Ain accionamiento externo Aon de dimensiones cuarenta a cincuenta veces menores para las mismas condiciones operacionales de nivel de agua y caudal evacuado Estanqueidad completa
7EA1E3$4F4A • • •
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Elevado costo Gncapacidad del sif!n para dar paso al ielo y residuos =a posibilidad de que se obstruyan los pasa>es del sif!n o los tubos de ventilaci!n para interrumpir el efecto sifonico =a posibilidad de que el agua se congele en sus ramas y en los tubos de ventilaci!n antes de que el vaso alcance el nivel de la cresta del vertedor" impidiendo el poso por el sif!n =a ocurrencia de aumentos bruscos y detenciones de la descarga" por la interrupci!n y reanudaci!n del efecto sifonico " produciendo as# fluctuaciones radicales en el gasto del rio agua aba>o Gncapacidad para mane>ar gastos muco mayores a los de la capacidad de proyecto" por eso el vertedor de sif!n est adaptado al funcionamiento del vertedor de servicio en combinaci!n con una estructura auxiliar o de emergencia.
('esisuson, sin eseci*car) (Mar+ue -ose Andres A./erto, 201$)
MUÑOZ FARFAN MIGUEL
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL “ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA UNIDAD ZACATENCO” 0ig. + Esquema representando las principales partes de un vertedor tipo sif!n 0uente: (En espa8ol, 7ise8o idrulico de obras. Aotelo Hvila. 5@xico ?345" )**+
E,+0,%'(#. 1 *%.#2' 30)0 )$#*') $%3' .%/'( Cada vertedor de sif!n tiene una capacidad mxima de drena>e %I'" dado por la diferencia de niveles del agua El cual es calculado por: I J u K 4 K ( ;g ,L) 9 ; 7!nde: M J Coeficiente de descarga (Aif!n de Neyn" logrando valores de MJ <.B< a <.O<,. 4 J Aecci!n transversal del flu>o de salida del sif!n en m. J 4ltura de ca#da del sif!n en m. g J 4celeraci!n de la gravedad (g J*.) m9sQ, El coeficiente de descarga el cual se aplica al sif!n puede ser obtenido experimentalmente con la siguiente conversi!n 0uente: (En espa8ol, Nidrulica de los Canales 4biertos. 1en $e Co&. Editorial 7iana" 5@xico" )*.
U
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Q A √ 2 gh
0ig. B vertedor tipo sifon en fase de traba>o
(techow, 1983) .
(avila" )**+,
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C'(,4+.%'(#. El vertedor tipo sif!n" posee caracter#sticas muy particulares" estas caracter#sticas acen que su utilizaci!n sea ms proclive para adecuarlo al uso de riego" para remover el exceso de agua para proteger de los diques o canales de desbordamiento. Para el control de inundaciones" ya que pueden aumentar la capacidad de vertedores existentes en presas y reservorios. Para tratamiento de agua" porque tambi@n permite controlar la turbulencia y ecualiza el caudal. =a forma en %u' invetida del sif!n tiene el prop!sito de empezar a desalo>ar la excedencias cuando la curva de pasa>e superior tenga la altura del nivel normal de almacenamiento (3.4.5.D, del vaso y es cuando sube este nivel que el sif!n empieza su funcionamiento" cuando el aire de la cmara se forma sobre la cresta y la corriente fluye por el sif!n de forma continua por efecto de la succi!n. Es importante destacar que existen pocas presas que emplean este tipo de vertedor" por la econom#a y adems porque existen otros tipos de vertedores que de igual forma cumplen con las tareas del vertedor tipo sif!n (son ms verstiles," es por eso que es complicado encontrar e>emplos tangibles de la utilizaci!n de este tipo de vertedor. Este vertedor no es tan verstil como otros y su costo es muy alto sin embargo" gracias a que da paso a descargas de toda su capacidad dentro de estrecos l#mites de aumentos de energ#a" permite que opere en toda su capacidad y no depende de mecanismos ni de partes m!viles y su funcionamiento sin energ#a y accionamiento externo" son provecosos para el aorro de recursos que pueden ser destinados en otro campo operacional de la presa.
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