Tabla 54 Determinación del coeficiente ��

Para determinar el coeficiente de vertedero y el coeficiente de corrección por sumersión la literatura técnica muestra las siguientes fórmulas:

��=[0,40 + 0,045+�� ��+��1 ��

][1+0,285(��+��1

)]∗√2�� Ecuación 37 Coeficiente de vertedero, según Konovalov

�� =1,05[1+0,2∗

ℎ0 ��2

3 ��]√�� Ecuación 38 Coeficiente de corrección por sumersión, según Bazin

3 ��=[1−(ℎ��)2 ��

0.385] Ecuación 39 Coeficiente de corrección por sumersión, según Villemonte:

Donde:

s. –coeficiente de corrección por sumersión M. – coeficiente de vertedero H. – Altura de carga aguas arriba del vertedero, m y1. – Altura del vertedero, m y2. – Altura desde el fondo del canal aguas abajo del vertedero, m z. – Pérdida de carga por velocidad

El diseñador podrá utilizar otras ecuaciones que se acoplen de mejor manera a la conducción diseñada, siempre y cuando se tenga un respaldo técnico.

1.1.1.2. VERTEDEROS DE CRESTA GRUESA

En el caso que el vertedero tenga una relación de e/y1>0.67 el vertedero será de cresta gruesa, considerar lo siguiente:

Ecuación

Coeficiente �� Tabla 54 Determinación del coeficiente ��

Si ��/ℎ<3

�� =0. +

0.185 ��/��1 Fuente: (Sotelo Ávila, Diseño hidráulico de estructuras, 1994)

Si ��/ℎ<10

�� =0. 5+ 0.1 ��/��1

Ilustración 10 Vertedero de cresta delgada y vertederos de cresta gruesa

1.1.2. VERTEDERO EN FORMA DE AZUD

Un azud es una presa construida en medio de un río con el objetivo de parar o desviar un caudal de agua hacia la entrada de una captación, aquí se muestra un procedimiento de cálculo generalizado, está en poder del diseñador utilizar estas ecuaciones o utilizar otras fuentes técnicamente bien fundamentadas que se acoplen de mejor manera a las condiciones la captación.

MÉTODO DE CÁLCULO

Ilustración 11 Azud

El caudal para utilizar para su diseño será 2/3 del caudal máximo de crecida en un tiempo de retorno mínimo de 25 años, para mantener la integridad de la estructura. Con la ecuación del caudal general para vertedero se determina la carga sobre la cresta en época de crecida:

Donde:

3 �� =�������� 3/2 →�� = √�� ���� 2 Ecuación 40 Ecuación general para vertedero

b. – ancho del vertedero, longitud de la cresta, m Q. –caudal de diseño, m3/s C. – coeficiente de desagüe del vertedero H. –carga sobre la cresta época de crecida, m

Ilustración 12 Coeficiente de desagüe de un vertedero con paramento vertical Fuente: (Sotelo Ávila, Diseño hidráulico de estructuras, 1994)

El coeficiente de desagüe de vertedero cambia si el ángulo del paramento no es vertical, para corregirlo debe multiplicarse por el factor correspondiente según la Ilustración 14.

Ilustración 13 Esquemas de paramentos con diferentes pendientes

Ilustración 14 Factores de corrección para el coeficiente de desagüe para pendientes de paramento no verticales. Fuente: (Sotelo Ávila, Diseño hidráulico de estructuras, 1994)

Donde y1 es la altura del azud o si se tiene una reja lateral es la altura desde el fondo del río hasta el dintel de la reja.

CARGA DE DISEÑO, Ho

Ilustración 15 Esquema de la carga de diseño

El diseño del perfil implica una carga de diseño Ho, una de las formas rápidas para obtener Ho es por medio del calado crítico y el caudal específico que se determina con las siguientes ecuaciones:

3 2 ����

��2 =( ) .81

1 3 ����=1.3∗����

Ecuación 41 Caudal especifico Ecuación 42 Calado critico Ecuación 43 Carga de diseño

Donde:

q. – Caudal específico, m3/s C. – Coeficiente de desagüe de un vertedero H. - Carga sobre la cresta época de crecida, m

yc. – Calado crítico, m Ho. – Carga de diseño, m

PERFIL DEL AZUD

Ilustración 16 Elementos de los perfiles de cimacio con la forma de lámina vertiente

El perfil del Azud adopta la forma de la parte inferior de una lámina de agua en caída libre por un vertedero de cresta delgada para dar lugar a caudales óptimos, existen varias ecuaciones para definir la forma del azud que dependen de la carga existente aguas arriba del vertedero, la altura del azud, la inclinación del paramento y las consideraciones que tome el diseñador, a continuación, se tiene la ecuación general de un azud:

Donde:

��) Ecuación 44 Ecuación del perfil del azud

Y. – punto vertical del azud, m X. – punto horizontal del azud, m Ho. - Carga de diseño, m

K y n son constantes que dependen la relación de la carga de velocidad de llegada y la carga de diseño. Los coeficientes k y n se determinan mediante lo ábacos de la Ilustración 17, para estos ábacos se requiere obtener la relación entre la carga por velocidad a la llegada del azud y la carga de diseño (ha/Ho).

�� ��1 +��

ℎ��

��2 2�� Ecuación 45 Velocidad de llegada Ecuación 46 Pérdida de carga de velocidad

Donde:

V. – velocidad de llegada, m/s H. –carga sobre la cresta época de crecida, m y1. – altura del azud, m q. – Caudal específico, m3/s ha. – Pérdida de carga de velocidad, m

Ilustración 17 Coeficientes que definen el perfil de vertedero Fuente: (Sotelo Ávila, Diseño hidráulico de estructuras, 1994)

Ilustración 18 Parámetros para la curva de coronación aguas arriba Fuente: (Sotelo Ávila, Diseño hidráulico de estructuras, 1994)