PEQUEÑAS PRESAS

VASO DE ALMACENAMIENTO.

INTRODUCCIÓN

Los proyectos de abastecimiento de agua, riego o hidroeléctricos no pueden

ser capaces de satisfacer las necesidades de los usuarios y/o consumidores

durante los periodos de escurrimiento extremadamente bajos.

Con frecuencia la corriente se convierte en un impetuoso caudal después delas

lluvias fuertes constituyendo un peligro a todas las actividades a lo largo de sus

márgenes.

Un vaso de almacenamiento o de conservación puede retener ese exceso de

agua en los periodos de alto escurrimiento para su utilización en los periodos

de sequía reduciendo a su vez el daño por inundaciones aguas abajo del vaso

de almacenamiento. En relación a lo anterior podemos decir que la función

principal de un vaso de almacenamiento es estabilizar el escurrimiento del

agua.

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA 1

vaso de almacenamiento

OBJETIVOS

Ampliar conocimientos sobre vaso de almacenamiento.

Aplicar lo aprendido en un ejemplo planteado.

Ver nuestra capacidad desarrollo en el tema.



CARACTERISTICAS FISICAS DE LOS VASOS DE ALMACENAMIENTO

Debido a su función la característica principal es la capacidad de

almacenamiento.

En los vasos de forma regular dicha capacidad puede calcularse

mediante las fórmulas para los volúmenes de los sólidos.

La capacidad de almacenamiento de los vasos en sitios naturales debe

calcularse mediante levantamientos topográficos, construyendo una

curva de áreas-elevaciones.

Se construye planimetreando el área comprendida dentro de cada curva de

nivel del sitio del vaso de almacenamiento, la integral de la curva áreas-

elevaciones es la curva de capacidades del vaso.

Curva de alturas-capacidades y de alturas-áreas



CAPACIDAD DE UN EMBALSE:

La capacidad de un embalse se mide por el volumen de agua contenido en su

vaso de almacenamiento para una altura dada de la presa y de su aliviadero.

Para calcular la capacidad se utilizan los planos levantados del vaso de

almacenamiento. Para ello, una vez que hayamos fijado el sitio de la presa y la

cota del fondo del río, comenzamos por medir con el planímetro las áreas

abarcadas por cada una de las curvas de nivel. Luego, si calculamos la

semisuma de las áreas entre curvas y las multiplicamos por el intervalo entre

las mismas obtenemos el volumen almacenado entre curvas o volumen parcial.

Si se acumulan luego los volúmenes parciales, se obtienen el volumen

almacenado por cada cota o altura sobre el fondo del río.

Todos estos cómputos se anotan en un cuadro similar al que se muestra a

continuación:

Altur

a

mts

Cota

m.s.n.

m

Area

s

Has.

Volúmene

s

parciales

Volúmenes

acumulado

s

CURVAS DE ÁREAS Y CAPACIDADES:

Con los datos del cuadro dibujamos las curvas de capacidades y de áreas, las

cuales nos permitirán conocer gráficamente los volúmenes capaces de ser

almacenados en el sitio y las áreas que serán inundadas para cualquier altura

de la presa. Estas curvas nos permiten seleccionar entre varias alternativas,

aquellas que presentan mayores capacidades para la misma altura de la presa.

Para dibujar estas curvas se elige un sistema de coordenadas rectangulares y

sobre el eje de las abscisas, a escala determinada, se dibujan los volúmenes, a



escala determinada, se dibujan los volúmenes; en las ordenadas a partir de la

cota de fondo del río las alturas o cotas, o ambas. Se dibuja también las áreas

inundadas, usando sentido contrario a la curva de volúmenes para evitar

confusiones al usar el gráfico.

Los cómputos de los volúmenes, de las áreas y el dibujo de las curvas deben

hacerse lo más preciso posible y muy cuidadosamente. Si se cometen errores

al calcularlas o dibujarlas, éstos se reflejarán en las dimensiones de todas las

estructuras que integrarán el futuro embalse.

Las capacidades de los vasos de almacenamiento, se expresan en metros

cúbicos (m³), hectómetros cúbicos (Hm³), equivale también esta medida a

(106m³), o en hectáreas-metro (Ha.m), equivalente a 10.000 m³.

CAPACIDADES CARACTERÍSTICAS DE UN EMBALSE:

En un embalse podemos distinguir tres capacidades o volúmenes

característicos:

el volumen muerto o capacidad de azolves.

el volumen útil.

la suma de ambos que nos da el volumen total.

Vt = va + vu

El volumen de azolves es el volumen que debemos disponer en el vaso para

almacenar los sedimentos. Transportadas por el río y que con el tiempo se van

depositando en él. El período que tarda en colmarse esta capacidad, constituye

la vida útil del embalse y se estima para proyectos pequeños en unos 50 años

y para los grandes proyectos para unos 100 años.



El volumen útil es el necesario para suplir las demandas y las pérdidas de

aguas durante un período determinado de funcionamiento del embalse. Debe

ser de tal magnitud que garantice dentro de un periodo hidrológico escogido, el

riego de toda el área disponible aprovechable. Cuando se presentan períodos

muy secos, no previstos en el período de estudio, se puede racionar el

agua prudentemente alargando así lo más posible, el tiempo de abastecimiento

y evitando dejar completamente vacía la capacidad útil del embalse para el año

siguiente.

En algunos casos cuando se desea combinar el riego con el control de

inundaciones, se prevé otro volumen adicional, por encima del volumen útil con

el objeto de retener la creciente por un tiempo prudencial, no permitiendo que

el aliviadero sobrepase gastos determinados, equivalentes a la capacidad

adicional debe siempre quedar disponible para absorber la creciente prevista.

PRINCIPALES COMPONENTES DE UN VASO DE ALMACENAMIENTO:[PERFIL DEL CAUCE]

NAMINO (nivel de aguas mínimas de operación): es el nivel más bajo con el

que puede operar la presa. Cuando ésta es para irrigación y otros usos, el

NAMINO (también llamado en este caso NAMIN (nivel de aguas mínimas))

coincide con el nivel al que se encuentra la entrada de la obra de toma. En el

caso de presas para generación de energía eléctrica, el NAMINO se fija de

acuerdo con la carga mínima necesaria para que las turbinas operen en

buenas condiciones. El volumen muerto es el que queda abajo del NAMINO o

NAMIN; es un volumen del que no se puede disponer. El volumen de azolves

es el que queda abajo del nivel de la toma y se reserva para recibir el acarreo

de sólidos por el río durante la vida útil de la presa.

La operación de la presa se lleva a cabo entre el NAMINO o NAMIN y el NAMO



(nivel de aguas máximas ordinarias o de operación). El NAMO es el máximo

nivel con que puede operar la presa para satisfacer las demandas; cuando el

vertedor de excedencias (estructura que sirve para desalojar los volúmenes

excedentes de agua que pueden poner en peligro la seguridad de la obra) no

es controlado por compuertas, el NAMO coincide con su cresta o punto más

alto del vertedor. En el caso de que la descarga por el vertedor esté controlada,

el NAMO puede estar puede estar por arriba de la cresta e incluso puede

cambiar a lo largo del año. Así en épocas de estiaje es posible fijar un NAMO

mayor que en épocas de avenidas, pues la probabilidad de que se presente

una avenida en la primera época es menor que la segunda. El volumen que se

almacena entre el NAMO y el NAMIN o NAMINO se llama volumen o capacidad

útil y es con el que se satisface las demandas de agua.

El NAME (nivel de aguas máximas extraordinarias) es el nivel más alto que

debe alcanzar el agua en el vaso bajo cualquier condición. El volumen que

queda entre este nivel y el NAMO, llamado superalmacenamiento, sirve para

controlar las avenidas que se presentan cuando el nivel en el vaso está

cercano al NAMO. El espacio que queda entre el NAME y la MÁXIMA

ELEVACIÓN DE LA CORTINA (CORONA) se denomina bordo libre y está

destinado a contener el oleaje y la marea producidos por el viento, así como a

compensar las reducciones en la altura de la cortina provocadas por sus

asentamientos.

En resumen, existen cuatro volúmenes principales en toda presa que es

necesario determinar para diseñar el vaso: volumen de azolves, volumen

muerto, volumen útil y el volumen de super almacenamiento.

Corona es la parte superior de la cortina, cuando sea posible y conveniente, se

utilizará como tramo de un camino.

Obra de toma es la estructura que permite enviar a voluntad el agua del

embalse hacia canales de riego, conducción para abastecimiento a plantas

generadoras de energía eléctrica o potabilizadora.



Obra de excedencias es la estructura que permite la salida de los excedentes

de agua en el vaso de almacenamiento restituyéndola al río sin peligro de

daños para la presa ni para las poblaciones de aguas abajo.

Obra de excedencias controlada es el tipo de vertedor en que el escurrimiento

se controla mediante dispositivos que se pueden abrir o cerrar a voluntad.

Compuerta es la barrera móvil utilizada en presas y canales para regular el

paso del agua a través de una sección dada.

Cortina es una estructura de una presa que cierra el paso al agua de la

corriente para provocar su almacenamiento.

CURVAS ELEVACIONES-ÁREAS Y ELEVACIONES-CAPACIDADES

Para el dimensionamiento de la cortina se utilizan las curvas elevaciones-áreas

y elevaciones capacidades. Para conocerlas es necesario contar con las curvas

de nivel de la zona de la cortina que pueden ser obtenidas de las cartas

topográficas proporcionadas por el INEGI, ya sea en planos o en versión digital

manipulable con computadora. Las áreas pueden ser medidas directamente de

un plano con un planímetro o determinadas a través de programas que



manejan sistemas de información geográfica (SIG o GIS en inglés). Otra

herramienta muy poderosa para la ingeniería civil es el programa AutoCAD que

permite el manejo de imágenes, de tal suerte, que al cargar en él un plano

digital, es posible obtener las áreas entre cada curva de nivel muy fácilmente.

Con la diferencia de áreas entre curvas de nivel asociada a su elevación media,

se obtiene la gráfica elevaciones-áreas. Conocida la diferencia de elevaciones

entre curvas de nivel contiguas se obtiene el volumen entre ellas que

corresponde a la capacidad de almacenaje del vaso, dibujando estos valores

respecto a su elevación media se obtiene la curva elevaciones-capacidades. Es

común, representar ambas curvas en una sola gráfica, sin embargo como los

valores de volumen son mucho mayores que el de áreas, en la gráfica se

requieren diferentes escalas. Con la ayuda de las curvas elevaciones-áreas-

capacidades, se localizará de acuerdo al volumen necesario para cada tipo de

obra la elevación mínima que deben tener, de tal forma que conocidos los

gastos de diseño de cada una de las obras se puede conocer el volumen que

generarán y con este se leerá el valor de la elevación a la que se localizará.

Con cada gasto asociado a una obra es posible dimensionar el embalse y

obtener las elevaciones del NAMIN, NAMINO, NAMO Y NAME, así como el

volumen muerto que a su vez entre todos ayudan a definir la altura de la

cortina.



Ejemplo de Curvas Elevaciones-áreas-capacidades.



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