Son estructuras de regulacin quedisminuye el nivel del agua a lo largo desu curso.

Para evitar rellenos excesivos, el nivel del lecho delcanal aguas abajo se disminuye y los dos tramos seconectan mediante una estructura de cadaapropiada .

CAIDAS

La cada se localiza de tal manera que los rellenos y los cortesdel canal se equilibren en lo posible.

Los canales que se disean en tramos de pendientefuerte resultan con velocidades de flujo muy altasque superan muchas veces las mximas admisiblespara los materiales que se utilizan frecuentementeen su construccin.

Para controlar las velocidades en tramos de altapendiente se pueden utilizar combinaciones deCADAS SIMPLES, ESCALONADAS O RAPIDAS,segn las variaciones del terreno.Las rpidas son apropiadas cuando la pendiente delterreno es superior al 30%.

La estructura del canal debe serfuerte, para soportar velocidadesmayores de 6 m/s.

Al final de la rampa se coloca untanque disipador de energa.

Las cadas del canal pueden utilizarse para desarrolloshidroelctricos, utilizando turbinas de tipo propulsin obulbo.

En general, las cadas se subdividen en los siguientes tipos:(i) cada vertical, (ii) cada inclinada y (iii) cada escalonadas.

CADA VERTICALCriterios de Diseo

Se construyen, para desniveles hasta 4 mPara desniveles mayores puede ser :- Una rpida o- Cadas escalonadas.

El caudal vertiente en el borde superior de la cadaSe calcula con la frmula para caudal unitario q

1 .51 .4 8q HSiendo el caudal total:

1.52 23

Q B g H

(Frmula deWeisbach)

B

B= 0.50= ancho de cada

CARACTERSTICAS DE LA CADA VERTICAL

27.03.4) Dz

Lda

22.000.1) Dz

Ypb

3

2

zgqD

Donde:

Que se le conoce como nmero de salto

425.11 54.0) Dz

Yc

27.02 66.1) DZ

Yd 129.6 YYLJ

CADAS VERTICALES CON OBSTCULOS PARA EL CHOQUESe ha desarrollado para saltos pequeos. Pozas con obstculos donde choca el agua de la lmina vertienteSe ha obtenido una buena disipacin de energa.

Anchura y espaciamiento de los obstculos = 0.4YcLongitud mnima de la cubeta = Ld + 2.55Yc

HDLd 27.030.43

2

ghqD

BQq

Con las contracciones laterales : Q = CLH3/2C segn tabla .Sin las contracciones laterales:

gp

hh

BhQ 208.031050

1605.032 2/3

B= ancho de la cadaQ= caudal de vertedero o caudal de la cadaP= el mnimo valor de P. ser la diferencia de energas aguas arribade la cresta y en la cresta donde se produce Yc.H= carga sobre cresta

Se proyectan en tramos cortos de canal con pendientesfuertes, causando serios daos por erosin si no se poneun revestimiento apropiado. Mediante el anlisis hidrulico se verifican losfenmenos del flujo. Una cada inclinada se divide desde arriba hacia abajo enlas siguientes partes:- Transicin de entradacon seccin de control

- Cada propiamente dicha- Colchn- Transicin de salida

CADAS INCLINADAS :

TRANSICION DEENTRADA

CAIDAPROPIAMENTE DICHA

DESNIVEL ENTREFONDO Y CRESTA

Criterios de diseo en cadas inclinadas: Seccinrectangular.- La rampa inclinada en sentido longitudinal (talud): 1.5:1 a 2:1-La inclinacin no debe ser menor a la del ngulo de reposo delmaterial confinado.

- El ancho de la cada B y el Caudal Q obedecen a las mismasfrmulas de la cada vertical.

-Es muy importante tener en cuenta la subpresin para luego teneren cuenta par calcular el nmero de lloradores.

TRANSICION DEENTRADA

CAIDAPROPIAMENTE DICHA

DESNIVEL ENTREFONDO Y CRESTA

CAIDA MOCHUMProcesoConstructivo

CAIDA MOCHUMEn Funcionamiento

GRADASESCALONADAS

Objetivo: reducir desnivelesgeneralmente mayores quecuatro metros.

Tipos: Las de escalera simple Las de escalera con

obstculo encajonada

CONSIDERACIONES DE DISEO

A) INFORMACION BASICA :Parmetros que influyen en el diseo yconstruccin de la estructura:

Datos topogrficos de la zona : Desnivel vertical Longitud horizontal Pendiente promedio y Tipo de terreno.

DISEO HIDRAULICONmero de saltos en los que se divide el desnivel totalConsideraciones econmicasComparacin de diferentes alternativas

As el desnivel total queda dividido en varios tramos verticalesiguales, cada uno de un valor Za.La carga H de agua sobre el vertedero : Q = C b H 3/2C = coeficiente = 1.8 - 2.0 (forma vertedero)B = ancho de la rpida constante en toda su longitud.H obtenido ser tambin igual para todos los escalones.

El agua cae con un movimiento acelerado contrayndosegradualmente el grueso del chorro, junto al fondo del cajn estegrueso o calado contrado d1 est dado por la ecuacin

siendoT = H +Y1 + Zb

Dentro del cajn, el agua pasa de rgimen supercrtico alrgimen subcrtico, mediante la formacin de un resalto, cuyoscalados conjugados son d1 y d2. S el desnivel total queda dividido en varios tramos verticalesiguales, cada uno de un valor Za..

)(2/ 11 dTgbQd

Segn VA Shaumian, (Bibl. 8-3) para que el resallo se sumerjaes suficiente que s H + Y2 > 0.9 d2 ; siempre que Y2 > 0.25 d2La longitud mnima del cajn: L = Lp + LrLp = Longitud de la parbolaLr = Longitud para que se forme el resalto.

Lp = 1,04q1/3 3/21 22,0)( qYZb Lp =1,35q1/3 3/2167,02 qb Segn AgroskinLp = 1,46 q1/3 3/2154,02 qb Shaumian LR = 3,2 d2

PROYECTO TINAJONES

B) Ejemplo de Diseo

Se tiene una ladera de 12 m de altura y 30 delongitud, en la que debe construirse una rpida paraun caudal de 6 m3/s. El canal de llegada y de salidaes rectangular y tiene 2 m de ancho y el agua va conun tirante de 2m.

La carga sobre el vertedero para un valor de C = 2da:

Grada escalonada con Obstculo

Se tiene una ladera de 12 m de altura y 30 de longitud,

en la que debe construirse una rpida para un caudal de 6 m3/s.

El canal de llegada y de salida es rectangular y tiene 2 m de ancho

y el agua va con un tirante de 2m.

Solucin:La altura total se divide en cuatro partes y se tiene Za = 12/4 = 3 m.

La carga sobre el vertedero para un valor de C = 2 da:

6 = 2 x 2 H 3/2 H = 1,31 m

de aqu

Y, = 2 - 1,31 = 0.69 m

Teorema de Bernoulli.

d1 + V12/2g= 0.3 +2 + V22/2g

d1 + 0.459/d12 = 2.56

d1 = 2.49 m

Asumimos un valor de Zb = Za = 3 m T = 1,31 + 0,69 + 3 = 5 m d1 = 0,314 d2 = 2,27 0,9 x 2,27 = 2,04 > 2 Como el valor de la segunda conjugada del resalto

excede del valor admisible, debe repetirse elclculo. Se asume un valor de Zb a; 3,3 m Como la distancia vertical entre los vertederossigue igual 3 m, el valor Y2 aumenta a 0,99 m. El valor Zb es igual a 3 m. para el 2, 3 y 4cajones T = 5.3 d1 = 0,304 d2 = 2,31 m

0,9 d2 = 2,08 que es menor que la profundidad del cajnde 2,30 m.

Se cumple tambin la condicin de:

P2 = 0,99 > 0,25 d2 = 0,58.

El primero, segundo y tercer cajn son iguales en susdimensiones.

El cuarto cajn se conecta directamente al canal desalida, y no tiene por lo tanto vertedero frontal.

En la entrada al canal se produce una prdida que secalcula por Bernoulli.

La Longitud necesaria de cada cajn est dada por la suma de las

longitudes de la parbola del chorro que cae Lp y de la longitud Lr

necesaria para la formacin del resalto.

Lp = 1,04 x 31/3 (3 + 0,99 + 0,22 x 32/3)1/2 = 6.67 m

Lr = 3,2 x 2.31 = 7,39 m

La longitud total ser 10,553m que se redondea a 11m.

GRACIAS