Presa Derivadora

INTRODUCIÓN
Uno de los modelos en obras hidráulicas para el desarrollo de riego y captación de agua en México, son las presas de derivación. Las obras hidráulicas de derivación son aquellas que se construyen con el objeto de aprovechar las aguas superficiales en forma controlada y sin alterar el régimen de la fuente de abastecimiento, disponiéndolas de tal manera que se puedan conducir hasta elsitio de utilización ya sea por gravedad o por bombeo. Generalmente se piensa en una captación por derivación, cuando el caudal normal que se pretende aprovechar es igual o mayor que el necesario para satisfacer la demanda de algún problema en cuestión y es claro que se adoptará una obra de almacenamiento cuando el gasto de la corriente sea menor que el gasto requerido.

Las fuentes deabastecimiento que se aprovechan para construir este tipo de obras son principalmente: arroyos, ríos, lagunas y manantiales. En algunas ocasiones se combina la captación de los escurrimientos superficiales con la de las aguas subálveas y por ello algunas obras, como la galería filtrante, pueden quedar incluidas en las obras de derivación.

De cuerdo con lo anterior y considerando las características,tanto de la fuente de aprovechamiento como de la obra, básicamente se tienen los siguientes tipos de derivación:

* Tomas directas * Barrajes simples
* Presas de derivación * Cajas en Manantiales
* Galerías filtrantes * Diques subterráneos
* Plantas de bombeo

Las presas de derivación son estructuras que se originaron al mejorar el funcionamiento de los barrajes y laefectividad de la tomas directas. Consecuentemente mediante este tipo de obras se controla el paso de la corriente, se eleva el tirante del agua para encauzarla hacia la obra de toma y el gasto de derivación, es controlado con esta última estructura.

En una presa derivadora, son notables tres partes que se consideran como esenciales para cumplir con sus fines. En ocasiones también se tienen otras que sepueden considerar como complementarias y que dependen de las características o uso de la corriente.

* Cortina
* Bocatoma u Obra de toma.
* Estructura de limpia.
DISEÑO HIDRÁULICO
Datos:
* Sr (Superficie de Riego) = 310 has (se propuso con el fin de también poder diseñar el canal de conducción.
* Q = 1.2 m³/s
* s= 0.001
* n= 0.015 (mampostería aplanada)
* m=1:1* Cr= 1.75 lps/ha
* H= 13 m
Diseño del canal de conducción
En primer lugar se calcula el gasto que conducirá el canal hacia los terrenos a regar con la siguiente expresión:
Q = Sr*Cr
Sustituyendo valores:
Q = (310)*(1.75) = 542.5 l/s = 0.5425 m3/s
Coeficiente es el número de litros por segundo que se le suministra o asigna a la superficie de una hectárea de cultivo, para satisfacerel riego en el periodo agrícola considerado. Como el coeficiente de riego depende de muchos factores, tales como: cultivos, clima, clase de suelo, extensión de la zona de riego, forma de aplicación
del riego, etc., se propone un CR de 1.75 lps/ha

Para no azolvar ni erosionar el cauce, la velocidad media de proyecto será mayor a 0.4 m/s y menor de 3.5 m/s (Tabla VIII.2 del libro de Hidráulicaelementar del Dr. Arteaga Tovar).
El criterio de diseño utilizado para este canal es el de máxima eficiencia, debido a que este canal esta revestido de mampostería aplanada, por lo tanto se presenta la siguiente relación que debe cumplirse para poder cumplirse.

Donde:
α=tan-11m=tan-111=45
Sustituyendo queda:
bd=2tan452=1.116
Las propiedades geométricas del canal de sección trapecial sedeterminan con las siguientes expresiones:

Ya con estas expresiones plasmadas en una tabla de cálculo nos ponemos a iterar la plantilla del canal y se tiene lo siguiente:
Iteración | b | d= y | A | p | r | T | V en canal | V manning | Difer % | L.B |
1 | 1.000 | 0.8963 | 1.6996 | 3.5351 | 0.4807 | 2.7925 | 0.3191 | 1.29383 | 75.330 | 0.1493 |
2 | 0.900 | 0.8066 | 1.3767 | 3.1816 | 0.4327...