VERIFICACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE ALIVIADEROS MEDIANTE MODELOS FÍSICOS EN EL LABORATORIO DE HIDRÁULICA DEL INA Raúl A. Lopardo (1), Jorge D. Bacchiega (2), Claudio A. Fattor (2) y María C. Lopardo (2) (1) Presidente del Instituto Nacional del Agua (2) Programa Hidráulica de Obras, Laboratorio de Hidráulica, Instituto Nacional del Agua AU Ezeiza - Cañuelas, Tramo Jorge Newbery, Km 1,62. Casilla Correo 21 – (1802) Ezeiza, Buenos Aires. Tel.:011-4480-4500, Fax: 011-4480-0433, e-mail: rlopardo@ina.gob.ar

En términos generales, en la mayoría de los aliviaderos se encuentran los siguientes elementos: a) un vertedero aguas arriba recto, frontal, lateral, circular si es en pozo, que puede ser a veces reemplazado o complementado por descargadores de fondo, que debe permitir el pasaje de la crecida de diseño b) un canal de evacuación a fuerte pendiente, usualmente llamado "rápida" cuando es suficientemente largo, cuya pérdida de energía no es importante, estimándose que es favorable, para disminuir la energía a disipar en la descarga y cuyo problema proviene de sus altas velocidades, que pueden generar daños muy importantes por cavitación c) un dispositivo de recepción aguas abajo cuya función es la de disipar la energía cinética residual del agua, debida a la caída; sea una hoya de disipación natural, cuando el chorro líquido erosiona el lecho, o un cuenco amortiguador artificial, cuando el proyectista ha decidido circunscribir la disipación de energía en estructuras fijas.

Los modelos físicos de aliviaderos tienen en general diversos fines: a) verificar la capacidad de descarga del vertedero, asegurando el comportamiento adecuado del flujo de aproximación y guía de estribos para condiciones aceptables de presiones sobre la cresta y analizar sus condiciones de funcionamiento con partes móviles parcialmente cerradas o con operación anormal de las mismas, b) en obras con “rápida” de conducción, determinar las velocidades máximas de escurrimiento y presiones mínimas capaces de provocar daños de cavitación, analizando la posibilidad de incluir elementos de aireación forzada, en cantidad y ubicación definidas; c) en obras con lanzamiento de lámina mediante salto de esquí verificar las condiciones de erosión, tanto en profundidad como en generación de corrientes que pongan en riesgo el pie de presa: d) en obras con cuenco de amortiguador a resalto libre, forzado o sumergido, analizar el comportamiento del mismo ante los procesos macro turbulentos que se desarrollan en el interior del disipador de energía, así como la verificación de la erosión aguas abajo de la estructura de protección del lecho.

Salto Grande, río Uruguay, pilares del vertedero

Modelo físico de la Presa de Corpus en Itacuá (río Paraná)

Vertedero “morning glory” de la presa de Potrerillos (río Mendoza)

Glen Canyon Dam aliviadero izquierdo fotografía de 1983 erosión de 11m de profundidad en túnel de 9 m de diámetro

Presa de Alicura, río Limay, Patagonia Argentina

Presa de Alicura, río Limay, Patagonia Argentina

Presa de Yacyretá (Argentina-Paraguay), río Paraná

CAVITACIÓN POR PULSOS DE PRESIÓN

Presa de Salto Grande (Argentina-Uruguay), río Uruguay

Presa de Salto Grande (Argentina-Uruguay), río Uruguay

Presa de Yacyretá (Argentina-Paraguay), río Paraná

Vertedero escalonado de la presa El Bolsón (Catamarca)

Estimación de la profundidad máxima de erosión Fórmula del INCYTH (1983) y/H = 2,5  ' Z*0.5 siendo  ≈ 1,3 Erosión en material granular (modelo del vertedero de Yacyretá)

CONCLUSIONES   A pesar de los notables avances de la modelación numérica tridimensional y la valiosa experiencia profesional con que cuenta la ingeniería actual para el diseño de aliviaderos, la necesidad del uso de modelos físicos para verificar el comportamiento de vertedero, “rápida” y disipador de energía de una presa no ha perdido vigencia. Su supuesto “elevado costo” resulta despreciable en relación con cualquier elemento comparativo de la obra civil que resguarda y optimiza y no sólo garantiza la seguridad de la misma sino muchas veces permite definir soluciones más eficientes que economizan costos y logran definir las mejores condiciones de funcionamiento. Su “prolongado plazo de ejecución”, esgrimido por quienes consideran al modelo sólo un elemento para “cumplir con el pliego de licitación” se ha demostrado absolutamente despreciable en relación a los tiempos de las discusiones contractuales y las demoras en la toma de decisiones. Es importante destacar que la experiencia desarrollada a través de los modelos de las grandes obras argentinas en el INA han permitido que el laboratorio haya podido tener a su cargo importantes estudios sobre modelo físico en diversas obras de América, como la presa de Angostura sobre el río Bíobío (Chile), la presa de Manduriacu sobre el Guayllabamba (Ecuador), la presa de Guaigüi en Dominicana y, fundamentalmente, las obras de alivio del lago Gatún para el tercer juego de esclusas del Canal de Panamá.