Guia de Presa Derivadora

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MANUAL DE DISEÑO 
 
PRESA DERIVADORA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INFORMACION RECOPILADA POR: 
HENRY MONZON DE LOS RIOS 
2 
 
 
 
PRESA DERIVADORA 
 
1.- Introducción 
 
Dentro de las obras de captación existen muchos tipos diferentes, pero básicamente se los puede clasificar 
en obras de toma por derivación directa y obras de almacenamiento. 
 
Las obras de almacenamiento consisten en presas que cierran el cauce del río u otro sitio apropiado 
formando un reservorio o embalse en el mismo. El reservorio permite regular la utilización del caudal del 
río, almacenando el agua en las épocas de lluvia o crecientes y utilizándola en las épocas de sequía. 
 
Las tomas por derivación directa captan el agua que viene por el río sin ningún almacenamiento o sea que 
no hay ninguna regulación y se aprovecha el caudal que hay en un momento dado. 
 
La captación puede realizarse directamente sin ninguna obra en el cauce aunque es más común y 
conveniente construir una presa que cierre el cauce, llamado a esta presa derivadora. 
 
Las obras de toma directa tienen inconvenientes en su funcionamiento y exigen ciertas condiciones como 
en el río debe tener un cauce estable y el caudal del río debe ser bastante mayor que el caudal de diseño 
para el canal. Al mismo tiempo tener la seguridad que la profundidad del río en el sitio de la toma no 
disminuya nunca de un cierto valor mínimo. Estas condiciones se encuentran generalmente en río de 
llanura. 
 
Debido a las condiciones arriba mencionadas, la toma sin azud tienen muchos inconvenientes y la mayoría 
de las obras de toma tienen un dique o presa derivadora que cierra el cauce del río y que eleva el nivel de 
agua hasta una cota determinada. Según la forma de captación de agua las obras de toma pueden ser de 
tipo “convencional” y de tipo caucasiano o tirolés. 
 
2.- Criterios de diseño 
 
En el diseño de una obra derivadora se deben considerar los siguientes criterios. 
 
a) Con cualquier emplazamiento en el río deben captar una cantidad de agua prácticamente 
constante. 
b) Debe impedir hasta donde sea posible la entrada a la conducción de material sólido y flotante y 
hacer que este siga por el río. 
c) Satisfacer todas las condiciones de seguridad necesarias, como la estabilidad de taludes de corte. 
d) La profundidad de la fundación deberá estar fijada bajo el criterio de seguridad contra la 
tubificación. 
e) La ubicación del emplazamiento está en función a las condiciones geológicas y topográficas del sitio, 
pero es importante la cota de inicio del canal principal en la zona de riego, a esta cota conocida 
debe llegar el trazo del canal de conducción que se empalma a la obra derivadora. 
f) Se recomienda, que para disminuir la entrada de los sedimentos es conveniente ubicar la toma en la 
orilla cóncava de un río, y la denominada playa se encuentra en el lado convexo y se necesita tener 
un espacio para poder situar el desarenador y la transición, razón por la cual muchas veces el sitio 
se desplaza hacia aguas abajo, ubicándolo donde termina la concavidad y comienza la parte 
convexa. 
g) Se deberá tomar en cuenta la obstrucción del cauce producida por el azud altera substancialmente 
las condiciones de flujo y también las condiciones de transporte de sedimentos. 
3 
 
 
 
h) El muro en el cual se ubica la reja, por lo general se ubica perpendicularmente a la dirección del 
azud, o sea paralelo a la dirección del río. Sin embargo es conveniente darle una inclinación 
respecto a la dirección del río, tanto para acortar la longitud necesaria para legar a terreno alto 
como para mejorar las condiciones hidráulicas. 
 
El Prof. Dr. Kiselev recomienda que si Vr es la velocidad media del río y Ve la velocidad de entrada 
al canal, el ángulo  entre la dirección del canal y el río deba ser igual. 
 
Ve
Vr
arc cos. 
 
La velocidad del río es variable y se debe escoger la que corresponda al caudal medio anual. Se 
recomienda que para facilitar la limpieza de los sedimentos, el plano de la reja no tenga un ángulo 
superior a 20 con la dirección del canal de limpieza. 
 
 3.- Componentes de una presa derivadora 
 
La obra derivadora o presa derivadora consiste de un dique vertedero o azud, que cierra el cauce del río y 
capta las aguas por un orificio o vertedero lateral. 
 
 
 
 
 
Los componentes de una presa se describen a continuación: 
 
a) Azud 
Un dique o presa que cierra el cauce de un río y obliga a que toda en agua que se encuentra por debajo 
de la cota de su cresta entre a la conducción o sea captada por la toma. 
 
4 
 
 
 
En tiempos de crecida el exceso de agua pasa por encima de la corona del azud derivador, para evitar 
que en una avenida o crecida entre agua excesiva a la conducción, entre este y la toma se coloca 
estructuras de regulación, como compuertas que permiten interrumpir totalmente el servicio o en el 
caso que se quiere hacer una reparación o mantenimiento. 
 
b) Rejilla 
Una reja de entrada que impide que pasen material sólido, flotante o demasiado grueso hacia la 
conducción. La rejilla debe entrar ubicada a cierta altura del fondo del río y la separación entre los 
barrotes normalmente no pasa de 20 cm. A pesar de esto parte del material sólido alcanza a pasar. 
 
c) Desripiador (Trampa para piedras) 
El Desripiador se encuentra ubicado al otro lado de la rejilla, es una cámara donde se decanta o se 
asientan los materiales sólidos que logran pasar la rejilla. 
 
El Desripiador debe tener una compuerta hacia el río a través de la cual periódicamente se lava el 
material acumulado en el fondo. 
 
Además en el Desripiador está previsto un vertedero de salida por donde pasa el agua hacia el canal de 
conducción. 
 
Lo óptimo es que la mayor parte del material grueso que llega al desripiador se deposite en el fondo y 
no pase al canal. 
 
d) Transición 
La transición de entrada al canal que es la conexión del desripiador que generalmente tiene como salida 
un vertedero cuyo ancho es bastante mayor que el canal que sigue, entonces es necesaria la 
construcción de una transición para evitar que haya perdidas grandes de energía entre la salida del 
desripiador y el canal. 
 
e) Colchón amortiguador 
El agua que vierte por el cimacio en crecidas, cae con gran energía que erosiona el cauce y puede 
socavar las obras causando su destrucción. El colchón sirve para disipar de manera que le agua pase al 
cause no-revestido con velocidades no erosivas. 
 
El agua que filtra por debajo del azud ejerce una supresión que hace que el colchón ya sea de 
zampeado o losa de hormigón se pueda producir una rotura. 
 
Para disminuir la supresión como también para dar mayor seguridad al azud en necesario la 
construcción de un dentellón aguas arriba y abajo del colchón se deja drenes con sus respectivos filtros 
que abatan la supresión. 
 
f) Compuerta de purga o limpieza 
La compuerta de limpieza se ubica en un extremo del azud, al lado de la reja de entrada. 
 
Generalmente el río trae una gran cantidad de piedras que se acumulan aguas arriba del azud e incluso 
el arrastre del material sólido puede tapar la reja de entrada e interrumpir el funcionamiento de la 
toma. Para lo cual es necesario que la puerta de limpieza cumpla la función de purgar o descargar el 
material grueso. 
 
5 
 
 
 
Generalmente la eficiencia de la compuerta de limpieza es baja, pero por lo menos cumple su función 
de mantener limpio el cauce frente a la rejilla. 
 
La compuerta de purga del azud con su respectivo canal se calcula en una forma similar al desripiador 
tomando en cuenta que el ancho debe ser suficiente para que pase las piedras grandes y que la 
velocidad del agua no debe ser inferior a 2 m/s pare que pueda arrastrarlas. 
 
 
4.- Hidráulica del azud derivador 
 
El diseño del azud derivador consiste básicamente en determinar: La longitud de su sección de control, la 
carga de diseño, las características de sus canales de acceso y descarga, y de las estructuras disipadoras de 
energía,a partir del gasto de la avenida de diseño. 
 
4.1. - Vertedero tipo Creager 
 
Este tipo de obra de excedencias es una 
estructura que consta de un canal de 
acceso, sección de control, tanque 
amortiguador o disipador de energía y 
canal de descarga. Se caracteriza porque 
su sección de control está formada por un 
cimacio que adopta la forma del flujo del 
agua y se conoce como perfil Creager. 
 
Las condiciones para su selección son las 
que existen en aquellas laderas que 
presentan una pendiente fuerte y que el 
material es duro para la excavación, por 
lo que se requiere de un vertedor de longitud corta, que puede compensar esa longitud con un 
aumento de carga y logre desfogar la avenida de diseño. 
 
 
Longitud de cresta (L) 
 
Se determina de acuerdo a las características topográficas y geológicas del sitio en que se localice. 
 
Carga de diseño (Hd) 
Dada la magnitud de las obras, se recomienda que la carga de diseño fluctúe entre 0.5 m. y 2.0 m. y 
se determine a partir de la siguiente formula. 
3
2
2
3
*
**








LC
Q
Hd
HdLeCQ
 
Siendo: 
Hd: Carga de diseño (m). 
C: Coeficiente de descarga (C≈2 Creager, Scimeni) 
L: Longitud de la cresta de control (m) 
Q: Caudal de diseño (m3/s). 
6 
 
 
 
La carga de diseño se presenta aguas arriba de la sección de control. 
 
El coeficiente de descarga también se puede determinar con las siguientes expresiones (descarga libre): 
 
 
 
 
Factores que intervienen en el coeficiente de 
descarga. 
 
*Profundidad de llegada 
*Afectación carga diferente a la del proyecto 
*Talud del paramento aguas arriba 
*Inferencia de la descarga aguas abajo 
 
 
 
 
 
 
 
En caso de que la cresta por donde escurre el caudal cuente con pilas o columnas y estribos, la longitud 
viene dada por: 
 HKNKLLe ap  2 
 
Dónde: L: longitud neta de la cresta (m). 
 N: número de pilas 
 Kp: coeficiente de contracción por pilas 
 Ka: coeficiente de contracción por estribos 
 H: carga total sobre la cresta del vertedero (m). 
 
Tirante crítico (dc) 
En la sección de control el escurrimiento se realiza con el tirante crítico. 
 
3
2
2
* Lg
Q
dc  
7 
 
 
 
Perfil del cimacio 
 
Este perfil se obtiene para cualquier valor de la carga de diseño, multiplicando esta por las coordenadas 
(X,Y) del perfil correspondiente a una carga unitaria Hd= 1 m, dadas por Creager. 
 
 
Las alturas máximas del cimacio según la carga máxima de diseño varían de 3 a 12 m. En caso de tener 
alturas mayores, el talud aguas abajo se continuara con un talud cerrado en decimos que sea 
prolongación de las ultimas coordenadas. 
 
Al pie del cimacio se debe diseñar un arco circular que lo ligue o empalme al tanque amortiguador. 
 
Hd (m) 1
X (m) Y (m)
0 0,13
0,1 0,04
0,2 0,01
0,3 0
0,4 0,01
0,6 0,06
0,8 0,14
1 0,26
1,2 0,4
1,4 0,57
1,7 0,87
2 1,22
2,5 1,96
3 2,82
3,5 3,82
4 4,93
4,5 6,22
Carga de diseño
Coordenadas
 
 
Existiendo la siguiente expresión para determinar las coordenadas X;Y, y así obtener el perfil del 
cuadrante aguas abajo mediante: 
 
YHdX *2 85.085.1  
 
También se propone la siguiente expresión para el perfil del cuadrante aguas arriba del cimacio, se tiene 
la siguiente expresión 
 
 
  625,0375,0
85.0
85,1
27,04315,0126,0
27,0
*724,0 HdXHdHd
Hd
HdX
Y 

 
 
 
 
Para unir el perfil del vertedero con el canal de descarga y/o pozo de disipación, se utiliza una curva circular 
contraria a la de la cresta, cuyo radio se calcula con la siguiente expresión: 
 
 
 
8 
 
 
 
 
 646,3
4,61
10 


 H
HV
R 
 
Dónde: 
 R: radio de enlace (pies) 
 V1: velocidad al pie del cimacio (pies/s) 
 H: carga sobre el vertedero (pies) 
 
Otra manera propuesta para la unión es mediante la curva de Golá cuyo radio es 0.5 de H (carga sobre el 
vertedero sin contar la altura de velocidad). Esta forma permite que la unión no erosione. 
 
4.2.- Estructura de disipación 
 
El tanque amortiguador es una estructura disipadora que sirve para cambiar el régimen de 
escurrimiento pasándolo de supercrítico a subcrítico en una longitud determinada produciéndose en 
ella el salto hidráulico. 
 
Es importante la estabilidad del salto hidráulico y la formación del mismo al pie del cimacio. La forma 
del salto hidráulico y su estabilidad depende del número de Froude correspondiente al tirante 
conjugado menor (d1).El número de Froude está dado por la fórmula: 
 
1
1
1
*dg
V
F  
 
F1: Numero de Froude (adimensional) 
V1: Velocidad del agua en la sección donde se presenta el tirante conjugado menor al 
pie del cimacio (m/s). 
d1: Tirante conjugado menor (m). 
 
Debe tratarse que el valor de este número se encuentre entre 4.5 y 9.0 para tener un salto hidráulico 
claro y estable. Cuando se tenga valores del número de Froude menores a 4.5 se profundiza el tanque, 
dentro de lo económico, para lograr este tipo de resalto. 
 
La longitud y profundidad del tanque amortiguador se obtiene mediante la determinación del salto 
hidráulico que consiste en definir sus tirantes conjugados, el menor (d1) antes del salto y el mayor (d2) 
después del salto. 
 
El diseño hidráulico del tanque amortiguador, depende de que el canal de descarga tenga pendiente 
normal o mayor y por ello funcione con tirante normal o menor. 
 
Tanque amortiguador con tirante normal en el canal de descarga 
 
Cuando la pendiente topográfica de la zona en que se proyecta el canal de descarga es suave se puede 
diseñar éste con pendiente normal. 
 
9 
 
 
 
 
 
 
Se aplica los siguientes pasos. 
 
a) Tirante conjugado menor 
 
Puesto que el tirante conjugado menor debe verificar que el Numero de Froude este entre 4.5 a 9.0, se 
propone calcular el tirante conjugado menor (d1) con un Froude igual a 4.5 
 
 
3
2
1
2
2
1
3
1
1
1
3
1
1
**
*
*
*
FrLg
Q
d
L
dL
g
Q
Fr
T
A
g
Q
Fr



 
 
b) Área 
 
Es el correspondiente al tirante conjugado menor 11 *dLA  
 
c) Velocidad 
Es el que corresponde al tirante conjugado menor 
1
1
A
Q
V  
d) Tirante conjugado mayor 
 
Con el valor de d1 se calcula el tirante conjugado mayor (d2) con la ecuación 
 
4**
*2
2
2
1
2
1
2
1
2
d
Ldg
Qd
d  
 
10 
 
 
 
e) Longitud de salto 
 
La longitud (LT) del tanque amortiguador se obtiene aplicando la relación )(* 12 ddKLT  
 
f) Altura total de la caída 
 
Se calcula con la siguiente expresión 
g
V
Z
*2
2
1 
g) Altura del cimacio 
 
Es la altura desde la cresta del cimacio hasta el piso del tanque amortiguador y se obtiene con la 
siguiente expresión. 
HddZa  1 
h) Tirante normal 
 
Es el tirante normal del escurrimiento en el canal de descarga, que se obtiene iterando la siguiente 
expresión. 
 
 
 2
5
3
2
1
2
5
3
2
1
*2
**
*
YnL
YnL
S
Qn
P
A
S
Qn























 
 
Dónde: 
Yn: Tirante normal (m). 
L: Longitud de cresta (m). 
Q: Caudal de diseño (m3/s). 
n: Coeficiente de rugosidad del rió ( n ≈ 0.03 ) 
S: Pendiente del rió (m/m). 
 
De la comparación de los tirantes conjugado mayor (d2) y el tirante normal en el canal de descarga (Yn) 
se puede presentar las alternativas que se muestran: 
 
Si 1.15*d2>Yn Se requiere tanque amortiguador 
Si 1.15*d2 ≈ Yn No requiere tanque amortiguador 
Si 1.15*d2<Yn No es una solución practica 
 
i) Profundidad del tanque amortiguador 
 
La profundidad (P) del tanque amortiguador se obtiene con la expresión siguiente: YndP  2*15.1 
 
 
 
11 
 
 
 
j) Descarga libre 
 
Al fijar la cota del arranque del canal de descarga y su tirante, así como la profundidad del tanque 
amortiguador y la altura del cimacio, la descarga debe ser libre, o sea que el nivel del agua en el canal 
de descarga debe ser menor que la cresta del cimacio. 
 
PYna  
 
Si esta condición no se cumple se tendrá que re calcular el tirante conjugadomenor (d1) con un numero 
de Froude mayor a 4.5 sin exceder de 9, lo cual involucra tener una mayor altura de cimacio. 
 
4.2. – Tanque amortiguador 
 
a) Gasto de filtración 
 
El gasto de filtración corresponde al diseño hidráulico, pero dada la poca altura que en general tiene el 
vertedor tipo cimacio en las pequeñas obras hidráulicas es despreciable. 
 
b) Longitud de filtración 
 
Según el criterio de Lane, se considera que la longitud del recorrido del agua en la superficie de contacto 
entre la estructura y el terreno, debe tener un valor mínimo que está en función de la carga hidrostática 
y del material en que se aloje la obra. La longitud mínima necesaria denominada longitud de filtración, 
tiene por objeto evitar el arrastre de partículas del suelo en la cimentación que puede provocar falla de 
la estructura. 
 
La longitud de filtración mínima se obtiene con la fórmula: hCLf * 
Dónde: 
Lf: Longitud mínima de filtración (m). 
C: Coeficiente de filtración (adimensional). 
h: Carga Hidráulica efectiva (m). 
 
Se recomienda que el cálculo de la longitud de filtración se realice con un valor de h obtenido con el 
nivel del agua a la altura de la cresta vertedora, sin verter. Cuando h2 = 0 se obtiene la condición más 
desfavorable. 
 
El coeficiente de filtración(C) depende del material de la cimentación. 
 
El valor de C se obtiene de acuerdo al siguiente cuadro: 
 
MATERIAL COEF.FILTRACION
Arena muy fina o limo 8,5
Arena fina 7,0
Arena tamaño medio 6,0
Arena gruesa 5,0
Grava fina 4,0
Grava media 3,5
Grava gruesa y con cantos 3,0
Boleo con cantos y grava 2,5
Ancilla blanda 3,0
Arcilla concistencia media 2,0
Arcilla dura 1,8
Arcilla muy dura 1,6 
12 
 
 
 
 
Lane estima que en el recorrido del agua, las longitudes horizontales equivalen a un tercio de igual 
recorrido vertical, por lo que se calcula una longitud compensada con la relación: 
 
LV
LH
Lce 
3
 
Dónde: 
Lce: Longitud compensada (m). 
LH: Suma de recorridos horizontales de la filtración (m). 
LV: Suma de recorridos verticales de la filtración (m). 
 
El valor de la longitud compensada determinada en la estructura (Lce) debe ser mayor que el mínimo 
calculado (Lf). 
LfLce  
 
 
 
Ejemplo: 
GJ
FG
EF
DE
CD
BC
ABLce 
333
 
 
Si no se cumple la condición anterior, se debe aumentar el paso de filtración profundizándose los 
dentellones o construyendo un delantal aguas arriba de la estructura. (A,B,C,D y E) 
 
 
 
13 
 
 
 
Ejemplo: 
LM
KL
JK
JI
GI
FG
EF
DE
CD
BC
ABLce 
33
.
333
 
 
c) Sub presión 
 
La sub presión es una fuerza vertical hacia arriba, ejercida por el agua que satura la cimentación de una 
estructura hidráulica. 
 
Esta fuerza se debe considerar en el análisis de estabilidad de la losa del tanque amortiguador con el fin 
de darle el espesor y peso suficiente para evitar su falla por flotación. 
 
La presión hidrostática unitaria se calcula con la siguiente fórmula: HP w * 
Siendo: 
P: Presión unitaria (kg/m2). 
w: Peso específico del agua (kg/m
3). 
H: Carga hidrostática (m). 
 
Si se considera un metro cuadrado como superficie unitaria se tiene la presión unitaria total, calculada 
con la ecuación, pero expresada en kilogramos. 
 
La subpresión es una parte de la presión hidrostática total, o como máximo igual a ella y se obtiene con 
la fórmula: 
HCSpx W ** 
Siendo: 
Spx: Fuerza de subpresión en un punto x (kg). 
C: Factor de subpresión (adimensional). 
w: Peso específico del agua en (kg/m
3). 
H: Carga hidrostática en (m). 
 
El factor de subpresión depende de la permeabilidad del material de cimentación, según el cuadro a 
continuación: 
 
Material C
Cimentación de roca sana 0,25
Cimentación de roca de mediana calidad 0,5
Cimentación de material permeables 1
FRACTOR DE SUBPRESION
 
 
Para los distintos puntos de la cimentación del cimacio y tanque amortiguador, la carga hidrostática H 
se integra en la fórmula: 
Lcx
Lce
h
hhH **  
Siendo: 
H: Carga hidrostática (m). 
h: Distancia vertical entre las elevaciones de la cresta del cimacio y el deflector (m). 
h*: Distancia vertical entre la elevación del punto donde se inicia la filtración y el punto 
x considerado (m). 
Lce: Longitud compensada (m). 
14 
 
 
 
Lcx: Longitud compensada del punto x considerado con respecto al punto donde se inicia 
la filtración (m). 
 
El término sustantivo es: 
 
Lcx
Lce
h
* Carga que se pierde en el recorrido (m). 
 
Remplazando en la fórmula de subpresión se tiene: 
 






 Lcx
Lce
h
hhCSpx W ***
* 
Ejemplo: 
 
 
 
Con esta fórmula se calcula los valores de la sub presión en las aristas de la cimentación y se construye 
el diagrama de supresiones, según se muestra: 
 
 
 
15 
 
 
 
d) Espesor de la plantilla 
 
Para diseñarlo, se requiere conocer la longitud de filtración compensada de la estructura (Lce) 
anteriormente citada y la subpresión (Spx). 
 
El espesor mínimo de la plantilla del tanque amortiguador se la calcula a partir de las siguientes 
consideraciones: 
 
Para tener una situación de equilibrio, a la subpresión por metro cuadrado habrá que oponerle un peso 
(W) de la plantilla y del agua, o sea: 
 
2
2
22 1**1**1* mhmemSpx Wm   
 
Para tener un factor de seguridad, se incrementa la subpresión en 33%. 
 
2***
3
1
heSpxSpx Wm   
Despejando e: 
ehSpx mW ***
3
4
2   
 
m
W hSxe


*3
**3*4 2 
 
Esta fórmula proporciona un espesor mínimo de plantilla 
Cuando h2 = 0, se obtiene el caso más desfavorable: 
 
 
m
Sx
e

*3333.1
 
Dónde: 
e: Es el espesor mínimo de la plantilla (m). 
Sx: Es subpresión en el punto x (Kg/m2). 
W: Peso específico de agua (Kg/m
3). 
m: Peso específico del material a construir el tanque amortiguador (Kg/m
3). 
h2: Tirante de agua en el tanque amortiguador (m). 
 
Nota: 
 Peso específico de agua W = 1000 kg/m
3. 
 Peso específico de mampostería m = 2200 kg/m
3. 
 
 
5.- Drenes 
 
Cuando el valor de la sub presión es elevado en la plantilla del pie del cimacio y por lo mismo se obtiene un 
valor grande de espesor, se debe colocar un dren que consta de una zanja longitudinal al pie del cimacio, de 
0.4 m de espesor y talud 0,5:1 que se rellena de grava uniforme constituyendo un filtro, el que se conecta a 
16 
 
 
 
la superficie de la plantilla por medio de lloraderos que son perforaciones en la plantilla, pudiendo hacerse 
de 5 cm. (2”) y a cada 2 m. 
 
En la zona del dren, se considera que la sub presión se abate a la mitad del valor que tiene si no se coloca el 
dren. Este abatimiento de la sub presión se refleja necesariamente hacia aguas abajo. 
 
De acuerdo con lo anterior, la construcción del dren modifica el diagrama de supresiones, según se muestra 
en la figura, Asimismo puede ser necesaria la colocación de otro dren en la zona del deflector donde 
termina la plantilla del tanque amortiguador. 
 
Ejemplo: 
 
 
6.- Estabilidad el azud 
 
Por lo general la fundación de un azud esta sobre el lecho de rió que está formada por arena, grava o arcilla 
y difícilmente se encuentra roca a flor se superficie. 
 
Es necesario comprobar la estabilidad del azud, asegurar que las fuerzas a que está sometido no produzcan 
hundimientos, deslizamientos o volcamientos. 
 
 
 
17 
 
 
 
Para un redimensionamiento, se recomienda que la relación entre el ancho del azud y la carga que actúa 
sobre el mismo deba tener la siguiente relación: 
 
 
 
Ejemplo: 
 
Conocidas las dimensiones el azud es necesario comprobar la estabilidad del mismo, generalmente el azud 
está separado del zampeado con una junta de construcción y por eso el cálculo de este se hace 
independiente. 
Las fuerzas que se consideran son: 
 
 Empuje del agua 
2
* 21hF w

 
Dónde:F: Empuje de agua (Kg). 
w: Peso específico de agua (kg/m
3). 
h1: Tirante de agua (m). 
 
 Empuje de sedimentos y azolves (Et) 
 
El empuje producido por los sedimentos y materiales del lecho aluvial se puede determinar mediante la 
fórmula de Rankine: 
 
 
 
 
 ( 
 
 
) ( ) 
 
Dónde: 
 Et: Empuje activo de los sedimentos (Kg). 
 ht: Espesor o altura de los sedimentos (m). 
 : Angulo formado con la horizontal y el talud natural de acarreos (≈34⁰) 
: Peso específico del material sumergido en agua (kg/m3). 
ms: Peso específico del material seco (kg/m
3). 
w: Peso específico de agua (kg/m
3). 
k: Porcentaje de vacíos del material (≈0.30). 
 
MATERIAL DEL CAUCE
Arcilla 2.75 3.00
Franco arcilloso 2.50 2.75
Limo y arena 2.25 2.50
Grava y canto rodado 2.00 2.25
La/z
18 
 
 
 
 La sub presión 






 Lcx
Lce
h
hhCSpx W ***
* 
Dónde: 
 
Spx: Fuerza de subpresión en un punto x (kg/m2). 
C: Factor de sub presión (adimensional). 
w: Peso específico del agua (kg/m
3). 
h: Carga efectiva que produce la filtración (diferencia de niveles hidrostáticos aguas arriba y 
aguas abajo) (m). 
h*: Distancia vertical entre la elevación del punto donde se inicia la filtración y el punto x 
considerado (m). 
Lce: Longitud compensada (m). 
Lcx: Longitud compensada del punto x considerado con respecto al punto donde se inicia la 
filtración (m). 
 
 Peso propio 
AW H * 
Dónde: 
W: Peso propio (kg). 
H: Peso específico del material a construir el azud (kg/m
3). 
A: Área de la longitudinal (m2). 
 
 Coeficiente de estabilidad al vuelco 
 
∑ 
∑ 
 
 
 Coeficiente de estabilidad al deslizamiento 
 
 
 ( )
 ( )
 
 
 Esfuerzos actuantes en la cimentación 
 
Debe comprobarse también los esfuerzos del suelo que son: 
 
 
2
**6
B
eSW
B
SW 


 
Dónde: 
 : Esfuerzo del suelo (Kg/m2). 
W: Peso propio (kg). 
S: Fuerza de subpresión (kg/m). 
B: Longitud del azud (m). 
e: Excentricidad (m). 
 
SW
MvMoB
e



2