Universidad Nacional Pedro Ruiz GalloEscuela Profesional de Ingeniería Civil DISEÑO DE LA BOCATOMA LA LECHE - MOTUPE 1. Generalidades: La Bocatoma a diseñar, es una estructura hidráulica destinada a captar las aguas de los ríos La Leche- y Motupe, ubicada en la confluencia de estos y destinadas para irrigar terrenos de cultivo tanto en la margen derecha, como la margen izquierda, a través de canales alimentadores. 2. Tipo de Bocatoma: El tipo de bocatoma que hemos considerado en muestro proyecto es de Barraje Mixto, el cual consta de: (a) Una presa derivadora impermeable (concreto ciclópeo) (b) Un frente de regulación y limpia, perpendicular al sentido de la corriente (c) Un frente de captación 3. Ubicación: La captación se encuentra ubicada en el en la sección transversal 0+560, tal como lo muestra el plano topográfico, considerando que esta es la mejor alternativa para evitar la una gran sedimentación. Además el barraje se ubica perpendicular a la dirección de las aguas del río. 4. Caudales de diseño: Qmax = Qmedio = Qminimo = 169.24 m³/s 11.00 m³/s 0.03 m³/s Qdiseño = 75% Qmáx Qdiseño = 126.93 m³/s 5. Cálculo del Coeficiente de Rugosidad: 1.2.3.4.5.- Valor basico de rugosidad por cantos rodados y arena gruesa Incremento por el grado de Irregularidad (poco irregular) Incremento por el cambio de dimenciones ocasionales Aumento por Obstrucciones por arrastre de raices Aumento por Vegetacion n= 0.028 0.005 0.005 0.000 0.008 0.046 6. Determinación de la Pendiente en el lugar de estudio: El calculo de la pendiente se ha obtenido en el perfil longitudinal, esta pendiente está comprendida entre los tramos del kilometraje : Km 0+1639.99 0+0.00 -1.9 Cota 140.08 141.98 -1639.99 Ancho de Plantilla (b) = Pendiente (S) = 78.00 m 0.0012 En función a la topografía dada y procurando que la longitud del barraje conserve las mismas condiciones naturales del cauce, con el objeto de no causar modificaciones en su régimen. 7. Construcción de la Curva de Aforo: Para la construcción de la Curva de Aforo tenemos en cuenta la seccion traversal del río en el lugar de emplazamiento de la obra, para ello calculamos las áreas y perímetros mojados a diferentes elevaciones. Para diferentes niveles de agua en el río calculamos el caudal con la fórmula de Manning: Haciendo uso del Autocad determinamos las áreas y perímtros y por ende los Caudales. COTA m.s.n.m 140.00 141.00 142.00 143.00 144.00 Area Acumulada (m²) 45.51 104.79 173.25 246.31 Diseño de Obras Hidraulicas R(2/3) (m) Radio Hidraulico (m) 105.03 132.80 142.47 152.15 0.4333 0.7891 1.2160 1.6188 0.5726 0.8539 1.1393 1.3787 Perímetro 1/n 21.9780 21.9780 21.9780 21.9780 S(1/2) 0.0340 0.0340 0.0340 0.0340 Q (m³/s) 0.00 19.4946 66.9393 147.6519 254.0331 Msc. Ing. José Arbulu Ramos Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil Curva de Aforo 144.5 254.03 Cota ( m.s.n.m.) 143.5 147.65 msm 142.80 142.5 66.94 141.5 19.49 140.5 0.00 139.5 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Q ( m³ / s ) 180 200 220 240 260 280 300 Con el gráfico de Curva de Aforo obtenemos las cotas necesarias para el Diseño: Qdiseño Caudal (m³/s) 126.93 Cota (m.s.n.m) 142.80 8. Cotas y Altura del Barraje: 8.1. Calculo de la cota de Cresta del Aliviadero: 8.1.1. Cálculo de la Altura del Barraje P: Datos : Q= b= n= S= 126.93 m³/s 78.00 m 0.046 0.0012 Por tanteo : Q 1 2 / 3 1/ 2 .R .S . A n Q.n b.d (b.d) 1/2 S b 2d d (m) 1.00 1.30 1.62 2/3 Q.n/S^0.5 bd(bd/(b+2d))^2/3 169.6726 76.6945 169.6726 118.1698 169.6726 169.6300 169.67 = 169.63 P= 1.62 m CFC : Cota de fondo de la razante CFR = 140.00 msnm h sed: También llamado Altura del Umbral del vertedero de captación. Según el Ingº César Arturo Rosell C. este no debe ser menor de 0.60., pero por consideraciones especiales,tomaremos 0.3m hsed = 0.30 m 141.62 P = 1.62 m 0.30 m 140.00 8.2. Longitud del barraje fijo y del barraje movil a. Dimensionamiento: a.1 Por relacion de areas Diseño de Obras Hidraulicas Msc. Ing. José Arbulu Ramos Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil El area hidraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1/10 del area obstruida por el aliviadero, teniendose : N de pilares= A 1 = A 2 /10 …………(1) donde: A1 = Area del barraje movil 4 A2 = Area del barraje fijo N de comp.= 2.00 P A1 A2 Ld 78 - Ld A2 = P ( 78 - 2Ld ) A1 = P x Ld P x Ld = Px (78 - 2Ld)/10 Remplazando estos valores, tenemos que: 1.62 x Ld = 1.62 x ( 78 - Ld )/10 Entonces : Ld = 6.17 m 78 - Ld = 67.83 m a.2 Longitud de compuerta del canal desarenador (Lcd) Lcd = Ld/2= 3.08 m Se usara 2 Compuertas de: ARMCO MODELO 400 (Ver Anexo de Libro Bocatomas Ingº Arbulú) 120 plg x 84 plg Lcd = 3.05 m a.3 Predimensionamiento del espesor del Pilar (e) e = Lcd /4 = 0.76 m Consideramos : b. Resumen: e= 0.80 m Dimensiones reales del canal de limpia y barraje fijo. 68.7 m 8.3. Cálculo de la Carga Hidráulica: hv H he hd h1= V1² / (2g) P= 1.62 m d2 d1 Donde: H: he: hv: P: Carga de Diseño Altura de agua antes del remanso de depresión Carga de Velocidad Longitud de Paramento Cuando venga la máxima avenida o caudal de diseño por el ría se abrirá totalmente las compuertas de limpia dividiéndose el caudal en dos partes: lo que pasa por encima del aliviadero y lo que va por las compuertas de limpia, obteniéndose la siguiente igualdad: Q diseño max. = Qaliviadero + Qcanal.limpia Diseño de Obras Hidraulicas …………….(A) Msc. Ing. José Arbulu Ramos 00 0. 5 de Copias.67 * Remplazamos en la ecuación (D): 1.(C) Longitud efectiva de la cresta Carga sobre la cresta .00 (Fig.50m Reemplazando en la ecuación la Longitud efectiva para H asumido es: − Cálculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control: C = Co x K1 x K2 x K3 x K4 ……………. K 2 =C 1 /C v ) c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba: P/H = K2 = 1.00 68. Asumida Longitud bruta de la cresta = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = Coef. K 1 =C/C o ) b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto: he = H he/H = K1 = 1.(D) Los valores del 2º miembro nos permiten corregir a "C" sin considerar las pérdidas por rozamiento: En las Copias entregadas por el Profesor del curso.91 m³/s b. Descarga en canal de limpia (Qcl) Se considera que cada compuerta funciona como vertedero. a) Por efecto de la profundidad de llegada: P/H = (Fig. L = 68. 3 de Copias) 1. para ello usaremos las siguientes fórmulas: Qd = C * L'' * hi 3/2 Diseño de Obras Hidraulicas L = L 1 .00 C = 3. Descarga en el Cimacio: La fórmula a utilizar para el cálculo de la carga del proyecto es: Qc = C x L x H3/2 Qc: C: L: He: …………….Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil a. encontramos las definiciones y la forma de encontrar estos valores.00 Para ello seguiremos iterando.00 0.62 1.Copias. de pilares (triangular) Coeficiente de contraccion de estribos 1.62 Co = 3.62 1.94 (Fig.00 1. José Arbulu Ramos . 7.(B) Dercarga del Cimacio Coeficiente de Descarga Longitud Efectiva de la Cresta Carga sobre la cresta incluyendo h v Si se hace uso de esta ecuación se debe tener en cuenta que la longitud del barraje disminuye debido a para la cresta de cimacio sin control. de contrac.94m * Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que: Qc = 269. igual que anteriormente asumiendo un valor de h. calcular el coeficiente de descarga "C" y calcular el caudal para el barraje fijo y movil. K 4 =C o /C) e) Por efecto de sumergencia: Hd / he = 2/3 Ho/ Ho = No aparece en la gráfica K4 = 0. Ing. El caudal calculado debe ser igual al caudal de diseño. cuya altura P= P = 0. K 3 =C 0 /C) d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo: (Hd + d) / Ho = (P+Ho)/Ho= K3 = 2.10 (Que es este valor) (Estribos redondeados) "H" se calcula asumiendo un valo r .2 ( N * Kp + Ka) x h Msc. 8 de Copias.7 1. La longitud efectiva de la cresta (L) es: L = Lr . 4 de Copias.00 (Fig.2 ( N x Kp + Ka) x H Donde: L H Lr N Kp Ka = = = = = = …………….00 (Fig. 39 97. 5 de Copias. 3 de Copias) 0. 4 de Copias.77 1.10 3.31 Msc. Ing. 0.10 m.93 3.00 C = 2.39m * Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que.00 1.93 m³/s CUADRO PARA EL PROCESO ITERATIVO Ho (m) 1.00 0.000 Co = 3.91 3.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil Donde : L = Longitud efectiva de la cresta h = Carga sobre la cresta incluyendo hv L 1 = Longitud bruta del canal N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero Kp = Coef.31 194.57m * Cálculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control: C= Co x K 1 x K 2 x K 3 x K 4 …………….00 1.000 1.00 0.00 0. K 3 =C 0 /C) d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo: (Hd + d) / Ho = (P+ho)/ho= K3 = 1. 7.00 0.77 1.10 (Estrivos redondeados) L = 5. 8 de Copias.00 1.00 1.00 K2 1. tendremos que asumir otro valor de "H" Siguiendo este proceso de iteracion con el tanteo de "H" resultan los valores que aparecen en el cuadro de la siguiente. de contrac.70 0.69 Qc .40 m³/s c.04 QT 326.88 30.00 0.10 1.62 m.40 157.Qcl 269.00 0.77 (Fig.Copias. K 4 =C o /C) e) Por efecto de sumergencia: Hd / he = 2/3 ho/ ho = K4 = 0. Descarga Máxima Total (Q T ): Qt = Q c + 2*Q cl Qt = 326.67 * Remplazamos en la ecuación (D): 1.00 1.57 68.92 Q M vs Ho 326. Qcl = 56.77 K4 1.00 L efect. K 1 =C/C o ) b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto: he = H he/h = K1 = 1.94 3.10 3.00 1.40 Co 3. de pilares (triangular) Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 2. En este cuadro iterar hasta que Qt = 126.(D) a) Por efecto de la profundidad de llegada: P/h = (Fig.00 (Fig.00 1.91 56.93 m³/s Este valor no cumple con el caudal de diseño.62 5.00 0.77 K3 1.77 1.56 5.00 (Fig.81 36.00 1.58 67.00 1.0 Diseño de Obras Hidraulicas K1 1. 68.00 0.31 m³/s Qd = 126.50 5.10 (Fig.00 1. K 2 =C 1 /C v ) c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba: P/h = K2 = 0.00 1.2 1.77 1. José Arbulu Ramos .00 0.00 0. 6.63 68. 00 m.0 0.m. La sección de la cresta de cimacio.2 Qt = 126.52 m Q cl (2 compuertas)= 2.62 m Ø R 140. dependiendo de la carga y de la inclinación del paramento aguas arriba de la sección.0 Ho (m) Para (aliviadero) (canal de limpia) 1.52 m Ho vs Qc 300 269.4.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil 1. Determinación del caudal unitario: (q) q= Qc / Lc = Diseño de Obras Hidraulicas 1. Cálculo de la Cresta del Cimacio: 141. mientras la porción aguas abajo está definida por la siguiente relación: n X Y Kx Ho Ho En las que "K" y "n" son constantes que se obtienen de la Figura 1 de la Separata dada en Clase.s.62 m.6 Ho = 0.0 Qc = 100 m³/s Qc = 27.92 0.0 326. José Arbulu Ramos . Ing.n.39 0.n. Xc Ho = 0.88 50 0 0. Considerando a los ejes que pasan por encima de la cresta. la porción que queda aguas arriba del origen se define como una curva simple y una tangente o una curva circular compuesta.m.52 m Yc R P = 1.31 0.5 Ho = 0.8 Ho (m) 194.91 Qc (m3/s) 250 200 157.81 150 100 67.0 90 110 130 150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 Q (m3/s) Ho = 0.s.52 m 0.93 m³/s 0.5 1.4 97. constituye la forma ideal para obtener óptimas descargas.06 m³/s 8.45 m 3 /s/m Msc. cuya forma se aproxima a la superficie inferior de la lámina vertiente que sale por el vertedor en pared delgada. Y c se dan en la fig.00 -4.758Ho.26 m R 2 /H o = 0.55 -10.11 m 0.05 m R 1 /H o = 0.16 -14. José Arbulu Ramos R2 c R1 d .00 -8.843 Valores para dibujar el perfil aguas abajo: Perfil Creager Según la f igura 2 de la Separata la Curva del Perfil Creager es hasta una distancia igual a 2.16 -3.73 -1.04 -0. después de este límite se mantiene recto hasta la siguiente curva al pie del talud (aguas abajo): X (m) 0.00 -0.25 -5.43416 PERFIL CREAGER 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 0.00 -2.51 1.50 m Carga de Velocidad Altura de agua antes del remanso de depreción (he): he = Ho .300 2.700 1.100 1.500 0.00 -12. 1.97 -8.53 -6.00 -10.18 2.300 0.045 ingresamos a los nomogramas.00 -6.700 0.205 R2= 0.252 Xc= 0.300 1.12 -4.900 1.02 m 0.500 Y (m) 0.100 0. Ing.500 R1= 0.28 -0.00 La porción del perfil que queda aguas arriba de la cresta se ha considerado como una curva circular compuesta.100 2.68 m/s hv = V 2 /2g = 0.a de la separata: Con hv/Ho: 0.758 Ho= 1. X c .1534 Ubicación de los elementos para el dibujo de la curvatura aguas arriba: a a R2 Diseño de Obras Hidraulicas a Msc.045 Vertical K= n= 1.000 0. Los valores de R 1 .36 -2.29 -12.00 -14.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil Velocidad de llegada (V): V= q /(Ho+P)= 0. R 2 .13 m Y c /H o = 0. 1 y la relación hv/Ho: hv/Ho= Talud: 0. de donde se obtiene: X c /H o = 0.500 1.hv = Determinación de "K" y "n" haciendo uso de la Fig.100 Yc= 0.900 2. Entonces podemos profundizar la poza en una profundidad = 1. Cuando se posible evitar este tipo de poza.2.32 m/s d2= 1.81 m/s hv 1 = 3.4.21 Este valor vuela Este es un resalto inestable.425 0.62 m d2 d1 Lp Aplicando la Ecuacion de Bernoulli entre los puntos 1 y 2: Tenemos: z + dc + hvc = d1 + hv1 + Σhp Σhp: pérdidas de energía (por lo general se desprecian.52 d1 2 + 0.11 2 ( d1 4 = d1= 0. debido a su magnitud) dc = (Q 2 /gB 2 ) 1/3 Determinación del tirante Crítico: dc= 0.300 m/s m Reemplazando obtenemos el d 1 : z + dc + h vc = d 1 + q 2 /(2*g*d 1 2 ) + d1 2.45 d1= 0.11 / d 1 3 d 1 .2300 2 = 0 -0.01 = 0 Determinación del Tirante Conjugado 2: d 2 2 d1 d1 2v12 d1 d2 ( ) 2 4 g V1= 6. José Arbulu Ramos .5.80 m z + dc + h vc + e = d 1 + q 2 /(2*g*d 1 2 ) d 1 3 .32 d2 d1 2 + d1 2 F Diseño de Obras Hidraulicas 0.96 m d2= 1.005 2 1 2v d 1 ) g v1 g * d1 Msc.11 Por uqe considera carga de velocidad en el primer miembro q = Q/B q= 1.26 m Determinación del Número de Froude: v1 g * d1 F F= 4.599 Cálculo de la Carga de Velocidad Crítica: m vc =√(g*dc) Vc= hv c = 2.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil a a a R2 R2 d R1 c b R1-R2 Talud Vertical 8.52 = 0. Cálculo de los Tirantes Conjugados: 2 1 Dc = 0.1650 V1= 8.60 m hd h1 P = 1. Ing. Cuyo oleaje producido se propaga hacia aguas abajo.54 m -0. 206 m 8. varia ( 0 . Cálculo del Radio de Curvatura al pie del Talud: Esta dado por la ecuación: R = 5d 1 R= 0. Longitud del estanque amortiguador o poza de disipación: a) Número de Froude: * Con el valor de F.9. el cual según la separata será: F= 6.56 Lp= 3.7. 1.855 m b) Según Lindquist: Lp = 5(d2-d1) c) Según Safranez: Lp = 6xd 1 xV 1 √(g*d1) d) Finalmente tomamos el valor promedio de todas las alternativas: Lp= Longitud promedio de la poza Lp= 5.10.00 m 8. Cálculo de la Longitud del Enrocado: Según W.8.931 m Lp= 6.11.12.612) donde: H: carga de agua para máximas avenidas q: caudal unitario c: coeficiente de acuerdo al tipo de suelo 2. Ing. G.00 m 3. Longitud del Solado Delantero: Ls = 5Ho Ls= 3. se puede determinar el tipo de Estanque que tendrá la Bocatoma.45 9 Le= Le= 8.879 m 6.92 TIPO II V1= 8.1 ) 0. donde se inicia la filtración.81 * Ver la Figura 12 de la Separata para el cálculo de Lp L/d 2 = 2.852 m Lp= 6.50 m 8.642 q 0. Espesor de la Poza Amortiguadora: La subpresión se hallará mediante la siguiente formula: donde: b= c= h= h' = (h/L)Lx = Diseño de Obras Hidraulicas h Sp bc ' h h' ( Lx ) L Peso especifico del agua 1000 kg/m3 Ancho de la sección 1.83 m 8. Coeficiente de subpresión. Carga perdida en un recorrido Lx Msc.6 * q 1 / 2 ( H / g )1 / 4 H = ( P + Ho ) = q= e= e= 2.45 0.55 Para concreto sobre roca de mediana calidad Carga efectiva que produce la filtración Profundidad de un punto cualquiera con respecto a A. la longitud del empedrado está dado por la sgte fórmula: L c H * (0.25 d 1 = 0.00 m 8.22 m. Profundidad de la Cuenca: S = 1.173 m 2.00 m 2.499 m 0.92 8. Bligh. 1.6.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil v1 g * d1 F F= 6.00 m.22 m. Cálculo del Espesor del Enrocado: e' 0. José Arbulu Ramos . 50 m.62msnm hv= he= 1. e=0.00 0.70 m. 6.18 Spx = e= 2614.54 m. 1. 3. 1. José Arbulu Ramos .m. 2385.m. K : coeficiente de permeabilidad para la cimentación. 0.70 m.02 m.45 m.00 m 9.126 L= h' = 20.59 m. 3. 8.m Csalida: 138. * Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros: 0.70 m.14 m.70 kg 1. 1. 1.s.cota a la salida de la poza) Cbarraje: 141.54 m.50 m 0.30 0. e=0.62 . de gráfico Msc. 138. 4. P = 1.70msnm 0. 0. 1. Aumentar espesor Se observa que los valores calculados son menores que el asumido entonces se opta por el espesor asumido: Volumen de filtración Se calcula empleando la fórmula que expresa la ley de Darcy donde: Q : gasto de filtración.17 m. Cálculo de la longitud compensada (Lc) longitud vertical Lv Diseño de Obras Hidraulicas Lv = 8.92 C= Ln = C*H 9 (cota del barraje .00 m. I : pendiente hidráulica A : área bruta de la cimentación a través del cual se produce la filtración Cálculo y chequeo del espesor del colchón amortiguador Cálculo de la longitud necesaria de filtración (Ln) H = 2. 0. Lx = Spx = 12. No satisface la exigencia por Subpresión. Para condiciones de caudal máximo O sea cuando hay agua en el colchón.80 m.00 m.46 kg e = (4/3) x (Spx / 2400) e= No satisface la exigencia por Subpresión. h = d 1 +hv 1 -d 2 h= 2.25 (P+H) Ho = 0. (criterio de BLIGHT: grava y arena) 26.n. asumimos espesor de: 141. 0. Aumentar espesor Para condiciones de agua a nivel de cimacio O sea cuando no hay agua en el colchón h= h /L = 3.59 m.30 m.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil Mediante la subpresión en el punto "x".00 m.54 m.7 m.44 m.52 m h = 2.32 m.54 m.96 m. d 2 = 1.00 m.30 14.39 m.n.62 m. 3.s.50 m 3. se hallará el espesor de la poza. 0.15 m.24 m.25*(P+H) 2.62 m.00 m. h/L = 0.70 m. 2. Ing. 88 m.30 3.66 -1885.66 -1885.30 1.66 1885.30 3.66 -235.66 1885.66 1885.66 -1885.66 -1885.30 3.66 1885.30 3.30 3.25 (P+Ho): Diseño de Obras Hidraulicas 24.66 -1885.59 4.66 -1885.66 1885.66 1885.30 4.39 7.79 13.00 m.66 -1885.79 8.66 -620.66 -1885.54 26.66 1885.39 9.66 1885. de gráfico Como Ln > Lc.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil longitud horizontal Lh Lc = Lv + Lh Lh = 12.00 3.19 4.59 6. 2.66 2435.30 3.30 3.19 6.08 1. Lc = 21.66 1885. José Arbulu Ramos .66 -1885.40 m.66 1885.66 -1885.99 5. Msc.50 3.66 -2435. h= h/L = 2.66 1885.25 (P+Ho): 2.30 Sp (kg/m2) 7264.66 -2435.66 1885.00 0.33 14.66 DIAGRAMA DE PRESIONES 0 -500 1 3 5 7 9 11 13 15 -1000 -1500 -2000 -2500 -3000 -3500 Sp -4000 -4500 X -5000 Dimensionamiento de los Pilares: a) Punta o Tajamar: Redondeada b) Altura Ht= 1.66 -1885.54 m.30 3.30 4. Verificación del espesor del colchón amortiguador h Sp * c' h h' ( Lx) L cálculo de la subpresión L = (L h /3)+L v L= 12.30 3.66 2435.30 3.99 7.99 9.66 -1885.30 3.66 1885.66 1885.24 m.66 1885.59 m.66 1885.39 3.40 m.30 3. Ing. = 10.66 (-Sp) -7264.66 235.59 8.79 4. 0.201 Cuadro de valores para la construcción del diagrama de presiones Punto 1 2 3 4 5 6 7 Po 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Lx (m) 0.33 h' (m) 13.30 3. por lo tanto no haremos uso de lloradores.24 0.14 c) Longitud: Hasta la terminación de la poza mínimo d) Espesor e: 2.30 3.00 0.66 -1885.30 3.79 6.39 5.66 -1885.00 Dimensionamiento de los Muros de encauzamiento: a) Longitud: b) Altura Ht= 1.30 3.66 1885.66 -1885.19 8.66 -1885.30 3.14 2.66 1885.66 -1885.66 620. entoces se está posibilitando la tubificación.66 -1885.30 3. 5343 m 2.50 m Calculo de borde Libre .2570 m/s Carga de Velocidad: hv = Energia Especifica: E= Numero de Froude: F= 0.7910 Calculo de borde Libre .28 Usaremos : m. b) Díseño del Canal de Conducción: Por tanteos usando la fórmula de Manning −−−−− DATOS −−−−− Caudal se calcula el tirante y se busca el valor mas aproximado 5.00 m :n= Pendiente :S= Tirante Normal A= Perimetro Mojado: Tirante que mas se aproxima 0.1949 m 4.5426 m 1.5116 m Espejo de Agua: T= 3.8135 m/s Carga de Velocidad: hv = Energia Especifica: E= Numero de Froude: F= 0.9975 m² v = 2.2174 m 3.00 m.4900 m P = 4.50 m Talud :Z= 1.8500 m :Y= Area Hidraulica: 0. BL = Yn /3 = Usaremos : 0. c) Transicion que unira el canal de captacion y el canal de conduccion: Diseño de Obras Hidraulicas Msc.4900 m² v = 2.2596 m 1.4035 m BL = 0.8500 m A = 2.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil 8.090 m-Kg/Kg 0. 3.9042 m Q = 5.28 m.47 m 0.0000 m Velocidad: v= 2.30m 1.253 m-Kg/Kg 1.620 m³/s :Q= Ancho de Solera :b= 1.5343 m Espejo de Agua: T= 3. 0.0150 P= Radio Hidraulico: R= 0.1370 Yn = 0. Ing.30 m.5500 m P = 4.0150 P= Radio Hidraulico: R= 0.85 m³/s 1.6600 m R = 0.7000 m R = 0.00 Rugosidad Pendiente :n= :S= Tirante Normal A= Perimetro Mojado: Tirante que mas se aproxima 0.0025 y = 0.30 m. BL = Yn /3 = 0.83 m. BL = 0. Yn 0. BL = 0.8300 m A = 2.2000 m Velocidad: v= 2. José Arbulu Ramos .65 m 0.30 Resultados: B.620 m³/s :Q= Ancho de Solera :b= Talud :Z= Rugosidad 3.0025 y = 0.6600 m Q = 5.8300 m :Y= Area Hidraulica: 0.L. Diseño de las Ventanas de Captación: a) Cálculo de la Captación Margen Derecha: Por tanteos usando la fórmula de Manning −−−−− DATOS −−−−− Caudal se calcula el tirante y se busca el valor mas aproximado 5.13. b= 1. (T . 3.62 m3/s. 140.14 m. Para α = Lt = 12.30 m.6msnm 140.62 m2 # comp.s.0 m/s asumiendo V= v= 1.00 m/s. José Arbulu Ramos .n. Adiseño = 5.45 m. O. Ademas se diseñará la transición que une el canal de captac la toma con el canal de conducción * Diseñaremos las compuertas para un nivel de operación (cota barraje fijo) * Se comprobará si el canal soportará conducir el caudal para máximas avenidas. * La elevación del fondo del canal respecto a la razante en el río no debe ser menor que 0. * El eje de captación será perpendicular con el eje del río.m.00 m.s. d) Diseño de las Ventanas de Captación: Consideraciones: * Las Dimensiones de las ventanas de capatación se calcularán para el caudal máximo a captar (derivar) y para la época de estiaje (carga hidráulica a la altura del barraje). se propone la protección mediante un sistema de perfiles que irán fijos en un muro de concreto.804 Asumimos : Lt = 2.80 m.5° Donde : / 2 T = t = 3. Determinación de las dimensiones y el número de compuertas.n.0 para: 3 compuertas v = 1. = 1.37 m. 141.620 m³/s t T Lt Longitud de transicion.00m/s escogiendo dimensiones de compuertas según manual de ARMCO Escogemos: 54 " x 54 " a= 1.30m. NMA = nivel operación = CFC = Diseño de Obras Hidraulicas 142.37 m. = 3.m. * Para evitar que rocas de gran tamaño y cantidad de árboles que acarrea en épocas de crecidas ingresen a la captación.t) * Ctg 12. Qdiseño = 5.1.50 °.s.m. Ing.K.7 . Datos: Velocidad de predimensionado: 0.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil & Qcaptación= 5. dependien do de la clase de material en arrastre. Msc. 142.00 m.0msnm El cálculo hidráulico comprende en el dimensionamiento del orificio y conducto ción del gasto máximo de avenida.88 m2.14msnm 141.n. Remplazando : Lt = 1. Acomp. 5) = A*R^2/3 Aplicando maning e iterando calculamos Yn: Diseño de Obras Hidraulicas Msc.5 ) donde: Cd : coeficiente de descarga a : altura de orificio de toma b : ancho del orificio de toma Análisis para el Nivel de Operación Verificación del funcionamiento asumimos: a = 0.75 m³/s asumimos: Q m2.s.001 n = 0. José Arbulu Ramos .m.5) Yn Q*n/(s^0. Cálculo del tirante Y2: m2 Y2 = (-Y1 / 2) + ( ( 2 * Y1 * V1^2 / g )+ ( 0.s.s.s. Cálculo del tirante normal en el canal de la ventana Q = 0.m/s V1^2 :para V1 = 4. Verificación del funcionamiento m.75 m3/s.m.75 m³/s Q = 0.n.015 Q Q*n/(s^0.n.356 Q*n/(s^0.4 Orificio si h 1/a > 1.0979*a/h1) 0. Cv = Cv = Cd = Cd = a 0. ) Reemplazando en la formula: " x " Q = 0.49 V1 m.124 m.98 Cv*Cc = Cv * 0.m.61 Cv Cd Cálculo del tirante Y1 Y1 = Cc * a Y1 = 0.13 .4 sumergido (Y2>Yn) libre (Y2<Yn) Formula a emplear: Q = Cd * a * b * ( (2*g*h)^0.00 m. Ing.Y1 h = 1. CFR = 140.20 h1 = 1.5 V1^2 = 2 * g * h V1^2 = 20.03m h Cálculo del gasto que pasa por el orificio( 1 comp.25 * Y1^2 ) )^0.62 0.n. Y1 Cálculo de h h = h1 .s. NMA = nivel de operación = h h1 Yn Y2 a Y1 = Cc*a Funciona como vertedero: si h 1/a =< 1.5) = 0.96 + (0.m.n.65 Y2 m.15 m.n.n. Reemplazando: m. s = 0.m.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil m. Y2 = 0.s.m. 973 Lcc = 3.5 V1^2 = 2 * g * h V1^2 = 32.655 Lcc = 4.420 0.30 h1 = 1. a = 0. entonces funciona como orificio sumergido Cálculo de longitud de contracción (Lcc) L1 = a / Cc = Lr = 5*(Y2-Y1) = Lcc = L1 + Lr = asumimos: 0. ) Q = 1.62 Cálculo del tirante Y1 Y1 = Cc * a Y1 = 0.000 0.5) = Yn como Y2 > Yn.186 m.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil Yn 0.000 P 0.800 0.00 m.5) Yn para el nivel de operación se tiene que dejar pasar por el canal de captación el caudal de diseño.02 Cálculo del tirante normal en el canal de la ventana m3/s.484 4.96 + (0.50 0.000 como Y2 > Yn. Cv = Cv = Cd = Cd = (asumido) a 0. Análisis para máximas avenidas Verificación del funcionamiento.001 n = 0. asumimos: Q Cálculo del tirante Y2: Y2 = (-Y1 / 2) + ( ( 2 * Y1 * V1^2 / g )+ ( 0.400 0.015 4.650 2.50 m3/s.000 0.372 Yn 2.45 m3/s. Cálculo de h h = h1 .98 m.001 0. entonces funciona como orificio sumergido Cálculo de longitud de contracción (Lcc) L1 = a / Cc = Lr = 5*(Y2-Y1) = Lcc = L1 + Lr = asumimos: Cálculo del tirante normal Q= s= n= b= 0.000 0. m. L1 Lr Lcc Lcc Cálculo del tirante normal Q= s= n= b= Q*n/(s^0.25 * Y1^2 ) )^0.5) = 2.50 m3/s.45 Reemplazando: Y2 = 1.232 m.110 R^2/3 0. Cálculo del gasto que pasa por el orificio( 1 comp.84 m.115 1. 4. Diseño de Obras Hidraulicas Msc.50 m. Q = 1.65 m. Cv*Cc = Cv * 0.171 4.840 1.Y1 h = 1. Ing.000 0.015 Q*n/(s^0.555 A 0.5) = Q*n/(s^0.067 Q Q*n/(s^0.001 0. Q = 1.0979*a/h1) 0.323 2.62 0.25 0.015 1. s = 0. José Arbulu Ramos . 2.65 reemplazando en la formula a = 0.75 0. a = Q / ( Cd * b * ( ( 2gh )^0.135 En épocas de máximas avenidas teniendo las compuertas abiertas a pasa un caudal de: 4. tirante en máximas avenidas: Yn = Y2 = tirante en nivel de operaciones: Yn = Y2 = Adoptamos una altura de ventana de: Diseño de Obras Hidraulicas 0. Cálculo de la abertura de las compuertas para máximas avenidas. José Arbulu Ramos . Msc.50 m3/s.5) = m. Ing.90 m.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil Q*n/(s^0.37 1.62 1.155 Altura de la ventana de captación m.5 ) abriendo todas las compuert donde: Q= Cd = b= h= 0. Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. José Arbulu Ramos . Ing. José Arbulu Ramos .Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. Ing. Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. Ing. José Arbulu Ramos . José Arbulu Ramos . Ing.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. José Arbulu Ramos .88 Diseño de Obras Hidraulicas Msc.81 67. Ing.91 157.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil 269. José Arbulu Ramos .Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. Ing. José Arbulu Ramos .Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. Ing. Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil ocidad en el primer miembro? Diseño de Obras Hidraulicas Msc. Ing. José Arbulu Ramos . José Arbulu Ramos . Ing.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. Ing.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil e = (4/3) x (Spx / 2400) 1. Q = KIA roduce la filtración Diseño de Obras Hidraulicas Msc.33 m. José Arbulu Ramos . Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil 15 12.00 m. Ing. Diseño de Obras Hidraulicas Msc. José Arbulu Ramos . José Arbulu Ramos .Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Diseño de Obras Hidraulicas Escuela Profesional de Ingeniería Civil Msc. Ing. Ing.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil miento del orificio y conducto de salida y determina ón que une el canal de captación a la salida de ración (cota barraje fijo) audal para máximas avenidas. anual de ARMCO Diseño de Obras Hidraulicas Msc. José Arbulu Ramos . José Arbulu Ramos . Ing. 18.26 m3/s.35 0.31 4.5 ) 0.93 m.80 1.28 0.61 0.22 m. 0.99 0.598 0.26 0.555 Diseño de Obras Hidraulicas Msc.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil * ( (2*g*h)^0. 1. 4842 ar por el canal de captación 0.28 1.07 0.000 0.000 0.87 2 / g )+ ( 0.90 3.30 1.56 2.25 * Y1^2 ) )^0.5 0.357 Diseño de Obras Hidraulicas Msc.000 0.712 A*R^2/3 0. Ing.506 0.47 3. José Arbulu Ramos .Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo Escuela Profesional de Ingeniería Civil A*R^2/3 0. José Arbulu Ramos .02 0.484 0.357 1.798 Diseño de Obras Hidraulicas Msc.30 m. Ing. de alto abriendo todas las compuertas de captación: 0.Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo mpuertas abiertas a Escuela Profesional de Ingeniería Civil 0.