DISEO HIDRAULICO BOCATOMA CANAL J - MACARI

Caudal Maximo: 152 m3/s

Pendiente S= 0.002 m/m

Tirante Normal Yn= 1.96 m

Velocidad = 2.58 m/seg

Caudal de derivacin = 1.1 M3/seg

Caudal Medio= 3.75 M3/seg

Caudal mnimo= 1.51 M3/seg

Cota Inicial del Canal= 3939.20 m.s.n.m.

Cota F.Ro=MD= 3939.20 m.s.n.m.

Ancho total rio= 30.00 m

I.- DISEO DE LAS VENTANAS DE CAPTACION

Segn la ecuacin de verdero:

Q=CLH^1.5

Donde:

Q= caudal que pasa por el vertedero AGUAS ABAJO

L= Longitud del Vertedero

H= Carga sobre el vertedero

Asumiendo los siguientes datos:

Q = 1.1 m3/s (1)

C= 1.8 (coeficiente de vertedero)

L1(m) H(m) Longitud vs Altura

19.33 0.10

10.52 0.15 0.2 0.93 limite superior

6.83 0.20 0.18 1.272

3.72 0.30 0.1 2.64 lmite inferior

2.42 0.40

1.73 0.50 Longitud vs Altura

1.31 0.60

0.85 0.80 0.6 2.63 limite superior

0.72 0.90 0.55 3.045

0.61 1.00 0.5 3.46 lmite inferior

Las ventanas de captacin se adoptarn:

H1= 0.4 h1= 0.35 mts s1= Variable

L1= 3

Verificacin del Predimencionamiento:

Q1 necesario= 1.1 m3/s

A1 necesaria= 1.1 m2

V minima= 1 m/s (segn criterios)

Chequeo:

Qt1= 1.3661039 m3/seg

At1= 1.2 m2

V= 1.14 m/s

II.- DETERMINANDO LA ALTURA DEL BARRAJE MOVIL

La altura mnima del barraje estar dada por:

Hb= Altura de rebose + altura de la ventana de captacin + carga de seguridad

Altura de rebose : 0.35 ( asumido en funcin del ro)

Alt. V. Captacin ; 0.4 (calculado) Hb= 0.85 Mts.

Carga de Seguridad: 0.1 (asumido)

Dada la topografia de la zona, no es recomendable elevar el nivel del barraje puesto que en una avenida el nivel del agua se eleva

y por encima de este y el remanso causado por el ro al encontrarse con el barraje inundar una mayor rea

III .- DIMENSIONAMIENTO DEL BARRAJE MOVIL

De los planos y datos proporcionados tenemos:

Nivel de eje: 3939.20 m.s.n.m.

Nivel salida: 3939.60 m.s.n.m.

Q medio: 3.75 m3/s

a). Velocidad Requerida

C : 3.2

d : 0.008 m

Vc= 0.43 m/s

Vc= 1.2 m/seg. (recomendado)

b). Ancho del canal

Por caudal medio Por 2Q(deriv)

Q : 3.75 m3/seg Q : 2.2 m3/seg

g : 9.81 m/seg2 g : 9.81 m/seg2

Vc : 1.2 m/s Vc : 1.2 m/s

B= 21.29 m B= 12.49 m

Por longitud del barraje = 30 mts.

0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.0011.0012.0013.0014.0015.00

Alt

ura

de

ve

nta

na

Longitud

H(m)

H(m)

5.0)(5.1 dCVc

3Vc

QgB

Por Area necesaria para desarrollar la velocidad de arrastre

Anecesaria= 3.125 m2

Altura de las compuertas : 0.85 m.

Nro. De compuertas : 6.00 Und.

Longitud de Compuertas : 4.60 m.

A = 23.46 m2

De los valores asumir B: 27.60 mts. Son: 6 Und. de Compuertas de 4.6 x 0.85 mts

Ancho de compuertas 4.60 mts.

Altura de la compuerta : 0.85 mts.

Ancho de los pilares 0.50 mts.

Long. del barraje mvil 30.10 mts.

c). Pendiente del canal

q= 0.14 m3/s/m

Ic= 0.79%

Adems considerar:

V arrastre: 1.2 m/s (recomendable) Vo= 0.7495381

Coef.: 0.6 (conservador)

Pendiente: 0.5 %

El rea necesaria para desarrollar la velocidad de arrastre, considerando que el caudal que pasar a travs de esta estructura

corresponde al caudal medio del ro

- Ancho del canal de Limpia

B= Qc/q Qc= 3.75

q= Vc^3/g Vc= 1.2

q= 0.18 m3/s/m

B= 21.289063

Altura de compuerta= 0.85 m

A necesaria= 4.41176471 6 COMPUERTAS DE0.85 x 4.6

Unidades: = 6.00

Longitud= 4.60 n= 0.015

Longitud del barraje mvil= 30.10 m g= 9.81

Pendiente del canal de limpia Ic= 0.44% q= 0.136

Por lo tantose asume Ic= 0.5 %

IV .- CARGA SOBRE EL BARRAJE MOVIL EN AVENIDAS

Consideracion para diseo:

Para el diseo de la altura de las estructuras se considera el nivel maximo que ocasiona la avenida de diseo mas un borde libre de seguridad de 0.50m

Nivel de Piso de Barraje Movil= 3939.20 msnm

Tirante de avenida maxima= 2 m redondeando 1.96 a 2.0m

Borde libre de seguridad= 0.5 m

Cota de diseo de estructuras laterales= 3941.70 msnm

92

9102 .

q

gnIc

VI.- ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERA:

Por Bligth: q= 5.51 m3/s/m

C= 9

Db=Cc-C2= 0.85 m

Cyn= 3939.10

D1= 0.95

Ls= Lt-Lo

Ls= 8.57 Mts. Lt= 13.0465003

Lo= 5.26326895

Ls min= 4.35 mts

Ls asumido= 8.57 mts

VII .- CONTROL DE FILTRACION:

Clculo de la Profundidad de Socavacin

Aproximacion Metodo de Lischtvan-Levediev

Q= 152.00 m3/seg 1/(x+1)=

bo= 30.00 m Dm en mm 1/(1+x)

V= 2.58 m/s 4 0.73

t= 1.96 m 5 0.735

Dm= 5.00 mm 6 0.74

B= 0.77

1/(x+1)= 0.74

a= 1.67

ds= 3.84 m

Ps= 1.88 m

Aproximacin de Carstens

V= 2.58 m/s

s= 2.60 tn/m3 = 9 0.56616709

= 1.00 tn/m3

g= 9.81 m/seg2

Dg= 5 mm ST= 0.28 m

D= 0.5 m

Aproximacin de Maza Alvarez

V= 2.58 m/s

K1= 10 9.87798165

K2= 0.75

g= 9.81 m/seg2 S= 4.94 m

Dg= 5 mm

a= 0.5 m

Aproximacin de Brenseis

ST=1.4*a= 0.70 m ST= 0.70 m

Aproximacin de Larnes

Cilindrica=C

Rectangular=R

St= 1.42*K*a^0.75= Forma: C

St= 0.84 m

Aproximacin de Neil

Rectangular= R, Cilindrica= C, Aristado= A

S=K*a= 0.75m Forma: C

Otro mtodo (Univ.Estatal de Colorado)

d1= 1.96 m

V= 2.58 m/s

S= 1.28 m

Prom. Valores ms altos= 2.70

Por tanto se asume Hs= 2.70 Mts.