DISEÑO DE BOCATOMA

Presentado por: Rolby Edwin Umpiri CallaBriann Dennis Guevara ChahuaresMax Oswaldo HanccocalloSaul Romero Yupanqui

1 Datos de diseño:

Datos del Rio Datos del CanalQmax 33.7 m3/seg Qderiv 0.035 m3/segEspejo de agua 15 m Pendiente 0.001Talud 1 Rugosidad del C° 0.014Pendiente 0.016 Flujo laminar: 0.588Rugosidad del rio 0.045

2 Calculo del Tirante del rio

y B b P A R V Q0.93215 15 13.1357 15 13.113 0.8742 2.57 33.7 Ok

y = 0.932 m

3 Calculo dela ventana de captacion

* Calculo del canal rectangular

β = Coeficiente de flujo

n S Q β V0.014 0.001 0.035 0.588 0.469

Calculo del área hidraulica

Q V A0.035 0.469 0.075

Cálculo del tirante hidráulico

0.137 Edcheverryy

0.158 Moleiword

Tomamos el mayor y = 0.158 m

A y b Usaremos0.075 0.158 0.475 0.5

b y P0.5 0.158 0.816

A P R

MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO VISTA ALEGRE SECTOR SAN JOSE COMUNIDAD ALTO HUARCA, DISTRITO DE ESPINAR - CUSCO

𝑉=1/𝑛 𝑅^(2⁄3) 𝑆^(1⁄2)𝑅=𝐴/𝑃 𝑄=𝑉𝐴

𝐴=𝑦∗(𝐵+𝑏)/2

𝑉=𝛽〖 ( ^(𝑄 1∕2) (〖𝑆 ^(1∕2)/ )𝑛 〗 ^(3∕2))〗^(1/2)

𝑄=𝑉𝐴

𝑑=1/2 √𝐴𝑑=√(𝐴/3)

𝐴=𝑦∗𝑏

𝑃=𝑏+2𝑦

𝑅=𝐴/𝑃

0.075 0.5 0.15

** Geometría de la ventana de captación

3981.45

39813981.4

3981.3

Seccion de 2 a 1

α = Coeficiente de Coreoli <0.95-1.05> => 1

θ = tiende a 0 por tanto Cos θ = 1

y2 b A2 Q V2 Z2

0.265 0.5 0.1325 0.035 0.264 3981.3 3981.569

y1 V1 Z1

0.158 0.469 3981.4 3981.569 Ok

Por lo tanto y2 = 0.265 m

V2 = 0.264 m/s

Seccion de 3 a 2

En la fórmula de Darey Deiwash L = 2.5 m

K= Laminado 60Rn = N° de Reynolds 500

f = 0.12D = y2 = 0.265

f L V D Hf0.12 2.5 0.264 0.265 0.004

y3 b A3 Q V3 Z3

0.096 0.5 0.048 0.035 0.729166667 3981.45 3981.573

y2 Hf V2 Z2

𝑍_2+𝑦_2 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_2^2)/2𝑔= _𝑍 1+ _𝑦 1 cos + ( _𝜃 𝛼 𝑉 1^2)/2𝑔+𝐻𝑓

𝑉_2=𝑄/𝐴_2 𝐴_2=𝑏∗𝑦_2𝑍_2+𝑦_2 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_2^2)/2𝑔

𝑍_1+ _𝑦 1 cos + ( _𝜃 𝛼 𝑉 1^2)/2𝑔+𝐻𝑓

𝑉_2=𝑄/𝐴_2

𝑍_3+𝑦_3 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_3^2)/2𝑔= _𝑍 2+ _𝑦 2 cos + ( _𝜃 𝛼 𝑉 2^2)/2𝑔+𝐻𝑓𝐻𝑓=𝑓 (𝐿 ∗〖 𝑉〗 ^2)/(𝐷∗2𝑔)

𝑓=𝐾/𝑅_𝑛

𝑍_3+𝑦_3 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_3^2)/2𝑔= _𝑍 2+ _𝑦 2 cos + ( _𝜃 𝛼 𝑉 2^2)/2𝑔+𝐻𝑓

𝑉_3=𝑄/𝐴_3 𝐴_3=𝑏∗𝑦_3𝑍_3+𝑦_3 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_3^2)/2𝑔

𝑍_2+ _𝑦 2 cos + ( _𝜃 𝛼 𝑉 2^2)/2𝑔+𝐻𝑓

0.265 0.004 0.264 3981.3 3981.573 Ok

y3 = 0.096 m

V3 = 0.729 m/s

Seccion de 4 a 3

=∅ ángulo entre la dirección de flujo y direccion de la barraVr = Velocidad antes de la rejillac = Coeficiente de sección transversal

=∅ Ángulo de inclinacion de la rejilla 85°s = espesor de la barra cmb = espaciamiento libre entre barras cm

=𝛽 Coeficiente que depende dela sección transversal 2.42

Asumimos que cada barra tiene un espesor de 1 cm y de seccion cuadrada

d = longitud entre eje y eje de barras10 nb = número de barras

Lt = Ancho de la ventana

Lt d Nb0.5 0.11 3.545

Nb = 4 barras

0.5 m

Primera Opción Lt = 0.54 m h = 0.096 m

Segunda Opción Lt = 0.5 m h = 0.11 m

b S 𝛽 ∅ c10 1 2.42 85 0.112

c ∅ Vr Hr0.112 6 0.729 0.0182

Tipo de entrada KcAbocinada 0.04

aristas redondeadas 0.23rectas 0.5

Usaremos entradas redondeadas

Kc = 0.23

Kc Vr Hc0.23 0.729 0.0062

Hr Hc Hf0.0182 0.0062 0.0244

𝑍_4+𝑦_4 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_4^2)/2𝑔= _3+ _3 cos + ( _3^2)/2𝑍 𝑦 𝜃 𝛼 𝑉 𝑔+𝐴_𝐸𝐴_𝐸= 〖𝐻𝑓〗 _𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐻_𝑟+𝐻_𝑐𝐻_𝑟=∅𝑐 (𝑉_𝑟^2)/2𝑔

𝐶=𝛽(𝑆/𝑏)^(4∕3) sin ∅

1cm1cm 𝑛_𝑏=𝐿_𝑡/𝑑−1

𝐶=𝛽(𝑆/𝑏)^(4∕3) sin ∅

𝐻_𝑟=∅𝑐 (𝑉_𝑟^2)/2𝑔

𝐻_𝑐=𝐾_𝑐 (𝑉_𝑟^2)/2𝑔

𝐴_𝐸= 〖𝐻𝑓〗 _𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙=𝐻_𝑟+𝐻_𝑐

𝑍_4+𝑦_4 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_4^2)/2𝑔= _3+ _3 cos + ( _3^2)/2𝑍 𝑦 𝜃 𝛼 𝑉 𝑔+𝐴_𝐸𝑉_4=𝑄/𝐴_4 𝐴_4=𝑏∗𝑦_4

y4 b A4 Q V4 Z4

0.596 0.5 0.298 0.035 0.117449664 3981 3981.597

y3 Hf V3 Z3

0.096 0.0244 0.729 3981.45 3981.597 Ok

y4 = 0.596 m

* Si trabaja como orificio

L Cd Q0.5 0.62 0.035

F hv f0.0250 0.053 0.025 Ok

** Si trabaja como vertedero

Q Cd L h0.035 1.84 0.5 0.113 el mayor de los 2 = 0.15 m

DISEÑO DE PRESA DE DERIVACIÓN

Determinacion de la altura de barraje

3981.80 msnm0.20

0.15

0.45

3981 msnm

H4 H3 H03981 3981.45 0.45

H0 H P0.45 0.15 0.8

Calculo de la altura de carga

Línea de Energía

Ha

He

Hd

H P

H1

H4

𝑍_4+𝑦_4 cos 𝜃+𝛼 (𝑉_4^2)/2𝑔

𝑍_3+ _3 cos + ( _3^2)/2𝑦 𝜃 𝛼 𝑉 𝑔+𝐴_𝐸

𝑄=𝐶𝑑∗𝐴∗√(2∗𝑔∗ℎ)

𝐶𝑑=0.62

ℎ=(ℎ𝑣/2+0.2)

𝑄=𝐶𝑑∗𝐿∗ℎ^(3/2)

𝑃=𝐻_0+𝐻+0.18

𝜇 b Hd V Q Q'0.75 15 0.7987 2.57 33.7 33.7 Ok

Hd = 0.7987 m

1.002 < 1.33 Ha Si se considera

0.337 m

Ha Hd He0.337 1.002 1.339

Ahora usaremos

Cd L Q' He2.78 15 33.7 0.8676

He Hd0.868 0.799

Hd Hd'0.799 = 0.799 Ok

Cálculo de la Longitud efectiva de barraje

Lo N Kp Km He Le15 1 0.1 0.025 0.868 14.783

Entrada a la Cresta del Barraje

Hd = 0.799

R1 = 0.423R2 = 0.187 Yc

R3 = 0.237

L1 = 0.225

L2 = 0.140

yc = 0.101

0,282 Hd

y = 0.6051 X^1.85 y

x Pt(0,0)

x y Cota 0,175Hd = L2

0.00 0.000 3981.80 Cota Azud máximo0.10 0.009 3981.79 0.0090.20 0.031 3981.77 0.0220.30 0.065 3981.73 0.034

H3

H2

R2

R0 R1

R3

L1

𝑄=2/3 𝜇𝑏√2𝑔 [(𝐻𝑑+𝑉^2/2𝑔)^(3∕2)−(𝑉^2/2𝑔)^(3∕2) ]

𝑃/𝐻𝑑=𝐻𝑎=𝑉^2/2𝑔=

𝐻𝑒=𝐻𝑑+𝐻𝑎

𝑄=𝐶𝑑∗𝐿∗𝐻^(3∕2)

𝐻𝑒=1.087𝐻𝑑

𝐿𝑒=𝐿_0−2(𝑁∗𝐾_𝑝+𝐾_𝑚 )∗𝐻_𝑒

𝑅_1=0.530𝐻_𝑑𝑅_2=0.234𝐻_𝑑𝑅_3=0.296𝐻_𝑑𝐿_1=0.282𝐻_𝑑𝑦_𝑐=0.126𝐻_𝑑𝐿_2=0.175𝐻_𝑑

𝑦=0.50∗𝑋^1.85/(𝐻_𝑑^0.85 )

0.40 0.111 3981.69 0.046 0.530 Hd =R1

0.50 0.168 3981.63 0.0570.60 0.235 3981.56 0.067 R2= 0.234 Hd

0.70 0.313 3981.49 0.0780.80 0.400 3981.40 0.0880.90 0.498 3981.30 0.0971.00 0.605 3981.19 0.1071.05 0.662 3981.14 0.057 0,282 Hd

1.10 0.722 3981.08 0.060 L1

1.15 0.784 3981.02 0.0621.20 0.848 3980.95 0.064

Determinación del resalto hidráulico

Línea de Energía

Ha = 0.069

He = 0.868

Hd = 0.799

3981.80 msnm

H0.80 = P

3980.90 msnm

3981.00 msnm 3980.50 msnm

Determinaremos H2 por ser el tirante crítico

He = 0.868Ha = 0.069Hd = 0.799

P = 0.8

P+Hd+0.40 P + ( 3981 - 3980.5 )1.999 1.3

Aguas arriba del resalto

q= 2.247

H1 H2 n H0 Hd q1.999 0.29425 0.014 1.3 0.799 2.247 Ok

0.294 m

Aguas abajo del resalto

Q A V33.7 4.41 7.642

1.73 m

Verificando si hay subpresiones

0.294 7.6421.837

1.837 > 1.73 Hay Subpresión

Pt(xt,yt)

H1

H4

H3

H2

𝐻_1= 𝐻_0=𝐻_1= 𝐻_0=

𝑞^2=2𝑔(𝐻_1 𝐻_2^2−(𝑛^2 𝑔^2 𝐻_0)/ 〖𝐻𝑑〗 ^(4∕3) −𝐻_2^3 )𝑞=𝑄/𝐿

𝐻_2=

𝐻_3=−𝐻_2/2+((𝐻_2^2)/4+2𝐻_2 (𝑉_2^2)/𝑔)^(1∕2)𝑉=𝑄/𝐴

𝑆𝑖: ′〖𝐻 〗 _3>𝐻_3→𝐻𝑎𝑦 𝑆𝑢𝑏𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛

𝐻_3=

′〖𝐻 〗 _3=(−𝐻_2/2+(𝐻_2^2)/4+2𝐻_2 (𝑉_2^2)/𝑔)^(1∕2)

′〖𝐻 〗 _3=𝐻_2= 𝑉_2=′〖𝐻 〗 _3> _3𝐻

Cálculode la cuenca amortiguadora

Usaremos los siguientes criterios

H1.599 0.294 1.73

LINGUIST 7.18

USBR 6.92

SCHOKOLITSCH 3.87

BERRECIL 2.94

LAFRANETZ 7.79

PAULOVSK 5.32

Usaremos 7.79 7.50 m

Curvatura al pie del barraje

7.642 m/s 25.071 pie/sHd = 0.799 m 2.621 pie

R = 6.134 pieR = 1.870 m

Verificación de la longitud necesaria de infiltración

Necesaria para eliminar los efectos de subpresión

0.20

0.40

1.20 0.40

0.60 0.40 0.20

0.20 0.80 0.30

0.40 0.40 7.50 0.20

H2 H3

V2 =

𝐿=5(𝐻_3−𝐻_2 )𝐿=4 _3𝐻𝐿=0.612∗𝐶(𝐻)^(1/2)

𝐿=10 _𝐻 2𝐿=4.5 _3𝐻

𝐿=2.5(1.4𝐻_3−𝐻_2 )≅

𝑅= 〖 10 〗 ^(((𝑉_2+6.4𝐻_𝑑+16))⁄((3.6𝐻_𝑑+64) ))