1.- Diseño del canal aguas arriba y aguas debajo de la rapida

Canal trapezoidal

0.6029 Caudal (Q) = 0.35

0.8158 n = 0.025

1.9559 Talud (Z) = 1

2.4554 b = 0.75

0.3322 S = 0.0005

0.429

0.6123

2.- Calculo del ancho de la solera en la rápida y el tirante en la sección de control

b = = 0.428473572

b = 0.45 m debido a q necesitamos numeros enteros para el proceso

constructivo

Yc = = 0.395

redondeando Yc = 0.4 m

3.- Diseño de la transicion de entrada y salida

T1 = 1.9559

T2 = b = 0.45

= 1.350 m

4.- Cálculo hidraulico en el canl de la rápida

4.1 Cálculo de tirantes y distancias

El cálculo de los tirantes se realizara dividiendo los 106 m en diez tramos

cada tramo de 10.6m. Y La pendiente S=0.01889

Se tabularan los valores para valores menores del Yc; y se construira el grafico 4.1

con los datos señalados en la tabla

Q 0.35 L 10.60

b 0.45 n 0.025

y A P R V V2/2g E Delta Hf E+ delta Hf

0.1 0.045 0.65 14.4444 7.7778 3.0833 3.1833 0.0114 3.1947

0.11 0.0495 0.67 13.5354 7.0707 2.5482 2.6582 0.0103 2.6684

0.12 0.054 0.69 12.7778 6.4815 2.1412 2.2612 0.0093 2.2705

0.13 0.0585 0.71 12.1368 5.9829 1.8244 1.9544 0.0085 1.9629

0.14 0.063 0.73 11.5873 5.5556 1.5731 1.7131 0.0078 1.7209

0.15 0.0675 0.75 11.1111 5.1852 1.3703 1.5203 0.0072 1.5275

0.16 0.072 0.77 10.6944 4.8611 1.2044 1.3644 0.0066 1.3710

0.17 0.0765 0.79 10.3268 4.5752 1.0669 1.2369 0.0062 1.2430

0.18 0.081 0.81 10.0000 4.3210 0.9516 1.1316 0.0057 1.1374

0.19 0.0855 0.83 9.7076 4.0936 0.8541 1.0441 0.0054 1.0495

0.2 0.09 0.85 9.4444 3.8889 0.7708 0.9708 0.0050 0.9758

0.21 0.0945 0.87 9.2063 3.7037 0.6992 0.9092 0.0047 0.9139

0.22 0.099 0.89 8.9899 3.5354 0.6370 0.8570 0.0044 0.8615

0.23 0.1035 0.91 8.7923 3.3816 0.5828 0.8128 0.0042 0.8170

0.24 0.108 0.93 8.6111 3.2407 0.5353 0.7753 0.0039 0.7792

0.25 0.1125 0.95 8.4444 3.1111 0.4933 0.7433 0.0037 0.7471

0.26 0.117 0.97 8.2906 2.9915 0.4561 0.7161 0.0035 0.7196

0.27 0.1215 0.99 8.1481 2.8807 0.4229 0.6929 0.0034 0.6963

0.28 0.126 1.01 8.0159 2.7778 0.3933 0.6733 0.0032 0.6765

0.29 0.1305 1.03 7.8927 2.6820 0.3666 0.6566 0.0030 0.6597

0.3 0.135 1.05 7.7778 2.5926 0.3426 0.6426 0.0029 0.6455

0.31 0.1395 1.07 7.6703 2.5090 0.3208 0.6308 0.0028 0.6336

0.32 0.144 1.09 7.5694 2.4306 0.3011 0.6211 0.0026 0.6237

0.33 0.1485 1.11 7.4747 2.3569 0.2831 0.6131 0.0025 0.6156

0.34 0.153 1.13 7.3856 2.2876 0.2667 0.6067 0.0024 0.6091

0.35 0.1575 1.15 7.3016 2.2222 0.2517 0.6017 0.0023 0.6040

0.36 0.162 1.17 7.2222 2.1605 0.2379 0.5979 0.0022 0.6001

0.37 0.1665 1.19 7.1471 2.1021 0.2252 0.5952 0.0021 0.5973

0.38 0.171 1.21 7.0760 2.0468 0.2135 0.5935 0.0020 0.5956

0.39 0.1755 1.23 7.0085 1.9943 0.2027 0.5927 0.0020 0.5947

0.4 0.18 1.25 6.9444 1.9444 0.1927 0.5927 0.0019 0.5946

0.41 0.1845 1.27 6.8835 1.8970 0.1834 0.5934 0.0018 0.5952

0.42 0.189 1.29 6.8254 1.8519 0.1748 0.5948 0.0018 0.5965

0.43 0.1935 1.31 6.7700 1.8088 0.1668 0.5968 0.0017 0.5984

Con la grafica y tomando el Yc critico en ella al agregarle Δhf se e intersectando con la curva E+Δhf se

obtendra el Y1 y asi sucesivamente los 10 tirantes

Velocidad (V) =

Emin =

Redondeado trabajamos con

Tirante canal (y) =

Area Hidraulica (A)=

Espejo de agua (T) =

Perimetro mojado (P) =

Radio hidraulico (Rh) =

𝟐𝟕 𝑸𝟐

𝟖 ∗ 𝑬𝒎𝒊𝒏𝟑 ∗ 𝒈

𝑸𝟐

𝒃𝟐 ∗ 𝒈

𝟑

𝑳 =𝑻𝟏 − 𝑻𝟐

𝟐 𝐭𝐚𝐧 𝟐𝟐. 𝟓°

𝑳 =𝟏. 𝟗𝟓𝟓𝟗 − 𝟎. 𝟒𝟓

𝟐 𝐭𝐚𝐧 𝟐𝟐. 𝟓°

APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRAULICOS IX SEMESTRE

Y1 = 0.3603 m V1 = 2.158694915

Y2 = 0.2456 m V2 = 3.166847629

Y3 = 0.2234 m V3 = 3.481547797

Y4 = 0.1933 m V4 = 4.023682244

Y5 = 0.1745 m V5 = 4.457179242

Y6 = 0.1598 m V6 = 4.867195105

Y7 = 0.1482 m V7 = 5.248163143

Y8 = 0.1387 m V8 = 5.607626372

Y9 = 0.1309 m V9 = 5.941770648

Y10 = 0.1242 m V10 = 6.262300948

B1 0.614807257

B2 0.615822577

B3 0.616105031

B4 0.616563168

B5 0.616907672

B6 0.617218402

B7 0.617495582

B8 0.617748029

B9 0.617975531

B10 0.618187827

5.- Cálculo de la profundidad elevación) del tanque amortiguador

5.1.- Cálculo de la curva elevación (trayectoria de la rápida) - tirante.

Y10 = 0.1242

Estación = 106 V2/2g 1.9988 m

cota del fondo 13.4 m

AREA 0.0559

VELOCIDAD 6.2623 E especifica 2.1230

15.52299782 m

Y A V V2/2g E

0.05 0.0225 15.5556 12.3331 12.3831

0.06 0.0270 12.9630 8.5646 8.6246

0.07 0.0315 11.1111 6.2924 6.3624

0.08 0.0360 9.7222 4.8176 4.8976

0.09 0.0405 8.6420 3.8065 3.8965

0.10 0.0450 7.7778 3.0833 3.1833

0.11 0.0495 7.0707 2.5482 2.6582

0.12 0.0540 6.4815 2.1412 2.2612

0.13 0.0585 5.9829 1.8244 1.9544

0.14 0.0630 5.5556 1.5731 1.7131

0.15 0.0675 5.1852 1.3703 1.5203

0.16 0.0720 4.8611 1.2044 1.3644

0.17 0.0765 4.5752 1.0669 1.2369

0.18 0.0810 4.3210 0.9516 1.1316

0.19 0.0855 4.0936 0.8541 1.0441

Con los valores resaltados se contruye la curva I

5.2 Cálculo de la curva: elevación - tirante conjugado menor

Yn = 0.1242 V2/2g = 1.9988

Area = 0.0559 cota del fondo = 12.9

velocidad 6.2623

E especifica 2.122997817

q = 0.7778 Q = 0.35

g = 9.81 b = 0.45

13.2 m

13.5686

13.8099

14.0027

14.1586

14.2861

4.2 Bordo libre .- Se puede obtener la formula empirica

Elevacion gradiente energia - E(

elevacion trayectoria de la rapida)

Elevacion de la linea de energia en la cota 106

Tabla de valores para trazar la curva elevacion (trayectoria de la rapida) - tirante

Curva N°01

3.1399

6.8983

9.1606

10.6254

11.6265

12.3397

12.8648

13.2618

Cálculo de la elevacion de gradiente de energia despues de la rapida

Elevacion de la linea de energia en la cota 106 =

14.4789

14.3914

𝑩𝒍 = 𝟎. 𝟔𝟏 + 𝟎. 𝟎𝟎𝟑𝟕𝟏 𝑽 𝒀

APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRAULICOS IX SEMESTRE

Y1 Y2 V2 V2^2/2g E2

0.06 1.40402 0.55396 0.01564 1.41966

0.07 1.29282 0.60162 0.01845 1.31126

0.08 1.20227 0.64692 0.02133 1.22360

0.09 1.12648 0.69045 0.02430 1.15078

0.10 1.06167 0.73260 0.02735 1.08902

0.20 0.69162 1.12458 0.06446 0.75607

0.30 0.50849 1.52960 0.11925 0.62773

0.40 0.39019 1.99332 0.20251 0.59271

0.50 0.30602 2.54156 0.32923 0.63526

Y = 0.0962

e = 12.0884 Elevacion del tanque amortiaguador

Y Y2 V2 V2^2/2g E2

0.0962 1.0852 0.7167 0.0262 1.1114

6.- Cálculo de la profundidad del colchón amortiguador

12.9 - 12.0884 = 0.812

E2 = 1.1114

0.4*E2= 0.4445

E2 + 0.4 E2 = 1.5559

Cota colchon = 13.2 - 1.5559 = 11.6441

Profundidad = 12.9 - 11.6754 = 1.2559 m

Calculando el ahogamiento = (E2 + 0.4 E2)-E2 = 0.4

E2

Finalmante = 1.26 m

7.- Cálculo de la longitud del colchon

Formula de Sieñchin:

L= K (Y2-Y1) 4.945 K= 5

Y1= 0.096

Y2= 1.085

8.- Cálculo de las coordenadas y elevaciones de la trayectoria parabólica

θ = arctg (2/106) = 1.081

Y = V = 6.262

S = 0.0189

Y =

Y = - (0.0189*X+0.0556*x2)

1 2 3 4 5 6

x (x)2 0.0189(x) 0.00556(x)2 (3)+(4) Elevacion

0.00 0.00 0.0000 0.0000 0.0000 13.4

0.50 0.25 0.0095 0.0014 -0.0108 13.3892

1.00 1.00 0.0189 0.0056 -0.0245 13.3755

1.50 2.25 0.0284 0.0125 -0.0409 13.3591

3.00 9.00 0.0567 0.0500 -0.1067 13.2933

4.50 20.25 0.0851 0.1126 -0.1976 13.2024

6.00 36.00 0.1134 0.2002 -0.3136 13.0864

7.50 56.25 0.1418 0.3128 -0.4545 12.9455

7.29 53.14 0.1378 0.2955 -0.4333 12.9667

12.60729

12.56474

Con esta tabla y los datos señalados tambien se traza la curva II de la figura 5.1

Luego se interceptara el valor del cruce entre estas dos curvas

De donde se optiene lo siguiente

ELEVACION GRADIENTE ENERGIA -

E(Elevacion del colchon amortiguador)

11.78034

11.88874

11.97640

12.04922

12.11098

12.44393

12.57227

Altura del colchon (H)=

12.0886

Tirante conjugado menor

e

−(𝒙 𝐭𝐚𝐧 𝜽 + 𝒈∗𝒙𝟐

𝟐∗𝑽𝒎𝒂𝒙𝟐 (𝟏 + 𝐭𝐚𝐧 𝜽𝟐)

−(𝒙 𝑺 + 𝟗.𝟖𝟏∗𝒙𝟐

𝟐∗ 𝟏.𝟓 𝟐∗ 𝑽 𝟐(𝟏 + 𝑺𝟐)

Figura 4.1 Figura 5.1

APROVECHAMIENTO DE RECURSOS HIDRAULICOS IX SEMESTRE