DISEÑO BOCATOMA TIPO TIROL

NORMA

Diámetro Diámetro Interior

Referencial Exterior S-20.0 S-13.3 S-10.0 S-6.6 Nro.

Pulg. mm C-5.0 C-7.5 C-10.0 C-15.0 Orden

NTP-399.002 1/2 21 17.4 17.4 1

NTP-399.002 3/4 26.5 22.9 22.9 2

NTP-399.002 1 33 29.4 28.4 3

NTP-399.002 1 1/4 42 38.4 38.0 36.2 4

NTP-399.002 1 1/2 48 44.4 43.4 41.4 5

NTP-399.002 2 60 56.4 55.6 54.2 51.6 6

NTP-399.002 2 1/2 73 69.4 67.8 66.0 62.8 7

NTP-399.002 3 88.5 84.1 82.1 80.1 76.1 8

NTP-399.002 4 114 108.4 105.8 103.2 98.0 9

NTP-399.002 5 10

NTP-399.002 5 1/2 11

NTP-399.002 6 168 159.8 155.8 152.0 144.6 12

NTP-399.002 8 219 208.4 203.2 198.2 188.4 13

NTP-399.002 10 273 259.6 253.2 247.0 235.0 14

NTP-399.002 12 323 307.2 299.6 292.2 278.0 15

16

ISO-4422 2 63 59.8 58.4 57.0 54.2 17

ISO-4422 2 1/2 75 71.2 69.4 67.8 64.4 18

ISO-4422 3 90 85.6 83.4 81.4 77.4 19

ISO-4422 4 110 104.6 102.0 99.4 94.6 20

ISO-4422 5 125 21

ISO-4422 5 1/2 140 22

ISO-4422 6 160 152.0 148.4 144.6 137.6 23

ISO-4422 8 200 190.2 185.4 180.8 172.0 24

ISO-4422 10 250 237.6 231.8 226.2 215.0 25

ISO-4422 12 315 299.6 292.2 285.0 271.0 26

ISO-4422 14 355 337.6 329.2 321.2 305.4 27

ISO-4422 16 400 380.4 371.0 361.8 344.0 28

ISO-4422 18 450 428.0 417.4 407.0 387.2 29

ISO-4422 20 500 475.4 463.8 452.2 430.2 30

ISO-4422 24 630 599.2 584.4 570.0 31

DIAMETRO REFERENCIAL, EXTERIOR E INTERIOR DE TUBERIAS DE PVC PARA CONDUCCION DE FLUIDOS A PRESION

G6

Celda modificada para evitar que se igual (+0.001) y a la vez de color azul acero porque esta tubería casi no existe en el mercado para este diámetro.

G7

Celda modificada para evitar que se igual (+0.001) y a la vez de color azul acero porque esta tubería casi no existe en el mercado para este diámetro.

G8

Celda de color azul acero porque esta tubería casi no existe en el mercado para este diámetro.

F11

Las celdas de color verde han sido modificadas (+0.001) para evitar que existan diámetros interiores iguales.

D12


E12


D28


F28


D31


E31


COEFICIENTE DE RUGOSIDAD ( N )

SIMBOLO CONDICIONES DEL CAUCE VALOR DE "N"

NO MATERIAL DEL CAUCE

Tierra 0.020 Tierra Roca cortada Grava fina Grava gruesa

Roca cortada 0.025

Grava fina 0.024

Grava gruesa 0.028

N1 GRADO DE IRREGULARIDAD

Liso 0.000

Menor 0.005

Moderado 0.010

Severo 0.020

N2 VARIACIONES DE SECCION TRANSVERSAL

Gradual 0.000 Gradual Ocasionalmente alternante Frecuentemente alternante

Ocasionalmente alternante 0.005

Frecuentemente alternante 0.010 0.013 0.015

N3 NIVELES DE OBSTRUCCIONES

Despreciable 0.000

Menor 0.010 0.013 0.015

Apreciable 0.020 0.025 0.030

Severo 0.040 0.050 0.060

N4 PRESENCIA DE VEGETACION

Baja 0.005 0.008 0.010

Media 0.010 0.015 0.020

Alta 0.025 0.038 0.050

Muy alta 0.050 0.075 0.100

N5 CANTIDAD DE MEANDROS

Menor 1.000

Apreciable 1.150

Severa 1.300

CAUDAL CAPTADO POR LA REJILLA (TIROL)

COEFICIENTE DE DERRAME DE LA REJILLA ( u )

N = N5 * (N0 + N1 +N2 + N3 + N4)

Q = c * u * b * L * ( 2 * g * h )1/2

ABERTURA ENTRE BARRAS DE LA REJILLA ( a )

REJAS ABERTURA (cm)

GRUESAS ( 1 1/2" ) 4 - 10

COMUNES ( 3/4" - 1 1/2" ) 2 - 4

FINAS ( 3/8" - 3/4" ) 1 - 2

b x

0 º 1.000

1 º 0.990

2 º 0.980

3 º 0.972

4 º 0.964

5 º 0.954

6 º 0.944

7 º 0.936

8 º 0.927

9 º 0.919

10 º 0.910

11 º 0.902

12 º 0.894

13 º 0.887

14 º 0.879

15 º 0.872

16 º 0.865

17 º 0.858

18 º 0.851

19 º 0.844

20 º 0.837

21 º 0.831

22 º 0.825

23 º 0.819

24 º 0.812

25 º 0.806

26 º 0.800

COEFICIENTE ( e ) EN FUNCION DE ( a/H )

a / H e

0.000 0.6110.100 0.615

COEFICIENTE ( x ) DE ACUERDO AL ANGULO DE INCLINACION DE LA REJILLA ( b )

0 º 5 º 10 º 15 º 20 º 25 º 30 º

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

1.050

1.00

0

0.99

0

0.98

0

0.97

2

0.96

4

0.95

4

0.94

4

0.93

6

0.92

7

0.91

9

0.91

0

0.90

2

0.89

4

0.88

7

0.87

9

0.87

2

0.86

5

0.85

8

0.85

1

0.84

4

0.83

7

0.83

1

0.82

5

0.81

9

0.81

2

0.80

6

0.80

0

Angulo B

Co

efi

cie

nte

x

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000

0.600

0.650

0.700

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

0.61

1

0.61

5

0.61

8

0.62

0

0.62

2

0.62

5

0.62

5

0.63

0

0.63

8

0.64

5

0.65

0

0.66

0

0.67

5

0.69

0

0.70

5

0.72

0 0.74

5 0.78

0

0.83

5

1.00

0

e

a /

H

0.150 0.6180.200 0.6200.250 0.6220.300 0.6250.350 0.6250.400 0.6300.450 0.6380.500 0.6450.550 0.6500.600 0.6600.650 0.6750.700 0.6900.750 0.7050.800 0.7200.850 0.7450.900 0.7800.950 0.8351.000 1.000

PARA VALORES INTERMEDIOS:

DATO a / H e

Valor Anterior 0.500 0.645

Valor buscado 0.500 0.645

Valor Posterior 0.550 0.650

COEFICIENTE PARA CALCULO DE LA CRESTA DEL BARRAJE

INCLINACION K n

Vertical 2.000 1.850

3 : 1 1.936 1.000

3 : 2 1.939 1.810

3 : 3 1.873 1.776

COEFICIENTE DE LANE

MATERIAL

Arena muy fina o limo 8.5Arena fina 7.0Arena tamaño medio 6.0Arena gruesa 5.0Grava fina 4.0Grava media 3.5Grava y arena 3.0Grava gruesa incluyendo cantos 3.0Bloques / Boleos con grava / cantos 2.5Boleos, grava y arena -Arcilla plástica / blanda 3.0Arcilla de consistencia media 2.0Arcilla dura 1.8Arcilla muy dura o toba 1.6Arcilla -

Y = Xn / ( K * Hdn-1 )

cL

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000

0.600

0.650

0.700

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

0.61

1

0.61

5

0.61

8

0.62

0

0.62

2

0.62

5

0.62

5

0.63

0

0.63

8

0.64

5

0.65

0

0.66

0

0.67

5

0.69

0

0.70

5

0.72

0 0.74

5 0.78

0

0.83

5

1.00

0

e

a /

H

COEFICIENTE DE BLIGH

MATERIAL

Arena muy fina o limo 18.0Arena fina 15.0Arena tamaño medio -Arena gruesa 12.0Grava fina -Grava media -Grava y arena 9.0Grava gruesa incluyendo cantos -Bloques / Boleos con grava / cantos -Boleos, grava y arena 4-6Arcilla plástica / blanda -Arcilla de consistencia media -Arcilla dura -Arcilla muy dura o toba -Arcilla 6-7

cB

Tierra Roca cortada Grava fina Grava gruesa

Gradual Ocasionalmente alternante Frecuentemente alternante

0 º 5 º 10 º 15 º 20 º 25 º 30 º

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

1.050

1.00

0

0.99

0

0.98

0

0.97

2

0.96

4

0.95

4

0.94

4

0.93

6

0.92

7

0.91

9

0.91

0

0.90

2

0.89

4

0.88

7

0.87

9

0.87

2

0.86

5

0.85

8

0.85

1

0.84

4

0.83

7

0.83

1

0.82

5

0.81

9

0.81

2

0.80

6

0.80

0

Angulo B

Co

efi

cie

nte

x

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000

0.600

0.650

0.700

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

0.61

1

0.61

5

0.61

8

0.62

0

0.62

2

0.62

5

0.62

5

0.63

0

0.63

8

0.64

5

0.65

0

0.66

0

0.67

5

0.69

0

0.70

5

0.72

0 0.74

5 0.78

0

0.83

5

1.00

0

e

a /

H

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000

0.600

0.650

0.700

0.750

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

0.61

1

0.61

5

0.61

8

0.62

0

0.62

2

0.62

5

0.62

5

0.63

0

0.63

8

0.64

5

0.65

0

0.66

0

0.67

5

0.69

0

0.70

5

0.72

0 0.74

5 0.78

0

0.83

5

1.00

0

e

a /

H

MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ECHARATE

U.F. PROGRAMA DE RIEGO

DISEÑO DE BOCATOMA TIPO "TIROL" O DE FONDO

FUNDAMENTO TEORICO

ELEMENTOS PRINCIPALES:

Presa o azud. Estructura diseñada para cerrar el cauce del rio y obligar el paso de las aguas hacia un determinado nivel, ubicado en el sentido transversal al flujo de aguas.

Rejilla de Captacion Es una estructura compuesta por barrotes generalmente de acero, ubicada por encima del canal de aducccion

Canal de Aduccion. Es un canal que recibe las aguas de la rejilla y entrega el agua captada a la camara de recoleccion.

Muros de encauzamiento Son las estructuras de proteccion de los taludes y los que aseguran el paso de las aguas a travez de la rejilla. Estas se ubican aguas arriba y debajo de la presa.

Vertedero de excedencias Es la estructura, generalmente rectangular, diseñada para evacuar los volumenes de agua excedentes al caudal de diseño, que no han de ser utilizadas

Desarenador Es una estructura especial, diseñada para eliminar por sedimentacion, las particulas de arena que pudieron ingresar a la poza, previo al ingreso al canal de conduccion.

Canal de conduccion Es la estructura diseñada para conducir los caudales de diseño, desde la captacion hasta el reservorio o las lineas de distribucion.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO INICIALES:

Para el diseño de este tipo de Captaciones, se debera tener en consideracion los siguientes parametros iniciales:

1.- Caudal de Diseño a captar.

2.- Ancho del cauce del rio.

3.- El nivel de aguas minima (en epoca de sequia)

RECOMENDACIONES:

.- El emplazamiento de la captacion, debe estar ubicada en un tramo recto del rio, asegurando que el paso del agua por la rejilla sea de forma recta.

.- La construccion debe ser maciza, de concreto, capaz de resistir las fuerzas de abrasion.

.- La pendiente del rio debe ser fuerte, >10%, evitando el ingreso de finos, hojas u otros desechos que obstruyan la rejilla e impidan el ingreso de aguas hacia el canal de aduccion.

.- La rejilla de captacion debera estar compuesta por un material resistente, estar firmemente fijada a la presa y poseer una inclinacion entre 5°-35°.

.- El canal de aduccion debera poseer una pendiente entre 1°-4°, con el fin de dar una velocidad min. Adecuada para flujo de las aguas y evitar la sedimentacion, facilitando la operación y mantenimiento

.- Debera preveerse la construccion de muros de encauzamiento que protejan la estructura aguas arriba y debajo de la presa, asi como un zampeado u cualtipo de proteccion de la base, para evitar la socavacion.

PASOS DE DISEÑO:

1.00. DATOS DE DISEÑO INICIALES

Q = Caudales Máximo, Promedio y Minimo en m3/s

Brio = Ancho del cauce en el lugar de captación

Saa RIO = Pendiente del cauce aguas arriba y abajo del punto de captación

Qd = Caudal de Diseño

L = Ancho de la garganta de la bocatoma

g = Aceleración de la gravedad

1.01. CALCULO DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DEL CAUCE (Nrio)

Se calcula a travez de la siguiente ecuacion:

Donde N0, N1, N2, N3, N4; son coeficientes que dependen de la tabla

2.00 DISEÑO HIDRAULICO

2.10 CALCULO DE VARIABLES HIDRAULICAS INICIALES

2.11 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA

Se realiza el calculo para los caudales maximos, minimos y promedios, mediante la siguiente formula :

2.12 VELOCIDAD DEL RIO A UNA DISTANCIA DE 2.5 * H - 4 * H DE LA REJILLA

Se realiza el calculo para los caudales y alturas de lamina de aguas maximas, minimas y promedios, mediante la siguiente formula :

Se debe verificar que :

2.13 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA POR VELOCIDAD DE ACERCAMIENTO

2.14 ALTURA TOTAL DE LA LAMINA DE AGUA

Se calcula mediante la suma de las dos alturas de laminas de agua

2.15 CORRECCION POR CONTRACCIONES LATERALES

Se realiza una correcion, debido a las contracciones laterales, al estar diseñado la captacion como un vertedero rectangular, y se calcula una longitud L' mediante la siguiente formula:

Donde:

n : Número de contracciones laterales

Brio :

Con estos datos, se recalculan la alturas de lamina de agua y las velocidades.

Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMAX

Nrio=N 5∗(N0+N1+N2+N3+N 4 )

Ho={ Q1 . 84∗Brio }

23

V=Q

(B∗H )0 .3<V <3 . 0

HoV= Vo2

2∗g

H=Ho+HoV

L '=B−0 . 1∗n∗H

2.20 DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCION

Ancho del canal de Aduccion:

B = Ancho del canal de Aduccion, que depende de dos factores Xs y Xi

Donde : Xs = Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa

Xi = Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa

Caudal captado por la rejilla:

El caudal captado, se calcula en m3/s, de acuerdo a la siguiente formula:

Donde:

c = Coeficiente de contracción de la rejilla

a = Abertura entre dos barras contiguas

d = Abertura entre dos barras contiguas + diámetro de barra

b = Ángulo de inclinación de la rejilla

µ = Coeficiente de derrame de la rejilla, que se estima de acuerdo al grafico 11.6

Lr = Longitud de la rejilla

h = Altura inicial del agua, que depende de un coeficiente "x" y de la altura de la lamina de agua de diseño

X = Coeficiente que depende del angulo de inclinacion de la rejilla, se asume de acuerdo al cuadro 11.1

DIMENSIONES DE LA REJILLA

Br = Ancho de la rejilla (Br = B / Cos b)

Lr = Longitud bruta de la rejilla

An = Area neta de la rejilla

N = Número de orificios o espacios entre barrotes

Velocidad entre barrotes ≤ 0.2 m/s

k = Coeficiente "k"

2.30 DISEÑO DEL CANAL DE ADUCCION

2.31 ALTURA Y NIVELES EN EL CANAL DE ADUCCION

Vb =

c=0.6∗ad

*cos β3

2Q=c∗μ∗B∗Lr∗(2∗g∗h)

12

B=Xs+0 .10≥0. 40

Lr=An∗( a+φb )a∗B

≥0 . 70m .

An=Qd

k∗VbN=

Ana∗B

Vb=Qd

k∗An

X S=0 .36∗V

R

23

+0 .60∗H4

7

X i=0 .18∗V

R

47

+0 .74∗H3

4

CALCULO DE LOS NIVELES DEL CANAL

i = Pendiente del fondo del canal de aducción Varía de 1% - 4%

h'c = Profundidad aguas abajo

hc = Profundidad aguas abajo por seguridad 1.1 * h'c

Vc = Velocidad aguas abajo

Ee = Espesor del muro lateral de encausamiento Depende del diseño estructutal del muro

Lc = Longitud del canal de aduccíon

ho = Profundidad aguas arriba

BL = Borde libre calculado 0.50 * hc

Ho = Altura del canal de aducción aguas arriba calculado ho + BL

He = Altura del canal de aducción aguas abajo calculado hc + ( ho - hc ) + i * Lc + BL

2.40 DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION / DESRIPIADOR

2.41 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA CAMARA

Se aplican las ecuaciones del alcance de un chorro de agua (Xs, Xi, L)

Donde : Xs = Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa


Ancho de la camara de recoleccion

Ademas, se deben preveer:

L' = Longitud de camara de Recoleccion

Desnivel entre la compuerta de lavado y las esquinas

2.42 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD Y ALTURA DE LA CAMARA

H = Profundidad del desripiador

Altura de la cámara

Altura de la cámara

2.50 DISEÑO DEL VERTEDOR Y CAMARA DE AMORTIGUAMIENTO

2.51 CAUDAL DE EXCESO CAPTADO POR LA REJILLA

Caudal captado por la rejilla para avenida promedio

Altura de la lámina de agua para avenida promedio

h = Altura inicial del agua

Caudal de exceso

( QD2 / g * B2 )1/3

QD / ( B * hc )

Lr + Ee

( 2 * hc2 + ( hc - i * LC / 3)2 )1/2 - ( 2/3 ) * i * LC

LCAM =

iCAM = Pendiente del fondo de la cámara ( ≥2%)

DhCAM =

HCAM =

H 'CAM =

BLCAM = Borde libre de la cámara ( BL ≥ 0.15 cm.)

QCAPTADO = c * u * Le * B * ( 2 * g * h )1/2

H 'PROM = ( QPROM / 1.84 * L 'PROM) 2/3

x * hgr = ( 2/3 ) * x * HPROM

QEXC = QCAPTADO - QD

X S=0 . 36∗V

C

23

+0 .60∗H

C

47

X i=0 . 18∗V

C

47

+0. 74∗H

C

34

LCAM=Xs+0 . 30

L '=43∗LCAM .

ΔhCAM=iCAM∗LCAM

HCAM=H 'CAM+BLCAM

H 'CAM=H e+BLDESRIP+a

2.52 DIMENSIONES DE LA POZA DISIPADORA

Longitud del umbral del vertedor

Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso

Corrección de la longitud del vertedor por contracciones

n = Número de contracciones laterales

Longitud del vertedor corregido por contracciones laterale

Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso

Velocidad del caudal de exceso

Ancho de la poza disipadora : Asumido

Xs = Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa


Ancho de la poza disipadora calculado : Xs + 0.30

Longitud de la poza disipadora

Profundidad de la poza disipadora : De preferencia >= 0.30 m

Borde libre de la poza : De preferencia >= 0.30 m

Altura de la poza disipadora

2.60 DISEÑO DE LA COMPUERTA DE LAVADO

2.61 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LAVADO EN LA CAMARA

H = Altura del nivel de aguas calculado

Borde libre sobre el nivel de aguas en el desripiador : De preferencia >= 0.15 m

K = Constante "K" : 0.95 - 0.97

a = Apertura de la compuerta (medida verticalmente) : Asumido

e = Coeficiente "e" : Valor asumido de tablas en funsión de a/H

a/H = Relación "a/H"

bc = Ancho de la compuerta : Asumido

v = Velocidad en la cámara desripiadora : Asumido

Caudal que sale por la compuerta de lavado

Veloc. de salida del agua através de comp. de lavado.

Se debe verificar que :

2.62 CALCULO DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA

Caudal captado por la rejilla para avenida promedio

Z = Talud de las paredes del canal

n = Coef. de Rugosidad

S =

y = Altura del tirante

A = Area

R = Radio hidráulico

Δ = Diferencia

Velocidad del agua a travez del canal (2.0 - 6.0 m/s)

Altura del canal

Altura del canal

2.70 DISEÑO DE LA VENTANA DE CAPTACION

2.71 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO VERTEDOR

DONDE:

Longitud del umbral de la ventana (m)

Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño que se calcula por la Fórmula para vertedor de cresta ancha (m)

Corrección de la longitud del vertedor corregido por contracciones

n = Número de contracciones laterales

Longitud del vertedor corregido por contracciones laterales (m)

Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño (m)

Velocidad del caudal de diseño (m) (0.30 - 3.00)

LVERTEDOR = Aproxim: BCAMARA / 2

HEXC = ( QEXC / 1.84 * LVERTEDOR ) 2/3

L 'VERTEDOR = : L - 0.1 * n * HEXC

H 'EXC = : ( QEXC / 1.84 * L 'VERTEDOR ) 2/3

V 'EXC = : QEXC / ( L 'VERTEDOR * HEXC )

BPOZA =

: 0.36 * VEXC2/3 + 0.60 * HEXC 4/7

: 0.18 * VEXC4/7 + 0.74 * HEXC 3/4

B 'POZA =

LPOZA = : LVERTEDOR

PPOZA =

BLPOZA =

HPOZA = : PPOZA + BLPOZA

: hc + BLDESRIP. + a

BLDESRIP. =

QLAVADO = : K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.5

VLAVADO = : QLAVADO / ( bc * e * a )

1) QLAVADO > QCAPTADO

2) 3.0 ≤ VLAVADO ≤ 6.0

QCAPTADO =

bCANAL = Base del canal ≥ Ancho de la compuerta

Pendiente del fondo del canal de excesos ( SMIN >= 2.00 )

VCANAL =

HCANAL =

BLCANAL = Borde libre del canal ≥ 0.15 cm.

HCANAL =

LVENTANA =

HVENTANA =

L 'VENTANA = L - 0.1 * n * HVENTANA

H 'VENTANA = ( QD / 1.45 * L 'VENTANA ) 2/3

V 'VENTANA = QD / ( L 'VETANA * HVENTANA )

A=(bCANAL+Z∗ y )∗y

R=(bCANAL+Z∗y )

(bCANAL+2 y (1+Z2))

Δ=A∗R2

3−Qr∗n

S1

2

V CANAL=Qr

A

HCANAL=max ¿ { y+BLCANAL¿ }¿{}¿

HVENTANA=(QD

1. 45∗LVENTANA)

23

2.72 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO ORIFICIO

DONDE:

Caudal que sale por la compuerta de lavado (m³/s)

Veloc. de salida del agua através de la ventana de capt. (m/s) (0.30 - 3.00)

H =

K = Constante "K" (0.95 - 0.97)

a =

e = Coeficiente "e" (asumido de tablas en función de a/H)

a/H = Relación "a/H"

bc =

v = Velocidad en la cámara desripiadora (m/s)

2.73 DIMENSIONES FINALES DE LA VENTANA DE CAPTACION

Longitud del umbral de la ventana de captación

Altura del ventana de captación

Altura a la que se ubica el umbral de captación

2.80 DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION

2.81 CALCULO DE LA SECCION DEL CANAL DE CONDUCCION

Caudal de diseño (m3/s)

Base del canal (m)

Z = Talud de las paredes del canal

n = Rugosidad

S = Pendiente del fondo del canal de conducción (m/m)

y = Altura del tirante, obtenido mediante Hcanales.

A = Area hidraulica (m2)

P = Perímetro mojado (m)

R = Radio Hidraulico (m)

T = Espejo de agua (m)

Velocidad (0.30 - 3.00) (m/s)

F = Número de Froude

Altura del canal (m)

2.82 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICION

Longitud de transición (m)

2.90 DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ARRIBA

2.91 CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO

DONDE:

Altura de la lámina de agua para avenida máxima

Altura por la velocidad de acercamiento para avenida máxima

Altura de los muros de encauzamiento aguas arriba

QCAPTADO =

VCAPTADO =

Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) ≥ H'VENTANA (m)

Apertura de la compuerta (medida verticalmente) ( ≤ H'VENTANA) (m)

Ancho de la ventana (m) ≥ LVENTANA

LVENTANA =

HVENTANA =

HCAPTADO =

Para el diseño del canal de conduccion, se debera elegir la forma del canal. Para el diseño se cuenta con el dato del caudal de diseño Qd, el talud, coeficiente de rugosidad y la pendiente del tramo, luego se asume un valor para la base del canal, con lo cual se ingresa a Hcanales y se efectua el calculo del tirante. Con este valor, suamdo al borde libre ya se puede conocer la altura del canal. Tambien se debe eefectuar el calculo para conocer el tipo de flujo en el canal, que preferentemente debera ser Subcritico.

QD =

bCANAL =

VCANAL =

BLCANAL Borde libre del canal ≥ 0.15m.

HCANAL

LTRANS. =

El calculo hidraulico de los muros de encauzamiento, esta basado en el calculo de su altura, que esta ligada a la altura maxima de la lamina de agua con un Caudal maximo, la altura por velocidad de acercamiento mas un borde libre. Estan basadas en las siguientes ecuaciones:

H 'MAX =

H VMAX =

BLMUROS = Borde libre de los muros de encauzamiento aguas arriba ≥ 0.20 m.

HMUROS =

QCAPTADO=K∗e∗a∗bc∗(2g∗( H+v2

2 g−e∗a))0. 50>QD

v=QCAPTADO

bc∗e∗a

LVENTANA=max ¿ {L VENTANA ¿}¿{}¿ HVENTANA=¿ {H 'VENTANA ¿}¿{}HCAPTADO=H−HVENTANA

V CANAL=QD

A

F=V CANAL

( g∗AT)1

2

QD=A∗R

23∗S

12

n

HCANAL= y+BLCANAL

LTRANS=LVENTANA−bCANAL

2∗Tan(12 . 5° )

H 'MAX=( Qmax

1. 84∗L 'MAX)2

3H

VMAX=

V 2MAX

2∗gHMUROS=H 'MAX+H

VMAX+BLMUROS

Area Formuladora del Programa de Riego del Distrito

Municipalidad Distrital de Echarate CAP. :DISEÑO DE OBRAS DE ARTE.

DISEÑO DEL AZUD Y POZA DE AMORTIGUAMIENTO

Proyecto:

Sistema :

Sector :

Estructura :

1.00. DATOS PARA DISEÑO

Caudal Máximo (m3/s)

Pendiente del cauce aguas arriba del punto de captación (m/m)

Pendiente del cauce aguas abajo del punto de captación (m/m)

Ancho del cauce en el lugar de captación (m)

g = Aceleración de la gravedad (m/s2)

Altura de la lámina de agua por velocidad de acercamiento, para avenida máxima (CORREG.):

2.00. DISEÑO DEL AZUD 2.10. CALCULO DE LA ALTURA DEL AZUD:

Que se calcula por la siguiente ecuacion:

DONDE:

Altura del barraje (m).

Altura del umbral de la ventana de captación (m)

Altura de la ventana de captación (m)

Altura de carga adicional sobre la ventana de captación ( m)

2.20. CALCULO DE LOS TIRANTES CONJUGADOS2.21. ENERGIA SOBRE EL BARRAJE - SECCION "0"

Energía sobre la cresta del azud, de acuerdo a la formula:

S = Profundidad del colchón disipador (lecho amortiguador), valor que se puede asumir entre 0.50 y 1.00m.

2.22. ENERGIA AL PIE DEL BARRAJE - SECCION "1"Se calcula de acuerdo a la siguiente formula:

DONDE:

Energía al pie del azud

Velocidad al pie del azud

Número de Froude

En funcion del valor del Nº de Froude, se asumen los siguientes casos:

F = 1 El régimen es crítico y no se forma el resalto

F < 1.7 No necesita poza de disipación

1.7 >= F < 2.5 Régimen transitorio y no se forma el resalto, se debe aumentar en 10% el valor del tirante conjugado

2.5 >= F < 4.5 El régimen se denomina de transición

4.5 >= F < 9.0 El resalto es bien balanceado

F >= 9.0 El resalto es efectivo pero con una superficie irregular aguas abajo

2.23. TIRANTE CONJUGADO - SECCION "2"

DONDE:

Tirante conjugado mayor del resalto

Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación

Velocidad del tirante conjugado mayor del resalto

2.24. PERDIDA DE CARGA EN EL RESALTO - SECCION "1-2"

Pérdida de carga en el resalto

2.25. TIRANTE NORMAL - SECCION "3"

Tirante normal (m.)

Velocidad del tirante normal (m/s)

QMAX =

Saa RIO =

Sab RIO =

BRIO =

H 'MAX =

VMAX = Velocidad del río sobre la presa para QMAX (CORREG.)

H =

ho =

h =

h' =

EO =

E1 =

Y1 = Tirante conjugado menor del resalto - al pie del azud, valor asumido hasta que E0=E1

V1 =

F1 =

Si : 1.7 >= F < 2.5 → Se utiliza un factor de correccion "w" = 0.1

Y2' =

Y2 =

V2 =

DE =

Yn =

Vn =

H AZUD=ho+h+h'

E0=S+H AZUD+H 'MAX+VMAX

2 /(2∗g )

E1=Y 1+V1

2/ (2∗g )+ΔE( ó=0 .1∗V1

2/2∗g )

V 1=Qmax

L∗Y 1

F1=V 1

(g∗Y 1)1

2

Y 2 '=−Y 1/2∗(−1+(1+8∗F12 )

12 )

Y 2=(1+w )∗Y 2

V 2=QMAX

L∗Y 2

ΔE=(Y 2−Y 1)

3

4∗Y 1∗Y 2

V n=QMAX

L∗Y n

Y n=Y 2−S

2.30. CALCULO COLCHON DISIPADOR

2.31. LONGITUD DEL COLCHON DISIPADOR

Se realizaran los calculos, de acuerdo a formulas de diversos autores

Según Schoklitsch 01 (m.)

Según Schoklitsch 02 (m.)

Según Safranez (m.)

Según U.S. Bureau of Reclamation (m.)

Según Hsing (m.)

Según Pavlovski (m.)

Según Schaumian (m.)

Se asumira un valor promedio de los resultados anteriores, siempre y cuando se aproximen.

2.40. DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ABAJO

2.41. CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO

El calculo de la altura de los muros de encauzamiento, se calcula de acuerdo a la siguiente ecuacion:

DONDE:

Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación (m)

Altura de los muros de encauzamiento aguas abajo (m)

2.50. FORMA DE LA CRESTA DEL BARRAJE

La forma de cresta del Azud, sigue la forma de la Ecuación del perfil Creager, la cual es:

DONDE:

K = Coeficiente "K" de acuerdo a la inclinacion del paramento (Ver tabla)

n = Coeficiente "n" de acuerdo a la inclinacion del paramento (Ver tabla)

Hd =

ADEMAS SE CALCULAN LOS ELEMENTOS GEOMETRICOS SIGUIENTES:

a = Ø1 * Hd = 0.282 * Hd

b = Ø2 * Hd = 0.175 * Hd

r = Ø3 * Hd = 0.200 * Hd

R1 = Ø4 * Hd = 0.500 * Hd

R2 = Ø4 * Hd = 0.500 * Hd

c2 = 0.126 * Hd

PARAMENTO AGUAS ABAJO.

(Depende de la inclinacion del paramento) :

y' =

x' = z*y'

B = Ancho de canal de aduccion

e = Longitud " e "

Longitud de la base del azud = a + B + X + e

2.60. CALCULO DEL SOLADO AGUAS ARRIBA DEL BARRAJE

El calculo de la longitud necesaria para el solado aguas arriba esta dada de acuerdo a la siguiente ecuacion:

Hd Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada (m)

Longitud del solado (m)

Espesor del solado, que dependera de la experiencia y del tipo de material del solado. (m)

2.70. CONTROL DE LA FILTRACION

2.71. LONGITUD DEL CAMINO DE PERCOLACION (Lw)

Se calcula por medio de la formula siguiente:

DONDE:

Longitud del camino de percolación

h = Diferencia de carga hidrostática

Coeficiente de Lane

L1 =

L2 =

L3 =

L4 =

L5 =

L6 =

L7 =

LCOLCHON =

Y2 =

BLMUROS = Borde libre de los muros de encauzamiento aguas abajo ≥ 0.20m.

HMUROS =

Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada (m) = Ho MAX - HAZUD

HVERTIENTE = Altura vertiente = Y = HAZUD + S

HVERTIENTE

Yβ = Altura de inclinacion por rejilla = B * Tan β

BAZUD =

LSOLADO

eSOLADO

LW =

cL =

a

b X

Y

R1r

a = ø1*Hdb = ø2*Hdr = ø3*HdR = ø4*HdXn = K*Hdn - 1* Y Y = Xn/(K*Hdn-1)Coeficientes:Inclinac. K nVertical 2.000 1.8503:1 1.936 1.0003:2 1.939 1.8103:3 1.873 1.776

c2

R2d

Ho+S

Lc=a+Xu+e

Xu e

c1

V n=QMAX

L∗Y n

L1=5∗(Y 2−Y 1 ) L2=6∗(Y 2−Y 1 ) L3=6∗Y 1∗F1

L4=4∗Y 2 L5=5∗Y 2∗(1+4∗(Y 2−Y 1 )

Y 1)

L6=2 . 5∗(1. 9∗Y 2−Y 1 ) L7=3 . 6∗Y 2∗(1−Y 1

Y 2)∗(1+ Y 2

Y 1)2

HMUROS=H 'MAX+BLMUROS

y= xn

K∗Hdn−1

X=(Y∗K∗Hdn−1 )1n

LSOLADO=3∗Hd

LW=C L∗h

2.72.


Longitud del camino de filtración, que debe ser > Lw

2.80


DONDE :

Espesor del colchón disipador (al inicio)

b = Peso específico del material del colchón disipador

g = Peso específico del agua

2.90 CALCULO DE LA LONGITUD DEL ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERA


DONDE :

Longitud de la escollera

Coeficiente de Bligh

Difencia de nivel entre la cresta del azud y extremo aguas abajo

L = Ancho del cauce en el lugar de captación

3.00 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION

3.01 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE DEL RIO


DONDE :

bo = Sección estable del río

Caudal de diseño

3.02 CALCULO DEL TIRANTE DEL CAUCE

Caudal de diseño

Ancho del cauce = bo

Z = Talud de las paredes del río

n = Rugosidad

S = Pendiente del fondo del río

y = Altura del tirante

A =

P =

R = Radio Hidraulico = A / P

T =

Velocidad del agua atravez del rio entre 0.30 - 3.00 m/s.

Verifica Velocidad del agua através del canal

F = Número de Froude

Altura de las paredes del río


La profundidad de socavacion depende de la condiciones del suelo que conforma el cauce, debiendose para ello realizar estudios y determinar si se trata de suelos cohesivos o no cohesivos.

En funcion a ello se determinan los siguientes calculos:

DONDE :

a = Constante "a"

bo = Sección estable del río

t = Tirante normal del río = y

B = Coeficiente de socavación "B"

Peso específico del suelo seco al nivel de la cimentación

Dm = Diámetro medio de las partículas del suelo

LONGITUD DEL CAMINO DE FILTRACION ( LF )

LF =

CALCULO DEL ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR ( eCOLCHON )

eCOLCHON =

LESCOLLERA =

cB =

Db =

qMAX = Caudal Máximo por unidad de longitud del vertedero = QMAX / L

K1 = Coeficiente "K1" de acuerdo al texto: "Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 240"

QMAX =

QMAX =

bRIO =

Area hidraulica = bRIO * y

Perímetro mojado = bRIO + 2 * y * ( 1 + Z² )1/2

Espejo de agua = bRIO + 2 * Z * y

VRIO =

VRIO =

BLRIO = Borde libre del río ≥ 0.30 m.

HRIO =

gS =

LF=∑Vi+13∑ Hi>Lw

eCOLCHON=43∗

hβγ−1

LESCOLLERA=0 .67∗CB∗(Db∗q )0. 5−LCOLCHON

bo=K1∗Q

MAX

12

V RIO=QD

A

F=V RIO

( g∗AT)1

2

H RIO= y+BLRIO

a=QMAX

(bo∗t5

3)

tS=[ (a∗t5

3 )(0. 6∗γ

S1 .18∗B) ]

1X+1

. . . .SuelosCohesivos

tS=[ ( a∗t5

3 )(0. 68∗Dm0 .28∗B ) ]

1X+1

.. . .SuelosNoCohesivos

H S=¿ {tS−t ¿ ¿¿¿

X = Valor X que depende de Dm, según el texto "Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 245".

Tirante a la prof. que se desea evaluar la veloc. Erosiva

Velocidad de socavación

Profundidad de socavación

3.04 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA


DONDE :

H = Profundidad media o prof. necesaria para la estructura

Factor de orilla

Factor de fondo

3.05 CALCULO DE LA UÑA DEL DIQUE DE ENCAUZAMIENTO

Profundida de uña

Suelo Cohesivo

Suelo No Cohesivo

Ancho de uña

3.06 CALCULO DEL TAMAÑO Y PESO DE LA ROCA


DONDE :

Peso de la roca

DDiámetro de la roca (m.)

b Coeficiente "b"

Velocidad del rio en m/s.

f Factor de talud, que depende de los angulos de friccion y de la inclinacion del talud del dique

f Angulo de fricción interna de la roca (entre 30º-45º)

a Angulo de inclinación del talud del dique

w Valor "w" que depende de los pesos especificos de la roca y del agua

Peso específico de la roca (Kg/m³)

g Peso específico del agua (Kg/m³)

tS =

VS =

HS =

FS =

Fb =

PUÑA =

PUÑA-1 =

PUÑA-2 =

AUÑA =

WR

Factor "D"

DR

VRIO

gR

V S=0 . 60∗γS1.18∗B∗t

SX. . . .SueloCohesivo

V S=0 . 68∗Dm0 .28∗B∗tSX

.. . .SueloNocohesivo

H=1.02∗[QMAX∗FS

FB

2 ]1

3

AUÑA=1.50∗PUÑAPUÑA=¿ {t S−t . . .. Sueloscohesivos ¿¿¿¿

W R=Δ∗γR∗DR3

DR=bw∗V

RIO2

2∗g∗1f

w=(γ R−γ )

γ

f=[ 1−sen2α

sen2 φ ]1

2

DISEÑO DE BOCATOMA TIPO "TIROL" O DE FONDO

Proyecto CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO

Sector ROSARIO MAYO HUAYNAPATA-ICHUPAMPA HUAYNAPATA

Nombre de la Estructura BOCATOMA ROSARIO MAYO

ITEM DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA

1.00 DATOS BASICOS:

1.10 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL RIO

Caudal Máximo Para un periodo de retorno de 100 años 12.000

Caudal Promedio 0.240 Calculado para un periodo de retorno de 1 año

Caudal Mínimo 0.060

Ancho del cauce en el lugar de captación m 7.000

Pendiente del cauce aguas arriba del punto de captación m/m 0.080

Pendiente del cauce aguas abajo del punto de captación m/m 0.080

1.11 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DEL CAUCE

Material del cauce N0 Asumido de tabla 0.025 Roca cortada

Grado de irregularidad N1 Asumido de tabla 0.010 Moderado

Variaciones de seccion transversal N2 Asumido de tabla 0.013 Frecuentemente alternante

Niveles de obstrucciones N3 Asumido de tabla 0.013 Apreciable

Presencia de vegetacion N4 Asumido de tabla 0.015 Baja

Cantidad de meandros N5 Asumido de tabla 1.000 Apreciable

Coeficiente de rugosidad del cauce calculado N5 * (N0 + N1 +N2 + N3 + N4) 0.076

1.12 DATOS PARA DISEÑO

Caudal de Diseño Caudal a captar 0.065

Ancho de la garganta de la bocatoma L m 7.000

Aceleración de la gravedad g 9.810

2.00 DISEÑO HIDRAULICO

2.10 CALCULO DE VARIABLES HIDRAULICAS INICIALES


Altura de la lámina de agua para avenida máxima m 0.954

Altura de la lámina de agua para avenida promedio m 0.070

Altura de la lámina de agua para avenida mínima m 0.028

Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño m 0.029

2.12 VELOCIDAD DEL RIO A UNA DISTANCIA DE 2.5 * H - 4 * H DE LA REJILLA

m/s 1.797

m/s 0.488

m/s 0.307

m/s 0.316

2.13 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA POR VELOCIDAD DE ACERCAMIENTO

Altura por la velocidad de acercamiento para avenida máxima m 0.165

Altura por la velocidad de acercamiento para avenida promedio m 0.012

Altura por la velocidad de acercamiento para avenida mínima m 0.005

Altura por la velocidad de acercamiento para el caudal de diseño m 0.005

2.14 ALTURA TOTAL DE LA LAMINA DE AGUA

Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida máxima m 1.119

Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida promedio m 0.082

Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida mínima m 0.033

Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida de diseño m 0.034

2.15 CORRECCION POR CONTRACCIONES LATERALES

Número de contracciones laterales n 0.000

m 7.000

m 7.000

m 7.000

m 7.000

2.16 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA CORREGIDA



Altura de la lámina de agua para avenida mínima m 0.028


2.17 VELOCIDAD DEL RIO SOBRE LA PRESA (SOBRE LA REJILLA)

m/s 1.797

m/s 0.488

m/s 0.307

m/s 0.316

Verifica velocidad del río sobre la presa (sobre la rejilla) V m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!

QMAX m3/s

QPROM m3/s

QMIN m3/s

BRIO

Saa RIO

Sab RIO

NRIO

QD m3/s

m/s2

Ho MAX ( QMAX / 1.84 * BRIO ) 2/3

Ho PROM ( QPROM / 1.84 * L ) 2/3

Ho MIN ( QMIN / 1.84 * BRIO ) 2/3

Ho D ( QD / 1.84 * L ) 2/3

Velocidad del río sobre la presa para QMAX Vo MAX QMAX / BRIO * Ho MAX

Velocidad del río sobre la presa para QPROM Vo PROM QPROM / L * Ho PROM

Velocidad del río sobre la presa para QMIN Vo MIN QMIN / BRIO * Ho MIN

Velocidad del río sobre la presa para QD Vo D QD / L * Ho D

Ho VMAX Vo MAX ² / ( 2 * g )

Ho VPROM Vo PROM ² / ( 2 * g )

Ho VMIN Vo MIN ² / ( 2 * g )

Ho VD Vo D ² / ( 2 * g )

HMAX Ho MAX + Ho VMAX

HPROM Ho PROM + Ho VPROM

HMIN Ho MIN + Ho VMIN

HD Ho D + Ho VD

Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMAX L' MAX BRIO - 0.1 * n * HMAX

Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QPROM L' PROM L - 0.1 * n * HPROM

Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMIN L' MIN BRIO - 0.1 * n * HMIN

Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QD L' D L - 0.1 * n * HD

H 'MAX ( QMAX / 1.84 * L 'MAX) 2/3

H 'PROM ( QPROM / 1.84 * L 'PROM) 2/3

H 'MIN ( QMIN / 1.84 * L 'MIN) 2/3

H 'D ( QD / 1.84 * L 'D) 2/3

Velocidad del río sobre la presa para QMAX VMAX QMAX / L' MAX * H 'MAX

Velocidad del río sobre la presa para QPROM VPROM QPROM / L' PROM * H 'PROM

Velocidad del río sobre la presa para QMIN VMIN QMIN / L' MIN * H 'MIN

Velocidad del río sobre la presa para QD VD QD / L' D * H 'D

F18

Tierra :0.20 Roca cortada :0.25 Grava fina : 0.24 Grava gruesa : 0.28

F19

Liso : 0.000 Menor : 0.005 Moderado : 0.010 Severo : 0.020

F20

Gradual : 0.000 Ocasional alternante : 0.005 Frecuente alternante: 0.013

F21

Despreciable : 0.000 Menor : 0.013 Apreciable : 0.025 Severo : 0.050

F22

Baja : 0.008 Media : 0.015 Alta : 0.038 Muy Alta : 0.075

F23

Menor : 1.00 Apreciable : 1.15 Severa : 1.30

2.20 DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCION

2.21 ANCHO DEL CANAL DE ADUCCION

Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa Xs m 0.247

Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa Xi m 0.146

Ancho del canal de aducción calculado m Xs + 0.10 0.347

Ancho del canal de aducción Mínimo m 0.400

Ancho del canal de aducción de Diseño B m Asumido 0.400

Verificar ancho del canal de aducción >= 0.40 m Bien!!!

2.21 CALCULO DE LA REJILLA

Coeficiente de contracción de la rejilla c 0.359

Diámetro o espesor de las barras Pulg. Gruesas 3/4

Abertura entre dos barras contiguas a m 0.02 - 0.04 0.030 Valor asumido

Abertura entre dos barras contiguas + diámetro de barra d m 0.049

Ángulo de inclinación de la rejilla b Grados 10 º

Coeficiente de derrame de la rejilla u 0.68 - 0.85 0.700 Valor asumido

Altura inicial del agua h m 0.018

Coeficiente " x " x 0.910

Ancho de la rejilla Br m 0.406

Area neta de la rejilla

Velocidad entre barrotes m/s <= 0.20 m/s 0.150 Valor asumido

Coeficiente "k" k Para flujo paralelo a la sección 0.900

Area neta de la rejilla An m² 0.481

Longitud bruta de la rejilla

Longitud bruta de la rejilla calculado Lrcalc m An * d / ( a * B ) 1.968

Longitud bruta de la rejilla mínimo Lrmin m 0.700

Longitud bruta de la rejilla de Diseño: Lr1 m Max (Lrcalc , Lrmin ) 2.000

Area neta de la rejilla con Lr de diseño An m² a/d * B * Lr 0.489

Número de orificios o espacios entre barrotes N An / ( a * B ) 41.000

Condiciones finales de la rejilla

Area neta final de la rejilla An m² a * B * N 0.492

Velocidad entre barrotes m/s 0.147

Verificar velocidad máxima entre barrotes m/s <= 0.20 m/s Bien!!!

Longitud bruta de la rejilla Lr m An * d / ( a * B ) 2.010 Asumimos 2.00m

Longitud efectiva de la rejilla descontando ancho de barras Le m 1.241

Caudal captado por la rejilla Qr m³/s 0.074 ≥ Qd ¡ OK !!!

2.31 ALTURA Y NIVELES EN EL CANAL DE ADUCCION

Profundidad al final del canal de aducción

Profundidad aguas abajo h'c m 0.139

Profundidad aguas abajo por seguridad hc m 1.1 * h'c 0.150

Velocidad aguas abajo Vc m/s 1.083

Verifica velocidad de aguas abajo Vc m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!

Profundidad al inicio del canal de aducción

Pendiente del fondo del canal de aducción i Varía de 1% - 4% 4.00%

Espesor del muro lateral de encauzamiento Ee m Depende del diseño estructutal del muro 0.850

Longitud del canal de aduccíon Lc m 2.860

Profundidad aguas arriba ho m 0.160

Alturas del canal de aducción

Borde libre calculado BL m 0.50 * hc 0.080

Borde libre BL m Verificar BL ≥0.15 0.160

Altura del canal de aducción aguas arriba calculado Ho m ho + BL 0.320

Altura del canal de aducción aguas arriba Ho m Asumido 0.320

Altura del canal de aducción aguas abajo calculado He m hc + ( ho - hc ) + i * Lc + BL 0.430

Altura del canal de aducción aguas abajo He m Asumido 0.430

2.40 DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION / DESRIPIADOR

2.41 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA CAMARA

Ecuaciones del alcance de un chorro de agua (Xs, Xi, L)



Ancho de la cámara de recolección calculado m Xs + 0.30 0.883

Ancho de la cámara de recolección de Diseño m Asumir dimensiones para mantenimiento 1.400 ¡ OK !

Longitud de la cámara de recolección

Longitud de la cámara de recolección calculado m 1.177

Longitud de la cámara de recolección m Asumir dimensiones para mantenimiento 1.500 ¡ OK !

Pendiente del fondo de la cámara >= 2% 6.00%

Desnivel entre la compuerta de lavado y las esquinas 0.090

2.42 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD Y ALTURA DE LA CAMARA

Profundidad del desripiador m H 0.800

Altura de la cámara m 1.260 Se asume 1.20m

Altura de la cámara m 0.960

Borde libre de la cámara m De preferencia >= 0.15 m 0.300 ¡ OK !

2.50 DISEÑO DEL VERTEDOR Y CAMARA DE AMORTIGUAMIENTO

2.51 CALCULO DEL CAUDAL DE EXCESO CAPTADO POR LA REJILLA

Caudal captado por la rejilla para avenida promedio m³/s 0.114


Altura inicial del agua h m 0.043

0.36 * VD2/3 + 0.60 * H 'D 4/7

0.18 * VD4/7 + 0.74 * H 'D 3/4

BCAL

BMIN

0.60 * ( a / d ) * ( cos b )3/2

Øbarra

Øbarra + a

x * hgr = ( 2/3 ) * x * H 'D

Esta en función de b

B / Cos b

Vb

QD / ( k * Vb )

Vb QD / K * An

Vb

Lr - N * Øbarra

c * u * Le * B * ( 2 * g * h )1/2

( QD2 / g * B2 )1/3

QD / ( B * hc )

Lr + Ee

( 2 * hc2 + ( hc - i * LC / 3)2 )1/2 - ( 2/3 ) * i * LC

0.36 * Vc2/3 + 0.60 * Hc 4/7

0.18 * Vc4/7 + 0.74 * Hc 3/4

B 'CAMARA

BCAMARA

L 'CAMARA 4/3 * B 'CAMARA

LCAMARA

iCAMARA

DhCAMARA iCAMARA * LCAMARA

PDESRIP.

HCAMARA H 'CAMARA + BLCAMARA

H 'CAMARA He + BLDESRIP. + a

BLCAMARA

QCAPTADO c * u * Le * B * ( 2 * g * h )1/2

H 'PROM ( QPROM / 1.84 * L 'PROM) 2/3

x * hgr = ( 2/3 ) * x * HPROM

Caudal de exceso m³/s 0.049QEXC QCAPTADO - QD

2.52 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA POZA DISIPADORA

Longitud del umbral del vertedor m 1.000

Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso m 0.089

Corrección de la longitud del vertedor por contracciones


Longitud del vertedor corregido por contracciones laterales m 0.991

Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso m 0.090

Velocidad del caudal de exceso m/s 0.551

Ancho de la poza disipadora m Asumido 0.800



Ancho de la poza disipadora calculado m Xs + 0.30 0.693

Longitud de la poza disipadora m 1.000

Profundidad de la poza disipadora m De preferencia >= 0.30 m 0.321

Borde libre de la poza m De preferencia >= 0.30 m 0.300

Altura de la poza disipadora m 0.621

2.60 DISEÑO DE LA COMPUERTA DE LAVADO

2.61 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LAVADO EN LA CAMARA

Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) H m Asumido 0.800

Altura del nivel de aguas calculado H m 0.680

Borde libre sobre el nivel de aguas en el desripiador m De preferencia >= 0.15 m 0.230 ¡ OK !

Constante "K" K 0.95 - 0.97 0.970

Apertura de la compuerta (medida verticalmente) a m Asumido 0.300

Coeficiente "e" e Valor asumido de tablas en función de a/H 0.645

Relación "a/H" a/H 0.375

Ancho de la compuerta bc m Asumido 0.400

Velocidad en la cámara desripiadora v m/s Se asume que la velocidad del agua en la 0.000

Caudal que sale por la compuerta de lavado m³/s 0.259

Verifica el caudal que sale por la compuerta de lavado m³/s Bien!!!

Velocidad de salida del agua através de la compuerta de lavado m/s 3.346

Verifica Velocidad de salida del agua através de la compuerta de lavado m/s Bien!!!

2.62 CALCULO DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA

Caudal captado por la rejilla para avenida promedio 0.114

Base del canal m Debe ser >= "bc" (Ancho de la compuerta) 0.400

Talud de las paredes del canal Z Para canal rectangular 0.000

Rugosidad n Para canal revestido con concreto 0.017

Pendiente del fondo del canal de excesos S m/m 0.040

Altura del tirante y m con Solver 0.131 Celda Calculada

Area A m² 0.053

Radio hidráulico R m 0.079

Diferencia Δ m 0.000 Celda Objetivo

Velocidad m/s Qr / A 2.171

Verifica Velocidad del agua através del canal m/s Bien!!!

Borde libre del canal m De preferencia >= 0.15 m 0.170

Altura del canal calculado m 0.301

Altura del canal asumido m Debe ser >= "a + 0.10" (Apertura de la com 0.400

2.70 DISEÑO DE LA VENTANA DE CAPTACION

2.71 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO VERTEDOR

Longitud del umbral de la ventana m Asumido 0.400

Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño m 0.232 Fórmula para vertedor de cresta ancha

Corrección de la longitud del vertedor corregido por contracciones


Longitud del vertedor corregido por contracciones laterales m 0.354


Velocidad del caudal de diseño m/s 0.728

Verifica velocidad del caudal de diseño m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!

LVERTEDOR Asumido; Aproxim.: BCAMARA / 2

HEXC ( QEXC / 1.84 * LVERTEDOR ) 2/3

L 'VERTEDOR L - 0.1 * n * HEXC

H 'EXC ( QEXC / 1.84 * L 'VERTEDOR ) 2/3

V 'EXC QEXC / ( L 'VERTEDOR * HEXC )

BPOZA

0.36 * VEXC2/3 + 0.60 * HEXC 4/7

0.18 * VEXC4/7 + 0.74 * HEXC 3/4

B 'POZA

LPOZA LVERTEDOR

PPOZA

BLPOZA

HPOZA PPOZA + BLPOZA

hc + BLDESRIP. + a

BLDESRIP.

QLAVADO K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.5

QLAVADO QLAVADO > QCAPTADO

VLAVADO QLAVADO / ( bc * e * a )

VLAVADO 3.00 <= VLAVADO <= 6.00

QCAPTADO m3/s

bCANAL

SMIN >= 2.00

( bCANAL + Z * y ) * y

( bCANAL + Z * y ) * y / (bCANAL + 2 * y * ( 1 + Z² ) )

A * R2/3 - Qr * n / S1/2

VCANAL

VCANAL 2.00 <= VLAVADO <= 6.00

BLCANAL

HCANAL y + BLCANAL

HCANAL

LVENTANA

HVENTANA ( QD / 1.45 * LVENTANA ) 2/3

L 'VENTANA L - 0.1 * n * HVENTANA

H 'VENTANA ( QD / 1.45 * L 'VENTANA ) 2/3

V 'VENTANA QD / ( L 'VETANA * HVENTANA )

V 'VENTANA

2.72 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO ORIFICIO

Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) H m 0.260 OK

Constante "K" K 0.95 - 0.97 0.950

Apertura de la compuerta (medida verticalmente) a m 0.252 OK

Coeficiente "e" e Valor asumido de tablas en función de a/H 0.904

Relación "a/H" a/H 0.971

Ancho de la ventana bc m 0.400

Velocidad en la cámara desripiadora v m/s Se asume que la velocidad del agua en la 0.000

Caudal que sale por la compuerta m³/s 0.069

Verifica el caudal captado m³/s Bien!!!

Velocidad de salida del agua através de la ventana de captación m/s 0.752

Verifica Velocidad de salida del agua através de la ventana de captación m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!

2.73 DIMENSIONES DE LA VENTANA DE CAPTACION

Longitud del umbral de la ventana de captación m 0.400

Altura del ventana de captación m 0.260

Altura a la que se ubica el umbral de captación m 0.540

2.80 DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION

2.81 CALCULO DE LA SECCION DEL CANAL DE CONDUCCION

Caudal de diseño 0.069

Base del canal m Asumido 0.300

Talud de las paredes del canal Z Para canal rectangular 0.000

Rugosidad n Para canal revestido con concreto 0.017

Pendiente del fondo del canal de conducción S m/m Asumido 0.022

Altura del tirante y m Resultado obtenido del programa Hcanales 0.150

Area hidraulica A m² 0.045

Perímetro mojado P m 0.600

Radio Hidraulico R m A / P 0.075

Espejo de agua T m 0.300

Velocidad m/s 1.524

Verifica Velocidad del agua através del canal m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!

Número de Froude F 1.257

Tipo de flujo Supercrítico

Borde libre del canal m De preferencia >= 0.15 m 0.150

Altura del canal m 0.300

2.82 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICION

Longitud de transición m 0.200

2.90 DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ARRIBA

2.91 CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO



Borde libre de los muros de encauzamiento aguas arriba m De preferencia >= 0.20 m 0.200

Altura de los muros de encauzamiento aguas arriba m 1.319 Asumido 1.30

3.00 RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS


3.11 CAUDALES

Caudal Máximo 12.000

Caudal Promedio 0.240

Caudal Mínimo 0.060

Ancho del cauce en el lugar de captación 7.000 m

Pendiente del cauce en el lugar de captación 0.0800 m/m

3.12 DATOS PARA DISEÑO

Caudal de Diseño 0.060

Ancho de la garganta de la bocatoma L = 7.000 m


Altura de la lámina de agua para avenida máxima 0.954 m

Altura de la lámina de agua para avenida promedio 0.070 m

Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño 0.029 m

3.30 DIMENSIONES DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCION

3.31 DIMENSIONES DE LA REJILLA DE CAPTACION

Longitud de la rejilla Lr = 2.010 m

Ancho de la rejilla Br = 0.410 m

3.32 DIMENSIONES DEL CANAL DE ADUCCION

Ancho del canal de aducción B = 0.400 m

Longitud del canal de aduccíon Lc = 2.860 m

Pendiente del fondo del canal de aducción i = 4.00%

Altura del canal de aducción aguas arriba Ho = 0.320 m

Altura del canal de aducción aguas abajo He = 0.430 m

3.33 DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE INGRESO

Ancho de la compuerta Bc = 0.400 m

Altura de la compuerta H = 0.430 m

Asumido:Debe ser >= a H 'VENTANA

Asumido:Debe ser <= a H 'VENTANA

Asumido:Debe ser >= a LVENTANA

QCAPTADO K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.5

QCAPTADO QCAPTADO > QD

VCAPTADO QCAPTADO / ( bc * e * a )

VCAPTADO

LVENTANA

HVENTANA

HCAPTADO H - HVENTANA

QD m3/s QCAPTADO

bCANAL

( bCANAL + Z * y ) * y

bCANAL + 2 * y * ( 1 + Z² )1/2

bCANAL + 2 * Z * y

VCANAL QD / A

VCANAL

VCANAL / ( g * A / T )1/2

BLCANAL

HCANAL y + BLCANAL

LTRANS. ( LVENTANA - bCANAL ) / ( 2 * tg 12.5º )

H 'MAX ( QMAX / 1.84 * L 'MAX) 2/3

H VMAX VMAX ² / ( 2 * g )

BLMUROS

HMUROS H 'MAX + BLMUROS

QMAX = m3/s

QPROM = m3/s

QMIN = m3/s

BRIO =

SRIO =

QD = m3/s

H 'MAX =

H 'PROM =

H 'D =

3.40 DIMENSIONES DE LA CAMARA DE RECOLECCION / DESRIPIADOR

3.41 DIMENSIONES DE LA CAMARA

Ancho de la cámara de recolección 1.400 m

Longitud de la cámara de recolección 1.500 m

Profundidad del desripiador 0.800 m

Altura de la cámara 1.260 m

Pendiente del fondo de la cámara 6.00%

3.42 DIMENSIONES DEL VERTEDOR Y LA POZA DISIPADORA

Altura a la que se ubica el umbral del vertedor 0.800 m

Longitud del umbral del vertedor 1.000 m

Ancho de la poza disipadora 0.800 m

Longitud de la poza disipadora 1.000 m

Profundidad de la poza disipadora 0.321 m

Borde libre de la poza 0.300 m

Altura de la poza disipadora 0.621 m

3.43 DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE LAVADO EN LA CAMARA

Ancho de la compuerta bc = 0.400 m

Altura de la compuerta a = 0.300 m

3.44 DIMENSIONES DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA

Base del canal 0.400 m

Altura del canal 0.400 m

Pendiente del fondo del canal S = 0.040 m/m

3.45 DIMENSIONES DE LA VENTANA DE CAPTACION

Longitud del umbral de la ventana de captación 0.400 m

Altura del ventana de captación 0.260 m

Altura a la que se ubica el umbral de captación 0.540 m

3.46 DIMENSIONES DEL CANAL DE CONDUCCION

Base del canal 0.300 m

Altura del canal 0.300 m

Altura del conducto cubierto 0.400 m

Pendiente del fondo del canal S = 0.022 m/m

3.47 DIMENSIONES DEL CANAL DE TRANSICION

Longitud del canal de transición 0.200 m

Altura del canal de transición 0.300 m

Altura del conducto cubierto de transición 0.400 m

3.50 DIMENSIONES DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO

3.51 ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO

Altura de los muros de encauzamiento 1.319 m

BCAMARA =

LCAMARA =

PDESRIP. =

HCAMARA =

iCAMARA =

HVERTEDOR =

LVERTEDOR =

BPOZA =

LPOZA =

PPOZA =

BLPOZA =

HPOZA =

bCANAL =

HCANAL =

LVENTANA =

HVENTANA =

HCAPTADO =

bCANAL =

HCANAL =

HCºCº =

LTRANS. =

HCANAL -TRANS. =

HCºCº -TRANS. =

HMUROS =

DISEÑO DEL AZUD Y POZA DE AMORTIGUAMIENTO



Estructura BOCATOMA ROSARIO MAYO

DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA

1.00 DATOS BASICOS:


1,01,01 DATOS PARA DISEÑO

Caudal Máximo Para un periodo de retorno de 100 años 12.000

Pendiente del cauce aguas arriba del punto de captación m/m 0.0800

Pendiente del cauce aguas abajo del punto de captación m/m 0.0800

Ancho del cauce en el lugar de captación m 7.000

Aceleración de la gravedad g 9.810

1,01,02 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA


1,01,03 VELOCIDAD DEL RIO A UNA DISTANCIA DE 2.5 * H - 4 * H DE LA REJILLA

m/s 1.797

1,01,04 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA POR VELOCIDAD DE ACERCAMIENTO


1,01,05 ALTURA TOTAL DE LA LAMINA DE AGUA

Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida máxima m 1.119

1,01,06 CORRECCION POR CONTRACCIONES LATERALES


m 7.000

1,01,07 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA CORREGIDA


1,01,08 VELOCIDAD DEL RIO SOBRE LA PRESA (SOBRE LA REJILLA)

m/s 1.797

2.00 DISEÑO HIDRAULICO DEL BARRAJE

2.01 ALTURA DEL BARRAJE O AZUD

Altura del umbral de la ventana de captación ho m 0.200

Altura de la ventana de captación h m 0.000

Altura de carga adicional sobre la ventana de captación h' m Asumir: >= 0.20 m 0.000

Altura del barraje m 0.200

2.02 CALCULO DE LOS TIRANTES CONJUGADOS

2,02,01 ENERGIA SOBRE EL BARRAJE - SECCION "0"

Profundidad del colchón disipador (lecho amortiguador) S m Asumido, entre: 0.50 y 1.00 m 0.500

Energía sobre la cresta del azud m 1.819

2,02,02 ENERGIA AL PIE DEL BARRAJE - SECCION "1"

Tirante conjugado menor del resalto - al pie del azud m 0.357 Celda Calculada / con Solver

Velocidad al pie del azud m 4.802

Energía al pie del azud m 1.818

-0.001 Celda Objetivo

Número de Froude 2.566

Tipo de flujo Supercrítico

Verificación según el número de Froude, se tiene:

El régimen es crítico y no se forma el resalto F = 1 0.000

No necesita poza de disipación F < 1.7 0.000

1.7 >= F < 2.5 0.000

El régimen se denomina de transición 2.5 >= F < 4.5 OK!!!El resalto es bien balanceado 4.5 >= F < 9.0 0.000

El resalto es efectivo pero con una superficie irregular aguas abajo F >= 9.0 0.000

Valor para corregir el tirante conjugado w 0.000

2,02,03 TIRANTE CONJUGADO - SECCION "2"

Tirante conjugado mayor del resalto m 1.129

Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación m 1.129

Velocidad del tirante conjugado mayor del resalto m 1.518

2,02,04 PERDIDA DE CARGA EN EL RESALTO - SECCION "1-2"

Pérdida de carga en el resalto m 0.286

2,02,05 TIRANTE NORMAL - SECCION "3"

Tirante normal m 0.629

Velocidad del tirante normal m 2.724

2.03 CALCULO COLCHON DISIPADOR

2,03,01 LONGITUD DEL COLCHON DISIPADOR

Según Schoklitsch 01 m 3.861

Según Schoklitsch 02 m 4.633

Según Safranez m 5.496

Según U.S. Bureau of Reclamation m 4.517

Según Hsing m 38.862

Según Pavlovski m 4.471

Según Schaumian m 4.816

Longitud del colchón disipador m Asumido 6.000 Redondear a un número entero

2.04 DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ABAJO

2,04,01 CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO

Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación m 1.129

Borde libre de los muros de encauzamiento aguas abajo m De preferencia >= 0.20 m 0.219

Altura de los muros de encauzamiento aguas abajo m 1.300

2.05 FORMA DE LA CRESTA DEL BARRAJE

Ecuación del perfil Creager Y m

Y m X^1 / ( 1.936 * 0.754^0 )

X m ( Y * ( 1.936 * 0.754 ^ 0 ) ) ^ ( 1 / 1 )

Inclinación del paramento aguas arriba del azud Inclinación 3 : 1

Coeficiente "K" K Depende de la inclinación del paramento 1.936

Coeficiente "n" n Depende de la inclinación del paramento 1.000

Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada Hd m 0.754

Dimensiones:

Base de solado aguas arriba B1 m ASUMIDO 0.300

Base de proteccion antes de azud B2 m ASUMIDO 0.300

Profundidad del colchón disipador (lecho amortiguador) S m Asumido, entre: 0.50 y 1.00 m 0.500

Ancho de barraje antes de canal de Aduccion a m Ø1 * Hd = 0.282 * Hd 0.213

QMAX m3/s

Saa RIO

Sab RIO

BRIO

m/s2

Ho MAX ( QMAX / 1.84 * L ) 2/3

Velocidad del río sobre la presa para QMAX Vo MAX QMAX / L * Ho MAX

Ho VMAX Vo MAX ² / ( 2 * g )

HMAX Ho MAX + Ho VMAX

Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMAX L' MAX L - 0.1 * n * HMAX

H 'MAX ( QMAX / 1.84 * L 'MAX) 2/3

Velocidad del río sobre la presa para QMAX VMAX QMAX / L' MAX * H 'MAX

HAZUD

EO S + HAZUD + H 'MAX + VMAX² / ( 2 * g )

Y1 Valor asumido, hasta que E0 = E1

V1 QMAX / L * Y1

E1 Y1 + V1² / ( 2 * g ) + DE ( ó = 0.1 * V1² / ( 2 * g ) )

Verifica que E0 = E1 E0 = E1

F1 V1 / ( g * Y1 )1/2

F1

F1

Régimen transitorio y no se forma el resalto, se debe aumentar en 10% el valor del tirante conjugado F1

F1

F1

F1

Y2' - Y1 / 2 * ( - 1 + ( 1+ 8 * F1² )1/2 )

Y2 ( 1 + w ) * Y2'

V2 QMAX / L * Y2

DE ( Y2 - Y1 )³ / ( 4 * Y1 * Y2 )

Yn Y2 - S

Vn QMAX / L * Yn

L1 5 * ( Y2 - Y1 )

L2 6 * ( Y2 - Y1 )

L3 6 * Y1 * F1

L4 4 * Y2

L5 5 * Y2 * ( 1 + 4 * ( ( Y2 - Y1 ) / Y1) 1/2 )

L6 2.5 * ( 1.9 * Y2 - Y1 )

L7 3.6 * Y2 * ( 1 - Y1 / Y2 ) * (1 + Y2 / Y1) 2

LCOLCHON

Y2

BLMUROS

HMUROS H 'MAX + BLMUROS

Xn / ( K * Hdn-1 )

Ho MAX - HAZUD

Ancho de borde con R1 b m Ø2 * Hd = 0.175 * Hd 0.132

Radio menor de entrada al azud r m Ø3 * Hd = 0.200 * Hd 0.151

Radio Mayor de borde de azud R1 m Ø4 * Hd = 0.500 * Hd 0.377

Radio de salida de azud R2 m Ø4 * Hd = 0.500 * Hd 0.377

Altura de bordes boleados c2 m 0.126 * Hd 0.095

Altura de borde de R1 c1 m Del GRAFICO 0.024

Altura vertiente m 0.700

X m 1.355

Paramento aguas arriba (depende de la inclinación) y' m 0.700

x' m Depende de la inclinación del paramento 2.100

Por Rejilla B m 0.400

m 0.071

Longitud " e " e m Según dibujo 0.000

Longitud de la base del azud m a + B + X + e + B1 + B2 2.600

2.06 CALCULO DEL SOLADO AGUAS ARRIBA DEL BARRAJE

Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada Hd m 0.754

Longitud del solado m 3 * Hd 2.300 Asumido 4.00m

Espesor del solado m Asumido 0.500 Con Gaviones

2.07 CONTROL DE LA FILTRACION

2,07,01 LONGITUD DEL CAMINO DE PERCOLACION

Diferencia de carga hidrostática h m 0.189

Coeficiente de Lane Asumido 2.500

Longitud del camino de percolación m 0.473

2,07,02 LONGITUD DEL CAMINO DE FILTRACION

Longitud del camino de filtración m 4.203 Del Dibujo de autocad

Verifica longitud de filtración Bien!!!

2.80 CALCULO DEL ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR

Peso específico del material del colchón disipador Kg/m³ 1,800.000

Peso específico del agua g Kg/m³ 1,000.000

Espesor del colchón disipador (al inicio) m 0.316

m Asumido 1.000 Con gaviones

Espesor al final del colchón disipador m Asumido 0.500 Con gaviones

2.90 CALCULO DEL ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERA

Coeficiente de Bligh Asumido 6.000

Difencia de nivel entre la cresta del azud y extremo aguas abajo m Cota corona azud - Cota extremo aguas abajo 0.700

Caudal Máximo por unidad de longitud del vertedero 1.714

Longitud de la escollera m -1.597

m Teóric. no requiere escollera, se asume una mín 2.000


3.01 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE DEL RIO


Para fondo y orillas de grava 2.900 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 240

Sección estable del río bo m 10.046

3.02 CALCULO DEL TIRANTE DEL CAUCE


Ancho del cauce m bo 7.000

Talud de las paredes del río Z Para canal rectangular 0.000

Rugosidad n Para el cauce del río 0.076

Pendiente del fondo del río S m/m 0.0800

Altura del tirante y m Resultado obtenido del programa Hcanales 0.670

Area hidraulica A m² 4.690

Perímetro mojado P m 8.340

Radio Hidraulico R m A / P 0.562

Espejo de agua T m 7.000

Velocidad m/s 2.559

Verifica Velocidad del agua através del canal m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!

Número de Froude F 0.998

Tipo de flujo Subcrítico

Borde libre del río m De preferencia >= 0.30 m 0.400

Altura de las paredes del río m 1.070

Altura de las paredes del río asumido m Asumido 1.400


Sección estable del río bo m 7.000

Tirante normal del río t m y 0.670

Constante "a" a 3.342

Coeficiente de socavación "B" B Para avenida de 100 años: 1 / T = 1/100 1.000 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 244

HVERTIENTE Y = HAZUD + S

( Y * K * Hd n-1 )1 / n

HVERTIENTE

Yb B * Tan b

BAZUD

Ho MAX - HAZUD

LSOLADO

eSOLADO

HAZUD + HMAX - Y2

cL

LW cL * h

LF S Vi + 1/3 * S Hi

Se debe cumplir: LF > LW

b

eCOLCHON 4/3 * h / ( b / g - 1 )

eCOLCHON

eFIN

cB

Db

qMAX m3/s QMAX / L

LESCOLLERA 0.67 * Cb * ( Db * q )½ - LCOLCHON

LESCOLLERA

QMAX m3/s QMAX

Coeficiente "K1" K1

K1 * QMAX½

QMAX m3/s QMAX

bRIO

Saa RIO

bRIO * y

bRIO + 2 * y * ( 1 + Z² )1/2

bRIO + 2 * Z * y

VRIO QD / A

VRIO

VRIO / ( g * A / T )1/2

BLRIO

HRIO y + BLRIO

HRIO

bRIO

QMAX / ( bo * t 5/3 )

a

b X

Y

R1r

a = ø1*Hdb = ø2*Hdr = ø3*HdR = ø4*HdXn = K*Hdn - 1* Y Y = Xn/(K*Hdn-1)Coeficientes:Inclinac. K nVertical 2.000 1.8503:1 1.936 1.0003:2 1.939 1.8103:3 1.873 1.776

c2

R2d

Ho+S

Lc=a+Xu+e

Xu

e

c1

-1.0

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

PERFIL CREAGER

Peso específico del suelo seco al nivel de la cimentación Tn/m³ 1.800

Diámetro medio de las partículas del suelo Dm mm 60.000

Valor: X X Depende de Dm 0.290 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 245

Valor: 1 / ( X + 1 ) 1 / ( X + 1 ) Depende de Dm 0.775 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 245

Tipo de suelo Cohesivo / No Cohesivo No Cohesivo

Tirante a la prof. Que se desea evaluar la veloc. Erosiva m Asumido 0.842

Suelo Cohesivo m 0.000

Suelo No Cohesivo m 0.842

Velocidad de socavación m/s Asumido 2.036

Suelo Cohesivo m/s 0.000

Suelo No Cohesivo m/s 2.036

Profundidad de socavación m Asumido 1.200

m 0.172

m -0.164

3.04 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA

Factor de orilla Asumido de tablas 0.100 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 239

Factor de fondo 3.915

Profundidad media o prof. Necesaria para la estructura H m 0.500

3.05 CALCULO DE LA UÑA DEL DIQUE DE ENCAUZAMIENTO

Profundida de uña m Asumido 0.800

Suelo Cohesivo m 0.000

Suelo No Cohesivo m 0.842

Ancho de uña m 1.200

3.06 CALCULO DEL TAMAÑO Y PESO DE LA ROCA

Coeficiente "b" b 1.400

Peso específico de la roca Kg/m³ 1,800.000

Peso específico del agua g Kg/m³ 1,000.000

Velocidad m/s 2.559

Inclinación del talud del dique a H:V 1.5 - 2 / 1 1.000

Angulo de inclinación del talud del dique a º 45.000

Angulo de fricción interna de la roca f º 30º - 45º 45.000

Valor "w" w 0.800

Factor de talud f 1.000

Diámetro de la roca m 0.584

Pulg. 23 ''

m 0.876

Pulg. 35 ''

Factor de estabilidad n 0.213

Probabilidad de que se mueva una piedra 1/n 1 / n 4.690

Verifica probabilidad de movimiento 1 / n > 0.99 Bien!!!

D Para: Cubo=1, Esfera=0.50, Piedra chancada=0. 0.500

Peso de la roca Kg 606.000

gS

tS

tS1 ( ( a * t5/3 ) / ( 0.6 * gS1.18 * B ) )1/X+1

tS2 ( ( a * t5/3 ) / ( 0.68 * Dm0.28 * B ) )1/X+1

VS

VS1 0.60 * gS1.18 * B * tS

X

VS2 0.68 * Dm0.28 * B * tSX

HS

HS1 tS - t

HS2 1.25 * t * ( 0.60 - VS / VRIO )

FS

Fb Para gravas: Dm1/3

1.02 * ( QMAX * FS / Fb² ) 1/3

PUÑA

PUÑA-1 tS - t

PUÑA-2 tS

AUÑA 1.50 * PUÑA

gR

VRIO

( gR - g ) / g

( ( 1 - sen²a ) / sen²f )1/2

D'R ( b / w ) * ( VRIO² / ( 2 * g ) ) * ( 1 / f )

D'R

DR Asumido: 1.50 * D'R

DR

0.56 * ( VRIO² / ( 2 * g ) ) * ( 1 / ( f * DR ) )

Factor "D"

WR D * gR * DR³

DISEÑO ESTRUCTURAL


Sistema


Nombre de la Estructura BOCATOMA ROSARIO MAYO

DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA

1.00 DATOS BASICOS:

1.10 CALIDAD DE LOS MATERIALES

Concreto: Kg/cm2 210

Acero en tracción: Kg/cm2 4,200

Acero en corte: Kg/cm2 2,800

Módulo de elasticidad del C°: Kg/cm2 217,371

Módulo de elasticidad del Acero: Kg/cm2 2,000,000

1.20 PROPIEDADES DEL ACERO DE REFUERZO

Barra N° Peso Kg/m

2 1/4 0.635 0.249 0.317

3 3/8 0.953 0.560 0.713

4 1/2 1.270 0.994 1.267

5 5/8 1.588 1.552 1.979

6 3/4 1.905 2.235 2.850

7 7/8 2.223 3.042 3.879

8 1 2.540 3.973 5.067

10 1 1/4 3.175 6.209 7.917

11 1 3/8 3.493 7.511 9.580

12 1 1/2 3.810 8.941 11.401

2.00 DISEÑO DE JUNTAS

2.10 JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN

Lv m Por altura total del muro 1.319

Lh m Por longitud del encofrado 7.000

NOTA:

Considerar el uso de water stop de 8"

2.20 JUNTA DE DILATACIÓN

Ld m Long. Total del muro 17.50 m 0.000 No se requiere

NOTA:

2.21 ESPESOR DE LAS JUNTAS DE DILATACIÓN ( e )

Rango de Temperatura Ld (m)

12 18 24 30

Enterrado a 4º C 1/2 '' 3/4 '' 7/8 '' 1 ''

Parcialmente protegido sobre terreno a 27º C 3/4 '' 7/8 '' 1 '' *

No protegido, como techos y losas 7/8 '' 1 '' * ** No recomendado

e Pulg. Para: Ld = 12.0 m 3/4 ''

2.30 JUNTAS DE CONTRACCIÓN Para losas sin armar o sub armadas, la separación recomendada es:

Espesor del Muro Lc (m)

h = 10.0 cm 3.00

h = 12.5 cm 4.00

h = 15.0 cm 5.00

Lc m Para: h = 15.0 cm 5.00

3.00 DISEÑO POR ESFUERZOS DE TRABAJO

3.10 CÁLCULO DE LA CUANTÍA MÍNIMA POR TEMPERATURA

Cuantía mínima en secciones gruesas de 60cm o más

f 'C =

f y =

f 'yS =

EC = 15000 * ( f 'C )1/2 =

ES =

db Pulg. db cm Área cm2

1) Cuando los elementos son gruesos, se aplica a una capa superficial de 30 cm de espes 3) Si el recubrimiento es >= a 5 cm el espaciamiento debe ser a 20 cm

2) 50% del refuerzo en la "cara inferior" de losas en contacto con el terreno 4) Espaciamiento máximo del refuerzo no debe ser mayor a 30 cm

Longitud entre juntas de contracción

Ancho del azud Ly m 2.60 Del gráfico

Longitud del azud Lx m 7.00 Del gráfico

Cuantía mínima

Ancho del azud 0.0028 De tabla

Longitud del azud 0.0028 De tabla

Cálculo del acero de refuerzo

Longitud de la sección b cm Se considera una longitud unitaria 100.00

Altura bruta de la sección h cm 30.00

Recubrimiento de la sección r cm 15.00

Peralte de la sección d cm 15.00

Acero mínimo a lo ancho del azud cm² 4.20

Espaciamiento Sx cm Con: 3/8 '' 16.97

Sx cm Asumido: no puede ser > a 30 cm 30.00 Redondeo a 0.20m

Acero mínimo a lo largo del azud cm² 4.20

Espaciamiento Sy cm Con: 1/2 '' 30.16

Sy cm Asumido: no puede ser > a 30 cm 30.00 Redondeo

3.20 CÁLCULO DEL ACERO DE REFUERZO POR CONTRACCIÓN DEL CONCRETO

Coeficiente de fricción m Concreto sobre grava y arenas gruesas 0.400 De tablas

Peso por metro lineal de muro Peso Kg 11,026.400 De gráfico

Longitud del muro L m 7.000 De gráfico

Esfuerzo de tracción Tu Kg 6,185.810

Factor de reducción Ø por flexión y tracción simple 0.900

Area del refuerzo As cm² Tu / ( Ø * fy ) 1.636

Longitud de la sección b cm Se considera una longitud unitaria 100.00

Espaciamiento Sx cm Con: 3/8 '' 43.54 Redondeo

Sx cm Asumido: no puede ser > a 30 cm 30.00

r min x

r min y

Asmin x r min x * b * d

Asmin y r min y * b * d

1.65 * 1.7 * m * p * L / 2

CONDICIONES DE DISEÑO COND. L

Bocatoma 13.00

Rejilla 2.01

canal de aducción 2.86

cámara de recolección 1.50

Poza disipadora 1.00

Canal de conducción 5.00

Muros de encauzamiento 10.00

Aleros de muros 1.50

Azud 7.00

UND CANT.BOCATOMA TIROLESA (01 Und)

Limpieza y Roce de Monte m2

Limpieza de lado derecho 1

Limpieza de lado izquierdo 1

Replanteo de Bocatomas, Reservorios y Obras de Arte m2

Bocatomas 1

Camara de recoleccion y Poza disipadora 1

Canal de conduccion 1

Derivación de Río para un Q = 1.00 m³/s m

Riachuelo Terevinto 5 m. antes y 5m. despues 1

Excavación Caja Canal Roca Suelta a Mano m3

Cuerpo de Bocatoma 1

Cámara de recolección de Diseño 1

Poza disipadora 1

Canal de Conducción 1

Muros de encauzamiento 2

Aleros de muros 2

Azud 1

Excavación Caja Canal Roca Fija a Mano m3


cámara de recolección de Diseño 1

Poza disipadora 1

Canal de conducción 1


Aleros de muros 2

Azud 1

Excavación Roca Suelta Bajo Agua con Motobomba a Mano m3


cámara de recolección de Diseño 1

Poza disipadora 1



Aleros de muros 2

Azud 1

Eliminación de Material Excedente a Mano m3

Excavación Caja Canal Roca Suelta a Mano 1

Excavación Caja Canal Roca Fija a Mano 1

Excavación Roca Suelta Bajo Agua con Motobomba a Mano 1

Encofrado y Desencofrado de Obras de Arte (+ mantenimiento y limpieza de tableros). m2

canal de aducción 1

cámara de recolección 1

Poza disipadora 1

Azud 1

Encofrado y Desencofrado Caravista de Obras de Arte (+ mantenimiento y limpieza de tableros). m2



Aleros de muros 1

Fierro doblado y colocado kg

Azud

1

1

Preparación y Vaceado C°Sº: f'c = 210 Kg/cm2 - Masivo m3

Preparación y Vaceado C°Sº: f'c = 175 Kg/cm2 - Masivo m3

C°C°: f'c=175 kg/cm2 + 30% Piedra - Masivo m3

Mampostería de Piedra Asentada en C°S°: f'c=140 kg/cm2 - Masivo m3

Frotachado en concreto Caravista con mortero cemento/arena 1:1 - Masivo m2

Enrocado con Piedra Pesada (Zampeado), e = 0.30 m a Mano m3

Suministro y Coloc. de Rieles de 60 lbs/yd³ m

Suministro y Colocación de Compuerta Metálica und

Acero Longitudinal Φ 1/2"

Acero Transversal Φ 1/2"

A H e S

7.00

0.41

0.40 0.43 0.20 4.00%

1.40 1.26 0.20

0.80 0.62 0.15

0.30 0.30 0.10

0.30 1.32

0.30 1.32

2.60 0.70

DIMENSIONESPARCIAL TOTAL OBSERVACION

L A H

52.00

1 13.00 2.00 26.00

1 13.00 2.00 26.00

33.00

1 13.00 2 26.00

1 2.50 1.80 4.50

1 5.00 0.5 2.50

23.00

1 23.00 23

1.07

0.00 13.00 7.00 0.40 0.00

0.30 1.90 1.80 0.50 0.51

0.30 1.30 0.95 0.50 0.19

0.30 5.00 0.50 0.50 0.38

0.00 10.00 0.30 0.50 0.00

0.00 1.50 0.30 0.50 0.00

0.00 7.00 2.60 0.50 0.00

22.43

0.50 13.00 7.00 0.40 18.20

0.70 1.90 1.80 0.50 1.20

0.70 1.30 0.95 0.50 0.43

0.70 5.00 0.50 0.50 0.88

0.50 10.00 0.30 0.50 1.50

0.50 1.50 0.30 0.50 0.22

0.00 7.00 2.60 0.50 0.00

29.03

0.50 13.00 7.00 0.40 18.20

0.00 1.90 1.80 0.50 0.00

0.00 1.30 0.95 0.50 0.00

0.00 5.00 0.50 0.50 0.00

0.50 10.00 0.30 0.50 1.50

N° DE VECES

0.50 1.50 0.30 0.50 0.22

1.00 7.00 2.60 0.50 9.10

63.03

1.2 1.07 1.29

1.2 22.43 26.92

1.2 29.03 34.83

26.20

1 2.86 0.40 0.43 2.46

1 1.90 1.80 1.26 9.32

1 1.30 0.95 0.62 2.80

1 7.00 2.60 0.70 11.62

76.94

1 5.00 0.50 0.30 6.00

2 10.00 0.30 1.32 53.53

4 1.50 0.30 1.32 17.40

120.34

9 7.00 0.98 61.74

23 2.60 0.98 58.60

DISEÑO BOCATOMA TIPO TIROL

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