DISEÑO CAIDAS ESCALONADAS Ñahuinpuquio

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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA SIN OBSTACULOS CANAL DE INGRESO CANAL DE SALIDA Q = 0.164 m3/seg Q= 0.164 S = 0.002 S= 0.005 f = 0.3 m f 0.3 Z = 0.00 Z= 0.00 n = 0.015 n= 0.015 Angulo conver= 25.00 El3= 2488.7 Angulo Diverg= 25.00 Elv0= 2490.0 msnm h = 1.3 m DISEÑO DE CANALES AGUAS ARRIBA Y ABAJO AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO A= by+zy^2 A= by+zy^2 P= b+2y(1+z^2)^(1/2) P= b+2y(1+z^2)^(1/2) T = b+2Zy T = b+2Zy b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00 m b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3) Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^( Resolviendo por tanteos y= 0.31 y= 0.262 m la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio pla agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan. La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacio generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede ut vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.

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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO

DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA SIN OBSTACULOS

CANAL DE INGRESO CANAL DE SALIDA

Q = 0.164 m3/seg Q= 0.164 m3/segS = 0.002 S= 0.005

f = 0.3 m f 0.3 m

Z = 0.00 Z= 0.00

n = 0.015 n= 0.015

Angulo conver= 25.00 El3= 2488.7

Angulo Diverg= 25.00

Elv0= 2490.0 msnm

h = 1.3 m

DISEÑO DE CANALES AGUAS ARRIBA Y ABAJO

AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO

A= by+zy^2 A= by+zy^2

P= b+2y(1+z^2)^(1/2) P= b+2y(1+z^2)^(1/2)

T = b+2Zy T = b+2Zy

b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00 m b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00

Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3) Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3)

Resolviendo por tanteos

y= 0.31 y= 0.262 m

Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.

La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.

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Borde Libre
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Concreto
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entrada si se utiliza secciones cuadradas usamos el mismo angulo para ambos casos 25
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el mayor valor en tranciciones de entrada menor las de salida
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0.00016644 0.00017058 0.00004211 0.00004441

Geometria del canal ingreso Geometria del canal salida

y = 0.31 y = 0.262

b = 0.62 b = 0.524

A = 0.19 A = 0.14

P = 1.24 P = 1.048

T = 0.62 T = 0.524

f = 0.3 f = 0.3

v = 0.85 v = 1.19

F (froude) 1.95 F (froude) 3.22 sec.rect

Supercritico Supercritico

CALCULO DE ANCHO DE LA CAIDA Y EL TIRANTE EN LA SECCION DE CONTROL

Previamente se calcula la energia en los puntos 1 y 2

H1 = 0.347 m H2 = 0.335 m

q = 0.303 m3/seg/m

B = Q/q 0.50 m

formulas empiricas

Dadenkov0.37

Formula empirica 0.74 generalmente es mayor q dadenkov

Yc = 0.14

DISEÑO DE LA TRANSICION DE ENTRADAPara una transicion recta

L= 0.13 Tg ө 0.46630766

T1 = Espejo de agua en el canalT2 = b = ancho de solera en la caida Recomendable y minimo 1.50

DISEÑO DE LA TRANSICION DE SALIDAPara una transicion recta

L= 0.13 Tg ө 0.46630766

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Caudal Unitario
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T1 = Espejo de agua en el canalT2 = b = ancho de solera en la caida Recomendable y minimo 1.50

DIMENSION DE LA CAIDACALCULO DEL NUMERO DE CAIDASSi:

Si Q es mayor

q = Q/B = 0.30

0.004

Se calculan con un error inferior al 5%

Longitud del pie de la caida al inicio del salto

Ld= 1.30

Altura del agua pegada al pie de la caida:

Yp= 0.40

Profundidad secuente menor:

Y1= 0.10

Profundidad secuente mayor (tirantes conjugados)

Y2= 0.50

Tirante critico

Yc= 0.20

LONGITUD DE RESALTOSIEÑCHIN

L = 2.00

D = q2/ gh3 =

Y cΔZ

=D1/3

C138
Yp = altura q aporta el impulso horizontal necesario para que el chorro de agua marche hacia abajo
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LONGITUD TOTAL DEL COLCHON

Lt = 3.30

LONGITUD DEL TRAMO DEL CANAL RECTANGULAR

Inmediatamente aguas arriba

Lc = 3.54 Yc= Lc= 0.71

VENTILACION BAJO LA LAMINA VERTIENTE

Consiste en calcular el diametro de los agujeros de ventilacion

qo=0.1(q/((Yp/y)^1.5)) qo = 0.02 m3/seg x m

Qa=qo*B Qa= 0.01 m3/seg

Considerando:

L= 2.00 m

f= 0.02 tuberias de fierro

0.04 m

0.001 (1/830) para aire de 20 C

Ke= 0.5

Kb= 1.1

Kex= 1

Va= 0.01 1/D^20.00001 1/D^4

Reemplazando las consideraciones y resolviendo por tanteo:

D= 0.18 m

0.040 = 0.040 OK!

Determinanado el área:

A= 0.03 m2

Entonces colocamos tuberia de :

No Und Ф (pulg) A (m2)

2 2 0.004054

Evitar que en la camara de aire se produzca vacio, porque esto produce succion q puede destruir la estructura por cavitacion, se puede evita con agujeros en las paredes laterales o incrementando en la poza 10 - 20 cm a ambos lados,Para filtraciones que se producen en la pared vertical se recomienda hacer lloraderos.

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0.0041 m2

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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO

m

Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.

La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.

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generalmente es mayor q dadenkov

Sea F > 1 flujo será supercrítico

Sea F = 1 flujo será crítico

Sea F < 1 flujo será subcrítico

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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO

DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA CON OBSTACULOS

CANAL DE INGRESO CANAL DE SALIDA

Q = 0.167 m3/seg Q= 0.167 m3/segS = 0.002 S= 0.005

f = 0.3 m f 0.3 m

Z = 0.00 Z= 0.00

n = 0.015 n= 0.015

Angulo conver= 25.00 El3= 2488.7

Angulo Diverg= 25.00

Elv0= 2490.0 msnm

h = 1.3 m

DISEÑO DE CANALES AGUAS ARRIBA Y ABAJO

AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO

A= by+zy^2 A= by+zy^2

P= b+2y(1+z^2)^(1/2) P= b+2y(1+z^2)^(1/2)

T = b+2Zy T = b+2Zy

b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00 m b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00

Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3) Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3)

Resolviendo por tanteos

y= 0.31 y= 0.262 m

0.00017574 0.00017058 0.00004446 0.00004441

Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.

La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.

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Borde Libre
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Concreto
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entrada si se utiliza secciones cuadradas usamos el mismo angulo para ambos casos 25
B38
el mayor valor en tranciciones de entrada menor las de salida
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Geometria del canal ingreso Geometria del canal salida

y = 0.31 y = 0.262

b = 0.62 b = 0.524

A = 0.19 A = 0.14

P = 1.24 P = 1.048

T = 0.62 T = 0.524

f = 0.3 f = 0.3

v = 0.87 v = 1.22

F (froude) 1.98 F (froude) 3.28 sec.rect

CALCULO DE ANCHO DE LA CAIDA Y EL TIRANTE EN LA SECCION DE CONTROL

Previamente se calcula la energia en los puntos 1 y 2

H1 = 0.348 m H2 = 0.337 m

q = 0.304 m3/seg/m

B = Q/q 0.50 m

formulas empiricas

Dadenkov0.37

Formula empirica 0.75 generalmente es mayor q dadenkov

Yc = 0.14 Tirante Critico

DISEÑO DE LA TRANSICION DE ENTRADAPara una transicion recta

L= 0.13 Tg ө 0.46630766

T1 = Espejo de agua en el canalT2 = b = ancho de solera en la caida

CALCULO DE LA TRANSICION DE SALIDAPara una transicion recta

L= 0.13 Tg ө 0.46630766

T1 = Espejo de agua en el canal

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Caudal Unitario
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T2 = b = ancho de solera en la caida

DIMENSION DE LA CAIDA

Cuando la energia cinetica es muy grande se construyen dados para disipar la energia

q = Q/B = 0.30

0.004

Se calculan con un error inferior al 5%

Longitud del pie de la caida al inicio del salto

Ld= 1.30

Longitud minima del colchon

L = 1.66L = longitud minima del colchonLd =Longitud de la caidaYc = Tirante critico

Ubicación de los obstaculos

Lobs = 1.41

Profundidad minima de la capa de agua

Y2 = 0.30

Altura optima de los obstaculos

h Op Obs = 0.11

Ancho de los obstaculos

AObs = 0.06

D = q2/ gh3 =

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Espaciamiento entre los obstaculos

EObs = 0.06

Altura optima del obstaculo final

H Op.Obs.fin= 0.06

Relacion

se utiliza el nomograma

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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO

m

Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas

La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.

Page 14: DISEÑO CAIDAS ESCALONADAS Ñahuinpuquio

generalmente es mayor q dadenkov

Sea F > 1 flujo será supercrítico

Sea F = 1 flujo será crítico

Sea F < 1 flujo será subcrítico

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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS ESCALONADAS

DATOS

Q b S n z Ynm3/s m m0.38 0.5 0.00442 0.015 0 0.26

1. CÁLCULO DEL TIRANTE CRÍTICO EN LA SECCIÓN 1

q = Q/b

Q b q Ycm3/s m m3/s-m m0.38 0.5 0.76 0.389

2. ANÁLISIS HIDRÁULICO PARA DETERMINAR DISTANCIA ENTRE GRADA Y GRADACOLUMNA 1:Número de gradaCOLUMNA 2 Alturade gradaCOLUMNA 3 Resulta de dividir la altura de la grada entre el el tirante crítico que se produce en

la primera grada, es decir en el punto 1 y cuyo valor es de 0.197 m.COLUMNA 4 En la grada 1 se tiene:

Aguas arriba Yc=Yo=0.197Aguas abajo Y1 = tirante en flujo supercrítico y a la vez es el valor de Yo aguasarriba de la segunda grada.En la primera grada se tiene :

Xo = Yo/Yc = 0.197/0.197 = 1

Con este valor y la respectiva altura de grada se entra al gráfico de la fig. 4.22,obteniéndose con: Xo = 0.53 y K = 2.538 el valor:Y1/Yo = 0.53 Por lo Tanto Y1 = 0.53 x 2.538 = 0.196Y1 = 0.196

COLUMNA 5 Sería el valor de Xo = 1COLUMNA 6 El valor obtenido en la Fig. 4.22

Y1/Yo = 0.53COLUMNA 7 Sería el valor: Y1 = 0.53 x 0.369 = 0.196 Y1 = 0.196 mAsi se repite para las demás filas

1 2 3 4 5 6 7 8 9GRADA a K = a/Yc Yo Xo=Yo/Yc Y1/Yo Y d/Yc d

m m m m1 0.5 1.285 0.389 1.000 0.530 0.206 3.300 1.2842 0.3 0.771 0.206 0.530 0.910 0.188 3.400 1.3233 0.8 2.057 0.188 0.482 0.820 0.154 5.300 2.0624 0.5 1.285 0.154 0.395 1.050 0.162 4.800 1.8675 0.4 1.028 0.162 0.415 1.050 0.170 4.300 1.673

3. LA GRADA N° 5 PRESENTA LA SIGUIENTE SITUACIÓN

0.160

Y2 Yn

0.80 0.26

0.170

1.670 4.75

d5 Lr

TIRANTE CONJUGADO MENOR Ymenor = 0.170

Yc b Area Area Q Vm m Ycm x b m2 m3/s m/s

0.160 0.50 0.08 0.08 0.38 4.75

TIRANTE CONJUGADO MAYOR SERÁ:

Y1 V1 Y2m m/s

0.170 4.75 0.80

Yc = (q2/g)1/3

Y2 = - (Y1/2) + ((Y12/4) + (2Y1V12/g))1/2

F43
Este valor resulta del gráfico de la Fig. 4.22 Pág 201, tomando como datos a Xo=1 y K=1.359
H43
Resulta del gráfico fig 4.23 Pág 210 (Hidráulica de Elmer García R), al interceptar K con Xo
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Y2 b Area Area Q Vm m Ycm x b m2 m3/s m/s

0.803 2.00 1.61 1.61 0.38 0.24

4. LONGITUD DE RESALTO

Lr = 6 (Y2-Y1)Y2 Y1 Lr Lr +25%m m m

0.80 0.170 3.8 4.75

5. PROFUNDIDAD DEL COLCHÓN

Yn > Y2 NO ES NECESARIO COLCHÓN, POR SEGURIDAD SE CONSIDERA0.10 m

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