DISEÑO DE RAPIDAS ESCALONADAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVILDEPARTAMENTO DE HIDRAULICA

CONTENIDO

1. INTRODUCCION Y ANTECENDENTES2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA3. ENFOQUE DE SOLUCION

3.1. FUNDAMENTO TEORICO3.2. DISEÑO DE PROTOTIPO3.3. PLANO3.4. ENSAYO EN MAQUETA

4. RESULTADOS5. CONCLUSIONES

1. ANTECEDENTES

• El uso de canales escalonados se ha dado por mas de 3000 años atrás, en diferentes culturas.

• En años recientes se usado esta estructura tanto en canales de conduccion como en presas, como aliviaderos, por ser buen disipador de energia.

Grecia 1,300 A.C.

Fuente: The University Of Queensland

Miya – jima (Japon), 1650 D.C.

Fuente: The University Of Queensland

Pedrogao dam (Portugal), 2006 D.C.

Fuente: The University Of Queensland

2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• El problema surge por la topografía que posee nuestro territorio (básicamente en la sierra}) y la necesidad de transportar el recurso agua por lugares con pendiente pronunciada, donde ocurre alta erosión.

Yerupajá, Cordillera Huayhuash, Ancash

Fuente: www.Wikipedia.org

3. ENFOQUE DE SOLUCION

Skimming Flow

Nappe Flowdc

d1 d2 dc

3.1. FUNDAMENTO TEORICO

3.1. FUNDAMENTO TEORICO

• Fundamentalmente se cumple la siguiente relacion:

dc/h= a - b*(h/l)

Formulas para el diseño

• Caudal Unitario (qw):

• Tirante Critico (dc):

Donde:Qb: Caudal (m3/s)b: Ancho de canal (m)g: Aceleracion de la gravedad (m/s2)

Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson

3.2. DISEÑO DE PROTOTIPO

• Se selecciona una sección de b = 5.00 cm• Nappe Flow Regime:

Se tiene la siguiente relacion:

• Elegimos “h” y “l”, luego obtenemos los siguientes cuadros:

Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson

• Skimming Flow Regime:Utilizaremos la siguiente relacion:

• Con los datos anteriores obtenemos:

Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson

3.3. PLANO

ZOOM DEL PLANO

3.4. Ensayo en maqueta

• Para el ensayo se utilizo los siguientes materiales:– Bomba sumergible de 880 litros/hora.– Maqueta de rápida escalonada en acrilico.– Manguera.– Balde.– Canicas.

Para el ensayo mostraremos una foto de un ensayo de la bibliografía para luego comparar con nuestro resultado

Bomba Sumergible (Q=880 l/h)

MATERIALES UTILIZADOS

Manguera de conduccion

Maqueta en acrílico debidamente nivelada

NAPPE FLOW REGIME

Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson

NAPPE FLOW (Diseñado, Q=880 l/h, S=80%)

TRANSITION FLOW REGIME

Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson

TRANSITION FLOW (DISEÑADO, Q=1800 l/h, S=80%)

SKIMMING FLOW REGIME

Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson

4. RESULTADOS

• Como se observa en los videos los regímenes se forman en los rangos que se preestablecio:

– Nappe Flow: Se forma para Q =860 l/h < 1941 l/h

– Transition Flow: Se forma para un caudal Q=1800 l/h

5. CONCLUSIONES

• Como se observa en los resultados los caudales a los cuales se forma los diferentes tipos de regimen de flujo, valida las relaciones de la bibliografia, entonces se puede tomar como buena fuente.

• Este tipo de solución se puede emplear en lugares donde la topografía es agreste, para evitar que el desarrollo de los canales sea de forma serpenteante, generando un beneficio económico.

• Debido a que es un buen disipador de energía su empleo en presas o reservorios, hace que los aliviaderos se diseñen con menores dimensiones