DISEÑO HIDRAULICO BOCATOMA.xlsx

8/11/2019 DISEO HIDRAULICO BOCATOMA.xlsx

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1.- Generalidades:

La Bocatoma a disear, es una estructura hidrulica destinada a captar las aguas de los ros Ay B

, ubicada en la confluencia de estos y destinadas para irrigar terrenos de cultivo tanto en la margen

derecha, como la margen izquierda, a travs de canales alimentadores "x" y " y"

2.- Tipo de Bocatoma:

El tipo de bocatoma que hemos considerado en muestro proyecto es de Barraje Mixto, el cual consta de:

(a) Una presa derivadora impermeable (concreto ciclpeo)

(b) Dos frente de regulacin y limpia, perpendicular al sentido de la corriente(c) Dos frente de captacin.

3.- Ubicacin

La captacin se encuentra ubicada al final de la confluencia de los rios A y B, tal como lo muestra el plano

topogrfico, considerando que esta es la mejor alternativa para evitar la una gran sedimentacin y poder derivar

a ambas mrgenes.

4.- Caudales de diseo:_

4.1-Calculo del caudal a derivar por los canales

menestra 0.94l/s/ha 3060.00 2876.4

algodn 1.13l/s/ha 2020.00 2284.62

maiz 1.00l/s/ha 2180.00 2180

caa de azucar 1.20l/s/ha 1446.00 1735.2

Q max dis 712.25 m/s

Qdiseo = 75% Qmx

5.161

3.915

Margen derecha

Margen izquierda

CULTIVO

DISEO HIDRULICO

MOD.

RIEGOAREA CULT. (ha) CAUDAL Lt/s

Caudal por

margen


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7.- Construccin de la Curva de Aforo:

Mtodo empleado: "Seccin P"

Seccin transversal del ro con la seccin en el lugar de emplazamiento de la obra de toma calculamoslas reas y permetros mojados a diferentes elevaciones.

Para diferentes niveles de agua supuesto en el ro calculamos el caudal con la frmula de Manning:

Haciendo uso del Autocad determinamos las reas y permetros y por ende los Caudales.

97.5 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.00 0.00098.0 49.35 100.36 0.4917 0.6230 25.6410 0.048 37.80698.5 100.20 103.53 0.9679 0.9785 25.6410 0.048 120.56399.0 152.55 106.69 1.4299 1.2692 25.6410 0.048 238.092

99.5 206.40 109.85 1.8789 1.5227 25.6410 0.048 386.470100.0 261.75 113.01 2.3162 1.7506 25.6410 0.048 563.464100.5 318.60 116.17 2.7425 1.9593 25.6410 0.048 767.620

Q (m/s)Area Acum.

(m)Permetro

(m)Radio

Hidrulico1/n S1/2

COTAm.s.n.m

R2/3


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h sed: Tambin llamado Altura del Umbral del vertedero de captacin. Segn el Ing Csar Arturo Rosell C.

este no debe ser menor de 0.60.

hsed = 0.60 m

8.2- Cotas y Altura del Barraje:

a) Determinacin de la Cota de Fondo del Canal (CFC):

donde: CFC : Cota de fondo de la razante del canal de captacionCFR : Cota del fondo de razante

CFR = 97.5 msnmCFC = CFR + altura de sedimentos hsed= 0.60 m (Asumid

h sed : Tambin llamado Altura del Umbral del vertedero de captacin. Segn el Ing Csar Arturo Rosell C.

este no debe ser menor de 0.60.

Finalmente: CFC = 98.10 msnm

b) Determinacin de la Elevacin de la Cresta Cc:

Cc= CFC + Yn + hv + 0.20

Yn = Tirante Normal Canal (m) = 0.82 (el mayor de los dos)

hv = Carga de Velocidad: V2/2g = 0.13

0.20: Prdidas por Transicin, cambio de direccin, etc

Cco= 99.25 msnm < que cota de aforo =98.42 msnm

Cc= 99.80 msnm

Debido a que la CFR no ayuda la necesaria en la curva de aforo, se opta por profundizar mas en la zona de captacin

b) Clculo de la Altura del Barraje P:

Remplazando : P = 1.75 mPor lo tanto : P = 2.30 m


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A1 = 2*P * Ld A2 = P * (118 -2Ld)

Remplazando estos valores, tenemos que: 2* P * Ld =Resolviendo tenemos: L d = 5.36

a.2 Longitud de compuerta del canal desarenador (Lcd)

Lcd = Ld /4 = 2.68 m.Usaremos: ARMCO MODELO 400

96plg x 72plg (Ver Anexo de Libro Bocatomas Ing Arbul)A cada lado

Lcd = 2.44

a.3 Predimensionamiento del espesor del Pilar (e) 96 2.438448 1.2192

e = Lcd /4 = 0.61 m. m. 60 1.524Consideremos e = 1.00 m. 72 1.8288

84 2.1336

b. Resumen: Dimensiones reales del canal de limpia y barraje fijo.

0.00 m.

2.44 m. 2.44 m. 104.24 m. ######### 2.4 m.

118.00 m.

Px (118-2 Ld)/10

2.0 comp de

1.0 1.0 1.0

1.03.00 3.00 3.00 3.00

3.00


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Qc = 0.55 C x L x H/

.(B)

Qc: Dercarga del CimacioC: Coeficiente de DescargaL: Longitud Efectiva de la Cresta

He: Carga sobre la cresta incluyendo hv

* Si se hace uso de esta ecuacin se debe tener en cuenta que la longitud del barraje disminuye debido a

la inclinacin de las conexiones de longitud, carga total sobre la cresta y el coeficiente de descarga variable "C"

para la cresta de cimacio sin control.

* La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr- 2 ( N x Kp + Ka) x H .(C)

L = Longitud efectiva de la cresta

H = Carga sobre la cresta 0.50 . Asumida

Lr = Longitud bruta de la cresta = 104.24

N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = 0.00

Kp = Coef. de contrac. de pilares (redondeado) 0.01

Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.20

* "H" se calcula asumiendo un valor , calcular el coeficiente de descarga "c" y calcular el caudal parael barraje fijo y movil. El caudal calculado debe ser igual al caudal de diseo.

* eemp azan o en a ecuac n a ong u e ec vapara asum o es: L =104.04m

* Clculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:

C= Co x K1x K2 x K3x K4 (D)

Los valores del 2 miembro nos permiten corregir a C sin considerar las prdidas por rozamiento:

En las Copias entregadas por el Profesor del curso, encontramos las definiciones y la forma de encon-

trar estos valores


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b. Descarga en canal de limpia (Qcl)

* Se considera que cada compuerta funciona como vertedero, cuya altura P = 0.00* Para ello seguiremos iterando, igual que anteriormente asumiendo un valor de h, para ello usaremos

las siguientes frmulas:

Q cl = 0.55 C * L'' * hi/

L = L1- 2 ( N * Kp + Ka) x h

L = Longitud efectiva de la crestah = Carga sobre la cresta incluyendo hv 2.80 m. (P+Ho)L1 = Longitud bruta del canal = 9.75 m.N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero 4.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (redondeado) = 0.01Ka = Coeficiente de contraccion de estribos = 0.00 No hay estrib

L = 9.53 m.

* Clculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:

C= Co x K1x K2 x K3x K4

a) Por efecto de la profundidad de llegada: (Fig. 3 de Copias)

P/h = 0.000 Co = 3.087

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto: (Fig. 4 de Copias. K 1 =C/C o)

He = H He/H = 1.00 K1 = 1.00


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Ho (m) Co K1 K2 K3 K4 L efect. Qc / Qcl QT

3.95 1.00 1.00 1.00 1.00 104.04 79.91

3.09 1.00 1.00 0.77 1.00 9.53 58.37

3.93 1.00 1.00 1.00 1.00 103.84 224.45

3.09 1.00 1.00 0.77 1.00 9.49 74.37

3.90 1.00 1.00 1.00 1.00 103.64 410.04

3.09 1.00 1.00 0.77 1.00 9.45 91.51

3.88 1.00 1.00 1.00 1.00 103.44 626.22

3.09 1.00 1.00 0.77 1.00 9.41 109.69

ANAL TICAMENTE:

Ho= 1.57 m.1.57 3.90 1.00 1.00 1.00 1.00 103.61 440.21

3.09 1.00 1.00 0.77 1.00 9.44 94.10

GR FICAMENTE:

534.31

1.50

2.00

0.50

1.00

735.91

138.28

298.82

501.55


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Para Ho= 1.57 Qc= 440.2 m3/sQ cl (2 compuertas)= 93.98 m3/s

534.19 m3/s

8.5 Clculo de la Cresta del Cimacio:

Y

X

P= 2.30 m.R

b

9 10

* La seccin de la cresta de cimacio, cuya forma se aproxima a la superficie inferior de la lmina vertienteque sale por el vertedor en pared delgada, constituye la forma ideal para obtener ptimas descargas, dependien-

do de la carga y de la inclinacin del paramento aguas arriba de la seccin.

* Considerando a los ejes que pasan por encima de la cresta, la porcin que queda aguas arriba del origen

se define como una curva simple y una tangente o una curva circular compuesta; mientras la porcin aguas abajo

est definida por la siguiente relacin:

* En las que "K" y "n" son constantes que se obtienen de la Figura 1 de la Separata dada en Clase.

* Determinacin del caudal unitario: (q)

1.57 m.Ho =

99.80 m.s.n.m.

96.5 m.s.n.m.

Yc

Xc

R

n

oo H

XKx

H

Y


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Xc/Ho= 0.263 Xc= 0.41 m

Yc/H

o=

0.140Y

c=

0.22 m

R1/Ho= 0.510 R1= 0.80 m

R2/Ho= 0.209 R2= 0.33 m 0.4726

8.6.- Calculo de la Geometria del perfil aguas abajo.

Datos :

P = 2.30 m.

Qal = 440.21 m3/s

L1 = 104.04 m.

P + Ho = 3.9 m3/s/m

q = Qal / L1 = 4.2 m3/s/m

V = q / (P+Ho) = 1.09 m/s

hv = V2 / 2g 0.061 m.

a (asum) min= 1.00 m.

y

X

0.328 m. 0.801 m.

Eje de la cresta vertedora

Xc = 0.413 m.

Yc = 0.220 m.


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8.7.- Calculo del punto de tangencia (Pt)|

Derivando la ecuacion de Creager en: dy / dxSe sabe que a = 45

Tg a = dy / dx 1 = 0.639 X0.85

Despejando este valor tenemos los s iguientes resultados:

X = 1.693 m.

Y = - 0.915 m.

Luego el punto Pt tiene como coordenadas: Pt (1.693 ; -0.915 )

Resumen de coordenadas que se utilizan para graficar la curva desde el punto 1 hasta el pto. "Pt".

2.758 Ho= 4.33006

N X (m) Y (m)1 0.00 0.0000

2 0.20 -0.0176

3 0.40 -0.0634

4 0.60 -0.1343

5 0.80 -0.2287

6 1.00 -0.3455

7 1.11 -0.4170

8 1.25 -0.52219 1.40 -0.6439

10 1.60 -0.8244

Pt 1.69 -0.92

-0 80

-0.70

-0.60

-0.50

-0.40

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80

Perfil Creager


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8.8.- Empalme del cimacio con el Colchon AmortiguadorPara proporcionar una caida suave del agua sobre el colchon amortiguador, se recomienda que el empalme tenga una curva

de 0.5 Ho (Pag. Estrct. De Derivacion, Alfredo Monson).

Po

q

q/2

R = 1.935 m.

1

1

P1

b

a = 45 b

P2

n = 0.80 m.

n = 0.80 m.

Del grafico:

R = 0.5 (Ho+P) R = 1.94 m.

b = ((180 - a)/2 ) b = 67.50

q / 2 = (90 - b) = 22.50 q = 45.00

Tg q/2 = n / R n = 0.802 m.

n = 0.80 m.

8.9- Clculo de los Tirantes Conjugados:

1 2


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hvc= 0.61 m.

* Reemplazando obtenemos el d1:

z + dc + hvc= d1+ q /(2*g*d1 ) q = Q/B

q = 4.22

5.13 0.91 / d12

d13- 5.13 0.91 d1= 0.4405 0.000

* Determinacin del Tirante Conjugado 2: d2

V1= 9.59 m/s

d2= 2.66 m.

* Determinacin del Nmero de Froude:

F= 4.61

RESUMEN DE VALORESd1= 0.44 m.

V1= 9.59 m/s

hv1= 4.68 m.

d2= 2.66 m.

F= 4.61

comparaciones con el H-CANALES

= d1 +

= 0

)2

4(

2

1

2

1

2

112

g

dvddd

1

1

*dg

vF

d12+


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8.11.- Longitud del estanque amortiguador o poza de disipacin:

a) Nmero de Froude:

* Con el valor de F, se puede determinar el tipo de Estanque que tendr la Bocatoma, el cual segn la se-

parata ser:

F= 4.61V1= 9.59

* Ver la Figura 12 de la Separata para el clculo de Lp

L/d2= 2.23 Lp= 5.934 m

b) Segn Lindquist:

Lp = 5(d2-d1) Lp= 11.103 m

c) Segn Safranez:

Lp = 6xd 1xV1 Lp= 12.189 m(g*d1)

d) Finalmente tomamos el valor promedio de todas las alternativas:

Longitud de la poza Lp= 12.189 mLp= 13.00 m

TIPO II

ESTANQUE TIPO II

Bloques del canal

de descarga

Umbral Terminal

Dientes

Amortiguadores


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h1=d1 = 0.44

0.5d1 = 0.22

h3= 0.62

0.8d2 = 2.13

0.2h3 = 0.12

0.375*h3 0.23

0.75h3 = 0.46

h4 = 0.56

SE USARAN BLOQUES :

8.12 Profundidad de la Cuenca:

S = 1.25 d1= 0.551 m tomar 0.50 m.

8.13 Clculo del Espesor del Enrocado:

H = ( P + Ho ) = 3.87 m. e= 0.977 mq = 4.22 e= 1.000 m

8.14 Clculo de la Longitud del Enrocado:

Segn W. G. Bligh, la longitud del empedrado est dado por la sgte frmula:

donde:

H: carga de agua para mximas avenidas 3.87 m.

q: caudal unitario 4.22

c: coeficiente de acuerdo al tipo de suelo 15 (limo y arena muy fina)

L e= 20.880 mL e= 21.00 m

Valor de "c"

18.00

15.00

12 00

Limo y arena muy fina

Material

Arena de grano gr eso

Arena Muy fina

4/12/1 )/(*6.0' gHqe

)612.0642.0(* qHcL

h1=d1 = 0.44

0.5d1 = 0.22

h3= 0.62

0.8d2 = 2.13

0.2h3 = 0.12

0.375*h3 0.23

0.75h3 = 0.46

h4 = 0.56


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donde:

Peso especifico del agua 1000 kg/m3h = Carga efectiva que produce la filtracin

* h' = Profundidad de un punto cualquiera con respecto a A, donde se inicia la filtracin.

(h/L)Lx = Carga perdida en un recorrido Lx

Mediante la subpresin en el punto "x", se hallar el espesor de la poza, asumimos espesor de: 0.65 m

** COLCHON AMORTIGUADOR

hv= 0.06 m. 99.80 msnm

Ho =1.57 h = 2.46 m.

he= 1.51 m.

h1 = 4.68 m.

Ht = 3.87 m

P = 2.30 m

d1 = 0.4 m.

2.35 m

5.29 13.00 m

8.00 m 18.29 m. 21.00 m.

47.29 m.

* Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros:

d2 = 2.66 m.

97.2 msnm

0.5 m.

0.80 m.

e=0.30

L=0.70

=

.

3

UMBRAL TERMINAL


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porosidad del suelo que varia de 0 a 10.5

h = Profundidad del punto consideradocon respecto al punto de inicio de la

filtracion

hLx/L = Carga perdida en un recorrido Lx

a.2 Longitud de fi ltracion:

Longitud de filtracion necesaria _(Ln)

Ln = c * H

Donde.H = Carga de filtracionc = Coeficiente de filtracion que varia

Ln = 24.79 m. c= Ln/H

Calculo de "c" :* Cuando esta en max. Avenida:

H = 2.46 m.

c = Ln/H = 10.06

* Cuando esta al nivel del cimacio:H = 1.57 m.

c = Ln/H = 15.76

* Segn el criterio de Blight, recomiendo que para estructuras sobre grava y arena el valor de "c" s15.00

* De estos tres cogeremos el menor, que es:c = 10.06

Longitud de filtracion recorrida _(Lc)


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b. Calculo y chequeo del espesor del colchon amortiguador.

b.1

Calculo de la longitud de filtracion necesaria (Ln)

H = 1.57 m.c = 10.06

Ln = 15.83

b.2

Calculo de la longitud compensada (Lc)

* Calculo de longitud vertical (Lv)

Calcularemos con los valores del grafico de la siguiente hoja

Lv = 6.50

Lh = 18.29

Lc =Lv+Lh= 24.79

como Ln< Lc , entonces se esta posibilitando la tubificacion,por lo tanto si haremos uso de los lloraderos.

b.3

Verificacion del espesor del colchon amortiguador

Calculo de la Sub presion.

Sp = Pf * c' * (h + h' - h Lx /L)


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ambas direcciones.

Esto se colocar para aliviar los efectos de la subpresin sobre el colchon de disipacin.

Volumen de filtracin

Se calcula empleando la frmula que expresa la ley de Darcy Q = KIA

donde: Q : gasto de filtracin.K : coeficiente de permeabilidad para la cimenta 0.002I : pendiente hidrulicaA : rea bruta de la cimentacin a travs del cual se produce la filtracin

Ho =1.57

* 4.00 m.104.28 m.

16.74 m.

Q= 7.839 l/s

Verificacin del espesor del colchn amortiguador

* clculo de la subpresin

L = (Lh/3)+L L = 12 60 m

ESPESOR DE ESTRATO PERMEAB

ANCHO DE CIMIENTO

LONGITUD TOTAL DE RECORRI

CARGAHIDROSTATICA

)(''* Lx

LhhhcSp


19/63

2 0.30 1.00 1286.50 -1286.50

3 4.00 0.30 936.50 -936.50

4 8.00 2.35 1961.50 -1961.50

5 8.55 2.35 1961.50 -1961.50

6 8.95 1.65 1611.50 -1611.50

7 9.35 1.65 1611.50 -1611.50

8 9.75 1.65 1611.50 -1611.50

9 10.15 1.65 1611.50 -1611.50

10 10.55 1.65 1611.50 -1611.50

11 10.95 1.65 1611.50 -1611.50

12 11.35 1.65 1611.50 -1611.50

13 11.75 1.65 1611.50 -1611.50

14 12.15 1.65 1611.50 -1611.50

15 12.55 1.65 1611.50 -1611.50

16 12.95 1.65 1611.50 -1611.50

17 13.35 1.65 1611.50 -1611.5018 13.75 1.65 1611.50 -1611.50

19 14.15 1.65 1611.50 -1611.50

20 14.55 1.65 1611.50 -1611.50

21 14.95 1.65 1611.50 -1611.50

22 13.33 1.65 1611.50 -1611.50

-2500.00

-2000.00

-1500.00

DIAGRAMA DE PRESIONES


20/63

c) Longitud: Hasta la terminacin de la poza mnimo = 18.99 20.00 m.

d) Espesor e: 1.00

8.14- Dimensionamiento de los Muros de encauzamiento:

a) Longitud: 33.29 35.00 m.

b) Altura Ht= 1.25 (P+Ho): 4.77 4.80 m.

8.15- Diseo de las Ventanas de Captacin:

MARGEN DERECHA Qd = 5.161a) Clculo de la Captacin :

Se tiene:Yn = 0.75 m.


21/63

Yn = 0.830

Area = 3.216 mPerimetro = 5.370 mRadio H. = 0.599 mEspejo = 4.676 mV 1.239 m/shv 0.078 mE = Yn +hv = 0.908 m

Calculo de borde Libre .BL = Yn /3 = 0.28 m.

Usaremos : BL = 0.30 m.

Resultados: 5.28 m.T = 4.68 m.

BL= 0.30 m.

z= 1Yn= 0.83 m.


22/63

Donde : T (B) = 5.28 m.

t (b) = 4.50 m.

Remplazando Lt = 1.750

Asumimos : Lt = 2.00 m.

MARGEN IZQUIERDA Qd = 5.161

a) DISEO DEL CANAL RECTANGULAR DE CAPTACION "Y" :

Se tiene:Yn = 0.75 m.

Area (m) = 3.360Perim (m) = 5.990


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Yn = 0.630

Area = 2.370Perimetro = 5.000Radio H. = 0.474Espejo = 4.570V 1.648hv 0.138E = Yn +hv = 0.768

Calculo de borde Libre .BL = Yn /3 = 0.21 m.

Usaremos : BL = 0.25 m.

Resultados: 5.07 m.T 4 57 m


24/63

Qcaptacin= 3.915 m/s

Lt

Longitud de transicion.

Para & = 12.50 .

Lt = (T - t) * Ctg 12.5 / 2

Donde : T (B) = 5.07 m.t (b) = 4.50 m.

Remplazando Lt = 1.286

Asumimos : Lt = 2.00 m.

d) Diseo de las Ventanas de Captacin:

Consideraciones:

* Las Dimensiones de las ventanas de capatacin se calcularn para el caudal mximo a captar (derivar)

y para la poca de estiaje (carga hidrulica a la altura del barraje).

* La elevacin del fondo del canal respecto a la razante en el ro no debe ser menor que 0.30m, dependien

do de la clase de material en arrastre.

* Para evitar que rocas de gran tamao y cantidad de rboles que acarrea en pocas de crecidas ingresen

a la captacin, se propone la proteccin mediante un sistema de perfiles que irn fijos en un muro de concreto.

Bb

Lt

B

b


25/63

MARGEN DERECHADatos:

Velocidad de predimensionado: 0.7 - 1.0 m/s

asumiendo V = 1.00 m/sescogiendo dimensiones de compuertas segn manual de ARMCO

Escogemos: 72'' x 72''

a = 72'' a = 1.8 m.

b = 72'' b = 1.8 m.

Acomp. = 3.34Qdiseo = 5.16Adiseo = 5.16# comp. = 1.5

2 compuertasv = 0.77 m/s

NMA = 101.31nivel operacin = 99.15CFC = 98.10CFR = 97.50

3.413615

h1 = 1.70 m. Yn = 0.46 m.

Ok

Ho=1.57m

Nivel de operacin.

P = 2.30 m.

para:

m.s.n.m.

m.s.n.m.

m.s.n.m.

ha

YQvH= Hv


26/63

b = ancho del orificio de toma.

h = Carga hidraulica del orificio de toma.

a. Verificacion de Funcionamiento.

h1 = 1.70 m.

h1 / a = 8.5 > 1.4

b. Calculo del coeficiente de descarga (Cd).

Cd = Cv Cc

donde:

Cd = 0.60

c. Calculo del tirante Y1.

Y1= Cc a Y1 = 0.124 m.

d. Calculo de h'

h' = h1- Y1 h' = 1.576 m.

e. Calculo del gasto que pasa por el orificio.

f. Calculo del tirante Y2

V12= 2 g h = 30.9 m/seg

Reemplazando:

Q = 1.23 m/s

Cv = 0.97152

Cd = 0.60

Analisis para el Nivel de Operacin

a = 0.20 m. (asumido)

Funciona como Orificio

Cc = 0.62 (coef. de contraccion)

" x "

)2( hgbaCQ d

g

YVYYY 1

2

1

2

11

2

2

42


27/63

0.5264 0.5416

Como Y2> Yn. (orificio ahogado)

h. Calculo de Longitud de Contraccion (LCc)

L1= a / Cc 0.323

L2= 5 (Y2- Y1) 3.502

LCc = L1+ L2 3.824

i. Calculo del tirante Normal en canal de captacion.

Q = 2.45 m/s

S = 0.0010

n = 0.014

0.9

b = 4.50 m.

1.085 = ( 4.5 Yn ) /

Iterando:

Yn y = 1.085

0.4590 1.0860

0.4591 1.0862

0.4591 1.0864

0.4592 1.0866

0.4592 1.0868

0.4593 1.0870

0.4593 1.0872

0.4594 1.0874

Como conclusion de todos estos calculos podemos decir que:

( 4.500 + 2 Yn)

Yn = 0.46 m.

Abiertas las 2 compuertas hasta : 0.20 m.

3/2

5.0 AR

s

nQ

3/5 3/2


28/63

b. Calculo del tirante Y2

V12= 2 g h = 61.8 m/seg

Reemplazando:

c. Calculo del tirante normalen canal de la ventana de captacion (Yn)

Q = 1.70 m/s

S = 0.0010

n = 0.014

b = 1.8 m.

0.755 = ( 1.8 Yn ) /

Iterando:

Yn y = 0.755

0.7580 0.7548

0.7581 0.7549

0.7581 0.7549

0.7582 0.7550

0.7582 0.7551

0.7583 0.7552

0.7583 0.7552

0.7584 0.7553

Como Y2> Yn. (orificio sumergido)

d. Calculo de Longitud de Contraccion (LCc)

L1= a / Cc 0.323

L2= 5 (Y2- Y1) 5.492

LCc = L1+ L2 LCc = 5.82 m.

( 1.800 + 2 Yn)

Y2 = 1.2 m.

Yn = 0.76 m.

g

YVYYY 1

2

1

2

11

2

2

42

3/2

5.0 AR

s

nQ

3/5 3/2


29/63

Q = 3.41 m/s que puede ser conducido por el canal de aduccion y conduccion.

f. Calculo de la abertura de las compuertas para conducir el caudal de diseo en epocas de maximas avenidas.

Abriendo las 2 compuertas:

a = 0.20 m.

3.149

Abriendo una sola compuertas:

a = 0.40 m.

g. Altura de ventana de captacion.

Tirante maximas avenidas: Tirante en nivel de operaciones:para dos compuertas

Yn = 0.46 m.

Y2 = 0.82 m.

Transicion de salida:

a:angulo de inclinacion.

T : ancho de la toma.

Q = 1.70 m/s

Q = 3.41 m/s

Yn = 0.62 m.

Y2 = 1.22 m.

m.

hgbCd

Qa2


30/63

CFC = 98.10CFR = 97.50

MARGEN DERECHA

C. Verificacion de Funcionamiento.

Funciona:

Vertedero: Si h1/ a es menor o igual a 1.4

Orificio: Si h1 / a es mayor a 1.4

- Sumergido (Y2mayor que Yn)

- Libre (Y2menor que Yn)

D. Formula a emplear.

Donde: Cd = C oef. De descarga.

a = altura del orificio de toma.

b = ancho del orificio de toma.

h = Carga hidraulica del orificio de toma.

a. Verificacion de Funcionamiento.

h1 = 1.70 m.h1 / a = 8.5 > 1.4

b Calculo del coeficiente de descarga (Cd)

Analisis para el Nivel de Operacin


Funciona como Orificio

se

C.F.R.

)2( hgbaCQ d

m.s.n.m.


31/63

g. Calculo del tirante normalen canal de la ventana de captacion (Yn)

Q = 1.02 m/s

S = 0.0010

n = 0.014

b = 1.8 m.

0.452 = ( 2 Yn ) /

Iterando:

Yn y = 0.452

0.4650 0.4536

0.4651 0.4537

0.4651 0.4538

0.4652 0.4539

0.4652 0.4539

0.4653 0.4540

0.4653 0.4541

0.4654 0.4542

Como Y2> Yn. (orificio ahogado)

h. Calculo de Longitud de Contraccion (LCc)

L1= a / Cc 0.323

L2= 5 (Y2- Y1) 3.502

LCc = L1+ L2 3.824

Yn = 0.47 m.

( 1.800 + 2 Yn)

3/2

5.0 AR

s

nQ

3/53/2


32/63

a. Calculo del gasto que pasa por el orificio.

Datos:

b = 1.8 m.

Cd = 0.60

h = H - Y1 = 1.74900

b. Calculo del tirante Y2

V12= 2 g h = 34.3 m/seg

Reemplazando:

c. Calculo del tirante normalen canal de la ventana de captacion (Yn)

Q = 1.27 m/s

S = 0.0010

n = 0.014

b = 1.8 m.

0.562 = ( 1.8 Yn ) /

Q = 1.27 m/s

Y2 = 0.9 m.

( 1.800 + 2 Yn)

Abiertas una sola compuerta hasta : 0.41 m.

Conducen un caudal de : 2.04 m/s

Analisis para maximas avenidas.


)2( hgbaCQ d

g

YVYYY 1

2

1

2

11

2

2

42

3/2

5.0 AR

s

nQ

3/5 3/2


33/63

S = 0.0010

n = 0.014

0.45

b = 4.1 m.

1.125 = ( 4.05 Yn ) /

Iterando:

Yn y = 1.125

0.5030 1.1113

0.5031 1.1115

0.5031 1.1117

0.5032 1.1119

0.5032 1.1121

0.5033 1.1122

0.5033 1.1124

0.5034 1.1126

Conclusion:

En epocas de maximas avenidas teniendo la a 0.503 m. abiertas pasa un caudal de

Q = 2.54 m/s que puede ser conducido por el canal de aduccion y conduccion.

f. Calculo de la abertura de las compuertas para conducir el caudal de diseo en epocas de maximas avenidas.

Abriendo las 2 compuertas:

a = 0.20 m.

( 4.050 + 2 Yn)

Yn = 0.50 m.

Q = 1.27 m/s

3/2

5.0 AR

s

nQ

hgbCd

Qa

2

3/5 3/2


34/63


35/63

97.5000

98.000098.500099.000099.5000

100.0000100.5000

93.2240


36/63

)


37/63


38/63


39/63


40/63

224.45

410.04

626.22

79.91


41/63


42/63


43/63


44/63


45/63


46/63


47/63


48/63


49/63


50/63


51/63


52/63


53/63


54/63


55/63


56/63


57/63


58/63


59/63


60/63


61/63


62/63


63/63

95.000

96.000

97.000

98.000

99.000

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90

Cota

(m

.s.n.m.)

Q ( m / s )

CURVA DE AFORO " Q vs Cota "

92.80

88.2

DISEÑO HIDRAULICO BOCATOMA.xlsx

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