PRÁCTICA DEL MÓDULO 3

1. Se tiene un canal de sección transversal revestido (n=0.015), que tiene un ancho de b= 4 m, y una gradiente de i=0.0004. Por este canal circula normalmente un caudal de Q=10.7 m3/s. Con un calado de d = 2m.

Cuando el caudal aumenta a Q=15 m3/s. se requiere extraer Q= 3 m3/s. por un vertedero cuya cresta, está a 2 m. sobre el fondo. Que longitud debe tener el vertedero.

Ymax = 2.3 m

Yn = 2.00 mY2 = 2.25m

h2 = 0.30 m

Q= 3 m3/s

L = 15m

1.- Cálculo de los tirantes

2.- Cálculo de h

h1 = 0.8 x h2 = 0.24 m

h = (0.3 + 0.24)/2 = 0.27

3.- Caudal a Evacuar

4.- Calculo de L

Para µ = 0.5 y aplicando ecuación:

Solución:

2. Calcular hidráulicamente la alcantarilla en el cruce del canal La mora, con un camino parcelario, la pendiente del canal es de 4º/oo, y que no es posible modificarlo, ni antes ni después del cruce, puesto que el canal ya está construido, además el lecho y los taludes son de material pedregoso (canto rodado medio).

Características del canal en tierra:

Q: 5 m3/sb: 2.5 mn: 0.035Z: 1.5Y: 0.95 mV: 1.34 m/s

H: 1.30 (altura de la caja del canal)

Área =

Tirante =

1. Según el problema se tiene:

Velocidad de diseño = 1.34 m/s

Caudal máximo = 5.0 m3/s

Si asumimos una plantilla de 3 m nos resulta un tirante de:

Área: Plantilla x tirante = 3.73 m2

Tirante = 1.24 ≈ 1.25 m

T2 = 3.20 m

En consecuencia podemos asumir una alcantarilla de 2 ojos, cada ojo de sección rectangular de: 1.5 x 1.5, con un borde libre de 0.25 que puede servir para los avenamientos y para caudales imprevistos o extraordinarios mayores a Qmáx.

2. Longitud de transiciones

T1 = b+2Zy = 2.50 + 2*1.50*0.95 = 5.35 m

σ/2 = 45º (para asegurar una mayor capacidad de embalse en casos fortuitos)

Como Lt = resulta demasiado corto se toma: Lt = D + b = 1.5 + 2.5 = 4.0 m

3. Cota de la plantilla de la alcantarilla en el Punto 2

Cota 1 = 100.0 msnm (del perfil del canal)

Nivel de agua en 1 = 100.0 + 0.95 = 100.95 m.s.n.m. Cota en 2 = 100-95 – 1.25 = 99.70 msnm

Nivel de agua en 2 = 99.70 + 1.25 = 100.95 m.s.n.m.

4. Longitud de la alcantarilla

Cota del camino = 102,00

Cota del punto 2 = 99.70

Dif. de cotas = 2.30 m

S= 1 o/oo

Longitud = 5.5 + 2 (1.5 x 2.30) = 12.40 m

5. Cota de la plantilla de la alcantarilla en 3

Cota del punto 2 – (0.001 x 12.40) = 99.70 – 0.0124

Cota de la plantilla en 3 = 99.688

Nivel de agua en 3 = 100.938 m.s.n.m.

6. Cota de la plantilla en el punto 4

Se obtiene del perfil del canal y esta equivale a:

Longitud de alcant. + Transiciones = 20.40 m

Desnivel: 0.004 x 20.40 = 0.0816 m

Cota 1 – 0.0816 = 100.0 – 0.0816 = 99.92

Cota de la plantilla en 4 = 99.92

Nivel de agua en 4 = 99.92 + 0.95 = 100.87 m.s.n.m.

7. Chequeo o comprobación hidráulica

Eº 1 = E4 + ∑ perdidas (A)

En este caso calcularemos las pérdidas analíticamente

Pérdidas por Entrada

Según las ecuaciones descritas:

A1 = (2.5 + 1.5 x 0.95) 0.95 = 3.73 m2

A2 = 2 (1.5 x 1.25) = 3.75 m2

R 1 = 0.63 mR 2 = 0.47 m

S = 0.001

F1 = 2.5 – 2 x 0.95 1 + 1.52 = 5.93 m

F2 = 2 (1.25 x 2 + 1.5) = 8 m

R = 0.55 (promedio)

F = 0.037 (según 2.5.2.3.) Reemplazando valores, se tiene: Pog = 0

Pérdidas por fricción

Perdidas = 12.40 x 0.001

Perdidas = 0.0124 m

Perdidas por salida

Reemplazando valores se obtiene: Pa = 0

8. Sumatoria de pérdidas

Perd. = Pe + Pf + Ps = 0.0124 m

Se puede concluir que cuando se proyecta con velocidades iguales las perdidas de cargas se pueden despreciar.

Reemplazando valores en la igualdad (A)

E1 = E4 = Perdidas

100.0 + 0.95 + 0.092 = 99.92 + 0.95 + 0.0124

101.042 = 100.974

DIF. = 0.068 m

Lo que significa que no habrá problema hidráulico, puesto que la carga hidráulica en 1 es mayor que en 4.

Inclinación de las transiciones

Transición de entrada

4 = 13.3 o sea 13.3:1

100.0 − 99.70

99.92 − 99.65

Transición de salida

4 = 14.6 o sea 14.8:1

Ambas son más planas que 4:1 luego se aceptan

ES Q UEM A DEF INITIVO

3. Diseñar un desarenador para sedimentar las partículas que conduce un canal de riego, diseñado en tierra, con un caudal de 5 m3/s.

El desarenador debe ser de velocidad lenta aplicando:

Para el diseño del desarenador dado se procedió a repartir el caudal total 5 m3/s, para la distribución de caudales de las otras canoas, teniendo como caudal unitario por canoa de 1 m3/s.

= 0.30 m/s

De donde se asume k = 8.25 (granos redondeados según Sudry)D = 0.00005 m: 1.8 g/cm3Despejando los datos se tiene:

= 0.165 m/sTambién se conoce que:

Fórmula de Sco + 8.3d

La teoría de la simple sedimentación

El efecto retardador de la turbulencia

Sabiendo que el diámetro de la partícula es: 0.5 mm, ɤgrava:1.8 g/cm3, realizar el diseño de las 5 canoas, siguiendo el procedimiento enseñado en clase.

Desarrollo:

Hallando la velocidad: utilizando la fórmula de camp.

Se halla a para un diámetro de 0.5 mm

a)       La teoría de la simple sedimentación

è Fórmula de Owen:

Reemplazando d, se tiene: + 8.3x0.00005

W =

Longitud del desarenador:Asumimos: h=1.40 m

V=Qxt = 12.0 m3

Donde:

Redondeando L=4.00 m

CÁLCULO DEL VOLUMEN DE AGUA Y VOLUMEN DEL TANQUE

El ancho del desarenador:

Redondeando b=2.40 m

El tiempo de sedimentación

Redondeando b=12.00 Seg.

Volumen de agua conducida

Capacidad del tanque

V=b x h x L = 13.44 m3

Hallando L corregida:

K = 1.50….v=0.30 m/s

A0=0.316 m2

l=

l=0.562 m

V=3.169 m/s.

De donde se asume k = 8.25 (granos redondeados según Sudry)D = 0.00005 m: 1.8 g/cm3Despejando los datos se tiene:

= 0.165 m/sTambién se conoce que:

Fórmula de Sco + 8.3d

L = 6.00 m.

Calculo de las dimensiones de la compuerta de lavado:

(Se considera una compuerta de sección cuadrada porque se abre hasta la mitad)

Calculo de la velocidad de salida

a)       Cuando existe la presencia de la turbulencia:

è Fórmula de Owen:

Reemplazando d, se tiene: + 8.3x0.00005

W =

De donde:

v=0.30 m/sh=1.29mw’=0.11

Según Levin

w’=αvHallando α:α=0.28De donde:

L=22.76 mL=9.00 m

Según Eghiazaroff

Sabiendo que:

W’=0.084 m/s. (redondeando)

Sabiendo que:

Remplazando datos tenemos:

Para w=0.127 m/s, h=1.29 m, v=0.30 m/s y w’=0.11 m/s y w’= 0.084 m/s.

Lprom = 15.88

Redondeando L=16.00m

Para el diseño del desarenador dado se procedió a repartir el caudal total 5 m3/s, para la distribución de caudales de las otras canoas, teniendo como caudal unitario por canoa de 1 m3/s.