UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERIA CIVIL DISEO DE RAPIDAS Las rpidas (chutes) son usadas para conducir agua desde una elevacin mayor a una ms baja. La estructura puede consistir de una entrada, un tramo inclinado, un disipador de energa y una transicin de salida. El tramo inclinado puede ser un tubo o una seccin abierta. Las rpidas son similaresalascadas,exceptoqueellastransportanelaguasobredistanciasmslargas,con pendientes ms suaves y a travs de distancias ms largas. 1.PARTES DE UNA RAPIDA: Seccin de control Rampa Trayectoria Colchn Amortiguador UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERIA CIVIL 1.1. SECCIN DE CONTROLEs la seccin donde se presenta el cambio de pendiente y se caracteriza porque en esta seccin se produce el tirante crtico. 1.2. RAMPA Es el tramo de canal con pendiente mayor que la crtica presentndose en l un escurrimiento de rgimen sper-critico. 1.3. TRAYECTORIA Es una curva parablica que liga la rampa con la parte inicial del colchn amortiguador. Se adopta esta forma debido a que es la trayectoria libre seguida por el agua, de esta manera se evita que el agua se separe de la plantilla produciendo vibraciones y erosin. 1.4. COLCHN AMORTIGUADOR Es un depsito formado en su parte inicial por un plano inclinado 1.5:1, despus por un fondo plano de nivel inferior al canal de salida con el cual se une mediante un escaln. El objeto del colchn amortiguador es disipar la energa cintica que trae el agua para evitar la erosin de la estructura. 2.CALCULOS HIDRAULICOS DE UNA RAPIDA Calculo del tirante critico en la seccin de control Calculo de la seccin de la rampa Calculo del perfil de la trayectoria Calculo de la longitud y profundidad del colchn amortiguador UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERIA CIVIL 2.1. CALCULO DEL TIRANTE CRITICO EN LA SECCIN DE CONTROL Para obtener este tirante mediante la grfica debe calcularse el factor de seccin Z. =

2.2. CALCULO DE LA RAMPA Consiste en determinar las dimensiones de la seccin, esto se puede hacer aplicando la frmuladeManning,dadoquelarampaeslapartequeabsorbeeldesnivelporsalvar conocemos su pendiente aproximada. 2.3. CALCULO DEL PERFIL DE LA TRAYECTORIA Para definir el perfil de la trayectoria usaremos un sistema de ejes como se muestra, cuyo origen coincide con el final de la rampa. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERIA CIVIL La longitud horizontal (Xf) de la trayectoria se obtiene con la expresin:

= 0.666

2 Y pueden obtenerse una serie de puntos para trazar la curva parablica con la expresin: = +

22

2 Siendo en ambas expresiones S y V la pendiente y velocidad correspondiente a la rampa. 2.4. LONGITUD Y PROFUNDIDAD DEL COLCHN AMORTIGUADOR Para determinar las dimensiones del colchn amortiguador debemos conocer lasCondiciones en que el agua llega al pie de la trayectoria es decir su tirante (1) y su velocidad (1). Estableciendo Bernoulli entre el inicio de la trayectoria y el final del plano 1.5,1 se llega a :

1 =

+ +

+1 =

122: Carga de velocidad al final del plano 1.5:1

=Carga de velocidad en la rampa. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERIA CIVIL

=Proyeccion vertical de la trayectoria

=Altura del plano 1.5:1

1 =Tirante Suponiendo valores de 1 (Aprox. Dc/3) se puede calcular v1 y comprobar el valor d1 mediante:

1 =

1 Hasta obtener el valor de d1. Ya obtenido el valor d1 lo que procede es obtener el tirante conjugado d2 que forma el resalto hidrulico. Esto se facilita usando la grafica N 2 de la relacin de los tirante conjugados entrando con el valor:

1 =

1. 1 Obtendremos el valor de la relacin d2/d1 de donde se despeja d2. La grafica N 3 nos da tambin en funcin del valor F la relacin L/d2 siendo L la longitud del colchn amortiguador. Si conocemos el tirante ds en el canal de salidad podemos obtener la profundidad P del colchn.