Diseño Test

DISEÑO BOCATOMA FLUVIAL MIXTA

DATOS:Ancho del cauce (b) = 252 mQ max Avenida = 3134.57 m3/segQ min = 18.75 m3/segQ max = 333 m3/segQ promedio mensual = 333 m3/segCota lecho del rio:Aguas arriba del barraje= 325 m.s.n.mD50(del mat del cauce) = 1 mmSrio = 0.00600 m/m

1. DISEÑO DEL BARRAJE:

Barraje Fijo= Lbf = 2/3*b = 168.00 mBarraje movil= Lbm = 1/3*b = 84.00 m

CAUDALES MAX AVENIDA:Asegurando la apertura de las compuertas del barraje movil en caso de un evento extraordinario en el rioQbf = 2/3*Qmax Aven = 2089.71 m3/segQbm = 1/3*Qmax Aven = 1044.86 m3/seg

Qdiseño = 2089.71 m3/seg

Además sabemos que: Q=Cd*L*(He)^3/2 (formula vertederos)

Ingrese el cd = 2.40

Reemplazando = 2089.71 = 2.4*168*(He)^3/2

He = 2.99 m

Carga de max avenida el cual se utilizara para el salto hidraulico y para el diseño estructural del barraje fijoy muro de encausamiento

Calculo de la altura de carga sobre la cresta en tiempo de estiaje:

Qmin = 18.75 m3/seg

Q=Cd*L*(He)^3/2 (formula vertederos)

Reemplazando = 18.75 = 2.4*168*(He)^3/2

He = 0.13 m

CALCULO DE LA ALTURA DEL BARRAJE

Aplicando bernoulli en el canal de conduccion y el rio:

Zr + P + He = Zc + Yc + (Vc)^2/2g + hf

Zrio = 325 m.s.n.mHe = 0.13 m

Ingrese datos:Zc = 327.00 m.s.n.mYc = 0.92 mVc = 3.00 m/segHf = 0.25 m (0.10 - 0.20)

Reemplazando y Resolviendo:325+P+0.13 = 327+0.92+3^2/2g+0.25

P = 3.50 3.60

VERIFICAR = H + 1 < P 3.99 < 3.60

2. DIMENSIONAMIENTO DE LA POSA DISIPADORA:

Srio = 0.00600 m/mn = (como dato) = 0.043 (colocar "0" si no es dato)D50(del mat del cauce) = 50 mmn = 0.031*(D50)^1/6 = 0.000n = 0.043

CALCULO DE TIRANTE DEL RIO, Para condiciones de maxima avenida:

De la ecuac de manning: Q = (Rh)^2/3*S^1/2*A/n Rh= A/P

3134.57 = 0.006^1/2*(A/P)^2/3*A/0.043

A^5/3 = K*(P)^2/3 …. (1) RESOLVER ESA A = 252*Yn ECUACIONK = 1740.086362P = 252 + 2*Yn

De las ecuac para canal rectangular: A = b*y P = b +2y

m @

Ingresar Yn del rio = 3.22 m Vrio = 3.86

CALCULO DEL TIRANTE Y1 :Qbf = 2089.71

Bbf = 168.00

Hv = Vo^2/2g , Pero Vo = Q/A = Q/(b*yo) = 2089.71/(168*yo)

Pero: yo = P + Hd >>>> yo = 3.6 + HdReemplazando.

Vo = 12.439/(3.6 + Hd)>>>>> Hv = 12.439^2/(3.6 + Hd)^2*19.62 ….. (2)

Además sabemos que:He = Hd + Hv2.99 = Hd + Hv >>>>> Hd = 2.99 - Hv

REEMPLAZANDO 3 EN 2 Y RESOLVIENDO:

Hv = 12.439^2/(3.6 + 2.99 - Hv)^2*19.62 >>>>> RESOLVER ESA ECUACION

Ingrese Hv = 0.19 m>>>>> Hd = 2.80 m

0.10*Hv = 0.019 m

Aplicando Bernoulli entre 0 y 1 :

Zr + P + He = Z1 + Y1 + (V1)^2/2g + hf

Zr + 3.6+2.99 = Z1 + Y1 + 2089.71^2/((168*Y1)^2*(2*9.81)) + 0.019

Si: r = Zr - Z1 , Entonces : 6.571 + r = Y1 + 7.886/ Y1^2 …. (4)

Además sabemos que el tirante conjugado es:

Y2 = -Y1/2 +(Y1/4 + 2V1^2*Y1/g)^1/2F =

Y2 = -Y1/2 + (Y1/4 + 2*15.772/ Y1)^1/2 FF

Y2 = -Y1/2 + (Y1/4 + 31.544/ Y1)^1/2

Dando Valores a "r", si Yn = 3.22 m

Hallando Hv, Hd y h 0-1 =

h 0-1 = 0.10*(Vo^2/2*g) =

r Y1 Y2 Condicion0.50 1.155 4.677 >1.00 1.104 4.819 >1.50 1.060 4.949 >2.00 1.022 5.068 <2.50 0.988 5.178 <3.00 0.862 5.636 <

VERIFICAR:

ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR :

t = 0.15( Y2- Y1)

FORMA DE LA CRESTA DEL BARRAJE:

X^n=K(Hd)^(n-1)*Y Ingrese datos: n = 1.85K = 2.00

X^1.85 = 2(Hd)^(0.85)*Y

Dando valores a "Y" : Si: r = 2.00 mP = 3.60 m

X 0.00 1.60 2.33Y 0.00 0.50 1.00

bteorico = 5.90 mForma de la curva de transición entre el barraje y la poza disipadora

Rmin = 0.5Hd = 1.40 mRmax = 2.0Hd = 5.6 m >>>>

Asumiendo un talud (z) = 1.00 Disthorizontal = R*sen a =>>>> a° = 45.00

bpractico = 8.02 mVENTANA DE CAPTACION

Qe= Qdemanda + Qdesripiador + Qdesarenador + Qinfiltracion

Qdemanda = Modulo de riego = 1.00 Lt/seg/HectareasN° de Hectareas = 4000 Has

Qriego = 4000 Lt/seg <> 4

Yn + r > 1.15*Y2

Qdesripiador = 0.50 m3/seg (Asumido)

Qdesarenador = 1.00 m3/seg (Asumido)

Qinfiltracion = 0.00 m3/seg (Asumido)

>>>>> Qentrada = 4 + 0.5 + 1 + 0 >>>> Qentrada = 5.50

COMO ORIFICIO: Q = cd*At*(2g*Hl)^1/2 …. (A) h

Se diseñara en estiaje, con la finalidad de asegurar el caudal que se va a derivarAlfeizar de la ventana de captacion = 1.00 m

Hl = (P - ho + he -H/2) Hl = 3.6 + 0.13 - 1 - H/2 >>>> Hl = 2.73 - H/2

Calculo del Cd:Re = V*D/V' V' = 1.00E-06

V = 1.0 - 2.0 m/seg >>>> V = 1.50 m/segD = min dimension del orificio = 1.50 m

Reemplazando : Re = 1.5*1.5/0.000001 >>> Re =

Además , sabemos que para Re > 10^5 se tiene: Cv = 0.99Cc = 0.605Cd = 0.60

Reemplazando en A: 5.5 = 0.6*2h^2(19.62*2.73 - H/2)^1/2 ….. RESOLVER LA ECUAC

Ingresar H = 0.80 m >>>> L = 1.6At = 1.28 m2

Verificamos V: 1 < V < 2 m/seg Q = A/V = 5.5/1.28V = 4.30 m/seg >>> 2 m/s … Wrong

Tabulando valores: 0.10 1.40

H (m) L (m) V = Q/A0.80 3 2.290.90 3.2 1.911.00 3.4 1.621.10 3.6 1.39

D H = m DL =

1.20 3.8 1.211.30 4 1.061.40 4.2 0.941.50 4.4 0.831.60 4.6 0.75

>>>> Tomamos un H = 0.80 m >>>> L = 3

V = 2.29 m/seg >> 2 m/s … Wrong At =

VERFICAR: H + 1 < P 2.80 < 3.60

COMO VERTEDERO: Q = C*L*(He)^3/2

Datos: C = 1.84 (Coef. Normalizado de vertedero)L = 3 mQ = 5.50 m3/seg

reemplazando: 5.5 = 1.84*3*(He)^3/2 >>> He = 1.00

>>> Areal = At + Arejilla(10% del At) Areal = 2.4 + 0.10*2.4Areal = 2.64 m2

Comprobando Velocidad: V = Q/A = 5.5/2.64 >>> V = 2.08

DISEÑO DEL CANAL DE LIMPIA:

Velocidad de inicio de arrastre: Vc = 1.5*C*D^1/2

Ingrese: C = 4.50(Diam del grano mayor) D = 0.05 m

Reempl Vc = 1.5*4.5*(0.05)^1/2Vc = 1.51 m/seg

Qlimpia= 2*Qcaptacion= 2*5.5 = 11 m3/segQlimpia= Qmedio anual del rio= m3/seg (C253)

FORMA DE HALLANDO EL "Y"b = 1/10*ancho del barraje movil = 1/10*84 = 8.40 mb = 5 m (como minimo) = 5.00 m

badoptado= 8.50 mPENDIENTE DEL CANAL DE LIMPIA

Sc = (n^2*g^(10/9))/q^(2/9)

n Concreto 0.014 - 0.016 = 0.014q (Qunitario) = Q/b = 11/8.5 = 1.294 m3/seg/mg (acel de la gravedad) = 9.81 m/seg2

Sc = 0.0023 m/mPero: 0.01 <= S <= 0.02 Adoptando un S: 0.010 m/m

Calculo del tirante en el canal de limpiaQ = (Rh)^2/3*S^1/2*A/n Rh= A/P

11 = 0.01^1/2*(A/P)^2/3*A/0.014

De las ecuac para canal rectangular: A = 8.5*y P = 8.5 + 2*y

A^5/3 = K*(P)^2/3 …. (1) RESOLVER ESA A = 8.5*y ECUACIONK = 1.5400P = 8.5 + 2*y

Ingresar Y = 0.42 m Comprobando Vel:= 11/(0.42*8.5)

OTRA FORMA HALLANDO EL "b" DEL CANAL DE LIMPIA

PENDIENTE DEL CANAL DE LIMPIASc = (n^2*g^(10/9))/q^(2/9)

n Concreto 0.014 - 0.016 = 0.014q (Qunitario) = Q/b = 3134.57/252 = 12.439 m3/seg/mg (acel de la gravedad) = 9.81 m/seg2

Sc = 0.0014 m/mPero: 0.01 <= S <= 0.02 Adoptando un S: 0.0014 m/m

Calculo de la base del canal de limpiaQ = (Rh)^2/3*S^1/2*A/n Rh= A/P

11 = 0.0014^1/2*(A/P)^2/3*A/0.014

Ademas sabemos que: Y = P = 3.60 m

De las ecuac para canal rectangular: A = y*b P = b + 2*y

A^5/3 = K*(P)^2/3 …. (1) RESOLVER ESA A = 3.6*b ECUACIONK = 4.1158P = b + 2*3.6

Ingresar b = 1.55 m Comprobando Vel:= 11/(1.55*3.6)

DISEÑO DEL DESRRIPIADOR:

Qdesrripiador= 1/10 - 1/20 (Qentrada) = 5.50 m3/segAsumimos = 0.10 >> Qdesrri= 0.55 m3/segS >= 2%, Asumimos = 0.0200 m/mn Concreto 0.014 - 0.016 = 0.014

como canal trapezoidal = Q = (Rh)^2/3*S^1/2*A/n Resolver MEF

Asegurando la apertura de las compuertas del barraje movil en caso de un evento extraordinario en el rio

Carga de max avenida el cual se utilizara para el salto hidraulico y para el diseño estructural del barraje fijo

(0.10 - 0.20)

m

WRONG

Qmax avenida = 3134.57 m3/segb = 252.00 m

RESOLVER ESA ECUACION

m/seg

m3/seg

m

Hd = 2.99 - Hv

V1/(g*Y1)^(1/2)> 1 Supercritico< 1 Subcritico

0.001Y1 = 1 Seguir intentando

1.001 Seguir intentando

DY =

Yn + r Resalto3.72 Alargado4.22 Alargado4.72 Alargado5.22 Sumergido5.72 Sumergido6.22 Sumergido

>>>>> L = 5*(Y2-Y1)

K n

Vertical (0) 2.000 1.8503 a 1 (0.33) 1.939 1.8363 a 2 (0.66) 1.939 1.8103 a 3 (1.0) 1.873 1.776

2.91 3.40 3.83 4.23 4.59 4.941.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00

Asuminos R = 3.00 m

2.121 m

Qdemanda + Qdesripiador + Qdesarenador + Qinfiltracion

Lt/seg/Hectareas

m3/seg

Pendiente de caras Aguas

Arriba

m3/seg

L =2h (considerado)

At = h*LAt = 2h^2

m/seg2

2.25E+06

0.00 (ingrese Cd)

….. RESOLVER LA ECUAC

m

>>> 2 m/s … Wrong

m

m

2.4 m

OK

m

>>> 2 m/s … Wrong

Tipo de mat C

3.2

3.9

3.5 - 4.5

Arena y grava redondeadaGrava

cuadrada(rectangular)

mezcla de arena y grava

P = 8.5 + 2*y

RESOLVER ESA ECUACION

3.081 m/seg

P = b + 2*y

RESOLVER ESA ECUACION

1.971 m/seg

Seguir intentandoSeguir intentando

5.26 5.57 5.87 6.15 0.00 1.604.50 5.00 5.50 6.00 0.00 0.50