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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
