UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTAFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

RÁPIDA DE MALAGA ALUMNO:

ARRASCUE BAZAN, Einer Javier RAMIREZ RAMIREZ, Fred Kevin

DOCENTE:

Ing. HUGO ROJAS

NUEVO CHIMBOTE, NOVIEMBRE DEL 2013

RÁPIDAS1. INTRODUCCION

La presente trabajo Técnico ilustra la aplicación de estructuras de rápidas en canales. Se basa en información desarrollada para el Proyecto:“Construcción del canal Carlos Light – Rapida de Malaga”.El Canal Carlos Light se desarrolla en una extensión de 40 Km de longitud y tiene una capacidad de conducción de 7m3/s, en la cual esta diseñada la Rapida de Malaga. La canalización permitirá evitar las pérdidas por filtración, Asimismo posibilitará mejorar el riego de las tierras de cultivo que actualmente se encuentran ociosas.La ubicación política del Proyecto corresponde al distrito de Cascajal, provincia del Santa , departamento de Ancash. El desarrollo del trabajo supone la solución al problema de caídas abruptas mediante rápidas como elementos de enlace entre dos tramos de canal con diferencia de cotas apreciables en longitudes cortas, en donde no es aplicable la ecuación de Manning. En tal sentido, este trabajo desarrolla sólo uno de los métodos existentes en el diseño hidráulico de rápidas, al que se le ha reforzado mediante el empleo de la hoja de cálculo para el procesamiento de datos y la obtención de los gráficos requeridos.

2. OBJETIVOS

- Realizar el diseño hidráulico de una rápida.

- Optimizar el diseño hidráulico para obtener una estructura económica y funcional.

3. FUNDAMENTOS TEORICOS

Las rápidas son estructuras que sirven para conectar dos tramos de un canal, cuyo desnivel es bastante grande en una longitud relativamente corta. Solo un estudio económico comparativo ayudara a decidir en la utilización de una rápida o una serie de caídas escalonadas, conocidas como gradas. Para el diseño es necesario conocer las propiedades hidráulicas, las elevaciones de la rasante y de las secciones del canal aguas arriba y aguas abajo de la rápida, así mismo un perfil longitudinal del tramo donde se ubica la estructura. Una rápida consta de las siguientes partes:

Transición de entrada

Transiciona el flujo desde el canal aguas arriba de la estructura hacia el tramo inclinado. Debe proveer un control para impedir la aceleración del agua y la erosión en el canal. El control es logrado por la combinación de una retención, un vertedero o un control notch en la entrada. La entrada usada deberá ser simétrica con respecto al eje de la rápida, permitir el paso de la capacidad total del canal aguas arriba hacia la rápida con el tirante normal de aguas arriba, y donde sea requerido, permitir la evacuación de las aguas del canal cuando la operación de la rápida sea suspendida. Las pérdidas de carga a través de la entrada podrían ser despreciadas en el caso que sean lo suficientemente pequeñas que no afecten el resultado final. De otra manera, las pérdidas a través de la entrada deben ser calculadas y usadas en la determinación del nivel de energía en el inicio del tramo inclinado. Si la pendiente del fondo de la entrada es suave puede asumirse que el flujo crítico ocurre donde la pendiente suave de la entrada cambia a la pendiente fuerte del tramo inclinado. En el caso que la pendiente de la entrada sea suficientemente pronunciada para soportar una velocidad mayor que la velocidad crítica, debería calcularse dicha velocidad y tirante correspondiente, para determinar la gradiente de energía al inicio del tramo inclinado.

Sección de control

Es la sección correspondiente al punto donde comienza la pendiente fuerte de la rápida.

Canal de la rápida

Es la sección comprendida entre la sección de control y el principio de de la trayectoria, puede tener de acuerdo a la configuración del terreno una o varias pendientes, pudiendo ser de sección trapezoidal o rectangular, es necesario tener atención en el aumento del volumen de la corriente por acción del aire incorporado cuando las velocidades halladas exceden 10m/s.

Trayectoria

Es una curva parabólica vertical, que une las pendientes últimas de la rápida con el plano inclinado del principio del colchón amortiguador, de tal manera que debe diseñarse de modo que la corriente de agua permanezca en contacto con el fondo del canal y no se produzcan vacíos.

Si la trayectoria se calcula con el valor de la aceleración de la gravedad como componente vertical, no habrá presión de agua sobre el fondo y el espacio ocupado por el aire aumentara, limitándose así la capacidad del canal. Por tal razón es conveniente usar como

componente vertical un valor inferior a la aceleración de la gravedad o incrementar el valor de la velocidad para que la lámina de agua se adhiera al fondo del canal.

Tanque o colchón amortiguador

Tiene su aplicación en vertederos de excedencias, rápidas y estructuras de caída libre. Al pie de la caída se presenta el tirante mínimo hmin y por lo tanto la energía específica máxima

Transición de salida.Una transición de salida es usada cuando es necesario para transicionar el flujo entre el disipador de energía y el canal después. Si es necesario proveer el tirante de aguas abajo (tailwater) al disipador de energía, la superficie de agua en la salida debe ser controlada. Si se construye una transición de salida de concreto y cuando no hay control del flujo después en el canal, la transición puede ser usada pare proveer al remanso elevando el piso de la transición en el piso de la uña.

El tirante de aguas abajo también puede ser provisto por la construcción de un control dentro de la transición de salida. La pérdida de carga en la transición de salida es despreciable.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Coeficiente de rugosidad de MANNING

• En el cálculo de las características de flujo en una estructura de este tipo son usados valores conservadores del coeficiente de rugosidad de MANNING “n” cuando se calcula la altura de muros en una rápida de concreto, se asume valores de n=0.14 y en el cálculo de niveles de energía valores de n=0.010.

• Para caudales mayores de 3 m3/s, deberá chequearse el número de Froude a lo largo del tramo rápido, para evitar que el flujo no se despegue del fondo.

PANEL FOTOGRÁFICO

RAPIDA DE MALAGA

SECCION DE CONTROL

KM 0+00 CANAL CARLOS LEIGH

TRANSICION DE ENTRADA

COMPUERTA MECANICA DEL CANAL

CARLOS LEIGTH

CANAL LATERAL

ALCANTARILLA

COLCHON DISIPADOR

TRAYECTORIA

MIRA DE CAUDAL

CANAL CARLOS LEIGTH

CAIDAS QUE DISMINUYEN LA VELOCIDAD DEL FLUJO

DADOS AMORTIGUADORES