DISEÑO DE UNA BOCATOMAMEMORIA DE CALCULOS A) B) DATOS DEL DISEÑO - Caudal de máximas avenidas Qmax = 4.00 m3/seg - Caudal dominante Q = 1.50 m3/seg - Caudal de captación Qd = - Pendiente del canal S = 0.050 m3/seg 0.0700 SOLUCION DEL PROBLEMA Tenemos que el caudal de captación es menor que la descarga promedio del río y contamos con un fujo uniforme la que nos sugiere usar un Barraje Fijo Qd < Q OK además por condiciones del problema, se trata de elevar el tirante del agua a cotas superiores, lo que implica el uso del barraje, esto pués según el cálculo, el tirante dominante de las aguas del río es mayor que la altura mínima del barraje de 0.60 m. CALCULO DEL ANCHO DE ENCAUSAMIENTO b.1 Usando la fórmula: Ae = 2.45 Q1/2 reemplazando Ae=4.9 m para ploteo Ae= 3 m b.2 Cáculo de la ventana de captación * Usaremos la siguiente fórmula 0.30 Q h1 = 1 . 5∗N∗Ln ( ) 2 3 la ventana de captación trabajará en todo momento como orificio, donde : Q= caudal de derivación = 0.05 m3/seg N= Número de ventanas = 1.00 Ln= Ancho de la ventana de captación = 1.50 m h1 = 0.08 m Q = 0.05 m3/seg N = 1.00 Ln = 0.80 m h1 = 0.12 m Q = 0.05 m3/seg N = 1.00 reemplazando datos tenemos : para : reemplazando datos tenemos : Para : reemplazando datos tenemos : Para : Ln = 1.00 m h1 = 0.10 m Q = 0.05 m3/seg (1) reemplazando datos tenemos : N = 1.00 de la cual la velocidad media del río es: luego y asumido en la fórmula (2) tenemos : tomamos : º el ángulo alfa.8 . los resutados mas adecuados son : * N = 1. para la cual tomamos los datos del perfil longitudinal del río.00 Ln = 1. debe estar entre los 0º y 10º.09 m luego considerando las dimensiones horizontal como vertical. elegiremos el valor de 10º. según Kiselev v arccos r ve (2) donde : Vr = velocidad media del río = Ve = velocidad de entrada del canal = 0.20 m/s = 5.12 m busquemos el ángulo de dirección adecuado entre el río y el canal . además es mas conveniente topográficamente * requerimos para datos posteriores la pendiente promedio del lecho del río. 1/4 pero la colocación de estas rejillas nos ocupan areas las cuales deben ser recompensada con el cálculo de las perdidas de carga la perdida de carga la evaluamos con la fórmula de de Houk . de allí. del plano de perfil S - = 0. el tirante a todo lo largo y calculamos una ecuación de regresión de una recta la pendiente de la ecuación de la recta. con el perfil de fondo.2 m/seg Vr = 1.65 m/seg Ve = 1.00 Ln = 0.1.14 = 5. para facilitar la limpieza 45º 1 .80 m h1 = 0.20 m h1 = 0.150 m/m rejillas de la ventana de captación : se usará fierro o platinas de 1/4" @ 0.20 m de espesor para evitar el ingreso de materiales no deseados con un talud recomendable de 1 1/4 . 32∗ *sen β∗( sec α ) e ( ) donde: (3) .15 φ∗v 2 8 he =1 . 00 º 0.00 º (4) . por uso de las rejillas será b= cosLnθ +φ∗Nr donde : ángulo de desviación frontal Ln= longitud del ancho de la ventana el nùmero de rejillas es = 10.00 º e = espaciamiento entre rejillas es 3.10 m reemplazando datos tenemos he = he = 9.27 pulg V = velocidad del flujo en las rejillas 1.25 m luego altura total de la ventana de captación será * hv = h1 + he hv = 0.23 pulg/seg angulo de inclinación de las rejillas [ 45º .20 47.94 pulg 45.76º] angulo de ingreso calculado anteriormente 5.9 pulg 0.4 m luego el ancho real.he = perdida de carga en pulgadas = diámetro de las rejillas en púlgadas 0. que es igual al ancho total de la ventana b2 = ancho del canal de conducción b2 calculamos.2 transición la transición conecta las ventanas de captación con la entrada al canal de conducción y se cálcula : L= donde : b1 (5) b 1− b2 2∗tan 12.86 m las ventanas de captación es uno y tienen la siguiente dimensión.4 m b. con el caudal de diseño. 5 º = 1.30 m b1 = ancho de entrada. .86 m H = 0. y llevan rejillas de 1/4". cada 0. la misma que se hallará a una sección de maxima eficiencia y mínima infiltración. para lo cual usamos el programa Hcanales.Nºr= número de rejillas a colocar Nº r = Ln/010-1 Nº r = b = 7 und reemplazando datos tenemos : por lo tanto : 0.10 m ventana de captación B = 0. 000 m b2 = 0. (5) tenemos la longitud de transición : L = 1.500 m y si reemplamos en la ec.500 m para ploteo 0.fig 01 de las cuales : seccion de máxima eficiencia luego el ancho del canal de derivacion b2 1 = 50.8 m . 3 Diseño del barraje * altura del barraje para su cálculo tendremos en cuenta lo siguiente (6) PB=h+ P+ 0.86 m H = 0.72 m el nivel de máxima será la suma de la cota de la cresta mas la carga sobre el barraje NMA = 1. es decir que toda la avenida pase sobre el barraje Q=C . 1 donde P = altura neta del barraje = 0.85 m3/seg luego reemplazando datos tenemos : además la descarga también esta definida como : Q1 =c 1∗A 1∗√ 2∗g∗Dh1 .86 m Q1 = 0.10 h1= h2 1.20 coeficiente de descarga L= ancho total que tendrá el barraje 3. considerando la situación mas crítica.00 m reemplazando en ec (7) tenemos Ho = 0.40 m (estimado de acuerdo a las consideraciones del diseño) h = altura de ventana de captación 0.5 descarga atraves de la ventana de captación Q1 Q1= 3 ( 3 2 √ 2 g∗C∗L∗ H 22 −H 12 3 ) (8) C= coeficiente de descarga en orificios sumergidos h2= es la carga total medida desde el nivel de aguas hasta la cobertura inferior de la compuerta h2= H+Hv+0.9 m b.4 m = 0.4 Caudal máximo de derivación se calcula la carga sobre el barraje.19 m carga total medida desde el nivel de agua hasta la cresta del orificio h1=H+0. L .82 m longitud de la cresta (en este caso ancho total de la ventana de captación) L = 0.59 H + PB m b. H (7) 3 2 Q= caudal máximo 4.b.10 L= = 0.10 carga de seguridad PB luego en 1 = 0.00 m3/seg c= coeficiente 2. los datos son : c1 = c B = 0.4 m (9) .60 h1 = 0. 100 0. y = son coordenadas de perfil de la cresta. 7 tenemos : Hd = 0.00 0. 85 =2∗H d ∗Y tabulando estos datos tenemos : nº X Y 1 0.20 coeficiente L= 3.400 7 0.5 * Hd = 0. 85 * 0. 85 donde : x.54 m b.200 1.30 r= m curva de descarga .50 0.78 12 1. H 3.2 * Hd = 0.200 0.08 5 0.60 0.25 m Y 2= Pb+H 0 +0 .10 14 1.04 4 0.00 m3/s 3 2 donde c= 2.175 * Hd = 0.20 1.9 m Ho = 0.800 0.40 algunas dimensiones para el ploteo del perfil Creaguer I1= 0.200 8 0.80 1.10 0.00 1.64 m2 = 0.80 0.000 0.70 0.14 0. L .20 1.00 0.40 0.22 0.400 1. 2−Dh1 (10) donde : Pb = 0.00 0.000 2 0.282 * Hd = 0.000 9 0.600 6 0.00 ancho total del barraje menos ancho asumido reemplazando en la ec.59 m luego la ecuacion 15 resulta : X 1 .A1= area de las ventanas de captación reemplazando en ec (9) Dh1 luego el tirante Y2 = = 0.72 m luego en 10 Y2 = 1. con origen en el punto mas alto: Hd = altura de diseño para un caudal máximo de 75%Qmax Qd = de la fórmula (7) Q=C .011 3 0.17 m I2= 0.30 0.93 13 1. 85=2∗H d∗Y 0 .30 1. y con la pendiente vertical de carga aguas arriba el perfil tipo Creaguer tenemos : (11) X 1 .27 1.40 0.40 0.60 0.12 m r' = 0.6 dimensionamiento del barraje : de acuerdo a los perfiles WES (water experimental station).52 10 0.30 0.20 0.90 0.10 m r= 0.64 11 1. Dimencionamiento de la Base del Barraje B= Ht ( γ c −1 ) Donde: Ht=altura de carga total =peso especifico del concreto B= (12) 1/ 2 1.39 . 00 m Hd Pb H1 reemplazando datos en la ecuación despejada de 16.59 m Qd = 3.14 m luego calculamos el resalto hidraùlico con el programa Hcanales : fig 03 de la cual obtenemos L= longitud del colchón disipador para ploteo asumimos = 1.7 calculo de la longitud del colchón disipador requerimos calcular el tirante de agua.b.00 m luego el tirante aguas abajo será : fig 04 . H1 = 0. tenemos.03 0. en la curva de descarga.9 m Hd = 0.00 m3/s L = 3. para lo cual hacemos uso del ecuacion de Bernoulli.60 m = 2. en la cresta y en esta curva Pb + H d + Vd^2/2g = H1 + V1^2/2g despejando : PB + H d + 2 Qd Qd 1 1 ∗ =H 1 + ∗ 2∗g L∗H d 2 g L∗H 1 ( ) ( 2 ) (13) donde : Pb = 0. . 00 m reemplazando en 15 tenemos : en 14 tenemos : 0.9 m Hd = 0.25 m e = 0.de la fig 04 calculamos : Yn = El tirante aguas abajo será Yn = 0.21 m b.93 .53 z = 1.00 m3/s Lb = 3.00 m2/seg.2∗q ∗z 0 . caudal por unidad de ancho Qd = 3.59 m Yn = 0.21 m q= 1.8 Cálculo de espesor del colchon disipador se calcula con la formula de Taraimovich 0 .25 (14) (15) z=Pb+ Hd−Yn donde : Pb = 0.21 m 1.5 e=0. 00 1.21 m = 6.30 10.9 Pb = 0.11 control de la filtración H= c.25 m L > 1. la que puede ser considerada como piedras para cual valor se tiene C = 0.20 por condiciones del problema tenemos : en la superficie se cuenta con un material de grava cuadrada de 0. caudal por unidad de ancho z= 1.9 m Luego en la ecuación 17 tenemos : L = 0. con un tamaño máximo del 21/2".1 m b.50 para ploteo delantal aguas arriba será 2/3* L (18) para ploteo b.00 m2/seg.68 m L = 0.00 1.50 L = 1.46 m La = 0.4 m de espesor.59 m Yn = 0.Yn Pb = 0.8 * L Ls = 1.00 1.25 m Yn= 0.40 5.21 m .70 m La = La = 0.50 m L > H = 1.9 El dentellón al final del colchón se calcula con la formula de Vigsvgo: (16) 1/2 1/2 Hs=k (q( z ) ) −Yn donde : k= esta en función de la longitud del colchon disipador y el tirante normal aguas abajo L= pero : 1.00 tabla 2 Ls/Yn K= 1. 2∗c∗ donde : c= coeficiente.H (19) Pb + Hd .10 de la tabla Ls/Yn K <5 1.20 20.28 m Yn = 0.21 m reemplazando en 16 Hs = 1. del metodo de Bligh.b.250 de tabla 2 luego : q= 1.9 m Hd = 0.10 Los delantales tendrán la siguiente dimensión aguas abajo será √ L=2 .60 m Ls = 0. = (17) pb 13 1. 1 m cuya altura es determinada por la curva de remanso el muro de encauzamiento dentro de la poza de disipación será Hmp = y + BL (22) donde : y= tirante conjugado = Hmp = 1.587 2.50 = Ld + 0.20 m b.00 .00 0.16 m Ld = 0.9+0.2 1.21 Ld = 0.50 0.12 luego la altura del encausamiento lateral será Hel = Hel = P b + H d + BL (21) donde: Pb = 0.23 +0.3 Ld=0.39 2.9 m Hd = 0.50 m 2.72 m BL = 0.30 usando el método de Bligh L≥ ∑ Li (20) 1.- calculo del dentellón aguas arriba 1.1 m 80.