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8/16/2019 Informe Calculo Hidraulico Bocatoma
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DISEÑO
HIDRAULICO
BOCATOMA
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Tipo de Bocatoma:
El tipo de bocatoma que hemos considerado en muestro proyecto es de BarrajeMixto, el cual consta de:
(a) Una presa derivadora impermeable (concreto ciclópeo) (b) Un rente de re!ulación y limpia, perpendicular al sentido de la corriente (c) Un rente de captación
Caudales de diseño:
Qrio = 860.00 m³/s CAUDAL DEL RIOQderivacion = 15.5 m³/s CAUDAL DE DI!E"O DEL CA#AL
"e acuerdo a los datos que nos han dado se obtiene el si!uiente: Qdise$o = 860.00 m³/s
Cálculo del Coeficiente de Rugosidad:
1.% #alor b$sico de ru!osidad por cantos rodados y arena !ruesa 0.0&8
&.% %ncremento por el !rado de %rre!ularidad (poco irre!ular) 0.005
.% %ncremento por el cambio de dimensiones ocasionales %%%%%%%%%%%'.% &umento por 'bstrucciones por arrastre de races 0.000
5.% &umento por #e!etación 0.005
n =0.038
Determinación de la Pendiente en el lugar de estudio:
El c$lculo de la pendiente se ha obtenido en el peril lon!itudinal, est$ pendienteest$ comprendida entre los tramos de un ilometraje*
&ncho de +lantilla (b) = 180.00 m
+endiente () = 0.00(
En unción a la topo!raa dada y procurando que la lon!itud del barraje conserve
las mismas condiciones naturales del cauce, con el objeto de no causarmodiicaciones en su r-!imen*
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Cotas y Altura del Barraje:
1. Calculo de la cota de Cresta del Aliiadero:
.*.* /$lculo de la <ura del Barraje +:
Da)os*
Q = 860.00 m³/s
+ = 180.00 m
n = 0.08
! = 0.00(
Por tanteo:
Q=1
n. R
2 /3. S
1/2. A
Q .n
S1/2 =(b .d )( b . db+2d )
2 /3
,0.60 = ,0.5,
INTERACCION PARA ALTURA DE ARRA!E
d (m) Q .n .√ S(b. d)( b . db+2d )
2/3
".#0 ,0.600( 8,.((&".#" ,0.600( ,.'10".#03 ,0.600( ,0.586&
- = 1.60 m
! sedimento: Tam"i#n llamado Altura del $m"ral del ertedero de captación.
!o % &.'& m
/o0 cota del lecho detr$s del barraje vertedero
ho0 altura necesaria para evitar el in!reso de material de arrastre (se recomiendaho 1 2*32 m)*
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h0 altura que necesita la ventana de captación para poder captar el caudal dederivación 4d (asumir que unciona como vertedero) 2*52 sumando de se!uridad con el in de corre!ir eectos de oleaje y coeicientes de la ormula, pudiendo ser mayor de ser posible*
(. )ongitud del "arraje fijo y del "arraje móil
a* "imensionamiento:
a*. +or relación de $reas:
El $rea hidr$ulica del canal desarenador tiene una relacion de .6.2 del $reaobstruida por el aliviadero, teni-ndose:
A1 = A& /10 1
Donde :
7 de pilares 0 .00
&. 0 8rea del barraje móvil
&5 0 8rea del barraje ijo
7 de compuertas 0 .00
A1 = - L+m A& = - 180 % &L+m
Rempla*ando estos alores+ tenemos ,ue:
- L+m = - 180 % &L+m/10
1.6 L+m = 1.6 180 % L+m /10
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A- )/0T$D D2 BARRA32 45) 6)"m-: L+m = 1.6& m
B- )/0T$D D2 BARRA32 73 6)"f-:
En)onces* L+2 = 180 % L+m = 166.8 m
C- )/0T$D D2 C4P$2RTA D2) CA/A) D28AR2/ADR 6)cd-
Lcd = L+m/= 1.6&/= '.5' m
8e usara 9 Compuertas radiales de: 1,( 34 150 34
Lcd =5.00 m
a.9 Predimensionamiento del espesor del Pilar 6e-:
e = Lcd /' =5.00/' = 1.&5 m
Consideramos: e = 1.0 m
Dimensión del "arraje fijo: L)+2 =161.0, m
Ltbf =b− Lcd∗ N ° compuertas−e∗ N ° pilares
Ltbf =180−5 (3)−1.30 (3 )=161.09m
$. Resu%en:
E+E'9 "E +%&9 1.0 m 1.0 m 1.0 m
'7;* /'M+UE9
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9. Cálculo de la Carga idráulica:
Donde:
?: /ar!a de "ise@o
he : <ura de a!ua antes del remanso de depresión
hv: /ar!a de #elocidad
+: <ura de barraje
; dise>>>>.6A-
a. Descarga en el Cimacio en el "arraje fijo 6;c-
a órmula a utiliAar para el c$lculo de la car!a del proyecto es:
;c % C ? ) ? 9@( >>>>>.6B-
4c: "escar!a del /imacio
/: /oeiciente de "escar!a : on!itud Eectiva de la /resta
?e: /ar!a sobre la cresta incluyendo hv
)a longitud efectia de la cresta 6)- es:
) % )r ( 6 / ? p = a- ? >>>>>.6C-
Dónde:
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0 on!itud eectiva de la cresta
? 0 /ar!a sobre la cresta* &sumidaC = 1.00
r 0 on!itud bruta de la cresta = 161.0,LO#I7UD DE ARRA9E :I9O
7 0 7umero de pilares que atraviesa el aliviadero 0 1.00
Dp 0 /oe* de contrac* de pilares 0.01 ;ER7ALA 1
Da 0 /oeiciente de contracción de estribos 0.10 ;ER 7ALA &
? se calcula asumiendo un valor, calcular el coeiciente de descar!a / ycalcular el caudal para el barraje ijo y móvil*
El caudal calculado debe ser i!ual al caudal de dise@o*
Reempla*ando en la ecuación la )ongitud efectia para asumido es:
L = Lr % & # >>>>.6D-
os valores del 5F miembro nos permiten corre!ir a / sin considerar las p-rdidaspor roAamiento:
En los !r$icos, encontramos las deiniciones y la orma de encontrar estos valores*
a Por efecto de la profundidad de llegada: -/> = 1.60 Co =.,5 ;ER AACO #@ 01
+ Por efecto de las cargas diferentes del proyecto : e = >B e/> = 1.00 B
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e' Por efecto de sumergencia: ?d 6 he 056G ?o6 ?o 0 2*3H
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N = #mero de 3i4ares Ge a)raviesa e4 a4iviadero 0.00
,-= Coe2. de con)rac. de 3i4ares redondo 0.01;ER 7ALA 1
,a= CoeHcien)e de con)raccin de es)ri+os 0.10 ;ER7ALA &
L = "./%
/$lculo del coeiciente de descar!a variable para la cresta del cimacio sin control:
C= Co d / e = &/ ?>o/ >o = 0.6(
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? Rem34aJamos en 4a ecacin D* C =&.0m
? Rem34aJando en 4a 2orm4a de KQK cada4 so+re 4a cres)a de +arraeHo )enemos Ge*
(&l = C ) L** ) hi3/2
Qc4 = 2.03∗14.49∗2.603 /2=123.10
m3
s
c. Descarga 4á?ima Total 6;t-:
Q) = Q c Q c4
Q) = 858.,1&.10 = ,81.'5 m³/s B Qd = 860.00 m³/s
2ste alor no cumple con el caudal de dise
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2ntonces mediante este gráfico interatio determinamos la carga de diseo=0.8&m
+ara:
A4iviadero* >o = 0.8& m %% Qc = (00m³/s
Cana4 de 4im3ia* Q c4 & com3er)as= Q c4= 160.00 m³/s
E.. Cálculo de la Cresta del Cimacio
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a sección de la cresta de cimacio, cuya orma se aproxima a la supericie inerior
de la l$mina vertiente que sale por el vertedor en pared del!ada, constituye la orma ideal para obtener óptimas descar!as, dependiendo de la car!a y de la inclinación del paramento a!uas arriba de la sección*
/onsiderando a los ejes que pasan por encima de la cresta, la porción que quedaa!uas arriba del se deine como una curva simple y una tan!ente o una curva circularcompuestaI mientras la porción a!uas abajo ori!en est$ deinida por la si!uienterelación:
Y H 0
= Kx ( X H 0 )
n
En las que D y n son constantes que se obtienen de la >i!ura .*
Determinación del caudal unitario: 6,-
G= Qc / L)+2 = '.5 m/s/m
5elocidad de llegada 65-:
;= G />o-= '.5/0.8&1.6= 1.80 m/s
Carga de 5elocidad:(
v = ;&/& = 0.16 m
Altura de agua antes del remanso de depresión 6!e-:
e = >o % v = 0.8&%0.16 = 0.66m
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Determinación de y n !aciendo uso de la 7ig. 1 y la relación !@o:
v/>o= 0.&0 o= &.&6156
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)a porción del perfil ,ue ,ueda aguas arri"a de la cresta se !a considerado
como una cura circular compuesta. )os alores de R1+ R(+ Fc+ Gc se dan en la
fig. 1.c de la separata:
Con v/>o* 0.&0 inresamos a 4os nomoramasN de donde se o+)iene*
c/>o= 0.&(' ;ER AACO #M0, c= 0.&& m
Pc/>o= 0.116 Pc=0.0, m
R1/>o= 0.5&0 R1= 0.' m
R&/>o= 0.&&1 R&= 0.18 m
R1% R& = 0.&'5&
$"icación de los elementos para el di"ujo de la curatura aguas arri"a:
E.H. Cálculo de los Tirantes Conjugados
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&plicando la Ecuacion de Bernoulli entre los puntos . y 5:
7enemos* 1 d& 1 +2& = d" 1 +2" 1 +-
hp: p-rdidas de ener!a (por lo !eneral se desprecian, debido a su ma!nitud)
Determinación del tirante CrItico: dc=(Q2¿ Ltbf 2 )1/3
dc=( Q2
∗ Ltbf 2 )1 /3
=¿ 1.&''m
Cálculo de la Carga de 5elocidad CrItica: !c=√ (∗dc )
!c=√ (∗dc )=¿ .', m/s −"h#c= 2.87
2
2∗9.81=¿ 0.6& m
Reempla*ando o"tenemos el tirante conjugado d1:
$+dc+h#c=d1+%2(2∗∗d1
2)
G = Q/L)+2 =(00/161.0, −" G = '.5
.'( = d1+¿ 0.,6/ d12
−" d13−¿ .'( d1
2+¿ 0.,6=0
d1=¿ 0.48 %
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Determinación del Tirante Conjugado (
d
(¿¿ 2):¿
−"#1=¿
'.5/0.58 = (.55m/s
d2=−d12
+√(d1
2
4+2 #1
2d1
)−−¿d2=¿ &.0 m
Determinación del /Jmero de 7roude:
& = #
1
√ ∗d1=3.17
Este es un resalto inestable* /uyo oleaje producido se propa!a hacia a!uas abajo*
Entonces podemos proundiAar la poAa en una proundidad = 1.80 m
$+dc+h#c=d1+%2(2∗∗d1
2)
d13−¿ 5.&( d1
2+¿ 0.,6=0 −−¿ d1= 0.5(5, m
;1= (.55m/s
v1= &.,0 m
d2 = &.1 m
:= .1(
E.'. Cálculo del Radio de Curatura al pie del Talud:Es)a dado 3or 4a ecacin* R = 5d1 R= &.88 m
E.K. )ongitud del estan,ue amortiguador o po*a de disipación:
a- /Jmero de 7roude:
N/on el valor de >, se puede determinar el tipo de Estanque que tendr$ la Bocatoma,el cual se!Jn la separa > ser$:
:= .1( ;1= (.55
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$.8 Bureau of Reclamation :
L5 d
2 = 5.' −" L3= 1&.5' m
$' 6e7n 6&+o9lits&+: L3 = 5 a 6 d&%d1 L3= 8.688 m&' 6e7n 6arane: L3 = 6d1;1 L3=10.,6, m
?d1
d- 7inalmente tomamos el alor promedio de todas las alternatias:
L3 = 10.6(0 m
Loni)d 3romedio de 4a 3oJa L3 = 10.(0 m
E.E. Profundidad de la Cuenca:
! = 1.&5 d1=¿ 0.(&0 m
E.L. Cálculo del 2spesor del 2nrocado:
> = - >o = &.8' m. e= 0.,18 m
G = '.5 −" e= 0.,0 m
E.1&. Cálculo de la )ongitud del 2nrocado:
e!Jn O* ;* Bli!h, la lon!itud del empedrado est$ dada por la s!te órmula:
L=c √ H ∗(0.642√ %−0.612 )
donde*
>* cara de aa 3ara mimas avenidas &.,' m.
G* cada4 ni)ario '.5
c* coeHcien)e de acerdo a4 )i3o de se4o ,.00 ;ER7ALA 0
L = 11.0& m
L = 11.00 m Redondeo a 4a nidad
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E.11. )ongitud del 8olado Delantero: Ls =5dc
Ls = 5?1.&'
Ls=6.&& m = 6.&0 m Redondeo a 4a nidad
E.1(. 2spesor de la Po*a Amortiguadora:
La s+3resin se a44ar median)e 4a siien)e 2orm4a*
Sp='bc∗[h+h( − h L ( Lx )]D;nde:
-eso es3ecSHco de4 aa "000 T/m+ =Anco de 4a seccin ".00 m.
c =CoeHcien)e de s+3resinN varia 0 % 1 % 0.44 -ara concre)oso+re roca de mediana ca4idad.
= Cara e2ec)iva Ge 3rodce 4a H4)racin
= -ro2ndidad de n 3n)o ca4Giera con res3ec)o a AN donde se inicia 4aH4)racin.
/LL = Cara 3erdida en n recorrido L
4ediante la su"presión en el punto ?+ se !allará el espesor de la po*a+
asumimos espesor de: .*3K m
Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros:
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Para condiciones cuando no !ay agua en el colc!ón
=1.16 m.
L +arr =1.00 !3 = &160.86 T
/L +arr=0.08 e = 1.&0 m.
V=.'5 /L +arr=0.08
+ara esta condición el espesor asumido satisace los esuerAos deubpresión*
e observa que los valores calculados son menores que el asumido entonces se optapor el espesor asumido:
Cálculo y c!e,ueo del espesor del colc!ón amortiguador
/$lculo de la lon!itud necesaria de iltración (n)
> = &.1& co)a de4 +arrae % co)a a 4a sa4ida de 4a 3oJa
C+arrae* 1&'.60msnm
Csa4ida* 1&&.'8msnm
C = , cri)erio de LI>7*7ALA
Ln = C?> =1,.10 m.
Dimensionamiento de los Pilares:a -n)a o 7aamar* Redondeada
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AACO #@ 0&
AACO #@ 0
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AACO #@ 06
AACO #@ 0(
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AACO #@ 08
AACO #@ 0,
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AACO #@ 10