2007 ii practicas

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA M.Sc. Ing. HUGO AMADO ROJAS RUBIOESCUELA DE INGENIERIA CIVIL DOCENTE ASOCIADO UNS

1ra PRÁCTICA DE ESTRUCTURAS HIDRAULIICAS

SEMESTRE 2007-II (07.02.08)

1: Explique (8 p)

a) Que factores determinan en la elección de un tipo de captación fluvialb) Mencione las partes de una captación por derivaciónc) Ventajas y desventajas de la captación frontal de fondo y lateral en un riod) El rio X, presenta un mayor transporte de sedimentos que el rio Y, en cual de

ellos recomendaría construir una bocatoma de fondo y porque?e) Entre que rango puede variar el ángulo que hace el flujo principal de un rio con

el eje de la ventana de captación. Fundamente.f) En que circunstancias se colocan compuertas de regulación del flujo sobre la

cresta del barraje fijo de una captación lateral en un rio.g) Que función tiene el muro guía que se construye aguas arriba entre el barraje

fijo y el movilh) Explique las consideraciones de diseño hidráulico para dimensionar la poza de

disipación ubicada aguas debajo de los barrajes fijo y móvil. (longitud, ancho, profundidad)

2: Explique (2 p)

Que porcentaje del caudal de un rio se podría captar en una bocatoma de fondo. Explique los criterios para el diseño hidráulico.

3: Explique a detalle el procedimiento para construir el perfil tipo Creager de un vertedero que constituye un barraje fijo de paramento vertical aguas arriba. (2 p)

4: Diseñar el canal de limpia de una captación lateral con barraje mixto en un rio que presenta un caudal promedio anual de 12 m3/s, siendo el caudal a captar por la ventana de 2.5 m3/s. considerar el ancho del rio de 45 m y la pendiente de 0.008. El cauce es del tipo aluvional con d50 = 50mm. (4 p)

5: Diseñar un colchón de aguas (cuenco amortiguador) al pie de un azud para disipar energía. Altura azud = P =3.50 m; Ancho azud L =45 m. Sobre el azud pasa una creciente de Q = 450 m3/s. La profundidad normal en el río para esta creciente es de do = 2.80 m (4 p)

DURACION DEL EXAMEN: 2 HORAS Sin cuadernos ni apuntes


1 er EXAMEN DE ESTRUCTURAS HIDRAÚLICAS 2007-II

1. Diseñar la estructura de captación que se contempla construir en un tramo del río Nepeña para permitir el riego de 4000 ha de caña de azúcar empleando el sistema por goteo ( 12 p)

La bocatoma se ubicará en tramo recto del río derivándose las aguas hacia su margen izquierda en la cota 170 m.s.n.m. Considérese el ancho de cauce de 120 m. El levantamiento topográfico determina los siguientes datos:

Cota lecho a 1 km. aguas arriba 171.5 m.

Cota lecho a 500 m. aguas abajo 169.3 m.

Así mismo la cota de las márgenes del río en la zona de emplazamiento de la bocatoma 175 m.

El río presenta el siguiente régimen hidrológico:

Qmín = 1.5 m3/sg.

Qmax = 225 m3/sg.

Qprom. Mensual = 10 m3/ sg

Qmax considerando registro instantáneo en 30 años anteriores = 630 m3/sg.

Deberá considerar el caso de que en épocas de estiaje el río no ocupa todo el ancho del cauce.

Considere para su diseño un barraje tipo Ogge que presenta la siguiente la ecuación:

Y = X1.85/2dc0.85

Además considerar que Q = 2.10 x L x dc3/2, Q = descarga barraje

Considerar que el cauce del que el material cauce del río tiene un d50 = 35 mm.

2. Explique el diseño de 2 obras de toma que podrían adoptarse en un rio con régimen de flujo supercritico. (2 p)

3. Que relación de niveles de altura debe existir entre la cota de coronación del barraje fijo y el móvil de una captación convencional. ¿Por qué? (2 p)

4. La forma de la cimentación de las estructuras del barraje y de la poza de disipación influyen en el calculo de la subpresión. Fundamente las razones y explique en cual forma se obtiene una mayor fuerza de subpresion, en una cimentación plana o irregular de forma poligonal. (2 p)

5. Indique en un grafico las fuerzas actuantes que se consideran para el diseño del barraje fijo de una bocatoma fluvial. Explique las consideraciones para la verificación por volteo y deslizamiento. (2 p)

DURACION DEL EXAMEN: 2 HORAS Sin cuadernos ni apuntes


SOLUCION:

1. Calculando La Altura De Barraje:

Ancho del barraje:

Móvil: 1/3(ancho del río)=1/3*200=66.66m.

Fijo: 2/3(ancho del río)=2/3*200=133.33m.

Caudal del barraje:

Qb=2/3Q=2/3*680=453.33m3

/ seg .

Qb=453.33m3

/ seg .

Hallando la altura de carga sobre la cresta del barraje.

Q=CLH

e

32

453 .33=2.2∗133 .33 H

e

32

H e=1. 34m ., carga de máxima avenida el cual se utiliza para el salto

hidraulico y para el diseño estructural del barraje fijo y muro de

encauzamiento.

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

Qestiaje=1.5m3

/ seg .

Q=CLH

e

32

1 .5=2. 2∗133. 33∗H

e

32

H e=0 .030m .


Bernoulli: canal y el río

z0+(P+Hd )+V 0

2

2g=zr+ yr+

V r2

2g+ΔE1

Z 0=170 .00 V1=13/6 . 094=2. 133m /s .

Z r=1770 . 00+2 .68=172.68

YC=1 . 83

h f=6 . 25m .

170+(P+1. 34 )+ 0 .5892

(P+1.34 )2=172 .68+1. 83+0 . 232+0 .25

P=3.63m.

V2 =0.0239m.

2. Dimensionando La Poza De Disipación:

Hallamos el tirante normal(por Manning)

Q= AR23S

12

n

b=200m.

Q=680 m3

/ seg .

n=0.031d1

6 50 =0.031(35)1

6 =0.056

n=0.056

S=0.0014

Reemplazando datos.


Y n=2 . 68m .

V n=2 .68m/ seg .

Calculo del tirante Y 1 :

Bernoulli C-1:

zC+ yC+V C

2

2g=z1+ y1+

V 12

2g+ΔE1

zC+PC+H e=z1+ y1+V 1

2

2 g+0 .10

Asumiremos una ΔZ=1 .00m

1 .00+3.63+1 .34= y1+3 .42

2g+0 .10

5 .87= y1+0 .589Y 1

Y 1=0 . 33m

V 1=10 .30m / seg .

Calculo del tirante Y 2 :


y2'

y1'=0 . 5 (√1+8F2+1 )

F= V

√gy

F=10 .30

√9. 81 x0 .33=5 .72¿1¿

Flujo supercrítico.

Y 2 =2.51m.

V 2=1 .35m /seg .

Determinamos la longitud de la fosa

L=5 ( y2'− y1

' )

L=5 (2 . 51−0 . 33)

L=10 . 9m .

Espesor del colchon disipador :

t=0.15 (Y 2−Y 1 )

T=0.40m.

3. Diseño De La Ventana De Captacion:

Qdemanda=Qriego+Qlim pia (desarenador−desrripiador )

Qriego=Numero hectáreas * modulo

modulo=0.8-1.00lt/seg/hectáreas


Numero de hectáreas 8000

Qriego= 8000*1=8000lt/s.=8m3 /s .

Qdemanda=8+3+2=13m

3 /s .

Q=CAT √2 g∗HL

13=0 .6∗AT √2g∗1 . 91

AT=3 .53m .

Entonces: Areal=AT + Arejilla (10% área teórica)

Areal=3. 53+0 . 10∗3. 53=3 . 88m2

AREAL=Lh

Asumimos h=0.75

L=A/h=3.88/0.75=5.17m.

Verificamos la velocidad en la ventana ( 1¿¿)

V=Q/A=13/4.12=3.15m/s.>>

Entonces:

Asumimos V=2m/s.


A=13/2=6.5m2

L=4.5m

H=1.5m.

4. Diseño Del Canal De Limpia:

QL=2QCAPTACION

QL=2*13=26m3/seg

Ancho del canal:

b=1/10*ancho barraje=66.66/10=6.6=7m.

b=5m. (Como mínimo)

Calculo de la pendiente del canal:

SC=(n2∗g10

9 )/q2

9=0. 002

Para el diseño se considerara: S=0.02

Calculo del tirante en el canal de limpia:

Q= AR23S

12

n

A=(by )=7 y

P=7+2 y

Reemplazando tenemos:

Y=0.60m.


EXAMEN SUSTITUTORIO DE ESTRUCTURAS HIDRAÚLICAS I UND. 2007-II

1: Explique (8 p)

a) Que factores determinan en la elección de un tipo de captación fluvialb) Mencione las partes de una captación fluvial por derivaciónc) Ventajas y desventajas de la captación frontal de fondo y lateral en un riod) El rio X, presenta un mayor transporte de sedimentos que el rio Y, en cual de

ellos recomendaría construir una bocatoma de fondo y porque?e) Entre que rango puede variar el ángulo que hace el flujo principal de un rio con

el eje de la ventana de captación. Fundamente.f) En que circunstancias se colocan compuertas de regulación del flujo sobre la

cresta del barraje fijo de una captación lateral en un rio.g) Que función tiene el muro guía que se construye aguas arriba entre el barraje

fijo y el móvilh) Explique las consideraciones de diseño hidráulico para dimensionar la poza de

disipación ubicada aguas debajo de los barrajes fijo y móvil. (longitud, ancho, profundidad)

2. Explique el diseño de 2 obras de toma que podrían adoptarse en un rio con régimen de flujo supercritico. (2 p)

3. Indique que porcentaje del caudal de un rio se podría captar en una bocatoma de fondo. Explique los criterios para el diseño hidráulico. (2 p)

4. Que relación de niveles de altura debe existir entre la cota de coronación del barraje fijo y el móvil de una captación convencional. ¿Por qué? (2 p)

5. La forma de la cimentación de las estructuras del barraje y de la poza de disipación influyen en el calculo de la subpresión. Fundamente las razones y explique en cual forma se obtiene una mayor fuerza de subpresion: en una cimentación plana o en una irregular de forma poligonal. (3 p)

6. Indique en un grafico las fuerzas actuantes que se consideran para el diseño del barraje fijo de una bocatoma fluvial. Explique las consideraciones para la verificación por volteo y deslizamiento. (3 p)

Duración del examen: 1h 45m Sin cuadernos ni apuntes


1ra PRÁCTICA DE ESTRUCTURAS HIDRAULIICAS

SEMESTRE 2010-II (25.10.2010)

1. Explique (7 p)

a) Describa de manera sucinta 5 tipos de estructuras de captación de agua, indicando sus componentes principales

b) Mencione las partes de una captación fluvial por derivación lateral y que factores determinan su elección

c) Ventajas y desventajas de una captación lateral en un rio respecto a una captación frontal de fondo

d) El rio X, presenta un mayor transporte de sedimentos que el rio Y, en cuál de ellos recomendaría construir una bocatoma de fondo y porque?

e) Entre que rango puede variar el ángulo que hace el flujo principal de un rio con el eje de la ventana de captación. Fundamente.

f) En qué circunstancias se colocan compuertas de regulación del flujo sobre la cresta del barraje fijo de una captación lateral en un rio.

g) Qué función tiene el muro guía que se construye aguas arriba entre el barraje fijo y el móvil

2. La forma de la cimentación de las estructuras del barraje y de la poza de disipación influyen en el cálculo de la subpresión. Fundamente las razones y explique en cual forma se obtiene una mayor fuerza de subpresion: en una cimentación plana o en una irregular de forma poligonal. (3 p)

3. Indique en un grafico las fuerzas actuantes y su manera de calculo que se consideran para el diseño del barraje fijo de una bocatoma fluvial con paramento vertical aguas arriba. Explique las consideraciones para la verificación por volteo y deslizamiento. (3 p)

4. Diseñar el canal de limpia de una captación lateral con barraje mixto en un rio que presenta un caudal promedio anual de 12 m3/s, siendo el caudal a captar por la ventana de 2.5 m3/s. Considerar el ancho del rio de 45 m y la pendiente de 0.005. El cauce es del tipo aluvional con d50 = 50mm. (3 p)

6: Diseñar un colchón de aguas (cuenco amortiguador) al pie de un barraje para disipar energía. Altura del barraje P =3.50 m, ancho L =45 m. Sobre el barraje pasa una creciente de diseño Q = 450 m3/s. La profundidad normal en el río para esta creciente es de yo = 2.80 m. Considere S=0.003 y cota del lecho del rio Z0=240 msnm (4 p)

Duración del examen: 2h Solo se permite el uso de apuntes de clase

2007 ii practicas

Documents