bocatoma

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DISEÑO DE BOCATOMA CAUDAL MÁXIMO DEL RÍO: Qmax= 55.91 m3/s Q min = 0.57 m3/s CAUDAL DE DISEÑO Qd= 55.91 m³/s El canal deberá diseñarse para un caudal de Q del canal= 6.200 m³/s (Q demanda) 0.3 m. C= 1.84 L L= 3 m. (asumido) H H= 1.08 Q= 6.200 m³/s m3/s 0.6 m. HT= 1.98 Ángulo de inclinación de la ventana y el rio angulo sera de = 70 Ángulo de inclinación de la ventana y el rio = 70º ANALIZAREMOS LA PERDIDA DE CARGA POR REJILLA DE DOS MANERAS. PRIMERA FORMULA: Cálculo de la perdida de carga por rejilla (hr): V1 = Velocidad del agua frente a la rejilla en cm / seg. T espesor platina en pulgadas 1 pul V velocidad de ingreso a la rejilla ( 1m/s) 3.25 pie/s Angulo de inclinacion de la rejilla 75 B angulo de aproximacion 70 D separacion entre rejas 4 pulg H perdida de carga 1.002 pulg Perdida por rejilla hr = 0.03 m SEGUNDA FORMULA: Cálculo de la perdida de carga por rejilla (hr): Donde: e= espesor de la rejilla en cm. = 2.5 a = Separación entre varillas; ( de 10 a 20 cm) = 10 1 V1= 1.00 m/seg hr = 2.41 cm Perdida por rejilla hr = 0.02 m PROMEDIANDO LOS DOS VALORE OBTENIDOS POR PERDIDA POR REJILLA OBTENEMOS: hr = 0.02 Perdida por rejilla hr = 0.02 m P= 2.01 m. P= 2.10m LONGITUD DEL BARRAJE FIJO Y DEL BARRAJE MOVIL: Ancho de rio 15 m. (topografía) a.1 Por relación de áreas Q=CLH 3/2 = H=(Q/(CL)) 2/3 V1 = Vel. del agua frente a la rejilla en m / seg. a. Dimensionamiento: El area hidraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1 /10 del area obstruida por el aliviadero, teniendose : hr = 2,4 ( e/a) 4/3 (V1 2 /2g)

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la bocatoma

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Page 1: BOCATOMA

DISEÑO DE BOCATOMA

CAUDAL MÁXIMO DEL RÍO:

Qmax= 55.91 m3/s

Q min = 0.57 m3/s

CAUDAL DE DISEÑOQd= 55.91 m³/s

El canal deberá diseñarse para un caudal de Q del canal= 6.200 m³/s (Q demanda)

0.3 m. C= 1.84

L L= 3 m. (asumido)

H H= 1.08 Q= 6.200 m³/s m3/s

0.6 m. HT= 1.98

Ángulo de inclinación de la ventana y el rio

angulo sera de = 70

Ángulo de inclinación de la ventana y el rio = 70º

ANALIZAREMOS LA PERDIDA DE CARGA POR REJILLA DE DOS MANERAS.

PRIMERA FORMULA: Cálculo de la perdida de carga por rejilla (hr):

V1 = Velocidad del agua frente a la rejilla en cm / seg.

T espesor platina en pulgadas 1 pul

V velocidad de ingreso a la rejilla ( 1m/s) 3.25 pie/s

Angulo de inclinacion de la rejilla 75

B angulo de aproximacion 70

D separacion entre rejas 4 pulg

H perdida de carga 1.002 pulg

Perdida por rejilla hr = 0.03 m

SEGUNDA FORMULA: Cálculo de la perdida de carga por rejilla (hr):

Donde:

e= espesor de la rejilla en cm. = 2.5

a = Separación entre varillas; ( de 10 a 20 cm) = 10

1

V1= 1.00 m/seg

hr = 2.41 cm

Perdida por rejilla hr = 0.02 m

PROMEDIANDO LOS DOS VALORE OBTENIDOS POR PERDIDA POR REJILLA OBTENEMOS:

hr = 0.02

Perdida por rejilla hr = 0.02 m

P= 2.01 m.

P= 2.10m

LONGITUD DEL BARRAJE FIJO Y DEL BARRAJE MOVIL:

Ancho de rio L= 15 m. (topografía)

a.1 Por relación de áreas

El area hidraulica del canal desarenador tiene una relacione de 1 /10 del area obstruida por el aliviadero, teniendose :

Q=CLH3/2 =

H=(Q/(CL))2/3

V1 = Vel. del agua frente a la rejilla en m / seg.

a. Dimensionamiento:

hr = 2,4 ( e/a) 4/3 (V12/2g)

Page 2: BOCATOMA

N de pilares= 1…………(1) donde:

N de comp.= 1.00

2.10m

Ld ( 15.00 - Ld)

A1 = P x Ld A2= P ( 15.00 -Ld)

Remplazando estos valores, tenemos que: P x Ld = P(15-Ld)/102.10m * Ld = 2.10m * (15 - Ld) /10

Ld = 1.35 m

Entonces : ( 15.00 - Ld) = 13.65 m

Lcd = Ld/1= 1.35 mLcd = 1.35 m

e = Lcd /4 = 0.34 me = 0.34 m

1.35 m 13.65 m

A1 = A2 /10 A1 = Area del barraje movil

A2 = Area del barraje fijo

a.2 Longitud de compuerta del canal desarenador (Lcd)

a.3 Predimensionamiento del espesor del Pilar (e)

b. Resumen: Dimensiones reales del canal de limpia y barraje fijo

Page 3: BOCATOMA

CÁLCULO DE LA CARGA HIDRAÚLICA: hd

hv H he

d2h1= V1² / (2g)

P = 2.10 m d1

Donde:

H: Carga de Diseñohe: Altura de agua antes del remanso de depresiónhv: Carga de Velocidad

P: Longitud de Paramento

Q diseño max. = Qaliviadero + Qcanal.limpia …………….(A)

a. Descarga en el Cimacio:

…………….(B)

Qc: Dercarga del CimacioC: Coeficiente de DescargaL: Longitud Efectiva de la Cresta

Si se hace uso de esta ecuación se debe tener en cuenta que la longitud del barraje disminuye debido a para la cresta de cimacio sin control.

…………….(C)

Donde: L = Longitud efectiva de la crestaH = 0.60Lr = Longitud bruta de la cresta = 13.65N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = 0.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.10

el barraje fijo y movil. El caudal calculado debe ser igual al caudal de diseño.

L = 13.53 ...(D)

Cálculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:

(ver abaco diseño de estructuras de control)

Los valores del 2º miembro nos permiten corregir a "C" sin considerar las pérdidas por rozamiento:Los coeficientes se pueden calcular del manual de pressas pequeñas .

Cuando venga la máxima avenida o caudal de diseño por el ría se abrirá totalmente las compuertas de limpia dividiéndose el caudal en dos partes: lo que pasa por encima del aliviadero y lo que va por las compuertas de limpia, obteniéndose la siguiente igualdad:

La fórmula a utilizar para el cálculo de la carga del proyecto es:

Qc = C x L x H3/2

He: Carga sobre la cresta incluyendo hv

La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr - 2 ( N x Kp + Ka) x H

Carga sobre la cresta . Asumida

"H" se calcula asumiendo un valor , calcular el coeficiente de descarga "C" y calcular el caudal para

Reemplazando en la ecuación la Longitud efectiva para H asumido es:

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

J40
rolo: Asumir cualquier valor(por defecto 1)
Page 4: BOCATOMA

a) Por efecto de la profundidad de llegada: Ho asumido= 0.60 mP = 2.10 m

Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

P / Ho = 3.50 Co = 3.95( el valor Co fue sacado del grafico Fig 3 )

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:

Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

he = Ho he / Ho = 1.00 1.00( el valor K1 fue sacado del grafico Fig 3 )

(Abaco K1=C/Co)

K1 =

Page 5: BOCATOMA

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:

Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

P / Ho = no aplicable 1.000 No aplicable

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:

Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

(Hd + d) / Ho = (P+Ho)/Ho= 4.50 1.00

(Abaco K2=C1/Cv)

K2 =

(Abaco K3=C0/C)

K3 =

Page 6: BOCATOMA

e) Por efecto de sumergencia:

Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

Hd / he =2/3 Ho/ Ho =

0.67 1

Remplazamos en la ecuación: C = 3.95m

Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que:

Qc = 24.84 m³/s

(Abaco Copias. K4=Co/C)

K4 =

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

Qc = C x L x H3/2

Page 7: BOCATOMA

b. Descarga en canal de limpia (Qcl) Ho asumido= 0.60 mP = 0.00 m

Se considera que cada compuerta funciona como vertedero, cuya altura P = 0.00Para ello seguiremos iterando, igual que anteriormente asumiendo un valor de h, para ello usaremos las siguientes fórmulas:

Donde : L = Longitud efectiva de la crestah = Carga sobre la cresta incluyendo hv 0.60 m.

Longitud bruta del canal 1.35 m.N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero 0.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.10 (Estrivos redondeados)

L = 1.20m

Cálculo del coeficiente de descarga variable para la cresta del cimacio sin control:

C= …………….(D)

a) Por efecto de la profundidad de llegada:P / Ho = 0.00 Co = 3.08

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:

he = Ho he / Ho = 1.00 1.00

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:

P / Ho = 0.00 1.00Talud verical No aplicable

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:

(Hd + d) / Ho = (P+Ho) / Ho= 1.00 0.77

Qcl = C * L'' * hi3/2 L = L1 - 2 ( N * Kp + Ka) x h

L1 =

Co x K1 x K2 x K3 x K4

K1 =

K2 =

K3 =

Page 8: BOCATOMA

e) Por efecto de sumergencia:

Hd / he = 2/3 ho/ ho = 0.67 1.00

Remplazamos en la ecuación: C = 2.37m

Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje movil) tenemos que:

Qcl = 1.32 m³/s

Qt = Q c + Q cl

Qt = 26.16 m³/s

Este valor no cumple con el caudal de diseño, tendremos que asumir otro valor de "Ho"

K4 =

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

Qcl = C x L x H3/2

c. Descarga Máxima Total (Q T):

Page 9: BOCATOMA

…………….(C)Donde: L = Longitud efectiva de la cresta

H = 2.00Lr = Longitud bruta de la cresta = 13.65N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = 0.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.10

L = 13.250a) Por efecto de la profundidad de llegada: Ho asumido= 2.00 m

P / Ho = 1.05 P = 2.10 m( el valor Co fue sacado del grafico Fig 3 ) Co = 3.95

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:

Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

he = Ho he / Ho = 1.00 1.00( el valor K1 fue sacado del grafico Fig 4 )

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:

P / Ho = 1.05 No aplicable 1.000( el valor K2 fue sacado del grafico Fig 5)

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:

(Hd + d) / Ho = (P+Ho) / Ho= 2.05 1.00( el valor K3 fue sacado del grafico Fig 7)

e) Por efecto de sumergencia:

Hd / he = (2 / 3) Ho / Ho = 0.67 1.00( el valor K4 fue sacado del grafico Fig 8)

Remplazamos en la ecuación: C = 3.95m

Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que:

Qc = 148.03 m³/s

…………….(C)Donde: L = Longitud efectiva de la cresta

H = 2.00Lr = Longitud bruta del canal = 1.35N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = 0.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.10

L = 0.95a) Por efecto de la profundidad de llegada: Ho asumido= 2.00 m

P / Ho = 0.00 P = 0.00 m( el valor Co fue sacado del grafico Fig 3 ) Co = 3.08

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:

he = Ho he / Ho = 1.00 1.00( el valor K1 fue sacado del grafico Fig 4 )

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:

P / Ho = 0.00 1.00( el valor K2 fue sacado del grafico Fig 5) No aplicable

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:

(Hd + d) / Ho = (P+Ho) / Ho= 1.00 0.77( el valor K3 fue sacado del grafico Fig 7)

e) Por efecto de sumergencia:

Hd / he = 2/3 Ho / Ho = 0.67 1.00( el valor K4 fue sacado del grafico Fig 8)

Remplazamos en la ecuación: C = 2.37m

Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje movil) tenemos que:

Qcl = 6.37 m³/s

Qt = Q c + Q cl

Qt = 154.41 m³/sEste valor no cumple con el caudal de diseño, tendremos que asumir otro valor de "Ho"

La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr - 2 ( N x Kp + Ka) x H

Carga sobre la cresta . Asumida

(Abaco K1=C/Co)

K1 =

(Abaco K2=C1/Cv)

K2 =

(Abaco K3=C0/C)

K3 =

(Abaco Copias. K4=Co/C)

K4 =

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

Qc = C x L x H3/2

La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr - 2 ( N x Kp + Ka) x H

Carga sobre la cresta . Asumida

K1 =

K2 =

K3 =

K4 =

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

Qcl = C x L x H3/2

c. Descarga Máxima Total (Q T):

H354
rolo: Asumir cualquier valor(por defecto 1)
H390
rolo: Asumir cualquier valor(por defecto 1)
Page 10: BOCATOMA

…………….(C)Donde: L = Longitud efectiva de la cresta

H = 1.30Lr = Longitud bruta de la cresta = 13.65N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = 0.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.10

L = 13.39a) Por efecto de la profundidad de llegada: Ho asumido= 1.30 m

P / Ho = 1.62 P = 2.10 m( el valor Co fue sacado del grafico Fig 3 ) Co = 3.92

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:Grafico extraido del libro: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS-BOCATOMAS (Parte I)-UNPRG/ Ing. Msc. José Arbulú Ramos

he = Ho he / Ho = 1.00 1.00( el valor K1 fue sacado del grafico Fig 4 )

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:

P / Ho = 1.62 1.000( el valor K2 fue sacado del grafico Fig 5) No aplicable

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:

(Hd + d) / Ho = (P+Ho) / Ho= 2.62 1.00( el valor K3 fue sacado del grafico Fig 7)

e) Por efecto de sumergencia:

Hd / he = (2 / 3) Ho / Ho = 0.67 1.00( el valor K4 fue sacado del grafico Fig 8)

Remplazamos en la ecuación: C = 3.92m

Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que:

Qc = 77.80 m³/s

…………….(C)Donde: L = Longitud efectiva de la cresta

H = 1.300Lr = Longitud bruta del canal = 1.35N = Numero de pilares que atraviesa el aliviadero = 0.00Kp = Coef. de contrac. de pilares (triangular) 0.00Ka = Coeficiente de contraccion de estribos 0.10

L = 1.09a) Por efecto de la profundidad de llegada: Ho asumido= 1.30 m

P = 0.00 mP / Ho = 0.00 Co = 3.08

( el valor Co fue sacado del grafico Fig 3 )

b) Por efecto de las cargas diferentes del proyecto:

he = Ho he / Ho = 1.00 1.00( el valor K1 fue sacado del grafico Fig 4 )

c) Por efecto del talud del paramento aguas arriba:

P / Ho = 0.00 1.00( el valor K2 fue sacado del grafico Fig 5) No aplicable

d) Por efecto de la interferencia del lavadero de aguas abajo:

(Hd + d) / Ho = (P+Ho) / Ho= 1.00 0.77( el valor K3 fue sacado del grafico Fig 7)

e) Por efecto de sumergencia:

Hd / he = 2/3 Ho / Ho = 0.67 1.00( el valor K4 fue sacado del grafico Fig 8)

Remplazamos en la ecuación: C = 2.37m

Remplazando en la formula de "Q" (caudal sobre la cresta de barraje fijo) tenemos que:

Qcl = 3.83 m³/s

Qt = Q c + Q cl

Qt = 81.63 m³/sEste valor no cumple con el caudal de diseño, tendremos que asumir otro valor de "Ho"

La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr - 2 ( N x Kp + Ka) x H

Carga sobre la cresta . Asumida

(Abaco K1=C/Co)

K1 =

(Abaco K2=C1/Cv)

K2 =

(Abaco K3=C0/C)

K3 =

(Abaco Copias. K4=Co/C)

K4 =

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

Qc = C x L x H3/2

La longitud efectiva de la cresta (L) es:

L = Lr - 2 ( N x Kp + Ka) x H

Carga sobre la cresta . Asumida

K1 =

K2 =

K3 =

K4 =

C = Co x K1 x K2 x K3 x K4

Qcl = C x L x H3/2

c. Descarga Máxima Total (Q T):

H430
rolo: Asumir cualquier valor(por defecto 1)
H466
rolo: Asumir cualquier valor(por defecto 1)
Page 11: BOCATOMA

CUADRO PARA EL PROCESO ITERATIVOHo (m) L efect. Qc y Qcl QT

0.60 13.65 24.84 26.161.35 1.32

1.30 13.65 77.80 81.631.35 3.83

2.00 13.65 148.03 154.411.35 6.37

Ho Qc Qcl QT

0.60 24.84 1.32 26.161.30 77.80 3.83 81.632.00 148.03 6.37 154.41

Qdiseño = 55.91 m3/s

Ho = 1.05 m

(aliviadero) Para Ho = 1.05 m Qc= 52.60m3/s(canal de limpia) Q cl (compuertas)= Qcl = 3.31m3/s

Qdiseño = 55.91 m3/s

26.16 81.63 154.410.70

0.90

1.10

1.30

1.50

1.70

1.90

2.10

f(x) = 0.7 x − 0.0999999999999999

Chart Title

Qt vs Ho

Linear (Qt vs Ho)

Page 12: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

9.4. CALCULO DE LA CRESTA DEL CIMACIO:

Ho = 1.05 m1652.10 m.s.n.m.

P = 2.10 mØ

R 1650.00 m.s.n.m.

En las que "K" y "n" son constantes que se obtienen del abaco de diseño de presas pequeñas

Qc= 52.6

Lc= 13.65

Ho= 1.054

P= 2.1

Determinación del caudal unitario: (q)

q= Qc / Lc = 3.85

Velocidad de llegada (V):

V= q /(Ho+P)= 1.22 m/s

Carga de Velocidad

0.08 m

Altura de agua antes del remanso de depreción (he):

m 0.60

he = Ho - hv = 0.98

La sección de la cresta de cimacio, cuya forma se aproxima a la superficie inferior de la lámina vertiente que sale por el vertedor en pared delgada, constituye la forma ideal para obtener óptimas descargas, dependiendo de la carga y de la inclinación del paramento aguas arriba de la sección.

Considerando a los ejes que pasan por encima de la cresta, la porción que queda aguas arriba del origense define como una curva simple y una tangente o una curva circular compuesta; mientras la porción aguas abajo está definida por la siguiente relación:

m3/s/m

hv = V2/2g =

Yc

Xc

R

n

oo H

XKx

H

Y

Page 13: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

Determinación de "K" y "n" haciendo uso de los abacos y la relación hv/Ho:

hv/Ho= 0.072 K= 0.6

Talud: Vertical

hv/Ho= 0.072 n= 1.84

Talud: Vertical

Page 14: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

Valores para dibujar el perfil aguas abajo: Perfil Creager

Según la figura 2 del manual de diseño de presas pequeñas la Curva del Perfil Creager es hasta una distancia igual a 2.758Ho, después de este límite se mantiene recto hasta la siguiente curva al pie del talud (aguas abajo):

Page 15: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

X (m) Y (m)

0.000 0.00

0.100 -0.01 2.758 Ho=2.906932

0.300 -0.06

0.500 -0.16

0.700 -0.30

0.900 -0.47

1.100 -0.68

1.300 -0.93

1.500 -1.21

1.700 -1.52

1.900 -1.87

2.100 -2.25

2.300 -2.66

2.907 -4.09

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25

-4.50

-4.25

-4.00

-3.75

-3.50

-3.25

-3.00

-2.75

-2.50

-2.25

-2.00

-1.75

-1.50

-1.25

-1.00

-0.75

-0.50

-0.25

0.00

PERFIL CREAGER

VALORES DE X

VA

LO

RE

S D

E Y

Page 16: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

La porción del perfil que queda aguas arriba de la cresta se ha considerado como una curva circular

compuesta. Los valores de R1, R2, Xc, Yc se dan en la los abacos fig 1.a:

Page 17: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

0.072 ingresamos a los nomogramas, de donde se obtiene:Ho= 1.054

0.845 0.89 m

0.095 0.10 m

0.490 0.52 m

0.205 0.22 m

R1-R2= 0.30 m

Ubicación de los elementos para el dibujo de la curvatura aguas arriba:

Con hv / Ho=

Xc/Ho= Xc=

Yc/Ho= Yc=

R1/Ho= R1=

R2/Ho= R2=

Page 18: BOCATOMA

9.5. Cálculo de los Tirantes Conjugados:

Dc = 1.15 m hd

hv1=4.42P = 2.10 m

d2=2.52d1=0.42

LpQc= 52.6

Lefectiva cresta= 13.53

Aplicando la Ecuacion de Bernoulli entre los puntos 1 y 2:Tenemos: z + dc + hvc = d1 + hv1 + Σhp

Σhp: pérdidas de energía (por lo general se desprecian, debido a su magnitud)

Determinación del tirante Crítico:

dc= 1.155 m

Cálculo de la Carga de Velocidad Crítica:vc =√(g*dc) Vc= 3.366 m/s

0.577 m

q = Q / B

3.83 0.77 q = 3.89

3.83 0.77 0 0.47930.00

8.11 m/s

2.31 m

Determinación del Número de Froude:

F= 3.74 F menor que 1.7: no necesita estanque(Lp=4dz)F(1.7-2.5):No se necesita dadosF(2.5-4.5)

Y agua abajo= 1.55d2= 2.31 >1.55

Este es un resalto inestable. Cuyo oleaje producido se propaga hacia aguas abajo. Cuando sea posible evitar este tipo de poza.Entonces podemos profundizar la poza en una profundidad =

Pr= 1.10 Asumimos: 1.00K= 1.15 (1.10-1.20)

dc = (Q2/gB2)1/3

hvc=

Reemplazando obtenemos el d1:

z + dc + hvc = d1 + q2/(2*g*d12)

/ d12

d13 - d1=

Determinación del Tirante Conjugado 2: d2

V1=

d2=

1 2

= d1 +

d1 2 + =

)2

4(

21

21

211

2 g

dvddd

1

1

* dg

vF

F38
rolo: Este valor debe swer alrededor de 1
I38
F.G: Use esta celda para que le valor de la derecha sea cero
Page 19: BOCATOMA

haciendo una nueva iteración para conseguir un F mayor a 4.5 para tener un flujo estable:

4.83 0.77 0.42 0.000

9.31 m/s

4.42 m

2.52 m

F= 4.60

Es un resalto bastante estable y como V1: 9.31 se usara un tipo de pozacomo se muestra en la fig. 12

ESTANQUE TIPO II

DATOS: d1= 0.418d2= 2.515

F= 4.598

De la figua 12 . Del libro BOCATOMAS-Ing Msc José Arbulu Ramos.Altura de los bloques amortiguadores y del umbral terminal

h3 / d1 = 1.40 h3 = 0.58m

h4 /d1 = 1.25 h4 = 0.52m

Longitud del resalto:

2.25 10.35m o dII=6.1Y2= 15.34

z + dc + hvc + e = d1 + q2/(2*g*d12)

d13 - d1=

V1=

hv1=

d2=

dII / d2 = dII =

= 0

d1 2 +

)2

4(

21

21

211

2 g

dvddd

1

1

* dg

vF

F61
USER: Utilizar buscar objetivo para hallar valor de d1, de tal manera que remplazo sea igual a cero
F66
rolo: Tirante en el resalto
Page 20: BOCATOMA

Cálculo del Radio de Curvatura al pie del Talud:

R= 2.09 m

Longitud del estanque amortiguador o poza de disipación:

a) Número de Froude:

Con el valor de F, se puede determinar el tipo de Estanque que tendrá la Bocatoma, el cual segúnel manual será:F= 4.60

TIPO II9.31

Ver la Figura 12 de la Separata para el cálculo de Lp

2.25 Lp= 5.659 m

b) Según Lindquist:Lp = 5(d2-d1) Lp= 10.488 m

c) Según Safranez:

Lp = Lp= 11.523 m√(g*d1)

d) Finalmente tomamos el valor promedio de todas las alternativas:Lp= 9.223 m

Longitud promedio de la poza Lp= 9.20 m

Esta dado por la ecuación: R = 5d1

V1=

L/d2=

6xd1xV1

D140
rolo: Usar figura 11,12 o 13 dependiendo del tipo de Estanque(La que dice "Long. De Resalto")
H151
rolo: Redondeado a la unidad o medio unidad o etc
Page 21: BOCATOMA

Profundidad de la Cuenca:0.522 m 0.45

Cálculo del Espesor del Enrocado:

H = ( P + Ho ) = 3.154 e= 0.891 m

q = 3.89 e= 0.90 m

. Cálculo de la Longitud del Enrocado:Según W. G. Bligh, la longitud del empedrado está dado por la sgte fórmula:

donde: H: carga de agua para máximas avenidas 3.15 m.

q: caudal unitario 3.89

c: coeficiente de acuerdo al tipo de suelo 9

L e = 10.451 m

L e = 10.50 m

Longitud del Solado Delantero: Ls = 5Ho Ho= 1.054

Ls= 5.27 m 5.30 m

S = 1.25 d1=

4/12/1 )/(*6.0' gHqe

)612.0642.0(* qHcL

H159
rolo: Redondeo de celda superior
H168
rolo: Ver libro "Construcciones Hidráulicas" de Schoklitsch
H171
rolo: Redondeo a la unidad
H173
rolo: Redondeo a la unidad
Page 22: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

8.6. Espesor de la Poza Amortiguadora:

La subpresión se hallará mediante la siguiente formula:

donde: Peso especifico del agua 1000 kg/m3b = Ancho de la sección 1.00 m.c = Coeficiente de subpresión, varia ( 0 - 1 ) 0.55h = Carga efectiva que produce la filtración

h' = Profundidad de un punto cualquiera con respecto a A, donde se inicia la filtración.(h/L)Lx = Carga perdida en un recorrido Lx

Mediante la subpresión en el punto "x", se hallará el espesor de la poza, asumimos espesor de: 1.00

1652.10

0.25 (P+H)

Ho = 1.05 m

h = 2.32 m.

4.42 m.

(P+H)= 3.15 m.

P = 2.10 m. d2=2.52 m.

1648.82

e=0.50 0.42 m.

0.7 m. 0.90

2.50 m. 9.20 m

5.30 m. 11.70 m. 10.50 m.

e=0.30

27.50 m.

Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros: 0.60 m.

0.50 m.

1.00 m. 1.75 m.

7.80 m. 0.25 m.

0.80 m.

0.80 m.

3.10 m.

Para condiciones de caudal máximoO sea cuando hay agua en el colchón. x = 3.10 m.

e = (4/3) x (Spx / 2400)h= 2.32 m. h/L = 0.309L = 7.50 m. Lx = 6.73 m.

h' = 3.52 m. Spx = 2063.67 kg e = 1.15 m.

No satisface la exigencia por Subpresión. Aumentar espesor

Para condiciones de agua a nivel de cimacioO sea cuando no hay agua en el colchón x = 3.10 m.

h = 1.05 m. h/L = 0.141L = 7.50 Lx = 6.73 m.

h' = 1.00 Spx = 609.26 kg e = 0.34 m.Para esta condición el espesor asumido satisface los esfuerzos de Subpresión

Para concreto sobre roca de mediana calidad

h = d1 +hv1 -d2

)('' Lx

L

hhhbcSp

Page 23: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

Volumen de filtraciónSe calcula empleando la fórmula que expresa la ley de Darcy Q = KIAdonde: Q : gasto de filtración.

K : coeficiente de permeabilidad para la cimentación.I : pendiente hidráulica

A : área bruta de la cimentación a través del cual se produce la filtración

Cálculo y chequeo del espesor del colchón amortiguadorCálculo de la longitud necesaria de filtración (Ln)

H = 2.32 (cota del barraje - cota a la salida de la poza)Cbarraje: 1652.10

Csalida: 1648.82C = 9 (criterio de BLIGHT: grava y arena) criterio de BLIGHT

Ln = C*H Ln = 20.86 m.

Cálculo de la longitud compensada (Lc)longitud vertical Lv Lv = 4.60 m. de gráficolongitud horizontal Lh Lh = 11.70 m. de gráfico

Lc = Lv + Lh Lc = 16.30 m.

Como Lc > Ln, entoces no habra filtracion .H = 2.32 (cota del barraje - cota a la salida de la poza)

criterio de lane Cbarraje: 1652.10Lc = Lv + Lh/3 Csalida: 1648.82Lc = 8.50 m. C = 4 (criterio de lane : grava y arena)

criterio de lane Como Lc > Ln, entoces no habra filtracion . Ln = C*H Ln = 9.27 m.las medidas son suficientes

Verificación del espesor del colchón amortiguador

cálculo de la subpresión

L = L = 8.50 m.h = 2.32 m.

h/L = 0.27 m.Cuadro de valores para la construcción del diagrama de presiones

Punto Lx (m) h' (m) Sp (kg/m2) Sp (Tn/m2)1 0.00 0.00 1274.71 1.272 0.00 1.8 2264.71 2.263 3.10 1.80 1799.82 1.804 3.10 1.00 1359.82 1.365 10.90 1.00 190.08 0.196 10.90 1.00 190.08 0.197 11.70 1.75 482.61 0.488 11.70 0.00 -479.89 -0.48

(Lh/3)+Lv

m.s.n.m.

m.s.n.m.

m.s.n.m.

m.s.n.m.

)(''* Lx

L

hhhcSp

Page 24: BOCATOMA

00-049Cynthia Fiorela Guerrero Cruz

Dimensionamiento de los Pilares:

a) Punta o Tajamar: Redondeada

b) Altura Ht= (P+Ho)+ 0.5 : 3.65 Ht pilares= 2.95 m.

c) Longitud: Hasta la terminación de la poza mínimo 12.4 L pilares= 13.50 m.

d) Espesor e: 0.35 e pilares= 0.35 m.

Dimensionamiento de los Muros de encauzamiento:

a) Longitud: 26.7 L muros= 28.00 m.

b) Altura Ht= 1.25 (P+Ho): 3.65 Ht muros= 2.95 m.

d) Espesor e: 0.60 e muros= 0.60 m.

Cálculo de la profundidad mínima de empotramiento en el lecho del río:

yo

15.00 n= 0.038s= 0.0025

La profundidad de socavación (ys, yo) se calculará con el criterio de socavación general:velocidad real (Vr) sea mayor que la velocidad erosionante (Vc)

Sabemos que:** "Yo" = profundidad antes de la erosión. "Ys"= Tirante cuya profundidad se desea conocer: "Vr"= Velocidad real

También: *** "Vc"= Velocidad no erosionante para el tirante "Ye" "Ys"= Tirante, en metros existente en el punto de estudio. "Vc1"= velocidad no erosinante, correspondiente a un

tirante de 1 m.( b)

Igualando Vr = Vc ( c)

Para una sección irregular (sin muros de encauzamiento)Yo = 3.31 metrosA = 27.54 metros

Para una sección rectángular ( con muros de encauzamiento)

Aplicando la ecuación de Mannig, calculamos "Ym"Con Qr = 55.91

Ym = 2.42 22.92

Ah = 36.23V = 1.54 m/seg

ym

Vr = a ( Yo 5/3/Ys)

Vc = Vc1.Ys 0,2

a = Qr /( Ym. T. m)

Ys1,2 = a (Yo5/3 / Vc1)

m2

Luego en la tabla, hallamos: m

Page 25: BOCATOMA

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Al no hallarse el valor de la longitud del claro, extrapolamos e interpolamosLuego:

0.945

Remplazando valores en (b), obtenemos1.63

Cálculo de "Vc1"

*** Al no contar con estos datos, para el presente trabajo asumimos:Dm = 8mm

0.80m/seg

Remplazando los valores de ( a , Yo , Vc1 ) en (c) obtenemosYs = 9.57m

m =

a =

Para esto se debe hacer un estudio granulométrico del lecho del río y determinar el diámetro medio de una fracción de la muestra así mismo el peso como porcentaje de esa misma porción.

Con este valor entramos a la tabla A -3 y calculamos Vc1

Vc1 =