calculo de una rapida

7/28/2019 Calculo de Una Rapida

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Proyectista: Ing. Francisco Gamero Gamero

RAPIDA 01 CANAL CARAHUASITRAMO DESDE KM: 00+722.00 a 00+724.00DATOS INICIALES :AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO:

Q = 0.115 Q = 0.115

b = 0.300 b = 0.300

Z = 0.500 Z = 0.500

S = 0.001 S = 0.002

n = 0.014 n = 0.014

Y = 0.363 Y = 0.299V = 0.730 V = 0.730

E = 0.385 E = 0.336

SECCIONES DE LA RAPIDA Y SUS ELEVACIONES DE SUB RASANTE:

K -L = 1045.34 B-A = 1043.73

H-G = 1043.74

1.- Caractersticas de la rpida

S1 = LONG. 1

0.798 2.00

DATOS COMUNES: CARACT. SEC. DE CONTROLn 0.018 Yc = 0.247 m.

b = 0.300 m Vc = 1.552 m/s.z 0.000 Ec = 0.370 m.

S2 = LONG. 2

2.- Clculo de los tirantes de escurrimiento en la rpida

la longitud total horizontal 2 ml

Se dividen en 4 tramos

Cada tramo 0.5 ml .

Las longitudes inclinadas serian:Para el primer tramo: 0.64 m.

Para el segundo tramo: 4.00 m.

Aplicamos el Teorema de Bernolli, mediante el mtodo de incremento finitos

Obtenemos el ltimo tirante en la rapida en la seccin H-G = 0.064 m.

TRAMO 01

TRAMO 02

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3.- Clculo del colchon amortiguador

.

Paso N 01 : Calculo de la Curva Elevaciones - Tirantes en la Rpida

Donde el tirante ltimo obtenido en la trayectoria de la rapida entre los tramos K-L y G-H

Y = 0.064 m. Q = 0.115 m3/sA = 0.02 m2 b = 0.30 m.

V = 5.99 m/s z = 0.00

E = 1.89 m. n = 0.018

Coto de fondo en la Seccin H-G = 1043.74 m.

Elevacin de la lnea de energa en a seccin H-G ser 1045.63 m.

CUADRO : ELEVACIONES - TIRANTES EN EL CANAL DE LA RAPIDA

Y A V E ELEVACIN

0.010 0.003 38.33 74.86 970.78

0.030 0.009 12.78 8.35 1037.29

0.050 0.015 7.67 3.04 1042.59

0.064 0.0192 5.99 1.89 1043.740.074 0.0222 5.18 1.44 1044.19

0.084 0.0252 4.56 1.14 1044.49

0.094 0.0282 4.08 0.94 1044.69

0.104 0.0312 3.69 0.80 1044.84

0.114 0.0342 3.36 0.69 1044.94

0.124 0.0372 3.09 0.61 1045.02

0.134 0.0402 2.86 0.55 1045.08

0.144 0.0432 2.66 0.50 1045.13

Se efect utilizando el mtodo grfico el cual consiste en trazar las curvas elevaciones - tirantes entre las

secciones CD-EF y Elevaciones tirantes conjugadas menores en el tanque amortiguador. El punto de intercepcin

dar la elevacin del tanque y el tirante conjugado menor

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

960.00 980.00 1000.00 1020.00 1040.00 1060.00

CURVA I

CURVA I

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Paso N 02 : Calculo de la Curva Elevaciones - Conjugados Menores

Q = 0.12 m3/s

b = 0.40 m.

z = 0.50

n = 0.014

Primeramente elaboramos una tabla a partir de la ecuacin de la cantidad de movimiento.

Y A V QV/G YY AY M

0.02 0.0082 14.0244 0.1643 0.0099 0.0001 0.16440.05 0.0213 5.4118 0.0634 0.0245 0.0005 0.0639

0.08 0.0352 3.2670 0.0383 0.0388 0.0014 0.0397

0.11 0.0501 2.2977 0.0269 0.0528 0.0026 0.0295

0.14 0.0658 1.7477 0.0205 0.0665 0.0044 0.0249

0.17 0.0825 1.3948 0.0163 0.0800 0.0066 0.0229

0.20 0.1000 1.1500 0.0135 0.0933 0.0093 0.0228

0.23 0.1185 0.9709 0.0114 0.1064 0.0126 0.0240

0.26 0.1378 0.8345 0.0098 0.1194 0.0164 0.0262

0.25 0.1293 0.8894 0.0104 0.1138 0.0147 0.0251

0.27 0.1424 0.8073 0.0095 0.1224 0.0174 0.0269

0.29 0.1560 0.7373 0.0086 0.1309 0.0204 0.0290

0.31 0.1699 0.6768 0.0079 0.1393 0.0237 0.0316

0.36 0.2065 0.5568 0.0065 0.1601 0.0331 0.0396

0.41 0.2456 0.4682 0.0055 0.1806 0.0444 0.04990.46 0.2872 0.4004 0.0047 0.2008 0.0577 0.0624

0.51 0.3313 0.3471 0.0041 0.2207 0.0731 0.0772

0.74 0.5698 0.2018 0.0024 0.3107 0.1771 0.1795

0.76 0.5928 0.1940 0.0023 0.3183 0.1887 0.1910

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

TIRANTES - FUERZAS ESPECIFICAS

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En la Seccin A-B e la rapida se tiene que la elevacin de la lnea de energa

es:

Elevacin de la lnea de energa:

Yaguas abajo = 0.299

Cota en la seccin B-A = 1043.74

E = 0.336

CUADRO : ELEVACIONES - TIRANTES CONJUGADOS MENORES

Ymenor Ymayor Amayor Vmayor V /2g Ymayor+V /2g 1044.0760.01 0.96 0.8437 0.1363 0.0009 0.9601 1043.1161

0.065 0.40 0.2419 0.4754 0.0115 0.4139 1043.6623

0.1 0.31 0.1725 0.6665 0.0226 0.3333 1043.7429

0.2 0.20 0.1001 1.1493 0.0673 0.2674 1043.8089

0.25 0.25 0.1313 0.8758 0.0391 0.2892 1043.7871

0.247 0.25 0.1294 0.8889 0.0402 0.2873 1043.78890.252 0.25 0.1326 0.8672 0.0383 0.2904 1043.7858

0.257 0.26 0.1359 0.8463 0.0365 0.2936 1043.7827

0.262 0.26 0.1392 0.8262 0.0348 0.2969 1043.7794

0.267 0.27 0.1425 0.8070 0.0332 0.3003 1043.7760

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

1043 1043 1043 1043 1043 1044 1044 1044 1044

ELEVACIONES - TIRANTES CONJUGADOS MENORES

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4.- Comprobacin del funcionamiento del colchn

Y2 = 0.40 m.

V2 = 0.95 m/s

Altura del Colchn + Yn = 0.30 m.

Vn = 1.28 m/s

Altura del colchn = 0.05 m.

Comprobamos la relacin anterior con los valores: 0.448623 < = 0.431631

Enton la Profundad final ser:

0.40 x E2 = 0.17945 m.

E2 + 0.40 x E2 = 0.62807 m.

Cota del Colchn: 1043.45 m.

Profundidad : 0.29 m.

no cumple la relacin, pero para dar seguridad al funcionamiento hidrulico del conchn, consideramos un 40%

de ahogamiento por lo que tendr que bajar el nivel del colchn.

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.160.18

0.20

0.22

0.24

0.26

0.28

0.30

960.00 970.00 980.00 990.00 1000.00 1010.00 1020.00 1030.00 1040.00 1050.00

TIRANTEY

(cm)

ELEVACIONES DEL FONDO DEL TANQUE (m)

TIRANTES EN RAPIDA Vs. ELEVACIONES FONDO TANQUE

g

VnYn

2

2

g

VY

2

2

2

2

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Porcentaje de ahogamiento:

% Ahog. = 0.628072 - 0.4486230.448622665

% Ahog. = 40 %

Se verifica nuevamente la relacin de la cant. Mov. : 0.448622665 < = 0.67455302Cumple

5.- Longitud del Salto hidrulico

Para un colchn sin obstaculos

y1 y2

0.065 0.4024

Lr = 2.024 m.

Lr = 2.05 m.

TIRANTES EN RAPIDA Vs. ELEVACIONES FONDO TANQUE: interccin I y II

)(6 12 YYLr

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6.- Clculo de la Trayectoria

Y =

Angulo formado con la horizontal y el fondo del canal de la rpida.

Vmx = 1.5 veces la velocidad media al principio de la trayectoria

Pendiente del canal (s)

S = 0.7984

V = 5.990 m/s

Yultimo en la rapida 0.064 m.

1 2 3 4 5 6 7

X X2

0.7984X 0.0608X^2 S2

3 + 4 + 5 1044.24

0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 1044.24

0.0500 0.0025 0.0399 0.0002 1.0000 0.0402 1044.20

0.1000 0.0100 0.0798 0.0006 2.0000 0.0817 1044.16

0.1200 0.0144 0.0958 0.0009 0.6374 0.0972 1044.140.1500 0.0225 0.1198 0.0014 0.6374 0.1220 1044.12

0.2000 0.0400 0.1597 0.0024 0.6374 0.1637 1044.08

0.2500 0.0625 0.1996 0.0038 0.6374 0.2058 1044.03

2

2

2

12

TgMaxV

gXXTg

tg

1044.00

1044.05

1044.10

1044.15

1044.20

1044.25

0.00 0.20 0.40

trayectoria

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7.- TRANSICIONES :TRANSICIN DE ENTRADA A LA RAPIDA

Lts = (T2-T1)/(2 Tan1230') 0.0000 m

a = 1230'

T1 = 0.30 de la seccin de control

T2 = b2 + 2(Z2Y2) = 0.30 de la rapida

Lts Asumida = 0.00 m.

TRANSICIN DE ENTRADA A LA POZA

Lts = (T2-T1)/(2 Tan1230') 1.1331 m

a = 1230'

T1 = 0.30 de la seccin de la rpida

T2 = b2 + 2(Z2Y2) = 0.80 de la seccin de la poza


TRANSICIN DE SALIDA A LA SECCION AGUAS ABAJO

Lts = (T2-T1)/(2 Tan1230') 0.4486 ma = 1230'

T1 = 0.40 de la seccin de la poza

T2 = b2 + 2(Z2Y2) = 0.60 de la seccin aguas abajo


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RESUMEN DE RESULTADOS FINALES

RAPIDA 01TRAMO DESDE KM: 00+722.00 a 00+724.00DATOS INICIALES :

Q = 0.115 m/s Q = 0.115 m/s

b = 0.30 m. b = 0.30 m.

Z = 0.5 Z = 0.5

S = 0.001 S = 0.002

n = 0.014 n = 0.014Yn= 0.36 m. Yn= 0.30 m.

Q = 0.115 m/s Q = 0.115 m/s

b = 0.30 m. b = 0.40 m.

Z = 0.00 Z = 0.500

S = 0.7985 S = 0.002

n = 0.018 n = 0.014

Y=(tirante ltimo) 0.06 m. Y2= 0.40 m.

SECCIONES DE LA RAPIDA Y SUS ELEVACIONES DE SUB RASANTE:C1: 1045.337 m. Cota de entrada de la rapda seccin K-L

C2: 1044.24 m. Cota final real de la rpida seccin H-G

C3: 1043.45 m. Cota de fondo del colchnC4: 1043.74 m. Cota de la seccin aguas abajo B-A

PC 1044.24 m. Cota Inicial de Trayectoria

PT 1044.04 m. Cota final de trayectoria

Altura de rampa de ingreso 2:1 0.59 m. h1

Long. de rampa 1.20 m. L3 X 1044.24

Altura del colchn 0.29 m. P 0.00 1044.24

Altura de rampa de salida 1.5:1 0.29 m. h2 0.05 1044.20

0.45 m. L5 0.10 1044.16

0.12 1044.14

0.15 1044.12

Altura de muro sin borde libre : h1= P+ h2 0.69 m. 0.20 1044.08

borde libre mnimo : 0.10 m. 0.25 1044.03

RAPIDA 01TRAMO DESDE KM: 00+722.00 a 00+724.00

RESUMEN DE DATOS FINALES :Tramo Tipo Longitud Cota Inicial Cota Final Talud Pendiente

Rapida L1 2.00 1045.34 1044.24 79.85%

Trayectoria L2 0.25 1044.24 1044.04 80.00%

Rampa de Entrada L3 1.20 1044.04 1043.45 2 : 1 49.23%

Colchn L4 2.05 1043.45 1043.45 0.00%

Rampa de Salida L5 0.45 1043.45 1043.74 1.5 : 1 64.85%

Desarrollo de la Trayectoria

AGUAS ARRIBA:

SECCION DE RAPIDA : SECCION DE POZA:

Long. Rampa de salida,

equivalente a la longitud de

transiccin.

AGUAS ABAJO:

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Q = a1 Q = 0.115 m3/s a = Y * (b + z * Y)

z = b1 b = 0.300 m Ty = Sqr(z * Y) 2 + Y 2

s = c Z = 0.000 P = b + 2 * Y * Sqr(1 + z 2

n = d S = 0.798 RH = (a / P)

b = e1 n = 0.018 T = (b + 2 * z * Y)

hf1 = hf DH= 0.640 m V = Q / ae = Y + V ^ 2 / (2 * 9.81)

F = V / Sqr(9.81 * a / T)

Ec Delta x E+hf1 abcisas

Intervalos= 0.5 Tirante critico = 0.2470

E dh

1 0.36976 0.6398 1.0096 0.0990

2 0.86316 0.6398 1.5030 0.0800

3 1.25024 0.6398 1.8901 0.07204 1.51674 0.6398 2.1566 0.0670

5 1.73542 0.6398 2.3753 0.0640

PRIMER TRAMO

TEOREMA DE BERNOULLI POR TRAMOS FINITOS


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)

calculo de una rapida

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