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DISEÑO DE RAPIDAS ESCALONADAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVILDEPARTAMENTO DE HIDRAULICA
CONTENIDO
1. INTRODUCCION Y ANTECENDENTES2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA3. ENFOQUE DE SOLUCION
3.1. FUNDAMENTO TEORICO3.2. DISEÑO DE PROTOTIPO3.3. PLANO3.4. ENSAYO EN MAQUETA
4. RESULTADOS5. CONCLUSIONES
1. ANTECEDENTES
• El uso de canales escalonados se ha dado por mas de 3000 años atrás, en diferentes culturas.
• En años recientes se usado esta estructura tanto en canales de conduccion como en presas, como aliviaderos, por ser buen disipador de energia.
Grecia 1,300 A.C.
Fuente: The University Of Queensland
Miya – jima (Japon), 1650 D.C.
Fuente: The University Of Queensland
Pedrogao dam (Portugal), 2006 D.C.
Fuente: The University Of Queensland
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
• El problema surge por la topografía que posee nuestro territorio (básicamente en la sierra}) y la necesidad de transportar el recurso agua por lugares con pendiente pronunciada, donde ocurre alta erosión.
Yerupajá, Cordillera Huayhuash, Ancash
Fuente: www.Wikipedia.org
3. ENFOQUE DE SOLUCION
Skimming Flow
Nappe Flowdc
d1 d2 dc
3.1. FUNDAMENTO TEORICO
3.1. FUNDAMENTO TEORICO
• Fundamentalmente se cumple la siguiente relacion:
dc/h= a - b*(h/l)
Formulas para el diseño
• Caudal Unitario (qw):
• Tirante Critico (dc):
Donde:Qb: Caudal (m3/s)b: Ancho de canal (m)g: Aceleracion de la gravedad (m/s2)
Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson
3.2. DISEÑO DE PROTOTIPO
• Se selecciona una sección de b = 5.00 cm• Nappe Flow Regime:
Se tiene la siguiente relacion:
• Elegimos “h” y “l”, luego obtenemos los siguientes cuadros:
Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson
• Skimming Flow Regime:Utilizaremos la siguiente relacion:
• Con los datos anteriores obtenemos:
Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson
3.3. PLANO
ZOOM DEL PLANO
3.4. Ensayo en maqueta
• Para el ensayo se utilizo los siguientes materiales:– Bomba sumergible de 880 litros/hora.– Maqueta de rápida escalonada en acrilico.– Manguera.– Balde.– Canicas.
Para el ensayo mostraremos una foto de un ensayo de la bibliografía para luego comparar con nuestro resultado
Bomba Sumergible (Q=880 l/h)
MATERIALES UTILIZADOS
Manguera de conduccion
Maqueta en acrílico debidamente nivelada
NAPPE FLOW REGIME
Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson
NAPPE FLOW (Diseñado, Q=880 l/h, S=80%)
TRANSITION FLOW REGIME
Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson
TRANSITION FLOW (DISEÑADO, Q=1800 l/h, S=80%)
SKIMMING FLOW REGIME
Fuente: “The Hydraulics Of Stepped Chutes and Spillways”, Hubert Chanson
4. RESULTADOS
• Como se observa en los videos los regímenes se forman en los rangos que se preestablecio:
– Nappe Flow: Se forma para Q =860 l/h < 1941 l/h
– Transition Flow: Se forma para un caudal Q=1800 l/h
5. CONCLUSIONES
• Como se observa en los resultados los caudales a los cuales se forma los diferentes tipos de regimen de flujo, valida las relaciones de la bibliografia, entonces se puede tomar como buena fuente.
• Este tipo de solución se puede emplear en lugares donde la topografía es agreste, para evitar que el desarrollo de los canales sea de forma serpenteante, generando un beneficio económico.
• Debido a que es un buen disipador de energía su empleo en presas o reservorios, hace que los aliviaderos se diseñen con menores dimensiones