El documento describe el dimensionamiento de una obra de desvió de un río que incluye el cálculo de las dimensiones de un canal trapezoidal y un túnel circular. Se calculan las dimensiones del canal trapezoidal para un gasto de diseño de 100 m3/seg considerando una pendiente que genere un flujo lento. Para el túnel circular se calcula el diámetro requerido para manejar un gasto de 150 m3/seg considerando la ecuación de Darcy-Weisbach y el diagrama de Moody. La obra de desvió usará un canal mixto
Dimensionamiento de obras de desvió y cálculo de volúmenes en presas
1. I. OBRA DE DESVIÓ.
Objetivo: Sirve para desviar el agua de un río hacia un determinado sitio permitiendo
la construcción de una estructura.
Tipos: El desvió se puede realizar por medio de conductos (Túnel) o a cielo abierto
(canales), o empleando túnel y canal para un desvió mixto.
Dimensionamiento del canal de desvió.
Para la obra de desvió se realiza por medio de un canal de tipo trapezoidal, se
tomaron para el cálculo los siguientes datos.
El gasto de diseño para este desvió es de 100 M3/SEG. Según el estudio
hidrológico, el cual considero un Tr = 40 años. Se deben proponer las dimensiones
del canal, trapecial, taludes 1:1.5 con la pendiente adecuada para que la velocidad
en el canal genere un movimiento sub crítico o lento. Se considera también que el
canal será revestido de concreto pulido. (n = 0.012).
DATOS:
- Gasto de Diseño 100 M3/SEG
- Periodo de Retorno Tr 40 AÑOS
- Revestimiento n 0.012
- Talud 1:1.5
Se procedió al calculo del canal partiendo de las ecuaciones de Manning.
𝐐 =
𝐀
𝐧
𝐑
𝟐
𝟑 𝐒
𝟏
𝟐 𝑸 = 𝒗 𝑨 𝐯 =
𝟏
𝐧
𝐑
𝟐
𝟑𝐒
𝟏
𝟐
Y la formulas geométricas para un canal trapecial.
𝐀 = 𝐛𝐝 + 𝐭𝐝𝟐
𝐏𝐦 = 𝐛 + 𝟐𝐝 √𝟏 + 𝐭𝟐 𝐑
=
𝐀
𝐏𝐦
2. Se agrupan lo términos que conocemos y se calcula el primer término de la
ecuación.
𝑄 𝑛
𝑆
1
2
= 𝐴𝑅
2
3 ⟹
Q n
S
1
2
=
100 x 0.012
0.0008
1
2
=
1.2
0.02828
= 42.43
𝑄 𝑛
𝑆
1
2
= 𝐴𝑅
2
3 ⇒ 𝟒𝟐.𝟒𝟑 = 𝑨𝑹
𝟐
𝟑
Se procede a calcular la siguiente tabla, en la cual se calculan los tirantes normales
proponiendo el valor de cada uno de ellos y checando que el segundo término de la
ecuación se iguale con el primero, cuando esto suceda el valor de “d” es el correcto.
d (m) b (m) A
(m2)
Pm
(m)
R (m)
𝑅
2
3 𝐴𝑅
2
3
𝑄 𝑛
𝑆
1
2
v
(m/seg)
Fo
5 10 50 20 2.5 1.84 9.10 42.43 3.29 0.73
2.00 18.00 42.00 25.21 1.67 1.40 59.02 42.43 2.38 0.54
1.50 18.00 30.37 23.41 1.30 1.19 36.14 42.43 - -
1.65 18.00 33.78 23.94 1.41 1.26 42.47 42.43 2.96 0.74
En la tabla se muestran los resultados preliminares teniendo al final el resultado
definitivo llegando al resultado numérico requerido que se muestra a continuación.
Dimensiones del canal trapezoidal.
- Tirante d = 1.65 m
- Base b = 18.00 m
- Talud 1: 1.5
- Numero de Froude Fo = 0.74 < 1 → Flujo sub crítico o lento
3. Dimensionamiento del canal de desvió.
La obra de desvió se realiza por medio de un túnel circular, se tomaron para el
cálculo los siguientes datos.
El gasto de diseño para este desvió es de 150 m3/seg. Según el estudio hidrológico,
el cual considero un Tr = 50 años. Se deben proponer las condiciones de trabajo del
túnel, se considera que el túnel será circular y será revestido de concreto pulido. (n
= 0.012). Consideraremos una carga de 1.50 metros a la entrada del túnel, y una
perdida por fricción de 1.00 m, la longitud del túnel será de 70.00 m.
DATOS:
- Gasto de Diseño 150 M3/SEG
- Periodo de Retorno Tr 50 AÑOS
- Revestimiento n 0.012
- Perdida de carga 1 M
- L 70 M
El criterio de cálculo es en base a la ecuación de Darcy-Weisbach,
Ecuación de Darcy-Weisbach ℎ𝑓 = 𝑓
𝑣2
2𝑔
𝐿
𝑑
partiendo de la ecuación de Continuidad.
Ecuación de continuidad: 𝑄 = 𝑣 𝐴
4. despejamos v en función del diámetro: 𝑣 =
𝑄
𝐴
=
𝑄
𝜋 𝑑2
4
=
4𝑄
𝜋𝑑2
Elevando al cuadrado el valor de v y sustituyendo en Darcy-Weisbach.
𝑣2
=
16 𝑄2
𝜋2𝑑4
⇒ ℎ𝑓 = 𝑓
16 𝑄2
𝜋2𝑑4
2𝑔
𝐿
𝑑
=
16𝑓 𝑄2
𝐿
2𝑔𝜋2𝑑5
⇒ 𝒉𝒇 =
𝟏𝟔𝒇 𝑸𝟐
𝑳
𝟐𝒈𝝅𝟐𝒅𝟓
Despejando “d” 𝑑5
=
16 𝑓 𝑄2
𝐿
2𝑔 ℎ𝑓𝜋2
Agrupando en una constante C1 los valores conocidos C1 = √
16 Q2
L
2g hf π2
5
Y entonces el valor del diámetro “d” d = c1 √f
5
De la misma forma lo hacemos con el número de Reynolds.
Numero de Reynolds R0 =
v d
ϑ
De continuidad v =
4Q
πd2
Sustituyendo v en Ro 𝑅0 =
4𝑄
𝜋𝑑2 𝑑
𝜗
=
4𝑄
𝜋 𝑑
𝜗
=
4𝑄
𝜋 𝑑 𝜗
Agrupando en una constante C2 los valores conocidos 𝐶2 =
4 𝑄
𝜋𝜗
Y entonces el valor del Ro 𝑅𝑜 =
𝐶2
𝑑
Con los datos que tenemos procedemos utilizando el Diagrama de Moody que se
anexa continuación.
5. DATOS:
- Q 150 M3/SEG
- Concreto pulido 0.18 mm
- Agua está a 15 °C 𝜗 = 1.142 𝑥10−6 𝑚2
𝑠𝑒𝑔
- L 70.00 m
- Hf 1.00 m
- Carga Disponible H 1.50 m
Empleamos las expresiones calculadas.
Calculamos el valor de C1 y C2
6. C1 = √
16 Q2
L
2g hf π2
5
⇒ C1 = √
16 (150)2
70.00
19.62x1.00 x (3.1416 )2
5
⇒ 𝐶1 = 10.5409
𝐶2 =
4 𝑄
𝜋𝜗
= 167237727.80
Para el uso de la tabla de Moody proponemos un valor de f contenido en la escala
media de un tercio de f. Proponemos → f = 0.017
Con el valor de f supuesta y C1 calculamos d supuesto.
d = c1 √f
5 d = 10.5409 (0.017)0.20
d =4.66 m
Y con el valor de C2 y d calcular Ro.
𝑅𝑜 =
𝐶2
𝑑
𝑅𝑜 =
167237727.80
4.66
= 3.59 𝑥107
Hacemos uso del diagrama de Moody y calculamos la rugosidad relativa en la
escala vertical del diagrama.
𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 =
𝜀
𝑑
=
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑚𝑚
𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑚
=
0.18
4660
= 0.000039
. Con Reynolds y rugosidad relativa entrar a Moody y calcular fc.
Según Diagrama fc = 0.010
Comparar Si fs = fc para comprobar la solución
fs = 0.017 fc = 0.010
Como fs diferente a fc entonces realizamos otra interacción para igualar los valores.
2ª Iteración: El siguiente supuesto es igual a 0.010 y procedemos a realizar los
mismos pasos anteriores.
d = c1 √f
5 d = 10.5409 (0.010)0.20
= 4.1964𝑚
. 𝑅𝑜 =
𝐶2
𝑑
𝑅𝑜 =
167237727 .80
4.20
= 3.98 𝑥107
𝑅𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 =
𝜀
𝑑
=
𝐴𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 𝑚𝑚
𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑒𝑛 𝑚𝑚
=
0.18
4200
= 0.0000428
Con Moody obtenemos fc = 0.010 → Como fs = fc problema resuelto.
7. Comprobamos si el valor de f es correcto con los datos obtenidos.
ℎ𝑓 = 𝑓
𝑣2
2𝑔
𝐿
𝑑
= 0.010 (5.98)
70.00
4.1964
= 0.9975 𝑚
Con esto tenemos que los valores para el dimensionamiento del túnel circular serán
los siguientes.
RESULTADOS
d = 4.1964 m v = 10.83 m/seg. f = 0.010 hf = 1.00 m Q = 150 m3/seg L =
70.00m
Conclusión: Para la Obra de desvió se usaran las propuestas calculadas
anteriormente teniendo un canal misto con una tramo por canal y otro por túnel
cumpliendo con las especificaciones requeridas.
8. II. VOLÚMENES DE ALMACENAMIENTO EN EL VASO.
II.I Introducción
Volumen de azolves. Cantidad en hm3 de azolve que retiene el vaso durante la vida
útil de la presa. Calcular volumen de material solido que acarrea el rio en un periodo
anual y esto lo considerare para el periodo de vida útil de la presa. (50 años)
Volumen muerto. Cantidad de agua en hm3 que retiene el vaso y que se propone
para que en una sequía extrema los organismos que viven en el vaso supervivan.
Volumen de operación. - Es el volumen de agua que se requiere para surtir los
servicios que están propuestos durante la temporada de estiaje. Agua para riego,
para servicio de agua potable y para generación de energía eléctrica, agua para
suministro industrial, etc.
Volumen extraordinario. - El volumen de agua en hm3 que acarrea la avenida
máxima esperada (Avenida de diseño) para un periodo de retorno considerado.
II.II Calculo de volumenes.
II.II.I VOLUMEN DE AZOLVE.
El vomulen de azolve consta de la suma del:
Arrastre por el fondo + Arrastre por salto (saltación) + Arrastre en suspensión. =
Acarreo total de solidos m3.
Utilizamos el Metodo de Einstein para calcular el acarreo de solidos en suspension,
los datos de la cuenca y los estudios de laboratorio obtenidos son:
De laboratorio:
La cantidad de sólidos en suspensión que contiene 1 m3 de agua de rio. 1.5
litros de solido /m3 del rio
Vida Útil de la Presa. = 50 años
Para aplicar este método se requiere:
Calcular el Volumen Medio Anual que aporta el Rio.
Volumen medio anual = Área de la cuenca x altura de precipitación media
anual.
Gasto medio anual = Volumen medio anual x coeficiente de escurrimiento Ce
9. Coeficiente de escurrimiento: Se obtiene estudiando la hidrología del rio o
bien en algunos casos el dato se puede encontrar en el plano edafológico del
sitio.
Planos Edafológicos.- Un plano que representa el tipo de suelos de la
región, vegetación, pendientes, y coeficientes de escurrimiento.
Aplicando el metodo:
Considerando un área de 53,200 ha, un hpm/anual de 62 cm y un Ce de 0.25, (Plano
Edafológico) el gasto medio anual del rio será:
𝑄𝑚𝑎 = (53200𝑥62𝑥0.25)
10000
100
= 824600𝑥100 = 82460000
𝑚3
𝑎ñ𝑜
= 82.46 ℎ𝑚3
De laboratorio:
Considerando que 1 m³ de agua acarrea 1.5 lts de sólidos, (suspensión) entonces:
𝑄𝑎𝑧 = 82460000𝑚3
𝑥 0.0015
𝑚𝑠
3
𝑚3
= 123690
𝑚3
𝑎ñ𝑜
Considerando una vida útil de 50 años, el volumen de azolve es:
𝑉𝑎𝑧 = 123690
𝑚3
𝑎ñ𝑜
𝑥50 𝑎ñ𝑜𝑠 = 6184500
𝑚3
50 𝑎ñ𝑜𝑠
= 6.184
ℎ𝑚3
50 𝑎ñ𝑜𝑠
Suspensión.
Vol. de sólidos en saltación acarreados por el rio = 6.184 hm3/50 años Saltación
Total de azolve (suspensión y salto) acarreado por el rio en 50 años = 12.37
hm3.
II.II.II Volumen de muerto.
A fin de preservar la vida de especies acuáticas, se garantizará que el volumen
muerto sea igual como mínimo al volumen de azolve, en suspensión, por tanto:
V𝑚 = 𝑉𝑎𝑧 = 6.184 ℎ𝑚³
10. II.II.III CALCULO DEL VOLUMEN DE OPERACIÓN.
Agua para riego: Existen 2 métodos para el cálculo de U.C que se utilizan en
México el Método de Blaney-Criddle y Método de Thorn-Whitte, para el calculo del
volumen requerido para riego, mediante Usos consuntivos aplicamos por el método
de Blaney - Criddle considerando el siguiente programa de cultivos.
Programa de cultivos
Aplicando el Método para cada cultivo.
11. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 7.9 0.39
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.46 6.72 0.91 6.12 5.49 10.98
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.40 0.57 9.86 0.91 8.97 8.57 17.14
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 0.95 17.14 0.91 15.6 15.07 30.14
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 0.987 19.4 0.91 17.65 12.37 24.74
JUNIO 27.90 2.10 8.85 18.59 10.37 7.88 0.8 14.87 0.91 13.53 5.65 11.30
JULIO 27.60 9.09 88.2 12.21 9.28 67.99
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 0.46 8.4 0.94 7.9 -2.23 -4.46
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 0.57 9.85 0.94 9.26 0.68 1.36
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 0.95 16.19 0.94 15.22 9.15 18.30
NOVIEMBRE 26.10 2.01 7.71 15.5 4.02 3.78 0.987 15.3 0.94 14.38 10.60 21.20
DICIEMBRE 25.60 1.99 7.82 15.56 1.02 0.98 0.8 12.45 0.94 11.7 10.72 21.44
83.63 62.19
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
Cálculo de la
lámina Neta
TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
LATITUD: 16.5o N
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
TOMATE
Mes de Cultivo
Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
12. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 7.9 0.39
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.49 7.16 0.92 6.59 5.96 11.92
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.40 0.73 12.63 0.92 11.62 11.22 22.44
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 1.05 18.94 0.92 17.42 16.89 33.78
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 1.05 20.64 0.92 18.99 13.71 27.42
JUNIO 27.90 2.10 8.85 18.59 10.37 7.88 0.942 17.51 0.92 16.11 8.23 16.46
JULIO 27.60 9.09 88.2 12.21 76.88
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 0.49 8.94 0.95 8.49 -1.64 -3.28
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 0.73 12.61 0.95 11.98 3.40 6.80
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 1.05 17.89 0.95 17 10.93 21.86
NOVIEMBRE 26.10 2.01 7.71 15.5 4.02 3.78 1.05 16.28 0.95 15.47 11.69 23.38
DICIEMBRE 25.60 1.99 7.82 15.56 1.02 0.98 0.942 14.66 0.95 13.93 12.95 25.90
83.63 70.38
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
MAÍZ Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
13. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 1.95 7.9 15.41 0.39 0.39
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.4 5.84 0.73 4.26 3.63 7.26
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.4 1.2 20.76 0.73 15.15 14.75 29.50
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 1.63 29.41 0.73 21.47 20.94 41.88
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 1.03 20.25 0.73 14.78 9.50 19.00
JUNIO 27.90 2.10 8.85 69.61 10.37 7.88 76.26
JULIO 27.60 2.08 9.09 18.91 12.21 9.28 0.4 7.56 0.76 5.75 -3.53 -7.06
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 1.2 21.9 0.76 16.64 6.51 13.02
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 1.63 28.17 0.76 21.41 12.83 25.66
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 1.03 17.55 0.76 13.34 7.27 14.54
NOVIEMBRE 71.48 75.18
DICIEMBRE
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
TRIGO Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
14. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 1.95 7.9 15.41 0.39 0.39
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.63 9.2 0.73 6.72 6.09 12.18
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.4 1.012 17.51 0.73 12.78 12.38 24.76
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 1.102 19.88 0.73 14.51 13.98 27.96
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 0.787 15.47 0.73 11.29 6.01 12.02
JUNIO 27.90 2.10 8.85 69.61 10.37 7.88 62.06
JULIO 27.60 2.08 9.09 18.91 12.21 9.28 0.63 11.91 0.74 8.81 -0.47 -0.94
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 1.012 18.47 0.74 13.67 3.54 7.08
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 1.102 19.04 0.74 14.09 5.51 11.02
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 0.787 13.41 0.74 9.92 3.85 7.70
NOVIEMBRE 71.48 62.83
DICIEMBRE
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
AJONJOLI Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
15. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 7.9 0.39
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.7 10.23 0.77 7.88 7.25 14.50
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.40 0.97 16.78 0.77 12.92 12.52 25.04
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 1.13 20.39 0.77 15.7 15.17 30.34
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 1.071 21.06 0.77 16.22 10.94 21.88
JUNIO 27.90 2.10 8.85 18.59 10.37 7.88 0.629 11.69 0.77 9 1.12 2.24
JULIO 27.60 9.09 88.2 12.21 80.15
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 0.7 12.78 0.78 9.97 -0.16 -0.32
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 0.97 16.76 0.78 13.07 4.49 8.98
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 1.13 19.26 0.78 15.02 8.95 17.90
NOVIEMBRE 26.10 2.01 7.71 15.5 4.02 3.78 1.071 16.6 0.78 12.95 9.17 18.34
DICIEMBRE 25.60 1.99 7.82 15.56 1.02 0.98 0.629 9.79 0.78 7.64 6.66 13.32
83.63 75.19
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
FLORES Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
16. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 1.95 7.9 15.41 0.39 0.39
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.685 10.01 0.88 8.81 8.18 16.36
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.4 0.964 16.68 0.88 14.68 14.28 28.56
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 1.12 20.2 0.88 17.78 17.25 34.50
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 1.05 20.64 0.88 18.16 12.88 25.76
JUNIO 27.90 2.10 8.85 69.61 10.37 7.88 67.53
JULIO 27.60 2.08 9.09 18.91 12.21 9.28 0.685 12.95 0.9 11.66 2.38 4.76
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 0.964 17.59 0.9 15.83 5.70 11.40
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 1.12 19.35 0.9 17.42 8.84 17.68
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 1.05 17.89 0.9 16.1 10.03 20.06
NOVIEMBRE 71.48 67.78
DICIEMBRE
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
FRIJOL Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
17. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 1.95 7.9 15.41 0.39 0.39 0.31 4.78 1.14 5.45 5.06 10.12
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.41 5.99 1.14 6.83 6.20 12.40
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.4 0.6 10.38 1.14 11.83 11.43 22.86
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 0.75 13.53 1.14 15.42 14.89 29.78
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 0.87 17.1 1.14 19.49 14.21 28.42
JUNIO 27.90 2.10 8.85 18.59 10.37 7.88 0.95 17.66 1.14 20.13 12.25 24.50
JULIO 27.60 2.08 9.09 18.91 12.21 9.28 1.01 19.1 1.14 21.77 12.49 24.98
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 1.03 18.8 1.14 21.43 11.30 22.60
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 1.02 17.63 1.14 20.1 11.52 23.04
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 0.99 16.87 1.14 19.23 13.16 26.32
NOVIEMBRE 26.10 2.01 7.71 15.5 4.02 3.78 0.83 12.87 1.14 14.67 10.89 21.78
DICIEMBRE 25.60 1.99 7.82 15.56 1.02 0.98 0.5 7.78 1.14 8.87 7.89 15.78
206.15 162.49
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
CAÑA DE AZUCAR Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
18. ToC Ft P % f cm cm Kc cm J cm cm cm
ENERO 24.80 1.95 7.9 15.41 0.39 0.39 0.5 7.71 0.96 7.4 7.01 14.02
FEBRERO 25.50 1.99 7.34 14.61 0.66 0.63 0.616 9 0.96 8.64 8.01 16.02
MARZO 26.80 2.05 8.44 17.3 0.40 0.4 0.75 12.98 0.96 12.46 12.06 24.12
ABRIL 28.60 2.13 8.47 18.04 0.55 0.53 0.87 15.69 0.96 15.06 14.53 29.06
MAYO 29.40 2.17 9.06 19.66 5.87 5.28 0.924 18.17 0.96 17.44 12.16 24.32
JUNIO 27.90 2.10 8.85 18.59 10.37 7.88 0.93 17.29 0.96 16.6 8.72 17.44
JULIO 27.60 2.08 9.09 18.91 12.21 9.28 0.95 17.96 0.96 17.24 7.96 15.92
AGOSTO 27.10 2.06 8.86 18.25 15.01 10.13 0.95 17.34 0.96 16.65 6.52 13.04
SEPTIEMBRE 27.70 2.09 8.27 17.28 11.29 8.58 0.87 15.03 0.96 14.43 5.85 11.70
OCTUBRE 27.30 2.07 8.23 17.04 6.74 6.07 0.8 13.63 0.96 13.08 7.01 14.02
NOVIEMBRE 26.10 2.01 7.71 15.5 4.02 3.78 0.52 8.06 0.96 7.74 3.96 7.92
DICIEMBRE 25.60 1.99 7.82 15.56 1.02 0.98 0.48 7.47 0.96 7.17 6.19 12.38
206.15 160.33
Uso
Consuntivo
Corregido
Cálculo de la
lámina Bruta
Cálculo de la
lámina Neta
Mes de Cultivo
LATITUD: 16.5o N TABLA PARA CALCULAR LA LÁMINA DE RIEGO NETA EN CULTIVOS MÉTODO DE BLANEY CRIDDLE
PASTOS Temperaturas
Medias
Mensuales
Cálculo del
factor de
Temp.
Porcentaje
Horas Luz
Factor de
Thorn -
Waihte
Precipitación
Media
Precipitación
Efectiva
Coeficiente
Mensual de
Desarrollo
Uso
Consuntivo
Factor de
Corrección
19. Se muestra una tabla resumen de los ocho usos consultivos que calculamos:
Áreas de cultivos definidas por los usuarios de la zona de riego.
Mes de Mayor demanda.
El mes de mayor demanda se calcula con los usos consultivos y el área por cultivo,
los cuales se muestran en la siguiente tabla.
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
Tomate 10.98 17.14 30.14 24.74 11.3 -4.46 1.36 18.3 21.2 21.44
Maiz 11.92 22.44 33.78 27.42 16.46 -3.28 6.8 21.86 23.38 25.9
Trigo 7.26 29.5 41.88 19 -7.06 13.02 25.66 14.54
Ajonjoli 12.18 24.76 27.96 12.02 -0.94 7.08 11.02 7.7
Flores 14.5 25.04 30.34 21.88 2.24 -0.32 8.98 17.9 18.34 13.32
Frijol 16.36 28.56 34.5 25.76 4.76 11.4 17.68 20.06
Caña de azucar 10.12 12.4 22.86 29.78 28.42 24.5 24.98 22.6 23.04 26.32 21.78 15.78
Pastos 14.02 16.02 24.12 29.06 24.32 17.44 15.92 13.04 11.7 14.02 7.92 12.38
Lamína Neta
Cultivo
Cultivo Ha
Flores 150
Frijol 80
Caña de
azucar
350
Pastos 300
Área para cada cultivo
Tomate 200
Maiz 150
Trigo 220
Ajonjoli 200
20. Se realizo la suma del uso consultivo por mes de todos los cultivos que se muestran en la columna 11 tomando el mayor
como el Mes de Mayor Demanda 5.24 hm3.
Ha Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre SUMA
SUMA DEL MES
TABLA DE VOLUMENES MENSUALES REQUERIDOS hm3
3.132
2.8494
3.3189
2.0544
2.2881
1.2727
9.1903
5.9988
0.4288
0.3885
0.1998
0.5523
0.3714
1.9408
0.424
0.3507
0.2751
0.7623
0.2376
2.0497
0.366
0.3279
0.3199
0.154
0.2685
0.1605
0.9212
0.4206
2.9386
5.2353
0.0272
0.102
0.5645
0.2204
0.1347
0.1414
0.8064
0.351
2.3476
(-)
(-)
0.2864
0.1416
(-)
0.0912
0.791
0.3912
1.7014
(-)
(-)
0.0381
0.8743
0.4776
1.3900
0.226
0.2469
0.0336
0.8575
0.5232
1.8872
0.4948
0.4113
0.418
0.2404
0.3282
0.2061
0.9947
0.7296
3.8231
0.6028
0.5067
0.9214
0.5592
0.4551
0.276
1.0423
0.8718
5.2353
0.3428
0.3366
0.649
0.4952
0.3756
0.2285
0.8001
0.7236
3.9514
Maiz 150
0.2196
0.1788
0.1597
0.2436
0.2175
0.1309
0.434
0.4806
2.0647
Trigo 220
Mes de mayor demanda hm
3
0.3542
0.4206
0.7748
Caña de azucar 350
Pastos 300
Ajonjoli 200
Flores 150
Frijol 80
Tomate 200
21. Se considera una temporada de 1 año, por lo tanto, necesitamos agua para 12
meses:
𝑀𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 ∗ 12 𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠 → 𝟓.𝟐𝟒 𝒉𝒎𝟑
∗ 𝟏𝟐 = 𝟔𝟐.𝟖𝟖 𝒉𝒎𝟑
Agua para riego =
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑅𝑖𝑒𝑔𝑜 → 𝟓.𝟐𝟒 𝒉𝒎𝟑
∗ 𝟏𝟐 = 𝟔𝟐.𝟖𝟖 𝒉𝒎𝟑
AGUA PARA USO DOMESTICO AGUA POTABLE.
Los datos básicos requeridos para obtener el volumen para el servicio de agua
potable son:
Dotación: Volumen en lts/hab/dia que se debe de entregar a cada habitante de la
localidad. La dotación está en función de los siguientes parámetros: Temperatura,
humedad, altitud, tipo de población, cultura, costumbres, etc.)
Población de Proyecto: Se calculo en base a los censos históricos de INEGI y la
tendencia de crecimiento analizada mediante un método estadístico de mínimos
cuadrados, y considerando para agua potable una tendencia de crecimiento de 15
a 20 años se tiene una población de 10,000 habitantes.
Tomando las codirecciones de CONAGUA para dotación en función del Número de
Habitantes de Proyecto y del clima de la localidad.
Se presenta una tabla que refiere dichos valores:
Volumen de almacenamiento para agua potable
Población de
Proyecto
Habitantes
Tipo de Clima
Cálido Templado Frio.
de 2500 a 15,000 150 125 100
de 15,000 a 30,000 200 150 125
de 30,000 a 70,000 250 200 175
de 70,000 a 150,000 300 250 200
Más de 150,000 350 300 250
Tomando en cuenta el tipo de clima que es Templado se tiene una dotación de 125
lts/hab/día que se señala en la tabla.
CALCULO DEL VOLUMEN REQUERIDO PARA SUMINISTRO DE AGUA
POTABLE.
22. 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝑁𝑜.𝑑𝑒 𝐻𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑜
𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 10,000
𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 = 125
125 𝑙𝑡𝑠/ℎ𝑎𝑏/𝑑í𝑎 ∗ 10,000 ℎ𝑎𝑏 = 1,250,000 𝑚3
/𝑑𝑖𝑎 = 1250 𝑚3
/𝑑í𝑎 ∗ 365 𝑑í𝑎𝑠
= 456,250 𝑚3
/𝑎ñ𝑜 = 𝟎.𝟒𝟔 𝒉𝒎𝟑
/𝒂ñ𝒐
CALCULO DEL VOLUMEN REQUERIDO PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA.
Los datos básicos requeridos para obtener el volumen para el servicio de
generación de energía eléctrica son: Potencia a generar por la turbina, carga
hidráulica sobre la turbina y tipo de turbina
Se debe generar una potencia de 1,200 KW se consigue con una carga hidráulica
sobre la turbina de:
Potencia a generar por la turbina, carga hidráulica sobre la turbina y tipo de
turbina
Carga Media 50 m Francis
Para calcular en forma aproximada el gasto hidráulico y el volumen hidráulico para
la generación de energía eléctrica se aplicaron 3 expresiones.
Se requerirá una potencia asegurada de 1200 kW, con una carga de 50 metros
de altura mediante tubería forzada, por tanto, el gasto necesario es:
𝐖𝐞 = 𝟖.𝟐 𝐐 𝐇 ∴ 𝐐 =
𝐖𝐞
𝟖.𝟐 𝐇
=
𝟏𝟐𝟎𝟎
𝟖.𝟐 𝒙 𝟓𝟎
= 𝟐. 𝟗𝟑
𝒎𝟑
𝒔𝒆𝒈
𝑸 =
𝑽
𝒕
Calculando el Gasto Hidráulico aplicado a la turbina con otra expresión:
𝑃𝑜𝑡 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 = 𝜂 𝛾 𝑄𝑚 𝐻𝑚 (
9.81
1000
) 𝑒𝑛 𝐾𝑊
Si consideramos una eficiencia total de 0.80 en el sistema y calculamos 𝑸𝒎
obtenemos:
23. 𝑸𝒎 =
𝟏𝟐𝟎𝟎
𝟎.𝟖𝟎𝒙𝟏𝟎𝟎𝟎𝒙𝟓𝟎𝒙
𝟗. 𝟖𝟏
𝟏𝟎𝟎𝟎
= 𝟑.𝟎𝟔
𝒎𝟑
𝒔𝒆𝒈
Aplicando una tercera expresión y calculando el gasto:
𝑷𝒐𝒕. = 𝑸 𝝆 𝒈H Potencia en Watts
𝑸 =
𝟏,𝟐𝟎𝟎,𝟎𝟎𝟎
𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒙 𝟗.𝟖𝟏 𝒙 𝟓𝟎
= 𝟐. 𝟒𝟒
𝒎𝟑
𝒔𝒆𝒈
Por lo que se concluye que para generar 1200000 Watts (1200 KW) se requiere un
gasto hidráulico de 2.93
𝑚3
𝑠𝑒𝑔
siendo este el dato intermedio de aplicar tres
expresiones distintas.
El volumen requerido para el periodo de 6 meses es:
𝑉 = 𝑄 𝑡 = 2.93 𝑥 15811200 = 46,326,816 𝑚3
= 𝟒𝟔. 𝟑𝟑 𝒉𝒎𝟑
II.II.IV CALCULO DEL VOLUMEN ECOLÓGICO O DE MANTENIMIENTO DE LA
CUENCA AGUAS ABAJO DE LA CORTINA.
Anteriormente con la construcción de la cortina se impedía el total flujo de agua
hacia la parte baja de la cuenca, esto originaba un cambio importante en las
condiciones de los ecosistemas en esta zona, cambiando las condiciones naturales,
afectándose la flora y fauna y en general causando un deterioro y afectación de las
condiciones naturales de la cuenca. Por lo anterior y como medida de prevención y
mitigación de estos efectos, SEMARNAT exige el estudio de Impacto Ambiental.
Para el proyecto, el mantenimiento ambiental de la cuenca, lo conseguimos con el
mismo volumen de agua aplicado a la generación de energía eléctrica, ya que este
volumen, una vez que activa el generador es vertido aguas abajo del rio y con esto
se consigue el equilibrio ecológico de la cuenca, por lo que este volumen será
considerado de 0.
II.II.V AGUA PARA UN USO INDUSTRIAL.
El agua para uso industrial será no se tomará en cuenta debido a que no hay
actividades que requieran de ella.
24. II.II.VI VOLUMEN TOTAL ALMACENADO PARA SERVICIOS
Se presenta una tabla resumen de los volúmenes DE SERVICIO que debe
almacenar el vaso de la presa
Servicio
Volumen
requerido
hm³
Volumen
acumulado
hm³
Riego 62.88 62.88
Agua potable 0.46 63.34
Energía 46.33 109.67
Ecológico 0 109.67
Industrial 0 109.67
Total 109.67
III. CALCULO DEL VOLUMEN EXTRAORDINARIO.
Parte de la avenida será contenida en el vaso, por efecto de regularización de este,
otra parte será drenada por el vertedor. Tomaremos como dato el Hidrograma de la
Avenida del Rio San José en el Municipio de Manzanillo Colima como datos para el
proyecto de la presa de almacenamiento “Veladero de Camotlan”
El estudio de la avenida máxima esperada para la cuenca del Rio San José para un
Tr de 10000 años presenta un valor aceptado por CONAGUA de 2490 m3/seg. y un
volumen máximo de avenida de 19.742 hm3 con estos datos se dimensiona el
vertedor de excedencias.
La ecuación general de descarga de los vertedores es:
𝑄𝑅 = 𝑚 𝑏 𝐻
3
2
En donde QR es el gasto regularizado: Donde el 60% de la avenida sale por el
vertedor.
𝑄𝑅 = 2490 𝑥 0.60 = 𝟏𝟒𝟗𝟒
𝒎𝟑
𝒔𝒆𝒈
m = coeficiente de gasto o descarga del vertedor. (Adimensional)
b = Ancho efectivo de la cresta del vertedor. (m)
H = Carga de agua sobre la cresta (nariz) del vertedor. (m)
Para el procedimiento se puede proponer H y b, para el cálculo se propone m =
2.20.
25. 𝑄𝑅 = 𝑚 𝑏 𝐻
3
2 𝐻
3
2
=
𝑄𝑟
𝑚 𝑏 H = [
QR
mb
]
2
3
b =
QR
m H
3
2
𝑄𝑅 = 𝑚 𝑏 𝐻
3
2 𝑄𝑅 = 𝑄𝑀𝑎𝑥 𝐶𝑅
Datos para el dimensionamiento del vertedor:
𝑄𝑅 = 2490 𝑥 0.60 = 1494
𝑚3
𝑠𝑒𝑔
m = 2.20 (supuesto inicial) propondremos valores
de b
Q almacenamiento extra en el vaso = Qmax – Qr = 996 m3/seg
26. Se tomo un valor intermedio entre b de 40 a 50 y se volvió a calcular con el nuevo
valor.
Propuse valor de P = 6.00 m H = [
QR
mb
]
2
3
Anteriormente se propuso m = 2.20
Se calcularon las propuestas con m= 2.0
Se llega a la propuesta
Para establecer las condiciones finales de operación del vertedor debo
calcular el coeficiente. m real. Dividiendo P/H, entrando a la gráfica de “m” y
obteniendo el valor correcto de “m” y con este recalculamos el valor de H
(gris)
Conclusiones del Vertedor: Es un vertedor Creager de pared gruesa de cresta
libre, con valor de paramento = 6.00 m y ancho de plantilla b = 42.00 el cual
desarrolla una carga de agua de 6.49 m el coeficiente de descarga es de 2.15.
Qr (m3/seg) m Co Cq b (m) H (m)
1494 2.2 20 5.04
1494 2.2 40 5.69
1494 2.2 50 6.1
1494 2.2 60 6.6
1494 2.2 70 7.22
42 6.39
1494 2.15 42 3.49
27. IV. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO
TOPOGRÁFICO DEL VASO.
Para el cálculo ocupamos los datos topográficos que se recabaron.
Con los datos se calcularon las Áreas acumuladas y los volúmenes acumulados de
los cuales se obtuvieron las siguientes graficas.
1842 0 0 0 0 0
1844 11.42 11.42 2 0.11 0.11
1846 15.45 26.87 2 0.27 0.38
1848 17.5 44.37 2 0.33 0.71
1850 20.92 65.29 2 0.38 1.09
1852 48.97 114.26 2 0.7 1.79
1854 81.68 195.94 2 1.31 3.1
1856 101.92 297.86 2 1.84 4.94
1858 135.02 432.88 2 2.37 7.31
1860 184.72 617.6 2 3.2 10.51
1862 215.68 833.28 2 4 14.51
1864 238.96 1072.24 2 4.55 19.06
1866 266.68 1338.92 2 5.06 24.12
1868 292.64 1631.56 2 5.59 29.71
1870 330.65 1962.21 2 6.23 35.94
1872 425.78 2387.99 2 7.56 43.5
1874 485.56 2873.55 2 9.11 52.61
1876 640.27 3513.82 2 11.26 63.87
1878 710.58 4224.4 2 13.51 77.38
1880 820.65 5045.05 2 15.31 92.69
1882 900.3 5945.35 2 17.21 109.9
1884 950.65 6896 2 18.51 128.41
1886 1015.17 7911.17 2 19.66 148.07
1888 1150.45 9061.62 2 21.66 169.73
1890 1460.32 10521.94 2 26.11 195.84
1892 1520.55 12042.49 2 29.81 225.65
1894 1610.36 13652.85 2 31.31 256.96
Elevación
msnm
Área ha
Área
Acomulada
intervalo m
Volumen
Parcial hm3
Vol.
Acomulado
29. V. VOLÚMENES REQUERIDOS POR ALMACENAR EN EL VASO.
Desplante 0 0 1842
Azolves 12.37 12.37 1861.2
Muerto 6.18 18.55 1863.7
Servicio
Riego 62.88 81.43 1879
Agua Potable 0.46 81.89 1879.1
G. de Energía 46.33 128.22 1884
Otros 0 128.22 1884 NAMO
Extraordinario 72.41 200.63 1890.49 NAME
Bordo Libre 1.5 m 1892.49
Altura cortina
Capacidad Vaso
Áreas
Inundadas ha
50.49
259.96
Volúmenes
almacenados
Parciales
hm³
Acumulados
hm³
Niveles m