obras hidraulicas

1. NUM: 9613712349
Delta.constructions99@gmail.com
DELTACONSTRUCCIONES S.A DE C.V
GERENTE:
ING. PÉREZ MONTEJO JOSÉ LUIS.
MIEMBROS FUNDADORES:
ING. LOPEZ MENDOZA NAHUM ALEJANDRO
ING. PEREYRA GARCIA JOSUE
ING. PEREZ HERNANDEZ ANTONIO
DELTA CONSTRUCCIONES S.A DE C.V
ENCARGADA DE PROYECTOS Y MEJORAR LA
CALIDAD DE PRESAS Y OBRAS HIDRÁULICAS
PARA PROMOVER EL CRECIMIENTO LABORAL
HE INFRAESTRUCTURAL Y ASÍ MEJORAR LA
CALIDAD DE VIDA DE LA SOCIEDAD.

2. 2
PRESA: “JACINTO LÓPEZ (CUQUIARACHIC)”
Municipio de Fronteras, Estado de Sonora
LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA.
La obra se localiza en las coordenadas 30° 52' 30" de latitud norte y
109° 41' 49" de longitud oeste de Greenwich, a 1 km al oeste del
poblado Cuquiaráchic, en el municipio de Fronteras del estado de
Sonora. Está situada sobre el arroyo Cuquiaráchic, afluente del río
Fronteras, tributario del río Moctezuma.
FINALIDAD Y BREVE DESCRIPCIÓN DE LA OBRA.
La presa se destina al control del arroyo Cuquiaráchic para aprovechar sus aguas en
riego de una superficie de 920 ha de terrenos que se encontraban fuera de cultivo y
como abrevadero de ganado.
La presa consiste esencialmente de una cortina de materiales graduados de 34.00 m
de altura y 300.00 m de longitud, que forma un embalse con capacidad de 25.00
millones de m3

3. 3
OBRA DE EXEDENCIAS.
La obra de excedencias es un vertedor de concreto reforzado del tipo de abanico
(véase Fig. 2) situado en el lado izquierdo de la boquilla,
Está constituido por una banqueta de acceso excavada a nivel a la elevación
1215.50 m (véase Fig.3) y prolongada hasta el cimacio
Fig. 2 vertedor de concreto reforzado forma de abanico.
Fig.3 - Detalle del cimacio

4. 4
MEMORIA DE CALCULO
Datos:
Longitud de la cresta------------------- Lₑ =135
Altura sobre una banqueta----------- P=1.50
Pendiente de la rápida---------------- S = 0.006
Coeficiente de descarga-------------- C = 2.0
Capacidad de descarga ---------------Q= 2350 𝑚3/s
Cresta con una carga----------------- 𝐻0 = 4.29 m
PROCEDIMIENTO:
1.- PARA HACER EL CÁLCULO DE LA CARGA DE
DISEÑO SE USA EL CRITERIO GENERAL DEL USBR
𝐻𝑜 = ℎ𝑜 + ℎ𝑎 y
𝑞2
ℎ𝑎 =
2𝑔(𝑝+ℎ𝑜)2
SABIENDO QUE
P= 1217 m - 1215.5= 1.5 m
Y EL CAUDAL UNITARIO ES
𝑞 = 𝑄
𝐿𝑒
sustituyendo
3
𝑞 = 2350 𝑚 /𝑠
135 𝑚
=> q =17.41 𝑚2/𝑠
2.- Análisis Geométrico
𝐻𝑜
Perfil USBR sí 𝑃
< 1
𝐻𝑜
Perfil USACE/WES si 𝑃
≥ 1
Sustituyendo tenemos que
1
4.29
= 0.23 < 1
Por lo que se trabajara con el perfil USBR

5. 5
ℎ𝑎 =
𝑞2
2𝑔(𝑝+ℎ𝑜)2
=> ℎ𝑎 =
(17.41)2
(2)(9.81)(1.5+ℎ𝑜)2
ℎ𝑎 =
303.11
(44.145+56.86ℎ𝑜+19.62ℎ𝑜2)
=> Ho = ho + ha
4.29 − ℎ𝑜 =
303.11
(44.145+56.86ℎ𝑜+19.62ℎ𝑜2)
ha= 0.57 m
ho= 3.72 m
SUSTITUYENDO EN LA ECUACIÓN
3.- SE CALCULA LAS CONSTANTES PARA OBTENER LA
ECUACIÓN DE PERFIL, UTILIZANDO LA SIGUIENTE
RELACIÓN:
𝐻𝑜
ℎ𝑎
=> 4.29
0.57
= 0.13 K = 0.5 N = 1.83

6. 6
LA ECUACIÓN DEL PERFIL CREAGERN QUEDARÁ
DE LA SIGUIENTE MANERA, TOMANDO EN
CUENTA:
𝑃
1.5
𝐻𝑜
≥ 1.0
4.29
≥ 1.0 = 0.35 ≥ 1.0
= −k( )𝑛
𝐻𝑜
4.29
= −0.50( 𝑥
𝐻𝑜4.29
1.83
𝑦 = −0.1493𝑥2
𝑑𝑥
𝑑𝑦
= −0.2732𝑥0.83
)
𝑦
𝑦 𝑥
𝐻𝑜
SE PROCEDE A CALCULAR VALORES DE XC, Y1 y RC.
𝑋𝑐
𝐻𝑜
= 0.217
𝑋𝑐 = 0.93
𝑦𝑐
𝐻𝑜
= 0.076
𝑦𝑐 = 0.33
𝑅1
𝐻𝑜
= 0.45
𝑅1 = 1.93
𝑅2
𝐻𝑜
= 0.20
𝑅2 = 0.86

7. 7
6.- PARA CONOCER LA LONGITUD DEL CIMACIO DE LA
CRESTA AGUAS ABAJO ES NECESARIO DEFINIR EL
PUNTO DE TANGENCIA, 𝑃𝐶 ENTRE EL CIMACIO Y LA
RÁPIDA CON LA DERIVADA:
𝑑𝑦
= −0.4850𝑥 0.83
𝑑𝑥
Tomando la pendiente como - 0.47 m
−0.47 = −0.4850𝑥 0.83
X=1.92
Al sustituir el valor X en la ecuación de la forma
del cimacio Obtenemos:
𝑦 = −0.1493𝑥 0.83 => 𝑦 = −0.1493(1.92) 0.83
𝑦 = −0.49
Por lo tanto, el punto tangencial estará en Pc
(1.92, -0.49)
x y dy/dx
0 0 0
0.2 -0.00785136 -0.1275
0.4 -0.02791448 -0.2267
0.6 -0.05862416 -0.3174
0.8 -0.09924634 -0.403
1 -0.1493 -0.485
1.2 -0.2084306 -0.5642
1.4 -0.27635932 -0.6412
1.6 -0.35285752 -0.7164
1.8 -0.4377322 -0.7899
1.92 -0.49260754 -0.8334
(Coordenadas del perfil del cimacio aguas abajo)
LOS DATOS OBTENIDOS EN LA TABLA SERÁN GRAFICADOS
DÁNDONOS ASÍ EL SIGUIENTE PERFIL DEL CIMACIO

8. 8
CON LA ECUACIÓN DE LA PENDIENTE:
𝑦 = 𝑚𝑥 + 𝑏
Con los datos: 𝑦 = −0.49, 𝑠 = −0.47, 𝑥 = 1.92
SUSTITUYENDO EN LA FORMULA:
−0.49 = −0.47(1.92) + 𝑏 .: 𝑏 = 0.5429
POR LO QUE LA ECUACIÓN DE LA RECTA SERÁ:
𝑦 = −0.47𝑥 + 0.5429
Para determinar la recta tangente a la
rápida 𝑃𝐼, la rápida termina en la estación
0+108 y tiene una elevación de 1208 m.
De acuerdo a la elevación de la cresta y la de
la rápida, hace una diferencia para
encontrar el valor en y
𝑦 = 1208 – 1217 , y = -9
8.- LA PENDIENTE DE LA RÁPIDA TIENE UN
VALOR DE 0.006, CON ESTO YA PODEMOS
SUSTITUIR EN LA FORMULA.
−9 = −0.06(108) + 𝑏
𝑏 = −2.52
Por lo que la ecuación de la rápida quedaría:
𝑦 = −0.06𝑥 − 2.52
Igualamos las ecuaciones
−0.47𝑥 + 0.5429 = −0.06𝑥 − 2.52
𝑥 = 7.46
Sustituimos el valor de y cualquiera
de las dos ecuaciones:
𝑦 = −0.06𝑥 − 2.52
𝑦 = −0.06(7.46) − 2.52
𝑦 = −2.97

9. 9
9.- LAS COORDENADAS DE LA INTERSECCIÓN ENTRE
LAS RECTAS ES 𝑃I = (7.46, −2.9676) .
CALCULANDO LA SUB-TANGENTE:
𝑆𝑇1 = √(XPT − XPC)2 + (YPT − YPC)2
𝑆𝑇1 = √(7.46 − 1.92) 2 + (−2.97 + 0.49) ² = 6.1
EL ÁNGULO ENTRE LAS RECTAS SERÍA:
𝑆1 = −0.47 𝑆2 = −0.06
Tan θ =
S2 − S1
1 + S1S2
Tan θ =
−0.06 + 0.47
1 + (−0.47)(−0.06)
= 0.3987
𝜃 = 𝑇𝑎𝑛−1 (0.3987) = 21.7393
θ
2
= 10.87°
COMO SON PERPENDICULARES, SE USARÁ LA
RECTA PERPENDICULAR:
𝑦 = −0.47𝑥 +0.5429
𝑆1𝑆2 = −1
Por lo que:
La ecuación nos quedaría de la forma:
𝑦 = 𝑆1𝑥 − 𝑏
Tomando en cuenta (1.92,-0.49) Sustituyendo los
datos, obtendremos que:
−0.49 = 2.12(1.92) − 𝑏
𝑏 = 4.5604
𝑦 = 2.12𝑥 − 4.5604

10. 10
𝑆𝑇1
𝑅
𝜃
2
RADIO DE CÍRCULO
Fig.6- Ejemplificación
Tomando en cuenta que:
Despejamos la ecuación y tenemos
Centro del círculo:
SUSTITUYENDO
𝑦 = 2.12𝑥 − 4.5604
(𝑥 − 1.92)2 + (2.12𝑥 − 4.5604 + 0.49)2 =
(31.61)2
𝑥 = 15.41
𝑦 = 2.12(15.41) − 4.5604
𝑦 = 28.11
LAS COORDENADAS DEL CENTRO SON:
𝑐 = (15.41, 28.11)

11. 11
Tomando en cuenta 𝑐 = (15.41, 28.11)
28.11 = 16.67(15.41) − 𝑏
𝑏 = 228.77
La ecuación quedaría de la siguiente manera
𝑦 = 16.67 𝑥 − 228.77
16.67 𝑥 − 228.77 = −0.06 𝑥 − 2.52
𝑥 = 13.57
𝑦 = 16.67 (13.57) − 228.77
𝑦 =−2.55 Las coordenadas 𝑃𝑇 = (13.57, −2.55)
Encontramos la subtangente 2:
DE ACUERDO CON LA PENDIENTE DE LA
RÁPIDA SE TIENE:
Comparando: 𝑆𝑇1 = 𝑆𝑇2
6.1 = 6.12
las pendientes son correctas.
Ya con las medidas se tiene una geometría definitiva de la transición
con la rápida (véase Fig.7 y 8):
Fig.7- Geometría del cimacio y la intersección con la rápida (vista lejana)

12. 12
Fig.8- Geometría del cimacio y la intersección con la rápida (vista cercana)
Q= 2350 m³/s
𝐴𝑐 = 6.5𝑦𝑐 + 0.5𝑦𝑐2
𝑇𝑐 = 65 + (2)(0.5)𝑦𝑐
10. Análisis hidráulico
Para el perfil hidráulico d la sección rápida el análisis se realiza
mediante el método de pasos, esto a partir de la sección de aguas
arriba, tomando en cuenta que se trata de un perfil S2 (supercrítico).
Datos:
Despejando a 𝑦𝑐
𝑦𝑐 = 5.040 𝑚
APLICANDO LA ECUACIÓN DE MANNING PARA
DETERMINAR 𝑦0

13. 13