Este documento presenta el diseño hidráulico de una rápida para el proyecto de construcción del Canal Fortaleza en la región de Ancash, Perú. La rápida conectará dos tramos del canal con diferencias de nivel significativas. El documento incluye la introducción, objetivos, fundamentos teóricos, información básica, procedimiento de diseño, memoria de cálculo, resultados y conclusiones. Se utilizan métodos hidráulicos para diseñar las transiciones de entrada y salida, el tramo inclinado, la trayector
Este documento describe los conceptos básicos del flujo permanente y uniforme en canales. Explica que este tipo de flujo ocurre cuando las fuerzas de gravedad que impulsan el flujo se equilibran con las fuerzas de fricción. También presenta las principales fórmulas utilizadas para el análisis y diseño de canales, como las fórmulas de Manning, Chezy y Darcy-Weisbach. Finalmente, cubre consideraciones de diseño como materiales, pendiente, talud y margen libre.
Este documento describe el fenómeno del resalto hidráulico en canales. Define el resalto como un aumento súbito del nivel de agua y pérdida de energía en un tramo corto, que ocurre cuando el flujo pasa de régimen rápido a lento. Explica que el resalto se forma comúnmente cuando hay obstáculos o cambios bruscos de pendiente, y analiza factores como la longitud y forma del resalto dependiendo del número de Froude. También cubre temas como pérdida de energía, estabilidad
Se define el flujo gradualmente variado (FGV) y se plantea la ecuación general que lo gobierna.
Se presenta los doce posibles perfiles de FGV. Se hace luego referencia a los cambios de pendiente más frecuentes y los perfiles de flujo que se desarrollan.
Se pasa luego a presentar los más usuales métodos de cálculo de perfiles, prestando mayor atención a los siguientes métodos: integración gráfica o numérica; directo tramo a tramo y estándar tramo a tramo.
El documento habla sobre diseño hidrológico y la importancia de la información hidrológica para la planificación y mitigación de riesgos. Explica conceptos como estructuras de regulación, estructuras de conducción, tormentas de diseño, tiempo de encharcamiento e incluye un problema de hidrología sobre el cálculo de evaporación, coeficiente de escorrentía y caudal específico de una cuenca.
Una presa de gravedad es una estructura de concreto masivo cuya estabilidad depende de su propio peso. Para analizar la estabilidad, se evalúa el riesgo de vuelco, deslizamiento y asentamiento. El análisis de vuelco calcula los momentos estabilizadores y volteadores, y requiere un coeficiente de seguridad entre 2-3. El análisis de deslizamiento calcula la fuerza horizontal sobre la vertical, requiriendo un coeficiente menor a 0.75. El análisis de asentamiento requ
Este documento describe diferentes métodos para la captación de agua superficial y subterránea para el abastecimiento de agua. Detalla los tipos de obras de captación superficial que incluyen torres, estaciones de bombeo flotantes, estaciones de bombeo fijas y canales de derivación. También cubre aspectos importantes para el diseño de obras de captación como datos hidrológicos y aspectos económicos.
El documento describe el movimiento gradualmente variado en canales. Este tipo de flujo ocurre cuando la profundidad (calado) varía suavemente a lo largo del canal, haciendo que la velocidad también varíe entre secciones. Se presentan las hipótesis utilizadas para estudiar este movimiento y conceptos clave como corrientes peraltadas, deprimidas, ríos, torrentes, pendientes suaves y fuertes. Finalmente, se introduce la ecuación general para describir este tipo de flujo permanente.
El documento describe tres tipos de escurrimiento: superficial, subsuperficial y subterráneo. También explica métodos para medir el volumen de agua que escurre en una cuenca, como aforar corrientes en estaciones hidrométricas. Por último, resume métodos estadísticos para analizar datos hidrológicos y estimar caudales máximos basados en distribuciones de probabilidad.
Este documento describe los conceptos básicos del flujo permanente y uniforme en canales. Explica que este tipo de flujo ocurre cuando las fuerzas de gravedad que impulsan el flujo se equilibran con las fuerzas de fricción. También presenta las principales fórmulas utilizadas para el análisis y diseño de canales, como las fórmulas de Manning, Chezy y Darcy-Weisbach. Finalmente, cubre consideraciones de diseño como materiales, pendiente, talud y margen libre.
Este documento describe el fenómeno del resalto hidráulico en canales. Define el resalto como un aumento súbito del nivel de agua y pérdida de energía en un tramo corto, que ocurre cuando el flujo pasa de régimen rápido a lento. Explica que el resalto se forma comúnmente cuando hay obstáculos o cambios bruscos de pendiente, y analiza factores como la longitud y forma del resalto dependiendo del número de Froude. También cubre temas como pérdida de energía, estabilidad
Se define el flujo gradualmente variado (FGV) y se plantea la ecuación general que lo gobierna.
Se presenta los doce posibles perfiles de FGV. Se hace luego referencia a los cambios de pendiente más frecuentes y los perfiles de flujo que se desarrollan.
Se pasa luego a presentar los más usuales métodos de cálculo de perfiles, prestando mayor atención a los siguientes métodos: integración gráfica o numérica; directo tramo a tramo y estándar tramo a tramo.
El documento habla sobre diseño hidrológico y la importancia de la información hidrológica para la planificación y mitigación de riesgos. Explica conceptos como estructuras de regulación, estructuras de conducción, tormentas de diseño, tiempo de encharcamiento e incluye un problema de hidrología sobre el cálculo de evaporación, coeficiente de escorrentía y caudal específico de una cuenca.
Una presa de gravedad es una estructura de concreto masivo cuya estabilidad depende de su propio peso. Para analizar la estabilidad, se evalúa el riesgo de vuelco, deslizamiento y asentamiento. El análisis de vuelco calcula los momentos estabilizadores y volteadores, y requiere un coeficiente de seguridad entre 2-3. El análisis de deslizamiento calcula la fuerza horizontal sobre la vertical, requiriendo un coeficiente menor a 0.75. El análisis de asentamiento requ
Este documento describe diferentes métodos para la captación de agua superficial y subterránea para el abastecimiento de agua. Detalla los tipos de obras de captación superficial que incluyen torres, estaciones de bombeo flotantes, estaciones de bombeo fijas y canales de derivación. También cubre aspectos importantes para el diseño de obras de captación como datos hidrológicos y aspectos económicos.
El documento describe el movimiento gradualmente variado en canales. Este tipo de flujo ocurre cuando la profundidad (calado) varía suavemente a lo largo del canal, haciendo que la velocidad también varíe entre secciones. Se presentan las hipótesis utilizadas para estudiar este movimiento y conceptos clave como corrientes peraltadas, deprimidas, ríos, torrentes, pendientes suaves y fuertes. Finalmente, se introduce la ecuación general para describir este tipo de flujo permanente.
El documento describe tres tipos de escurrimiento: superficial, subsuperficial y subterráneo. También explica métodos para medir el volumen de agua que escurre en una cuenca, como aforar corrientes en estaciones hidrométricas. Por último, resume métodos estadísticos para analizar datos hidrológicos y estimar caudales máximos basados en distribuciones de probabilidad.
Una cuenca hidrológica es el área que contribuye al escurrimiento de una corriente principal y sus afluentes. Las cuencas pueden ser endorreicas, cuando el escurrimiento termina en un lago interior, o exorreicas, cuando desemboca en otro curso de agua o el mar. La corriente principal es aquella que pasa por la salida de la cuenca. Las características fisiográficas más importantes de una cuenca incluyen su área, pendiente media, elevación media, perímetro, pará
1. El documento presenta una serie de ejercicios de hidráulica de canales abiertos que incluyen cálculos de alturas críticas, normales y de escurrimiento para canales trapezoidales, rectangulares y de sección variable, así como análisis de régimen de flujo, cálculo de alcances de saltos y dibujos de ejes hidráulicos.
2. También incluye preguntas conceptuales sobre temas como resalto hidráulico, alturas conjugadas, flujo gradualmente variado, gradiente
Este documento describe los diferentes tipos de transiciones de canal, incluyendo transiciones biplanas, regladas y alabeadas. Explica cómo calcular las pérdidas de carga en cada tipo de transición y los criterios para determinar la longitud de la transición, como el criterio de J. Hinds de que el ángulo de la superficie del agua sea de 12.5° o 22.5°. Finalmente, presenta datos de campo recolectados durante una visita a una nueva bocatoma, incluyendo medidas de una transición de entrada trapezoidal a cuadrada
El documento trata sobre la ingeniería de tránsito. Explica que los tres elementos fundamentales del tránsito son el hombre, la vía y el vehículo. También describe los estudios de tráfico como un instrumento para la planificación vial y el control del tráfico con el fin de proporcionar un transporte eficiente, económico y seguro.
Cálculo de caudal máximo para el diseño de un puente en subcuenca Pozo con Rabomoralesgaloc
Este documento presenta el marco teórico y objetivos para un estudio hidrológico que calculará el caudal máximo de un río para el diseño de un puente. Primero define conceptos clave como cuenca hidrológica y métodos para calcular caudales máximos. Luego detalla los objetivos del estudio, que son determinar el caudal máximo para el diseño del puente, calcular características de la cuenca, y evaluar caudales para diferentes periodos de retorno. Finalmente presenta un índice de los temas que serán trat
Este documento presenta información sobre el diseño de redes de distribución de agua potable, incluyendo diferentes sistemas de distribución, parámetros básicos de diseño, métodos de análisis y optimización de redes, y ejemplos de cálculo de caudales para tramos en un sistema abierto o ramificado.
Este resumen cubre los capítulos 1, 2 y 3 del libro sobre flujo en canales abiertos. El capítulo 1 clasifica los tipos de flujo en canales abiertos como permanente o no permanente, uniforme o variado. El capítulo 2 describe las propiedades geométricas de los canales abiertos como su sección transversal y elementos como la profundidad y velocidad. El capítulo 3 explica que la energía total en un canal abierto incluye la elevación, presión y velocidad a lo largo de la corriente, y define la energía
El documento describe los principales tipos y componentes de las bocatomas, incluyendo tomas directas, tomas mixtas y tomas móviles. También discute la importancia de investigar el subsuelo donde se construirá la presa de derivación para determinar el tipo de estructura apropiado, y los métodos como perforaciones, calicatas y ensayos de penetración que se pueden usar para esta investigación. Finalmente, explica cómo los resultados de la investigación del subsuelo ayudan a determinar el tipo de cimentación para la presa vertedero.
Diseño en planta, perfil y de secciones transversales en una carretera.Engineerguy
Dejen sus comentarios, por favor. Este trabajo consiste en el resumen de un aspecto del Diseño Geométrico. Fuente: Manual de Carreteras (Diseño Geométrico - 2014). Diseño en planta, perfil y secciones transversales. Espero que este material sea de ayuda.
The document defines and describes bocatomas, which are hydraulic structures built on rivers or canals to extract part or all of the main water flow. It discusses their functions, components, classification, types, design considerations, and operation/maintenance. The key points are:
- Bocatomas extract water flows for uses like public water supply, irrigation, hydroelectric plants, industry, and more.
- They consist of elements like intake gates, sediment removal canals, barrages, traps, energy dissipaters, and spillways.
- Design involves factors such as location, topography, geology, hydrology, and ecology. Hydraulic calculations are also required.
- Pro
Este documento presenta un curso práctico sobre drenaje de carreteras. Explica los conceptos clave como el cálculo de caudales máximos usando el método racional, el drenaje longitudinal y transversal, y presenta ejemplos resueltos. También cubre temas como la definición de cuencas, los períodos de retorno para el diseño, y métodos para determinar la intensidad y el tiempo de concentración.
Este documento presenta el Método de la Portland Cement Association para el diseño de espesores de pavimentos de hormigón para carreteras y calles. Describe los factores de diseño a considerar como la resistencia del hormigón, el soporte de la subrasante, el tráfico, y los procedimientos de diseño para cuando los datos de carga por eje están disponibles o no. También cubre el análisis por fatiga y erosión, y provee ejemplos numéricos de diseños de pavimentos.
Diseño hidráulico y estructural de presas derivadorasCOLPOS
Se presentan criterios técnicos para el diseño de diques, para la derivación de escurrimientos en cauces permanentes, para el aprovechamiento del agua con fines agropecuarios.
Este documento proporciona instrucciones para la simulación continua mediante el modelo de Témez en 3 oraciones o menos: Introduce el modelo de Témez, un método matemático simplificado de lluvia-escorrentía de paso mensual. Describe los formatos requeridos para los archivos de datos de precipitación, evapotranspiración y caudales, incluidas las 18 columnas de datos para cada archivo. Explica el proceso de cálculo mensual del modelo de Témez para simular la escorrentía superficial y subterránea.
El documento describe los componentes y métodos de diseño de rápidas para canales. Una rápida es una estructura hidráulica utilizada para salvar desniveles en canales, permitiendo el paso de agua a través de tramos con alta pendiente. Las rápidas consisten en una entrada, un tramo inclinado, un disipador de energía y una transición de salida. El documento explica los diferentes tipos de entrada, pozas disipadoras, tramos inclinados y transiciones de salida que componen una rápida, así como los métodos
Este documento describe los conceptos y cálculos básicos para el diseño de acueductos y puentes canales. Explica que un acueducto es un conducto elevado que permite el paso de agua sobre una depresión, y que un puente canal es una estructura que permite el cruce de un canal a través de depresiones. Detalla los componentes estructurales, los criterios de diseño y los cálculos requeridos para dimensionar las secciones transversales, las transiciones, y determinar las pérdidas de carga. El objetivo final es prove
El documento describe los embalses, clasificándolos según su función como de acumulación, distribución o pondajes, y según su tamaño como gigantes, muy grandes, grandes, etc. Explica las curvas características de área-elevación y capacidad-elevación de un embalse, y los niveles característicos como el nivel de embalse muerto, mínimo de operación, normal y forzado.
Este documento describe diferentes tipos de vertederos, incluyendo: 1) vertederos en pared delgada y gruesa, 2) vertederos libres y sumergidos, 3) vertederos con y sin contracciones laterales, y 4) vertederos de diferentes formas como rectangulares, triangulares y circulares. Explica conceptos como la velocidad de aproximación, la carga sobre el vertedero y la clasificación de vertederos según su cresta, niveles de agua y condiciones laterales.
El documento describe los diferentes tipos de reservorios de almacenamiento de agua, incluyendo enterrados, apoyados y elevados. Explica que los reservorios cumplen funciones como compensar variaciones en el consumo, mantener un volumen adicional para emergencias, y regular la presión en la red de distribución. También cubre cómo calcular el volumen necesario del reservorio considerando factores como variaciones en el consumo, reservas para incendios e interrupciones.
Este documento presenta conceptos clave sobre mecánica de fluidos, incluyendo: 1) la formación de capas límites alrededor de objetos sumergidos, 2) la teoría de la capa límite y el flujo potencial para modelar flujos externos, y 3) la superposición de campos de flujo básicos para representar flujos complejos.
Una cuenca hidrológica es el área que contribuye al escurrimiento de una corriente principal y sus afluentes. Las cuencas pueden ser endorreicas, cuando el escurrimiento termina en un lago interior, o exorreicas, cuando desemboca en otro curso de agua o el mar. La corriente principal es aquella que pasa por la salida de la cuenca. Las características fisiográficas más importantes de una cuenca incluyen su área, pendiente media, elevación media, perímetro, pará
1. El documento presenta una serie de ejercicios de hidráulica de canales abiertos que incluyen cálculos de alturas críticas, normales y de escurrimiento para canales trapezoidales, rectangulares y de sección variable, así como análisis de régimen de flujo, cálculo de alcances de saltos y dibujos de ejes hidráulicos.
2. También incluye preguntas conceptuales sobre temas como resalto hidráulico, alturas conjugadas, flujo gradualmente variado, gradiente
Este documento describe los diferentes tipos de transiciones de canal, incluyendo transiciones biplanas, regladas y alabeadas. Explica cómo calcular las pérdidas de carga en cada tipo de transición y los criterios para determinar la longitud de la transición, como el criterio de J. Hinds de que el ángulo de la superficie del agua sea de 12.5° o 22.5°. Finalmente, presenta datos de campo recolectados durante una visita a una nueva bocatoma, incluyendo medidas de una transición de entrada trapezoidal a cuadrada
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Cálculo de caudal máximo para el diseño de un puente en subcuenca Pozo con Rabomoralesgaloc
Este documento presenta el marco teórico y objetivos para un estudio hidrológico que calculará el caudal máximo de un río para el diseño de un puente. Primero define conceptos clave como cuenca hidrológica y métodos para calcular caudales máximos. Luego detalla los objetivos del estudio, que son determinar el caudal máximo para el diseño del puente, calcular características de la cuenca, y evaluar caudales para diferentes periodos de retorno. Finalmente presenta un índice de los temas que serán trat
Este documento presenta información sobre el diseño de redes de distribución de agua potable, incluyendo diferentes sistemas de distribución, parámetros básicos de diseño, métodos de análisis y optimización de redes, y ejemplos de cálculo de caudales para tramos en un sistema abierto o ramificado.
Este resumen cubre los capítulos 1, 2 y 3 del libro sobre flujo en canales abiertos. El capítulo 1 clasifica los tipos de flujo en canales abiertos como permanente o no permanente, uniforme o variado. El capítulo 2 describe las propiedades geométricas de los canales abiertos como su sección transversal y elementos como la profundidad y velocidad. El capítulo 3 explica que la energía total en un canal abierto incluye la elevación, presión y velocidad a lo largo de la corriente, y define la energía
El documento describe los principales tipos y componentes de las bocatomas, incluyendo tomas directas, tomas mixtas y tomas móviles. También discute la importancia de investigar el subsuelo donde se construirá la presa de derivación para determinar el tipo de estructura apropiado, y los métodos como perforaciones, calicatas y ensayos de penetración que se pueden usar para esta investigación. Finalmente, explica cómo los resultados de la investigación del subsuelo ayudan a determinar el tipo de cimentación para la presa vertedero.
Diseño en planta, perfil y de secciones transversales en una carretera.Engineerguy
Dejen sus comentarios, por favor. Este trabajo consiste en el resumen de un aspecto del Diseño Geométrico. Fuente: Manual de Carreteras (Diseño Geométrico - 2014). Diseño en planta, perfil y secciones transversales. Espero que este material sea de ayuda.
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- They consist of elements like intake gates, sediment removal canals, barrages, traps, energy dissipaters, and spillways.
- Design involves factors such as location, topography, geology, hydrology, and ecology. Hydraulic calculations are also required.
- Pro
Este documento presenta un curso práctico sobre drenaje de carreteras. Explica los conceptos clave como el cálculo de caudales máximos usando el método racional, el drenaje longitudinal y transversal, y presenta ejemplos resueltos. También cubre temas como la definición de cuencas, los períodos de retorno para el diseño, y métodos para determinar la intensidad y el tiempo de concentración.
Este documento presenta el Método de la Portland Cement Association para el diseño de espesores de pavimentos de hormigón para carreteras y calles. Describe los factores de diseño a considerar como la resistencia del hormigón, el soporte de la subrasante, el tráfico, y los procedimientos de diseño para cuando los datos de carga por eje están disponibles o no. También cubre el análisis por fatiga y erosión, y provee ejemplos numéricos de diseños de pavimentos.
Diseño hidráulico y estructural de presas derivadorasCOLPOS
Se presentan criterios técnicos para el diseño de diques, para la derivación de escurrimientos en cauces permanentes, para el aprovechamiento del agua con fines agropecuarios.
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Este documento describe los conceptos y cálculos básicos para el diseño de acueductos y puentes canales. Explica que un acueducto es un conducto elevado que permite el paso de agua sobre una depresión, y que un puente canal es una estructura que permite el cruce de un canal a través de depresiones. Detalla los componentes estructurales, los criterios de diseño y los cálculos requeridos para dimensionar las secciones transversales, las transiciones, y determinar las pérdidas de carga. El objetivo final es prove
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Este documento describe diferentes tipos de vertederos, incluyendo: 1) vertederos en pared delgada y gruesa, 2) vertederos libres y sumergidos, 3) vertederos con y sin contracciones laterales, y 4) vertederos de diferentes formas como rectangulares, triangulares y circulares. Explica conceptos como la velocidad de aproximación, la carga sobre el vertedero y la clasificación de vertederos según su cresta, niveles de agua y condiciones laterales.
El documento describe los diferentes tipos de reservorios de almacenamiento de agua, incluyendo enterrados, apoyados y elevados. Explica que los reservorios cumplen funciones como compensar variaciones en el consumo, mantener un volumen adicional para emergencias, y regular la presión en la red de distribución. También cubre cómo calcular el volumen necesario del reservorio considerando factores como variaciones en el consumo, reservas para incendios e interrupciones.
Este documento presenta conceptos clave sobre mecánica de fluidos, incluyendo: 1) la formación de capas límites alrededor de objetos sumergidos, 2) la teoría de la capa límite y el flujo potencial para modelar flujos externos, y 3) la superposición de campos de flujo básicos para representar flujos complejos.
Proyecto el-alto-piura-tunel-de-trasvase-un-disec3b1o-hidraulico-deficienteJORGE HERNÁN GIL LAVERDE
Este documento discute deficiencias en el diseño hidráulico del túnel de trasvase del Proyecto El Alto Piura. Señala que el túnel no fue diseñado correctamente como un túnel conectado a las centrales hidroeléctricas planeadas aguas abajo, y que el análisis hidráulico conjunto del túnel y las centrales es necesario para garantizar un funcionamiento óptimo. También critica que el diámetro propuesto para el túnel no es adecuado para el caudal de diseño planeado,
El documento presenta varias propuestas y comentarios sobre el anteproyecto de un puente en San Isidro, incluyendo sugerencias para mejorar la sección transversal, altimetría y planimetría del puente, así como para incluir opciones alternativas como un puente arco de hormigón de dos carriles. También se adjuntan fotos de un puente similar en Tigre para respaldar una de las propuestas alternativas.
El documento presenta observaciones y propuestas alternativas para tres proyectos de obras viales en San Isidro. Se detallan posibles mejoras para el anteproyecto de un puente, como aumentar el ancho de la calzada a dos carriles en lugar de uno, y considerar un diseño de puente arco en lugar de vigas de hormigón. También se incluyen fotos y antecedentes de un puente similar en Tigre como referencia.
Este documento presenta las bases y criterios de diseño para el proyecto de embaulamiento de una quebrada en el sector de Independencia II, Reina Luisa y Castillito en La Vela de Coro, Municipio Colina. Describe los elementos básicos a considerar en el diseño como el trazo, secciones típicas, velocidades y criterios para radios mínimos de curvas. Además, establece las normas y códigos aplicables así como las condiciones ambientales de la zona.
El documento presenta los parámetros de diseño e información técnica para el proyecto de instalación de un sistema de agua potable y ampliación del sistema de alcantarillado para la localidad de Manzanares en Huacho, Perú. Se proyecta el diseño para una población futura de 20 años de 8,683 habitantes y se calculan los caudales de diseño para satisfacer la demanda proyectada.
Este documento presenta los fundamentos teóricos para el diseño de un sistema de agua potable. Explica conceptos como el periodo de diseño, población futura, caudales medio, máximo diario y máximo horario. Describe los tipos de obras de toma, incluyendo la presa derivadora con rejilla lateral que se diseñará. Finalmente, detalla los cálculos hidráulicos para dimensionar la cámara de captación de una obra de toma tipo tirolesa.
El documento trata sobre la simulación computacional del flujo de agua en un aliviadero tipo Morning Glory mediante el uso de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se describen los componentes de un aliviadero Morning Glory y se explica cómo se utilizará el software ANSYS CFX para simular diversos escenarios de flujo, como flujo laminar, turbulento, presión, caudal y velocidad. El objetivo es aplicar los conocimientos de mecánica de fluidos en la ingeniería civil.
Este informe resume la evaluación de la rugosidad de la Sección I de la carretera CA-5 Norte en Honduras utilizando el índice internacional de rugosidad (IRI). Se midió la rugosidad de la calzada existente con un rugosímetro MERLIN y se analizaron los resultados en tablas y gráficas. La evaluación encontró que varios tramos tenían valores críticos de rugosidad y la carpeta asfaltica existente mostraba deficiencias serias, por lo que se recomienda el reemplazo total de la carp
Este documento describe el diseño de una obra de captación de agua superficial conocida como dique con vertedero lateral. Explica que consiste en una estructura de concreto con una caja y un vertedero lateral ubicado en el flanco de un curso de agua para captar el agua de manera directa. Luego detalla los componentes, criterios de diseño, parámetros a considerar y el procedimiento para calcular el caudal de descarga a través del vertedero.
P365 ca anexoo 16 demoliciones y expropiacionestopilla
Este documento describe las demoliciones propuestas como parte de un proyecto de restauración ambiental y paisajística de un tramo del Río Cabra en Córdoba. Se propone demoler varias construcciones e infraestructuras que actualmente invaden el cauce del río o su zona de servidumbre, incluyendo edificaciones en ruinas, una nueva construcción, una nave industrial derruida, una cochera e instalaciones agrícolas e industriales obsoletas. El objetivo es restaurar el espacio del río eliminando
Presas de concreto para abrevadero y pequeño riegoCOLPOS
Este documento proporciona información sobre presas de concreto pequeñas para abrevadero y riego. Explica los objetivos, beneficios y desventajas de estas presas, así como los criterios de diseño que incluyen estudios topográficos, geológicos e hidrológicos. El propósito es almacenar agua para abrevadero de ganado y riego de pequeñas áreas de cultivo.
Presas con cortina de tierra compactada para abrevadero y pequeño riegoCOLPOS
El documento proporciona información sobre presas de tierra compactada pequeñas para abrevadero y riego. Explica que este tipo de presas permite almacenar agua para proveer al ganado y cultivos pequeños durante la época seca. Detalla los pasos para el diseño e implementación de este tipo de presas, incluyendo estudios topográficos, geológicos e hidrológicos de la ubicación, y especificaciones para el levantamiento, diseño y construcción de la presa y el vaso de almacenamiento. El objetivo
Este documento proporciona guías para el diseño de estaciones de bombeo de agua potable para poblaciones rurales de hasta 2,000 habitantes. Describe los elementos clave de una estación de bombeo, incluida la caseta, cisterna, equipos de bombeo, tuberías y accesorios. Explica factores importantes a considerar en el diseño como la ubicación, capacidad, carga dinámica, tipos de bombas, selección de bombas centrífugas y dimensiones de la cisterna. El objetivo es estable
El documento proporciona guías para el diseño de estaciones de bombeo de agua potable para poblaciones rurales de hasta 2,000 habitantes. Describe los elementos clave de una estación de bombeo, incluida la caseta, cisterna, equipos de bombeo, tuberías y accesorios. Explica cómo calcular la capacidad, carga dinámica y otros parámetros clave para el diseño teniendo en cuenta factores como el período y tipo de abastecimiento de agua, así como la prevención de la cavitación.
El documento proporciona guías para el diseño de estaciones de bombeo de agua potable para poblaciones rurales de hasta 2,000 habitantes. Describe los elementos clave de una estación de bombeo, incluida la caseta, cisterna, equipos de bombeo, tuberías y accesorios. Explica cómo calcular la capacidad, carga dinámica y otros parámetros clave para el diseño teniendo en cuenta factores como el período y tipo de abastecimiento de agua, consumo, ubicación y características de la fu
El documento presenta un estudio de tráfico realizado para mejorar la infraestructura vial de una carretera en Uchiza, Perú. El estudio incluyó conteos vehiculares manuales, encuestas de origen y destino, y análisis de datos para determinar el índice medio diario de tráfico actual y proyectado. El estudio también consideró factores estacionales para proyectar el tráfico anual esperado, lo cual es importante para el diseño adecuado de la carretera.
Este documento ha sido elaborado por el Observatorio Ciudadano de Seguridad Justicia y Legalidad de Irapuato siendo nuestro propósito conocer datos sociodemográficos en conjunto con información de incidencia delictiva de las 10 colonias y/o comunidades que del año 2020 a la fecha han tenido mayor incidencia.
Existen muchas más colonias que presentan cifras y datos en materia de seguridad, sin embargo, en este primer acercamiento lo que se prevées darle al lector una idea de como se encuentran las colonias analizadas, tomando como referencia los datos del INEGI 2020, datos del Secretariado Ejecutivo del Sistema Nacional de Seguridad Pública del 2020 al 2023 y las bases de datos propias que desde el 2017 el Observatorio Ciudadano ha recopilado de manera puntual con datos de las vıć timas de homicidio doloso, accidentes de tránsito, personas lesionadas por arma de fuego, entre otros indicadores.
Minería de Datos e IA Conceptos, Fundamentos y Aplicaciones.pdfMedTechBiz
Este libro ofrece una introducción completa y accesible a los campos de la minería de datos y la inteligencia artificial. Cubre todo, desde conceptos básicos hasta estudios de casos avanzados, con énfasis en la aplicación práctica utilizando herramientas como Python y R.
También aborda cuestiones críticas de ética y responsabilidad en el uso de estas tecnologías, discutiendo temas como la privacidad, el sesgo algorítmico y transparencia.
El objetivo es permitir al lector aplicar técnicas de minería de datos e inteligencia artificial a problemas reales, contribuyendo a la innovación y el progreso en su área de especialización.
LINEA DE TIEMPO Y PERIODO INTERTESTAMENTARIOAaronPleitez
linea de tiempo del antiguo testamento donde se detalla la cronología de todos los eventos, personas, sucesos, etc. Además se incluye una parte del periodo intertestamentario en orden cronológico donde se detalla todo lo que sucede en los 400 años del periodo del silencio. Basicamente es un resumen de todos los sucesos desde Abraham hasta Cristo
Plan Emergencia solicitado en obras de construccion
Rapida de gran pendiente
1. UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS
EAP. DE INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDO
Diseño hidráulico de una rápida para el proyecto : construcción
del canal principal de Fortaleza, distrito Congas, provincia Ocros,
Región Ancash
MONOGRAFÍA TÉCNICA
para optar el título profesional de Ingeniero Mecánico de Fluidos
AUTOR
Julio Palomino Bendezu
Lima - Perú
2003
2. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 2
INDICE
1.0 INTRODUCCION
2.0 OBJETIVOS
3.0 FUNDAMENTO TEORICO
3.1 DESCRIPCION
3.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Coeficiente de rugosidad de Manning
Transiciones
Tramo inclinado
Trayectoria
Poza disipadora
Formación de ondas
4.0 INFORMACION BASICA
4.1 Esquema perfil de la rápida
4.2 Parámetros hidráulicos aguas arriba y aguas abajo de la rápida.
4.3 Información básica de la rápida
4.4 Plano de Planta y Perfil del canal (ver ANEXOS)
5.0 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
5.1 PASOS
5.2 DESCRIPCION
Diseño Transición de entrada
Diseño Tramo inclinado
Diseño Trayectoria
Diseño Poza Disipadora
Diseño Transición de salida
6.0 MEMORIA DE CALCULO
6.1 Diseño canal aguas arriba y aguas abajo de la rápida
6.2 Calculo ancho de solera de rápida y el tirante de la sección de
control.
6.3 Calculo hidráulico de la transición de entrada
6.4 Calculo hidráulico en el canal rápida
6.5 Calculo del tirante conjugado menor y cota de elevación de Poza
Disipadora.
6.6 Verificación operación de la Poza Disipadora
6.7 Longitud de Poza Disipadora
3. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 3
6.8 Borde Libre de Poza Disipadora
6.9 Transición de Salida
7.0 RESULTADOS
7.1 CUADRO DE CALCULOS
Cuadro Nº 2 - Método de incrementos finitos para el desarrollo de
tirantes en el canal rápida.
7.2 GRAFICOS DE DISEÑO
Gráfico Nº 2 - Curva Energía vs Tirante canal rápida
Gráfico Nº 3 - Curva Tirante vs Elevaciones de Poza Disipadora
Gráfico Nº 4 - Empalme Trayectoria y fondo de Poza Disipadora.
7.3 CUADRO DE RESULTADOS
Cuadro Nº 4 - Coordenadas y elevaciones de la trayectoria
parabólica.
Cuadro Nº 5 - Dimensiones de las estructuras de la rápida
8.0 CONCLUSIONES
9.0 BIBLIOGRAFIA
10.0 ANEXOS
10.1 Plano de planta y perfil del canal
10.2 Plano de ubicación de la zona del proyecto
10.3 Plano topográfico de la rápida
10.4 Plano de diseño hidráulico de rápida
10.5 Fotografías
4. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 4
1.0 INTRODUCCION
La presente Monografía Técnica ilustra la aplicación de estructuras de
rápidas en canales. Se basa en información desarrollada para el Proyecto:
“Construcción del Canal Fortaleza”.
El Canal de Fortaleza se desarrolla en una extensión de 4.35 Km de
longitud y tiene una capacidad de conducción de 300 lt/s. La canalización
permitirá evitar las pérdidas por filtración, que en la acequia existente
llegan hasta un 30% del volumen de agua que discurre por ella. Asimismo
posibilitará mejorar el riego de las tierras de cultivo que actualmente se
encuentran ociosas.
La ubicación política del Proyecto corresponde al distrito de Congas,
provincia de Ocros, departamento de Ancash. Altitudinalmente la
captación se localiza a 3800 msnm.
Los trabajos de campo y elaboración del expediente se desarrollaron el
año 2000. La comunidad beneficiaria actualmente viene gestionando la
aprobación del mismo ante el CTAR- Ancash.
El desarrollo de la Monografía supone la solución al problema de caídas
abruptas mediante rápidas como elementos de enlace entre dos tramos de
canal con diferencia de cotas apreciables en longitudes cortas, en donde no
es aplicable la ecuación de Manning. En tal sentido, este trabajo desarrolla
sólo uno de los métodos existentes en el diseño hidráulico de rápidas, al
que se le ha reforzado mediante el empleo de la hoja de cálculo para el
procesamiento de datos y la obtención de los gráficos requeridos.
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Bach. Julio Palomino Bendezú 5
2.0 OBJETIVOS
Planteamiento del Problema
El canal actual de Fortaleza es una acequia rústica construida sobre un
relieve accidentado perteneciente a la cadena montañosa de la Cordillera
Negra. La información geológica y los trabajos de reconocimiento de
campo demuestran que hasta un 80% del suelo conformante es rocoso
(roca dura o compacta, tipo andesita). El trazo se ha desarrollado sobre ese
tipo de terreno, procurando sortear su relieve que es muy accidentado y
de fuertes pendientes. Un nuevo trazo para corregir la pendiente a todo lo
largo del canal implicaría un recorrido distinto pero con las mismas
características geológicas del terreno.
Por ello, la decisión tomada fue aprovechar la excavación ya existente,
efectuar un revestimiento de concreto del canal y diseñar la construcción
de un sistema de rápidas para empalmar dos tramos de canal mediante
fuertes caídas en donde sea posible disipar la energía y asegurar la vida
útil como la operación de las estructuras del canal.
Objetivos
- Realizar el diseño hidráulico de una rápida.
- Optimizar el diseño hidráulico para obtener una estructura económica
y funcional.
- Mantener el trazo y excavación de una canal, permitiendo la conexión
de los tramos en toda su longitud mediante la construcción de rápidas.
- Proporcionar al Proyectista una fuente de información que le sirva de
guía para diseñar eficientemente dicha estructura.
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3.0 FUNDAMENTO TEORICO.
3.1 DESCRIPCION
Las RAPIDAS son usadas para conducir agua desde una elevación mayor
a una más baja. La estructura puede consistir de:
Una transición de entrada.
Un tramo inclinado
Un disipador de energía
Una transición de salida.
La Figura Nº 1 muestra la relación de las diferentes partes de la estructura.
La transición de entrada
Transiciona el flujo desde el canal aguas arriba de la estructura hacia el
tramo inclinado. Debe proveer un control para impedir la aceleración del
agua y la erosión en el canal. El control es logrado por la combinación de
una retención, un vertedero o un control notch en la entrada. La entrada
usada deberá ser simétrica con respecto al eje de la rápida, permitir el paso
de la capacidad total del canal aguas arriba hacia la rápida con el tirante
normal de aguas arriba, y donde sea requerido, permitir la evacuación de
las aguas del canal cuando la operación de la rápida sea suspendida.
Las pérdidas de carga a través de la entrada podrían ser despreciadas en el
caso que sean lo suficientemente pequeñas que no afecten el resultado
final. De otra manera, las pérdidas a través de la entrada deben ser
calculadas y usadas en la determinación del nivel de energía en el inicio
del tramo inclinado. Si la pendiente del fondo de la entrada es suave puede
asumirse que el flujo crítico ocurre donde la pendiente suave de la entrada
cambia a la pendiente fuerte del tramo inclinado. En el caso que la
pendiente de la entrada sea suficientemente pronunciada para soportar una
velocidad mayor que la velocidad crítica, debería calcularse dicha
8. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 8
velocidad y tirante correspondiente, para determinar la gradiente de
energía al inicio del tramo inclinado.
El tramo inclinado, con canal abierto, generalmente sigue la superficie
original del terreno y se conecta con un disipador de energía en el extremo
más bajo.
Poza Disipadora o salidas con obstáculos (baffled outlets) son usadas
como disipadores de energía en este tipo de estructuras.
Una transición de salida es usada cuando es necesaria para conectar el
flujo entre el disipador de energía y el canal aguas abajo. Si es necesario
proveer el tirante de aguas abajo (tallwater) al disipador de energía, la
superficie de agua en la salida debe ser controlada. Si se construye una
transición de salida de concreto y no hay control del flujo después en el
canal, la transición puede ser usada para proveer el remanso elevando el
piso de la transición en el sitio de la uña, como se muestra en la Figura
Nº1.
El tirante de aguas abajo también puede ser provisto por la construcción de
un control dentro de la transición de salida. La pérdida de carga en la
transición de salida es despreciable.
3.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO.
Coeficiente de Rugosidad de Manning
En el cálculo de las características de flujo en una estructura de este tipo
son usados valores conservadores del coeficiente de rugosidad de
Manning (n)
- Cuando se calcula la altura de muros en una rápida de concreto, se
asume valores de n = 0.014.
- En el cálculo de niveles de energía, valores de n = 0.010
9. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Transiciones
Las transiciones en una rápida abierta, deben ser diseñadas para prevenir
la formación de ondas. Un cambio brusco de sección, sea convergente o
divergente, puede producir ondas que podrían causar perturbaciones,
puesto que ellas viajan a través del tramo inclinado y el disipador de
energía. Para evitar la formación de ondas, el máximo ángulo de deflexión
es calculado como sigue:
Cotang α = 3.375 F (1)
Lo que significa que la cotangente del ángulo de deflexión de la superficie
de agua en el plano de planta desarrollado de cada lado de una transición
no debería ser menor que 3.375 veces el número de Froude (F). Esta
restricción sobre ángulos de deflexión se aplicaría para cada cambio de
sección hecha en la entrada, en el tramo inclinado o en la poza disipadora.
Si esta restricción no controla el ángulo de deflexión, se considera:
- El ángulo de la superficie de agua con el eje de la transición de
entrada, puede ser aproximadamente 30º.
- El máximo ángulo de la superficie de agua con el eje en la
transición de salida puede ser aproximadamente 25º.
El numero de Froude esta expresado por:
F = ¡Error! (2)
donde:
d : Tirante de agua normal al piso de la rápida.
g : Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2
).
k : Un factor de aceleración, determinado abajo:
- Con el piso de la transición en un plano, k = 0
- Con el piso de la transición en una curva parabólica
K = ¡Error! (3)
θ : Angulo de la gradiente del piso en el punto considerado.
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El ángulo acampanado y los anchos para varios puntos a lo largo de la
transición pueden ser calculados y trazados. Limitando este ángulo en una
transición de entrada, se minimiza la posibilidad de separación y el inicio
de flujo pulsante en aquella parte de la estructura.
Las transiciones de entrada asimétricas y cambios de alineación
inmediatamente aguas arriba de la estructura, deben evitarse porque
pueden producir ondas cruzadas o flujo transversal que continuará en el
tramo inclinado.
Tramo inclinado
La sección usual para una rápida abierta es rectangular, pero las
características de flujo de otras formas de sección, deben ser consideradas
donde la supresión de ondas es una importante parte del diseño. La
economía y facilidad de construcción son siempre considerados en la
elección de una sección. Cuando es necesario incrementar la resistencia
del tramo inclinado al deslizamiento, se usan “uñas” para mantener la
estructura dentro de la cimentación.
Para RAPIDAS menores de nueve (9) metros de longitud, la fricción en la
rápida puede ser despreciable. La ecuación de Bernoulli es usada para
calcular las variables de flujo al final del tramo inclinado.
La ecuación:
Y1 + hv1 + Z = Y2 + hv2 (4)
es resuelta por tanteo. Para tramos inclinados de longitud mayor que
nueve (9) metros, se incluyen las pérdidas por fricción y la ecuación será:
Y1 + hv1 + Z = Y2 + hv2 + hf (5)
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En las ecuaciones (4) y (5):
Y1 : Tirante en el extremo aguas arriba del tramo (m).
hv1 : Carga de velocidad en el extremo aguas arriba del tramo (m)
Y2 : Tirante en el extremo aguas abajo del tramo (m).
hv2 : Carga de velocidad en el extremo aguas abajo del tramo (m).
Z : Es el cambio en la elevación del piso (m).
hf : Perdida por fricción en el tramo.
La cantidad hf es igual a la pendiente de fricción promedio Sa en el tramo,
multiplicado por la longitud del tramo L. La pendiente de fricción Sf en
un punto del tramo inclinado es calculado como:
Sf = ¡Error!
Donde:
El coeficiente n de Manning es asumido en 0.010
R: Radio hidráulico del tramo inclinado (m).
Usando la ecuación (4) o (5), se asume Y2 y se calculan y comparan los
niveles de energía. Deben hacerse tanteos adicionales hasta balancear los
dos niveles de energía.
La altura de los muros en el tramo inclinado de sección abierta sería
igual al máximo tirante calculado en la sección, más un borde libre, o a 0.4
veces el tirante crítico en el tramo inclinado, más el borde libre cualquiera
que sea mayor. El borde libre mínimo recomendado para tramos
inclinados de rápidas en canales abiertos con una capacidad menor a 2.8
m3
/s es 0.30 m. El tirante y el borde libre son medidos perpendicularmente
al piso del tramo inclinado.
En velocidades mayores a 9 m/s, el agua puede incrementar su volumen,
debido al aire incorporado que está siendo conducido. El borde libre
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Bach. Julio Palomino Bendezú 12
recomendado para los muros resultará de suficiente altura para contener
este volumen adicional.
Trayectoria.
Cuando el disipador de energía es una poza, un corto tramo pronunciado
debe conectar la trayectoria con la poza disipadora. La pendiente de este
tramo varía entre 1.5: 1 y 3: 1, con una pendiente de 2: 1 preferentemente.
Se requiere de una curva vertical entre el tramo inclinado y el tramo con
pendiente pronunciada. Una curva parabólica resultaría en un valor de K
constante en la longitud de la curva y es generalmente usado. Una
trayectoria parabólica puede ser determinada de la siguiente ecuación:
Y = x tan θo + ¡Error! (7)
Donde:
x : Distancia horizontal desde el origen hacia un punto sobre la trayectoria (m).
Y: Distancia vertical desde el origen hacia el punto X en la trayectoria (m.).
Lt: Longitud horizontal desde el origen hacia el fin de la trayectoria (m).
θo: Angulo de inclinación del tramo inclinado al comienzo de la trayectoria
θL: Angulo de inclinación del tramo pronunciado al final de la trayectoria.
Puede seleccionarse una longitud de trayectoria (Lt) que resulte en un
valor k = 0.5 o menos, cuando es sustituida dentro de la ecuación (3) La
longitud Lt es usada entonces en el cálculo de Y, usando la ecuación (7).
La trayectoria debería terminar en la intersección de los muros del tramo
inclinado con los muros de la poza disipadora ó aguas arriba de este punto.
Si es posible, la trayectoria debe coincidir con cualquiera que sea la
transición requerida. Las variables de flujo en la trayectoria y en el tramo
corto de pendiente pronunciada son calculados de la misma manera como
fueron calculados en el tramo inclinado. Se asume una elevación para el
piso de la poza disipadora y se calcula el gradiente de energía en la unión
del tramo inclinado y el piso de la poza. Las variables del flujo en este
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punto son usados como las variables aguas arriba del salto hidráulico en
el diseño de la poza disipadora.
Poza disipadora
En una poza disipadora el agua fluye desde el tramo corto de pendiente
pronunciada a una velocidad mayor que la velocidad crítica. El cambio
abrupto en la pendiente, donde la pendiente suave del piso de la poza
disipadora se une con el tramo corto de pendiente pronunciada, fuerza el
agua hacia un salto hidráulico y la energía es disipada en la turbulencia
resultante. La poza disipadora es dimensionada para contener el salto. Para
que una poza disipadora opere adecuadamente, el número de Froude:
F = ¡Error!
Debería estar entre 4.5 y 15, donde el agua ingresa a la poza disipadora.
Estudios especiales o pruebas de modelos se requieren para estructuras
con número de Froude fuera de este rango.
- Si el número de Froude es menor que aproximadamente 4.5 no
ocurriría un salto hidráulico estable.
- Si el número de Froude es mayor que 10, una poza disipadora no
sería la mejor alternativa para disipar energía.
Las pozas disipadoras requieren de un tirante de aguas abajo para asegurar
que el salto ocurra donde la turbulencia pueda ser contenida.
Las pozas disipadoras usualmente tienen una sección transversal
rectangular, muros paralelos y un piso a nivel. Las siguientes ecuaciones
se aplican a este tipo de poza, para determinar el ancho de la poza y el
tirante después del salto.
Para caudales hasta 2.8 m3
/s, la ecuación:
b = ¡Error!
donde:
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b: Ancho de la poza (m);
Q: Caudal (m3
/s).
Puede usarse a fin de determinar el ancho de una poza para los cálculos
iniciales.
El tirante de agua después del salto hidráulico puede ser calculado de la
fórmula:
Y
2
= - ¡Error!+ ¡Error! (8)
donde:
Y1: Tirante antes del salto (m)
v1 : Velocidad antes del salto (m/s)
Y2: Tirante después del salto (m).
g : Aceleración de gravedad (9.81 m/s2
).
La cota del nivel de energía, después del salto hidráulico debería
balancearse con la cota del nivel de energía en el canal, aguas abajo de la
estructura. Si las cotas no están balanceadas, debería asumirse una nueva
elevación para el piso de la poza o un nuevo ancho de poza y volverse a
calcular los niveles de energía. Los tanteos se repiten hasta que el balance
sea obtenido.
Las cotas seleccionadas deben ser revisadas para asegurar que la poza
disipadora operará efectivamente, también con caudales menores al caudal
del diseño. Los diseños son normalmente verificados con un tercio del
caudal del diseño.
Si la revisión indica que sea necesario, el piso de la poza debería ser
bajado o también se podría asumir un ancho diferente de la poza, para
luego repetir el procedimiento de diseño.
La longitud mínima de poza (Lp en la Figura Nº 1) para estructuras usadas
en canales es normalmente 4 veces Y2. El borde libre recomendado para
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Bach. Julio Palomino Bendezú 15
pozas disipadoras puede ser determinado del Gráfico Nº 1. El borde libre
es medido sobre el nivel máximo de energía después del salto hidráulico.
Cuando la poza disipadora descarga intermitentemente o descarga hacia
un cauce natural u otro no controlado, debería construirse un control
dentro de la salida de la poza, para proveer el tirante de aguas abajo
necesario. El tirante crítico en la sección de control debe ser usado para
determinar el nivel de energía después. Cuando la poza descarga hacia un
canal controlado, el tirante en el canal debe ser calculado con el valor n
del canal, reducido en un 20%, y este tirante usado para determinar el
nivel de energía después. Lloraderos con filtro de grava pueden ser usados
para aliviar la presión hidrostática sobre el piso y los muros de la poza
disipadora y transición de la salida.
Bloques en el tramo inclinado y el piso son provistos para romper el flujo
en chorro y para estabilizar el salto hidráulico. La ubicación, el
espaciamiento y los detalles de los bloques se muestran en la Figura Nº 5.
Formación de ondas
Las ondas en una rápida son objetables, porque ellas pueden sobrepasar
los muros de la rápida y causar ondas en el disipador de energía. Una poza
disipadora no sería un disipador de energía efectivo con este tipo de flujo
porque no puede formarse un salto hidráulico estable.
Un flujo no estable y pulsátil puede producirse en rápidas largas con una
fuerte pendiente.
Estas ondas generalmente se forman en rápidas, que son más largas que
60 metros aproximadamente, y tienen una pendiente de fondo más suave
que 20. La máxima altura de onda que puede esperarse es dos veces el
tirante normal para la pendiente, y la capacidad máxima del flujo
momentáneo inestable y pulsátil es 2 veces la capacidad normal. Flujo
transversal u ondas cruzadas pueden también desarrollarse en una rápida.
Estas ondas son causadas por:
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Separación = 2.5 w
ancho máximo del dentellón D1
Separación fraccional
2 D1, mín.
Superficie superior para una inclinación de 5º
2 D1
Li
Figura Nº 5. Poza disipadora y umbral terminal
Umbral opcional
17.
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1. Transiciones abruptas de una sección del canal a otra.
2. Estructuras asimétricas
3. Curvas o ángulos en el alineamiento de la rápida.
Algunas secciones de la rápida son más probables a sufrir ondas que otras
secciones. Secciones poco profundas y anchas (tipo plato) parecen ser
particularmente susceptibles a flujo transversal, mientras que secciones
profundas y angostas resisten tanto el flujo transversal como el flujo
inestable y pulsátil.
Si los cálculos indican que ocurrirá flujo inestable y pulsátil, el diseño
puede ser modificado para reducir la probabilidad de que ondas sean
generadas o la estructura puede ser adaptada para evitar que ese flujo
inestable y pulsátil ocurra.
Posibles cambios de diseño incluyen:
1. Dividir el flujo en la sección de la rápida con un muro en el
centro de la rápida.
2. Cambiar la forma de la sección. Las secciones de formas
teóricas que no forman ondas podrían ser consideradas.
3. Reducir la longitud de la rápida. Una serie de rápidas más
cortas o caídas podrían ser consideradas.
4. Haciendo más pronunciada la pendiente de la rápida.
5. Reemplazando la rápida abierta con una rápida entubada.
Si estos cambios de diseño son impracticables, la sección de la rápida
puede ser adaptada para acomodar el flujo inestable y pulsátil por:
1. Incrementando el borde libre de los muros de la rápida.
2. Construyendo una cubierta o techo en la sección de la rápida,
para contener las ondas.
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Bach. Julio Palomino Bendezú 19
3. Protegiendo el relleno alrededor de la sección de la rápida con
rip-rap ó pavimento.
Las adaptaciones para la poza disipadora podrían incluir:
1. Diseñando la poza para tomar precauciones por la descarga
momentánea del flujo inestable y pulsátil. Esta debe
proporcionar una poza más larga y muros más altos en la poza
para contener las ondas.
2. Proveer rip-rap adicional para proteger el canal después y el
relleno alrededor de la poza.
3. Proveer un dispositivo supresor de ondas en la poza
disipadora. Un muro vertedero en la poza, podría evitar que el
flujo pase con mucha velocidad a través de la poza y la
transición de salida. Los muros vertederos podrían también
proveer tirante después para sumergir las ondas.
La investigación sobre la acción de ondas en estructuras de rápida es
basada mayormente en datos empíricos. Si un problema serio de ondas en
una estructura es indicado, debería llevarse a cabo estudios para verificar
la magnitud del problema y la efectividad de las soluciones propuestas.
20. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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4.0 INFORMACION BASICA
1. La figura Nº 6 representa un esquema del perfil de rápida.
2. El Cuadro Nº 1 proporciona datos de los parámetros hidráulicos del
canal aguas arriba y aguas abajo de la rápida. Asimismo muestra
información básica de la rápida obtenida a partir de la figura Nº 6.
3 El plano de planta y perfil del canal en estudio proporciona
información general sobre la ubicación de la rápida en el desarrollo
del canal.
CUADRO Nº 1
CARACTERISTICAS HIDRAULICAS
CANAL AGUAS
ARRIBA
CANAL AGUAS
ABAJO
PARAMETROS SIMB UND
VALOR VALOR
Caudal
Rugosidad
Talud
Ancho Solera
Pendiente
Tirante Normal
Area Hidráulica
Espejo de agua
N º de Froude
Tipo de Flujo
Perímetro mojado
Radio hidráulico
Velocidad
Energía Especifica
Q
N
Z
b
S
Yn
A
B
F
-
P
R
V
E
m3
/s
-
-
m
m/m
m
m2
m
-
-
m
m
m/s
m
0.30
0.014
0.0
0.60
0.0061
0.3130
0.1878
0.60
0.911
FLUJO
1,2261
0.1532
1.597
0.4431
0.30
0.025
0.0
0.55
0.0120
0.3764
0.2258
0.55
0.691
SUBCRITICO
1.3527
0.1669
1.328
0.4663
21. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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5.0 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO
5.1. PASOS
1. Seleccionar y diseñar el tipo de entrada a ser usada.
2. Determinar la gradiente de energía en el inicio de la sección de
la rápida.
3. Calcular las variables de flujo en la sección de la rápida.
4. Diseñar la trayectoria y la parte pronunciada de la sección de
la rápida.
5. Asumir una elevación para el piso de la poza disipadora y
calcular las características de flujo aguas arriba del salto
hidráulico. Determinar Y2 y el gradiente de energía después del
salto hidráulico.
6. Determinar el gradiente de energía en el canal aguas abajo de
la estructura y comparar con el gradiente de energía después
del salto hidráulico.
7. Puede ser necesario asumir una nueva elevación del fondo de
la poza y recalcular los valores mencionados varias veces,
antes de que se obtenga una coincidencia de niveles de
energía.
8. Revisar para operación adecuada con capacidades parciales.
9. Determinar la longitud de la poza y la altura de muros de la
poza.
10. Diseñar los bloques de la rápida y del piso, y el umbral
terminal ó transición de salida como se requiera.
11. Verificar la posibilidad de la producción de ondas en la
estructura.
12. Proporcionar protección en el canal aguas abajo, si es
requerido.
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23.
24. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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25.
26. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 26
5.2. DESCRIPCION
1. Diseño del canal aguas arriba y aguas abajo de la rápida.
Utilizar las consideraciones prácticas que se tiene para el
diseño de canales, formula de Manning, etc.
.
2. Calculo del ancho de solera en la rápida y el tirante de la
sección de control.
En la sección de control se presentan las condiciones críticas.
Para una sección rectangular la ecuación que se cumple es:
yc = ¡Error!
También se puede suponer un ancho en la sección de control
de la caída, calcular el tirante critico y por la ecuación de la
energía calcular el tirante al inicio de la transición.
3. Diseño de la Transición de entrada.
Para el caso de una transición recta la ecuación empleada es:
¡Error!
4. Calculo hidráulico en el canal de la rápida
Tirantes y distancias.
El cálculo de los tirantes para cada tramo de la curva de
remanso que se forma en el trayecto hasta obtener el tirante
normal, se debe efectuar por el método de tramos fijos de
preferencia, partiendo desde el punto de control ubicado en el
cambio de pendiente, lugar donde se presenta el tirante critico.
La figura Nº 2 ilustra este método.
La ecuación empleada es la ecuación de energía:
27. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 27
Y1 + hv1 + ∆h = Y2 + hv2 + hf1-2
Con la ayuda de la figura Nº 2 se puede resolver la ecuación,
siendo:
∆h = S Lt
hf 1-2 = Sf Lt
Sf = ¡Error!
¡Error!
5. Calculo del Tirante Conjugado Menor (Y1) y la elevación de
la Poza Disipadora.
5.1. Cálculo de la curva: Elevación-tirante en el canal de la
rápida.
El cálculo se efectúa a partir del tirante al inicio de la
trayectoria, aplicando la ecuación de Bernoulli y
despreciando las perdidas. Luego se grafican los valores
encontrados, colocando en las abscisas las elevaciones y
en las ordenadas los tirantes "Y". Este gráfico es llamado
Curva I.
Procedimiento.
- Calcular la elevación del gradiente de energía (EGE)
en la sección donde se inicia la trayectoria.
¡Error!
- Calcular los valores para trazar la Curva Elevación –
Tirante en el canal de la rápida. Tomar siempre para el
cálculo tirantes menores a Yo. Ver figura Nº 3.
- Calcular la elevación del fondo del canal de la rápida,
en el tramo de la trayectoria. Hallar E y restar de la
Elevación del Gradiente de Energía (EGE)
28. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 28
Elev. = EGE – E1
-Trazar la Curva I (Elevación vs Tirante)
5.2. Cálculo de la Curva: Elevación – Tirante Conjugado
Menor.
Procedimiento.
- Calcular la elevación del gradiente de energía (EGE) de
la sección del canal después de la rápida. La elevación
del gradiente de energía después del resalto se calcula
de la siguiente forma:
¡Error!
Para una mejor explicación ver la figura Nº 4.
- Elegir Y1 y calcular el tirante conjugado mayor del
resalto Y2. Para secciones rectangulares emplear:
Y2 = - ¡Error!+ ¡Error!
Luego, calcular: ¡Error!
Elevación = EGE – E2
- Trazar la Curva II (Elevación vs Tirante conjugado
menor)
5.3. Gráfico de las Curvas I y II
En la intersección se encontrara los valores de la
elevación de la Poza Disipadora y el tirante conjugado
menor.
29. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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30. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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31.
32. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 32
6. Calculo de la profundidad de la Poza Disipadora
h = Elev(n) – Elev (fpd)
7. Longitud de la Poza Disipadora
L = 5 (Y2 –Y1)
Donde:
Y1: Tirante conjugado menor
Y2: Tirante conjugado mayor
8. Coordenadas de la elevación de la Trayectoria
La trayectoria tendrá una forma parabólica y las coordenadas
se conseguirán con la siguiente ecuación:
))+(1
2
∗
+∗−(= θθ 2
2
2
tg
máxV
xg
tgxY
Donde.
x : Coordenada horizontal
Y: Coordenada vertical
θ: Angulo formado por la horizontal y el fondo del canal de la
rápida (tg θ = S)
Vmáx = 1.5 Vo en el punto de origen de la trayectoria.
6. 0 MEMORIA DE CALCULO
6.1. Diseño del canal aguas arriba y aguas abajo de la rápida.
Características Hidráulicas del canal
Utilizar las consideraciones prácticas que se tiene para el diseño de
canales: Fórmula de Manning, etc. Los valores ya calculados se
muestran en el Cuadro N º 1.
33. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 33
6.2. Cálculo del ancho de solera en la rápida y del tirante en la
sección de control.
La Figura N º7, muestra algunos valores en la transición de entrada:
Ancho de la solera (b): Asumimos que b es igual a 0.30 m
Sección de control: Ocurrencia del flujo crítico
Tirante crítico:
Yc = ¡Error! ¡Error!
Yc = 0.4671 m
Área hidráulica:
A = b x Yc = 0.30 x 0.4671 = 0.14013 m2
Velocidad crítica:
Vc = g x Y c
Energía específica mínima (Em)
¡Error! ¡Error! = 0.70065 m
Número de Froude (F):
¡Error! ¡Error! = 0.9999
6.3. Cálculo hidráulico de la Transición de entrada
La Figura N º7 representa datos de la transición de entrada.
Longitud de la Transición:
¡Error!
Donde:
34. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 34
b1 = 0.60 m; b2 = 0.30 m
Si: α /2 = 7º 30’ < 12º 30’, las pérdidas son muy pequeñas.
¡Error! = 1.1394 m
Luego: Lt = 1.15 m
Cota al inicio de la Transición:
Cota 2 = ∆hº + Cota 1
∆ hº = S x Lt
Donde:
S = 0.0061; Lt = 1.15 m; Cota 1 = 3,601.58 msnm.
∆ hº = 0.0061 x 1.15 = 0.0070 m
Luego:
Cota 2 = 0.00702 + 3601.58 = 3,601.59 msnm.
Tirante al inicio de la Transición.
De la ecuación de la Energía entre 1 y 2:
Y1 + hv1 + ∆h = Y2 + hv2 + hf1-2
¡Error! ; ¡Error!
Donde:
Y1 = 0.4671 m. ; ∆h = 0.0070 m
¡Error! ¡Error! ¡Error! ¡Error!
Y2 = 0.4671 m. ; V2 = Vc = 2.1496 m/s
Reemplazando valores:
¡Error!
35. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 35
¡Error!
Interpolando: Y1 = 0.66482 = 0.665 m
Comprobación de α /2
El U.S. Conservation Service de EE.UU propone una transición recta
con una variación angular del muro respecto al eje del canal no mayor
que:
Tan(α /2) < ¡Error!
Donde:
¡Error!
Vp : Velocidad promedio entre el principio y fin de la transición
Yp : Promedio de tirantes.
Vp = 1.4463 m/s ; Yp = 0.5659 m
F¡Error! = 0.6138
Luego: Tan α /2 = 0.13165 < 0.6138 O.K !!
Calculo de la diferencia de los niveles entre el inicio y el final de la
transición:
Se determinan con la fórmula de Bernoulli siguiente:
¡Error!
¡Error!
Donde:
Y2 = Yc = 0.4671 m ; Y1 = 0.6648 m
V2 = Vc = 2.1406 m/s; V1 = 0.7519 m/s
Como: V1<V2, entonces k = 0.10
Reemplazando valores:
¡Error!
36. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 36
Luego: ∆h = 0.0275 m
6.4. Cálculo hidráulico en el canal de la Rápida
La Figura Nº 6 nos proporciona información sobre el perfil
longitudinal de la rápida.
6.4.1. Cálculo de la cota al inicio de la Transición.
De la Figura Nº 7: Cota1 = Cota2 +∆h º
Además: ∆hº = 0.0070 m
Del problema: Cota2 = 3601.58 msnm
(No es necesariamente la cota de inicio de la Rápida)
Reemplazando:
Cota1 = 3601.58 + 0.0070
Cota1 = 3601.587 msnm
6.4.2. Cálculo de la cota al inicio de la Rápida
La cota al inicio de la rápida es:
Cota2 = Cota1 - ∆h
Como ∆h = 0.0275 m, reemplazamos:
Cota2 = 3601.587 - 0.0275
Cota2 = 3601.57 msnm.
Finalmente la corrección de datos da:
Cota1 = 3601.59 msnm.
Cota2 = 3601.56 msnm.
6.4.3. Cálculo de los tirantes de escurrimiento en el canal de la
rápida.
Se efectúa por el Método de Tramos Fijos.
37.
38. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 38
1.75 1.60 1.55 1.65
O
Leyenda
O (0,0) Origen Coodenadas
Pt (1,75,-0.39). Término Trayectoria
COLCHON
RAMPA
TRAYECTORIA
PUNTO PT
ORIGEN
PUNTO PC
39. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 39
De acuerdo al perfil en el tramo de fuerte pendiente (Figura Nº 6), tenemos:
Cota2 = 3,601.56 msnm
Cota3 = 3597.91 msnm
La diferencia de cotas (∆h) es:
∆h = Cota2 – Cota3
∆h = 3601.56 – 3597.91
∆h = 3.65 m
Longitud total del canal de la rápida (Lt):
Lt = 40 m
La pendiente (S) en la rápida es:
¡Error! ¡Error!= 0.0913
Dividimos la longitud total de 40 metros en 8 tramos de 5 metros
de longitud cada uno (∆L = 5 m).
Longitud inclinada:
Li = ∆L 1 + S2
Li = 5 1 + 0.0912
Li = 5.0207 m
Diferencia de elevación:
∆Z = ∆L x S
∆Z = 5 x 0.091 = 0.4565
∆Z = 0.46 m
Con los datos de entrada siguientes:
Q = 0.30 m3
/s; b = 0.30 m; Li = 5.0207m; n = 0.010,
y las ecuaciones desarrolladas para obtener la Energía (E) y las
pérdidas de energía por fricción (∆hf), y realizando la
correspondencia Tirante (Y) vs Energía (E); Tirante (Y) vs (E +
∆hf), obtenemos el Cuadro Nº 2 y el Gráfico Nº 2. A partir del
Gráfico Nº 2 y el Cuadro Nº 3, obtenemos los tirantes de
escurrimiento en la curva de remanso hasta obtener el tirante
normal. Los valores obtenidos se muestran en el Cuadro N º 4.
42. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 42
GRAFICO Nº 2
ENERGIA VS TIRANTE
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
0,08
0,10
0,13
0,15
0,18
0,20
0,23
0,25
0,28
0,30
0,33
0,35
0,38
0,40
0,43
0,45
0,48
0,50
TIRANTE y (cm)
ENERGIA(m)
E E + hf E +DH1 E + DH2 E + DH3
43. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 43
Cuadro Nº 4
Tirantes del Canal Rápida
Li (m) ∆h (m) Y(m)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
3.6500
3.1935
2.7370
2.2805
1.8240
1.3675
0.9110
0.4545
0.0000
0.4671
0.2645
0.2277
0.2094
0.1986
0.1918
0.1873
0.1842
0.1821
6.4.4. Cálculo del Borde Libre en el canal de la Rápida
Se determina aplicando la formula:
BL = 0.61 + 0.00371 x V3 Y
Donde:
Y = 0.2645 m
V = 3.7807 m/s (Calculado para ese tirante)
BL = 0.61 + 0.00371 x 3.78073 0.2645
BL = 0.7131 m
44. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 44
6.5. Cálculo de la Profundidad y la Cota de Elevación de la Poza
Disipadora.
6.5.1 Cálculo de la curva: Elevación - tirante en el canal de la
rápida.
Se ha desarrollado el Cuadro Nº 5 y la Curva I en el Gráfico Nº 3
de acuerdo al procedimiento descrito en la teoría. Las fórmulas
así como los datos de entrada se indican en el Cuadro Nº 5.
6.5.2 Cálculo de la Curva: Elevación – tirante conjugado menor.
De acuerdo al procedimiento descrito anteriormente, obtenemos
el Cuadro Nº 6 y la Curva II en el Gráfico Nº 3. Las formulas y
los datos de entrada empleados se consignan en el Cuadro Nº 6.
Del punto de intersección de las curvas I y II del Gráfico Nº 3 se
obtienen:
Elevación de la Poza Disipadora (Epd): 3597.11 msnm
Tirante conjugado menor (Y1): 0.146 m
6.5.3. Cálculo de la profundidad (h) de la Poza Disipadora:
La Figura Nº 9 ilustra los cálculos en la Poza Disipadora.
h = Elevación del canal - Elevación de la Poza
(Aguas abajo de la rápida)
Donde:
Elevación del canal: 3,597.79 msnm
Elevación Poza Disipadora: 3597.11 msnm
Luego:
h = 3597.79 – 3597.11
h = 0.68 m
45. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 45
CUADRO Nº 5
CALCULO DE LA ELEVACION DEL TANQUE AMORTIGUADOR
1 CALCULO DE LA CURVA ELEVACION-TIRANTE EN EL CANAL DE LA
RAPIDA
(TRAYECTORIA)
EGE = Elev (0) + Yº + Vº2/(2*g)
ETR = EGE - E
Donde:
EGE = Elevacion del Gradiente de Energia
ETR = Elevacion del tirante en el canal de la rapida
Datos de Entrada
b(m) g(m/s2) Q (m3/s) Elev (0) EGE
0,3 9,81 0,3 3597,91 3599,6291
y A V hv E Delta ETR
0,1821 0,05463 5,49149 1,5370 1,7191
0,1721 0,05163 5,81058 1,7208 1,8929 -0,1738 3597,7362
0,1621 0,04863 6,16903 1,9397 2,1018 -0,3827 3597,5273
0,1521 0,04563 6,57462 2,2031 2,3552 -0,6361 3597,2739
0,1421 0,04263 7,03730 2,5241 2,6662 -0,9471 3596,9629
0,1321 0,03963 7,57002 2,9208 3,0529 -1,3337 3596,5763
0,1221 0,03663 8,19001 3,4188 3,5409 -1,8217 3596,0883
0,1121 0,03363 8,92061 4,0559 4,1680 -2,4489 3595,4611
0,1021 0,03063 9,79432 4,8893 4,9914 -3,2723 3594,6377
0,14644 0,043932 6,82874 2,3767 2,5232 -0,8041 3597,1059
46. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 46
CUADRO Nº 6
CALCULO DE LA ELEVACION DEL TANQUE AMORTIGUADOR
2. CALCULO DE LA CURVA: ELEVACION-TIRANTE CONJUGADO MENOR
EGE = Elev (n) + Yn + Vn2/(2*g)
Efpd = EGE - E2
Donde:
EGE = Elevacion del Gradiente de Energia
Etcm = Elevacion del Fondo de la Poza Disipadora
El tirante conjugado mayor y2 del Resalto se calcula con la fórmula:
y2 = -(y1)/2 + RAIZ ( 2q^2/(g*y1) + (y1^ 2)/4)
Datos de Entrada
b(m) g(m/s2) Q (m3/s) Elev (n) EGE q=Q/b
0,3 9,81 0,3 3597,79 3598,2563 1
y1 y2 V2 hv2 E2 Delta Efpd
0,3764 1,32800 0,0899 0,4663
0,35 0,6080 1,6447 0,1379 0,7459 -0,2796 3597,5104
0,3 0,6879 1,4537 0,1077 0,7956 -0,3293 3597,4607
0,29 0,7059 1,4166 0,1023 0,8082 -0,3419 3597,4481
0,28 0,7247 1,3799 0,0970 0,8218 -0,3555 3597,4345
0,27 0,7444 1,3434 0,0920 0,8364 -0,3701 3597,4199
0,26 0,7650 1,3072 0,0871 0,8521 -0,3858 3597,4042
0,25 0,7867 1,2712 0,0824 0,8690 -0,4027 3597,3873
0,24 0,8094 1,2354 0,0778 0,8872 -0,4210 3597,3690
0,23 0,8335 1,1998 0,0734 0,9069 -0,4406 3597,3494
0,22 0,8589 1,1643 0,0691 0,9280 -0,4617 3597,3283
0,21 0,8859 1,1288 0,0649 0,9508 -0,4845 3597,3055
0,2 0,9146 1,0934 0,0609 0,9755 -0,5092 3597,2808
0,19 0,9452 1,0580 0,0570 1,0023 -0,5360 3597,2540
0,18 0,9781 1,0224 0,0533 1,0313 -0,5650 3597,2250
0,17 1,0134 0,9868 0,0496 1,0630 -0,5967 3597,1933
0,16 1,0516 0,9509 0,0461 1,0977 -0,6314 3597,1586
0,15 1,0932 0,9147 0,0426 1,1359 -0,6696 3597,1204
0,14 1,1388 0,8781 0,0393 1,1781 -0,7118 3597,0782
0,13 1,1890 0,8411 0,0361 1,2250 -0,7588 3597,0312
0,12 1,2448 0,8033 0,0329 1,2777 -0,8114 3596,9786
0,11 1,3075 0,7648 0,0298 1,3373 -0,8710 3596,9190
0,1 1,3787 0,7253 0,0268 1,4055 -0,9392 3596,8508
0,14644 1,1090 0,9017 0,0414 1,1504 -0,6841 3597,1059
47. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 47
GRAFICO Nº 3
Calculo de la Elevación de la Poza Disipadora
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
0,40
3594
3595
3596
3597
3598
3599
3600
Elevación (msnm)
Tirante(m)
Elevación de la Rapida Elevación del Colchon Amortiguador
48. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 48
6.6 Verificación de la operación de la Poza Disipadora
La Figura Nº 9.a, ilustra las cotas y niveles en la Poza
Disipadora.
Se comprueban dos cosas:
PRIMERO:
Se aplica entre las secciones 1 y 2 de la Poza Disipadora la
ecuación de la cantidad de movimiento, debiendo cumplirse que:
¡Error!
Donde:
Y1 = 0.146 m, entonces Y1 = 0.146/2
Y2 = 1.109 m, entonces Y2 = 1.109/2
A1 = bY1 y A2 = bY2
Siendo b= 0.30 m y Q = 0.30 m3
/s.
Reemplazando valores:
Primer miembro de la ecuación: 0.1859 m
Segundo miembro de la ecuación: 0.2076 m
La diferencia es:
∆ = 0.2076 – 0.1859 = 0.0117 m
Por ser de poca consideración se dan por aceptados los valores de
Y1 y Y2.
SEGUNDO :
Se debe cumplir la relación:
¡Error!
Donde:
¡Error!
¡Error!
También:
E2 = 1.505 m y En = 0.4699 m
Altura de la Poza: 0.684 m
49. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 49
Altura de Poza + En = 0.684 + 0.4699 = 1.1539 m
Luego: 1.1505 < 1.1539 O.K.!!
Para dar mayor seguridad al funcionamiento hidráulico de la
Poza, consideramos un 40 % de ahogamiento, por lo que se
tendrá que bajar el nivel o cota de fondo de la Poza.
En la sección 2 de la Poza Disipadora, tenemos:
0.40 E2 = 0.40 x 1.1505 = 0.4602 m
E2 + 0.40 E2 = 1.1505 + 0.4602 = 1.6107 m
La Elevación del Gradiente de Energía (EGE):
EGE = Elev (n) + En
EGE = 3597.79 + 0.4699 = 3598.26 msnm
Elevación de la Poza:
EGE – 1.4 E2 = 3598.26 – 1.6107 = 3596.66 msnm
Profundidad:
h = Elev(n) –Elev(fpd)
h = 3597.79 – 3596.66
h = 1.13 m
Porcentaje de ahogamiento:
La Figura Nº 9.b, muestra los niveles y cota de fondo con
porcentaje de ahogamiento.
¡Error!
¡Error!
% Ahogamiento = 0.40 = 40 %
50. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 50
Finalmente, por razones constructivas se adoptara la profundidad
de la Poza igual a 1.15 m
EGE = h + En = 1.15 + 0.4699 = 1.6199 m
¡Error!
% Ahogamiento = 0.401 = 40.1 %
% Ahogamiento = 40 %
Figura N º8
VERIFICACION DE LA OPERACION DE LA POZA DISIPADORA
2
En= 0.469
3597.79 Yn=0.38
E2=1.505
3597.11 Y2=1.109
1 h=0.68
1.5
Figura N º8.a – Cotas y niveles de diseño original
2
En= 0.469
3597.79 Yn=0.38
E2=1.505
3597.66 Y2=1.109
1 h=1.15
1.5
Figura N º8.b – Cota de fondo con porcentaje de ahogamiento
51. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 51
6.7 Longitud de la Poza Disipadora
Se determina aplicando la formula:
L = 5(Y2 – Y1)
Donde:
Y1 = 0.146 m (tirante conjugado menor)
El tirante Y2 se calcula con:
Y2 = - ¡Error!+ ¡Error!
Además: ¡Error!¡Error!= 1
Reemplazando valores:
Y2 = - ¡Error!+ ¡Error!
Y2 = 1.109 m
Luego: L = 5 (1.109 – 0.146)
L = 4.81 m
6.8 Trayectoria.
El Cuadro Nº 7 nos proporciona las coordenadas y elevaciones de
la trayectoria parabólica. El Gráfico Nº 4 muestra la trayectoria
parabólica vertical. Finalmente, la Figura Nº 9 muestra el
empalme de la trayectoria y el fondo de la poza disipadora.
6.9 Borde Libre de la Poza Disipadora
El Borde Libre recomendado para Pozas Disipadoras puede ser
determinado del Gráfico Nº 1, obtenida del Bureau of
52. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 52
Reclamation (Página 102 - Tema: F. CHUTES). La curva de
calculo relaciona Borde Libre (pies) vs ¡Error!.
Donde:
Q = 0.30 m3
/s = 0.594 p3
/s
Y1 = 0.134 m = 0. 4396 pie
V1 = 7.463 m/s = 24.484 p/s
A1 = 0.0402 m2
= 0.4327 p2
Luego:
¡Error! = 263.52
Ingresando al gráfico, obtenemos:
BL = 1.9 pies = 0.58 m
6.10Transición de Salida
Es una transición divergente, de ensanche gradual, sin que el
fondo varíe de cota.
53. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Bach. Julio Palomino Bendezú 53
CUADRO Nº 7
CALCULO DE LAS COORDENADAS Y ELEVACIONES DE LA
TRAYECTORIA PARABOLICA
Ecuación general de la parábola:
y = - ( x*s + ((g*x^2)/(4.5*v0^2))*(1+S^2))
Datos de entrada:
S g (m/s2) Vº (m/s)
0,091 9,81 5,49149
x y Elevación
0,00 0,00 3597,85000
0,10 -0,009829 3597,84017
0,20 -0,021116 3597,82888
0,30 -0,033860 3597,81614
0,40 -0,048062 3597,80194
0,50 -0,063722 3597,78628
0,60 -0,080840 3597,76916
0,70 -0,099415 3597,75058
0,80 -0,119448 3597,73055
0,90 -0,140940 3597,70906
1,00 -0,163888 3597,68611
1,10 -0,188295 3597,66171
1,20 -0,214159 3597,63584
1,30 -0,241481 3597,60852
1,40 -0,270261 3597,57974
1,50 -0,300499 3597,54950
1,60 -0,332194 3597,51781
1,70 -0,365347 3597,48465
1,80 -0,399958 3597,45004
1,90 -0,436027 3597,41397
2,00 -0,473553 3597,37645
2,10 -0,512537 3597,33746
2,20 -0,552979 3597,29702
2,30 -0,594879 3597,25512
2,40 -0,638236 3597,21176
2,50 -0,683052 3597,16695
2,60 -0,729325 3597,12068
2,63 -0,744108 3597,10589
2,70 -0,777056 3597,07294
54. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 54
CURVA DE LA TRAYECTORIA
3597,00
3597,10
3597,20
3597,30
3597,40
3597,50
3597,60
3597,70
3597,80
3597,90
0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00
COORDENADAHORIZONTAL (m)
ELEVACION(m)
Trayectoria
55. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 55
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
200
300
400
500
600
700
800
Gráfico Nº 1. Curva para cálculo de borde libre en
Poza Disipadora
BL (pies)
(QV1Y1)
A
56. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 56
De otro lado:
Lt = ¡Error!
Donde:
b2 = 0.55 m; b1 = 0.30 m
Asumiendo que: α/2 = 7º30’
Reemplazamos:
Lt = ¡Error!
Lt = 0.95 m
57. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 57
7.0 ANALISIS DE RESULTADOS
Cuadro Nº 8
Dimensiones de las Estructuras del Canal Rápida
ESTRUCTURA: TRANSICION DE ENTRADA
PARAMETROS SIMBOLO UND VALOR
Cota 1
Cota 2
Ancho en 1
Ancho en 2
Angulo Deflexión
Longitud
Desnivel
b1
b2
α /2
Lt
∆h
msnm
msnm
m
m
º
m
m
3601.59
3601.56
0.60
0.30
7º30’
1.15
0.0275
ESTRUCTURA: CANAL RAPIDA
PARAMETROS SIMBOLO UND VALOR
Sección
Cota Inicio
Cota Final
Ancho
Tirante
Tipo de Flujo
Borde Libre
b
Y
BL
m
msnm
msnm
m
m
m
Rectangular
3601.56
3597.85
0.30
Variable
Supercrítico
0.7131
58. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 58
ESTRUCTURA: TRAYECTORIA
PARAMETROS SIMBOLO UND VALOR
Sección
Cota Inicio
Cota Final
Ancho
Tirante
Distancia horizontal
Distancia Vertical
b
y
x
Y
msnm
msnm
m
m
m
m
Rectangular
3597.85
3597.46
0.30
Variable
2.63
0.39
ESTRUCTURA: POZA DISIPADORA
PARAMETROS SIMBOLO UND VALOR
Sección
Cota Fondo
Ancho
Longitud
Profundidad
Tirante Conjugado1
Tirante Conjugado2
Borde Libre
b
Lpd
H
Y1
Y2
BL
msnm
m
m
m
m
m
m
Rectangular
3597.11
0.30
4.8135
0.684
0.1464
1.1091
0.7131
ESTRUCTURA: TRANSICION DE SALIDA
PARAMETROS SIMBOLO UND VALOR
Sección
Cota Fondo1
Cota Fondo2
Tipo
Ancho1
Ancho2
Angulo Deflexión
Longitud
b1
b2
a/2
Lt
msnm
msnm
m
m
º ’
m
Rectangular
3597.79
3597.77
Divergente
0.30
0.55
7º30’
0.95
59. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 59
8.0 CONCLUSIONES
1. Las perdidas de carga en las transiciones, dependen del ángulo que
forman los aleros de la transición con el eje del canal. Para ciertos
ángulos recomendables a veces resultan transiciones muy largas, con
el consecuente desmedro económico; por lo tanto debe sopesarse estas
medidas para obtener una estructura económica y funcional a la vez.
2. Una poza disipadora y una transición de salida construidas para las
dimensiones recomendadas tal vez no contengan completamente la
salpicadura causada por el agua turbulenta, pero la estructura debe
contener suficiente de la turbulencia para prevenir daños por erosión
después de la estructura.
3. La probabilidad de que ondas sean generadas en la estructura puede
ser reducida, siguiendo las recomendaciones concernientes a ángulos
de deflexión y simetría, evitando los cambios de dirección en la
estructura.
4. La inclinación del terreno, la clase y volumen de excavación, el
revestimiento, la permeabilidad y resistencia a la cimentación, y la
estabilidad de taludes son condiciones de emplazamiento que
determinan el tipo y componentes de la estructura.
60. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 60
9.0 BIBLIOGRAFIA
1. Rápidas:
Departamento de Recursos de Agua y Tierra
Universidad Nacional Agraria - La Molina
2. Manual de diseño: Rápidas
Cooperación Técnica Peruano - Holandesa
Ilaco.
3. Hidráulica de Canales Abiertos
Richard H. French
Editorial Mc Graw - Hill/Interamericana de México
Primera edición en español.
4. Design of small canal structures
Bureau of Reclamation
Water Resources Publications, LLC
1997
5. Irrigación
Ing. Cesar A. Rosell Calderón
Colegio de Ingenieros del Perú
1998
6. Manual de diseño hidráulico y obras de arte
Ing. Elmer García Rico
CONCYTEC
Primera Edición – 1987
61. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 61
Vista de un tramo de canal de fuerte pendiente . Obsérvese la
construcción rústica del canal
FOTO N° 1
62. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 62
Vista de una Rápida en el canal. El canal sortea el relieve accidentado
del terreno.
FOTO N° 2
63. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 63
Vista Aguas Abajo de una Rápida. Obsérvese la naturaleza rocosa del
terreno.
FOTO N° 3
64. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 64
Vista del Canal de Fortaleza en el tramo de estudio
(Progresiva 3+240 km)
FOTO N° 4
65. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 65
Vista a la culminación de los trabajos de campo (Levantamiento
Topográfico) en el Canal Fortaleza.
FOTO N° 5
66. DISEÑO HIDRAULICO DE UNA RAPIDA IV CAP – IMF
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Bach. Julio Palomino Bendezú 66