Date post: | 05-Feb-2016 |
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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO
DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA SIN OBSTACULOS
CANAL DE INGRESO CANAL DE SALIDA
Q = 0.164 m3/seg Q= 0.164 m3/segS = 0.002 S= 0.005
f = 0.3 m f 0.3 m
Z = 0.00 Z= 0.00
n = 0.015 n= 0.015
Angulo conver= 25.00 El3= 2488.7
Angulo Diverg= 25.00
Elv0= 2490.0 msnm
h = 1.3 m
DISEÑO DE CANALES AGUAS ARRIBA Y ABAJO
AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO
A= by+zy^2 A= by+zy^2
P= b+2y(1+z^2)^(1/2) P= b+2y(1+z^2)^(1/2)
T = b+2Zy T = b+2Zy
b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00 m b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00
Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3) Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3)
Resolviendo por tanteos
y= 0.31 y= 0.262 m
Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.
La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.
0.00016644 0.00017058 0.00004211 0.00004441
Geometria del canal ingreso Geometria del canal salida
y = 0.31 y = 0.262
b = 0.62 b = 0.524
A = 0.19 A = 0.14
P = 1.24 P = 1.048
T = 0.62 T = 0.524
f = 0.3 f = 0.3
v = 0.85 v = 1.19
F (froude) 1.95 F (froude) 3.22 sec.rect
Supercritico Supercritico
CALCULO DE ANCHO DE LA CAIDA Y EL TIRANTE EN LA SECCION DE CONTROL
Previamente se calcula la energia en los puntos 1 y 2
H1 = 0.347 m H2 = 0.335 m
q = 0.303 m3/seg/m
B = Q/q 0.50 m
formulas empiricas
Dadenkov0.37
Formula empirica 0.74 generalmente es mayor q dadenkov
Yc = 0.14
DISEÑO DE LA TRANSICION DE ENTRADAPara una transicion recta
L= 0.13 Tg ө 0.46630766
T1 = Espejo de agua en el canalT2 = b = ancho de solera en la caida Recomendable y minimo 1.50
DISEÑO DE LA TRANSICION DE SALIDAPara una transicion recta
L= 0.13 Tg ө 0.46630766
T1 = Espejo de agua en el canalT2 = b = ancho de solera en la caida Recomendable y minimo 1.50
DIMENSION DE LA CAIDACALCULO DEL NUMERO DE CAIDASSi:
Si Q es mayor
q = Q/B = 0.30
0.004
Se calculan con un error inferior al 5%
Longitud del pie de la caida al inicio del salto
Ld= 1.30
Altura del agua pegada al pie de la caida:
Yp= 0.40
Profundidad secuente menor:
Y1= 0.10
Profundidad secuente mayor (tirantes conjugados)
Y2= 0.50
Tirante critico
Yc= 0.20
LONGITUD DE RESALTOSIEÑCHIN
L = 2.00
D = q2/ gh3 =
Y cΔZ
=D1/3
LONGITUD TOTAL DEL COLCHON
Lt = 3.30
LONGITUD DEL TRAMO DEL CANAL RECTANGULAR
Inmediatamente aguas arriba
Lc = 3.54 Yc= Lc= 0.71
VENTILACION BAJO LA LAMINA VERTIENTE
Consiste en calcular el diametro de los agujeros de ventilacion
qo=0.1(q/((Yp/y)^1.5)) qo = 0.02 m3/seg x m
Qa=qo*B Qa= 0.01 m3/seg
Considerando:
L= 2.00 m
f= 0.02 tuberias de fierro
0.04 m
0.001 (1/830) para aire de 20 C
Ke= 0.5
Kb= 1.1
Kex= 1
Va= 0.01 1/D^20.00001 1/D^4
Reemplazando las consideraciones y resolviendo por tanteo:
D= 0.18 m
0.040 = 0.040 OK!
Determinanado el área:
A= 0.03 m2
Entonces colocamos tuberia de :
No Und Ф (pulg) A (m2)
2 2 0.004054
Evitar que en la camara de aire se produzca vacio, porque esto produce succion q puede destruir la estructura por cavitacion, se puede evita con agujeros en las paredes laterales o incrementando en la poza 10 - 20 cm a ambos lados,Para filtraciones que se producen en la pared vertical se recomienda hacer lloraderos.
0.0041 m2
DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO
m
Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.
La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.
generalmente es mayor q dadenkov
Sea F > 1 flujo será supercrítico
Sea F = 1 flujo será crítico
Sea F < 1 flujo será subcrítico
DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO
DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA CON OBSTACULOS
CANAL DE INGRESO CANAL DE SALIDA
Q = 0.167 m3/seg Q= 0.167 m3/segS = 0.002 S= 0.005
f = 0.3 m f 0.3 m
Z = 0.00 Z= 0.00
n = 0.015 n= 0.015
Angulo conver= 25.00 El3= 2488.7
Angulo Diverg= 25.00
Elv0= 2490.0 msnm
h = 1.3 m
DISEÑO DE CANALES AGUAS ARRIBA Y ABAJO
AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO
A= by+zy^2 A= by+zy^2
P= b+2y(1+z^2)^(1/2) P= b+2y(1+z^2)^(1/2)
T = b+2Zy T = b+2Zy
b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00 m b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-z) 2.00
Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3) Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3)
Resolviendo por tanteos
y= 0.31 y= 0.262 m
0.00017574 0.00017058 0.00004446 0.00004441
Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas ocasionan.
La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.
Geometria del canal ingreso Geometria del canal salida
y = 0.31 y = 0.262
b = 0.62 b = 0.524
A = 0.19 A = 0.14
P = 1.24 P = 1.048
T = 0.62 T = 0.524
f = 0.3 f = 0.3
v = 0.87 v = 1.22
F (froude) 1.98 F (froude) 3.28 sec.rect
CALCULO DE ANCHO DE LA CAIDA Y EL TIRANTE EN LA SECCION DE CONTROL
Previamente se calcula la energia en los puntos 1 y 2
H1 = 0.348 m H2 = 0.337 m
q = 0.304 m3/seg/m
B = Q/q 0.50 m
formulas empiricas
Dadenkov0.37
Formula empirica 0.75 generalmente es mayor q dadenkov
Yc = 0.14 Tirante Critico
DISEÑO DE LA TRANSICION DE ENTRADAPara una transicion recta
L= 0.13 Tg ө 0.46630766
T1 = Espejo de agua en el canalT2 = b = ancho de solera en la caida
CALCULO DE LA TRANSICION DE SALIDAPara una transicion recta
L= 0.13 Tg ө 0.46630766
T1 = Espejo de agua en el canal
T2 = b = ancho de solera en la caida
DIMENSION DE LA CAIDA
Cuando la energia cinetica es muy grande se construyen dados para disipar la energia
q = Q/B = 0.30
0.004
Se calculan con un error inferior al 5%
Longitud del pie de la caida al inicio del salto
Ld= 1.30
Longitud minima del colchon
L = 1.66L = longitud minima del colchonLd =Longitud de la caidaYc = Tirante critico
Ubicación de los obstaculos
Lobs = 1.41
Profundidad minima de la capa de agua
Y2 = 0.30
Altura optima de los obstaculos
h Op Obs = 0.11
Ancho de los obstaculos
AObs = 0.06
D = q2/ gh3 =
Espaciamiento entre los obstaculos
EObs = 0.06
Altura optima del obstaculo final
H Op.Obs.fin= 0.06
Relacion
se utiliza el nomograma
DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS
PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO
m
Las caidas o gradas, son estructuras usadas en los puntos donde es necesario salvar desniveles bruscos en la rasante del canal, nos permite unir 2 tramos por medio de un medio plano vertical, permitiendo que el agua salte libremente y caiga en el tramo de abajo. El plano vertical es un muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar el empuje que estas
La finalidad es conducir agua desde una elevacion alta hasta una elevacion baja y disipar la energia generada por esta diferencia de niveles. La diferencia de nivel en forma de caida se introduce cuando sea necesario reducir la pendiente de un canal. La caida vertical se puede utilizar para medir el caudal que vierte sobre ella, si se coloca un vertedero calibrado.
generalmente es mayor q dadenkov
Sea F > 1 flujo será supercrítico
Sea F = 1 flujo será crítico
Sea F < 1 flujo será subcrítico
DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDAS ESCALONADAS
DATOS
Q b S n z Ynm3/s m m0.38 0.5 0.00442 0.015 0 0.26
1. CÁLCULO DEL TIRANTE CRÍTICO EN LA SECCIÓN 1
q = Q/b
Q b q Ycm3/s m m3/s-m m0.38 0.5 0.76 0.389
2. ANÁLISIS HIDRÁULICO PARA DETERMINAR DISTANCIA ENTRE GRADA Y GRADACOLUMNA 1:Número de gradaCOLUMNA 2 Alturade gradaCOLUMNA 3 Resulta de dividir la altura de la grada entre el el tirante crítico que se produce en
la primera grada, es decir en el punto 1 y cuyo valor es de 0.197 m.COLUMNA 4 En la grada 1 se tiene:
Aguas arriba Yc=Yo=0.197Aguas abajo Y1 = tirante en flujo supercrítico y a la vez es el valor de Yo aguasarriba de la segunda grada.En la primera grada se tiene :
Xo = Yo/Yc = 0.197/0.197 = 1
Con este valor y la respectiva altura de grada se entra al gráfico de la fig. 4.22,obteniéndose con: Xo = 0.53 y K = 2.538 el valor:Y1/Yo = 0.53 Por lo Tanto Y1 = 0.53 x 2.538 = 0.196Y1 = 0.196
COLUMNA 5 Sería el valor de Xo = 1COLUMNA 6 El valor obtenido en la Fig. 4.22
Y1/Yo = 0.53COLUMNA 7 Sería el valor: Y1 = 0.53 x 0.369 = 0.196 Y1 = 0.196 mAsi se repite para las demás filas
1 2 3 4 5 6 7 8 9GRADA a K = a/Yc Yo Xo=Yo/Yc Y1/Yo Y d/Yc d
m m m m1 0.5 1.285 0.389 1.000 0.530 0.206 3.300 1.2842 0.3 0.771 0.206 0.530 0.910 0.188 3.400 1.3233 0.8 2.057 0.188 0.482 0.820 0.154 5.300 2.0624 0.5 1.285 0.154 0.395 1.050 0.162 4.800 1.8675 0.4 1.028 0.162 0.415 1.050 0.170 4.300 1.673
3. LA GRADA N° 5 PRESENTA LA SIGUIENTE SITUACIÓN
0.160
Y2 Yn
0.80 0.26
0.170
1.670 4.75
d5 Lr
TIRANTE CONJUGADO MENOR Ymenor = 0.170
Yc b Area Area Q Vm m Ycm x b m2 m3/s m/s
0.160 0.50 0.08 0.08 0.38 4.75
TIRANTE CONJUGADO MAYOR SERÁ:
Y1 V1 Y2m m/s
0.170 4.75 0.80
Yc = (q2/g)1/3
Y2 = - (Y1/2) + ((Y12/4) + (2Y1V12/g))1/2
Y2 b Area Area Q Vm m Ycm x b m2 m3/s m/s
0.803 2.00 1.61 1.61 0.38 0.24
4. LONGITUD DE RESALTO
Lr = 6 (Y2-Y1)Y2 Y1 Lr Lr +25%m m m
0.80 0.170 3.8 4.75
5. PROFUNDIDAD DEL COLCHÓN
Yn > Y2 NO ES NECESARIO COLCHÓN, POR SEGURIDAD SE CONSIDERA0.10 m