1 Cálculo y diseño de una obra de captación

DATOS:Parámetro Dato Unidades

Hr 0.5 mP1 0.8 mP2 0.6 mHn 0.4 mz 0.1 mQ 0.8 m3/sk 0.85 adimen. coeficiente por contracción de los barrotes (0,85-0,90)

t 0.006 ms 0.05 m Separación entre barras

e 0.15 m Espesor de rejilla

CONDICIONES Para considerar sumergido el vertedero se debe cumplir:1) 2)

Respuesta si cumple Respuesta si cumple

COEFICIENTE DE CORRECCIÓN POR SUMERSIÓN Se utiliza la fórmula de Bazin

Parámetro Dato UnidadesS 0.7 -

COEFICIENTE DE SUMERSIÓN Se utiliza la fórmula de Konovalov

Parámetro Dato Unidades1.96 -

ANCHO DEL VERTEDERO

espesor de barrotes

Mo

CÁLCULO

REJILLA DE ENTRADA

21 )( PHnP 70.02

P

z

3/1

2

2.0105.1

H

z

p

HnS

gPHr

Hr

PHr

HrM 2

1285.01

1045.0407.0

2

0

Parámetro Dato Unidadesb 1.94 m

NÚMERO DE ESPACIOS

Parámetro Dato UnidadesNe 39 -

NÚMERO DE BARROTES

Parámetro Dato UnidadesNb 38 -

LONGITUD TOTAL DE LA REJILLA

Parámetro Dato UnidadesB 2.17 m

CHEQUEO DEL CAUDAL

Parámetro Dato UnidadesQ 0.8 m3/s

ANCHO DEL VERTEDERO +10% de obturación


NÚMERO DE ESPACIOS

Para un diseño conservador, se considera el ancho b más el 10% de obturación

2/3HrMoSKQ

b

sb

Ne

1NeNb

tNbbLr

2/3HrbMoSKQ

sb

Ne sb

Ne

Parámetro Dato UnidadesNe 43 -

NÚMERO DE BARROTES

Parámetro Dato UnidadesNb 42 -

LONGITUD TOTAL DE LA REJILLA

Parámetro Dato UnidadesLr 2.4 m

CHEQUEO DEL CAUDAL


sb

Ne

1NeNb

tNbbLr

2/3HrbMoSKQ

sb

Ne

1NeNb

tNbbLr

2/3HrbMoSKQ 2/3HrbMoSKQ

3)

Respuesta si cumple

Se utiliza la fórmula de Bazin

Q

CÁLCULO

REJILLA DE ENTRADAe

3/1

2

2.0105.1

H

z

p

HnS

gPHr

Hr

PHr

HrM 2

1285.01

1045.0407.0

2

0

5.1e

Hr

Para un diseño conservador, se considera el ancho b más el 10% de obturación

re-diseño

2/3HrMoSKQ

b

1NeNb

tNbbLr

2/3HrbMoSKQ

1NeNb

tNbbLr

2/3HrbMoSKQ

1NeNb

tNbbLr

2/3HrbMoSKQ 2/3HrbMoSKQ


Hvr 0.4 mP1 0.8 mP2 0.6 mP3 0.3 m impuestoHn 0.3 mz 0.1 mQ 0.88 m3/sk 0.85 adimen.t 0.006 ms 0.05 m

H'n 0.4 m

COEFICIENTE DE SUMERSIÓN Se utiliza la fórmula de Konovalov

Parámetro Dato Unidades1.97 -

COEFICIENTE DE CORRECCIÓN POR SUMERSIÓN Se utiliza la fórmula de Bazin

Parámetro Dato UnidadesS 0.79 -

ANCHO DEL DERRIPIADOR


LARGO DEL DERRIPIADOR

Mo

DESRIPIADOR

Desripiador

Reja de entrada

Vertedero

Hn

P

Hr

z

1

2P

1y

2y

3P

Hvr

z

2P

gPHvr

HvrPHvr

HvrM 2

2285.01

2045.0407.0

2

0

2/3HbMoSQ

Parámetro Dato UnidadesL 0.36 m

También el largo del desripiador se calcula en función del resalto sumergido

Parámetro Dato Unidadesk 0.9 - Coeficiente de pérdida (0.95-0.85) Azud con conpuertas sobre la cresta

(1-0.90) Azud sin compuertasParámetro Dato Unidades

b 2 m Ancho del vertedero impuesto

Parámetro Dato Unidades1.1 m Altura desde el vertedero hasta la superficie del nivel de agua

Parámetro Dato Unidadesq 0.44 m Caudal unitario

Calado contraido (y1)APROXIMACIONES DE dcon

dcon1 dcon20 0.1052359977

0.105236 0.11066254020.11066254 0.11096561870.11096562 0.11098261950.11098262 0.11098357330.11098357 0.11098362680.11098363 0.11098362990.11098363 0.110983630.11098363 0.11098363

Parámetro Dato Unidades 0.11098363 0.11098363dcon 0.11098363 m 0.11098363 0.11098363

0.11098363 0.110983630.11098363 0.11098363

Profundidad o Calado conjugado (y2)

Parámetro Dato Unidades

•Se calcula el calado contraído al pie del azud.

Según Bernoulli

To

`30º12tan2bB

L

)(2 dconTogk

qdcon

1

81

2 31

21

2gd

qdd

deroAnchoverteCaudal

bQ

q

d2 0.54 m

0.54 > 0.11098363

SEGÚN PAVLOVSKY


SEGÚN SAFRANETZ


SEGÚN BAKHMETEV


Como d2 > dcon;

resalto libre o rechazado, el tramo de la curva es de alta velocidad y habría que aumentar la longitud.

Longitud del resaltoPara que el resalto alcance a formarse, necesita de una cierta longitud que es la que se debe dar al zampeado o cajón amortiguador según el caso.

1

81

2 31

21

2gd

qdd

)9.1(5.2 12 ddL

25.4 dL

)(5 12 yyL

Se utiliza la fórmula de Bazin

DESRIPIADOR

CÁLCULO

Desripiador

Reja de entrada

Vertedero

Hn

P

Hr

z

1

2P

1y

2y

3P

Hvr

z

2P

gPHvr

HvrPHvr

HvrM 2

2285.01

2045.0407.0

2

0

3/1

3

'2.0105.1

Hvr

z

p

nHS

2/3HbMoSQ 2/30HSM

Qb

También el largo del desripiador se calcula en función del resalto sumergido

Azud con conpuertas sobre la crestaAzud sin compuertas

Altura desde el vertedero hasta la superficie del nivel de agua

Error0.105236

0.005426540.000303081.70008E-059.53868E-075.35196E-083.00288E-091.68486E-109.45344E-125.30395E-132.97679E-141.67921E-15

0

`30º12tan2bB

L

1

81

2 31

21

2gd

qdd

Como d2 > dcon;

resalto libre o rechazado, el tramo de la curva es de alta velocidad y habría que aumentar la longitud.

Longitud del resaltoPara que el resalto alcance a formarse, necesita de una cierta longitud que es la que se debe dar al zampeado o cajón amortiguador según el caso.

1

81

2 31

21

2gd

qdd


J 0.01 mQ 0.88 m3/sn 0.015 - número de mannigm 0 - pendiente del canal (Rectangular)T1 2 Ancho del vertedero de paso (impuesto)T2 0.86 Ancho del canal (impuesto)

TIRANTE Y

Parámetro Dato Unidadesd 0.43 m

BASE b


ÁREA HIDRÁULICA

Parámetro Dato UnidadesA 0.37 m2

PERÍMETRO MOJADO

Parámetro Dato UnidadesP 1.72 m

RADIO HIDRÁULICO

Parámetro Dato UnidadesR 0.22 m

TRANSICIÓN

CÁLCULO

mmJ

Qnd

12

2

22

1

3

2

3

8

db 2

ybA

ybP 2

P

AR

VELOCIDAD

Parámetro Dato UnidadesV 2.38 m/s

COMPROBACIÓN VELOCIDAD


COMPROBACIÓN DE CAUDAL

Parámetro Dato UnidadesQ 0.88 m3/sQ 0.9 m3/s

LONGITUD DE TRANSICIÓN


CALADO

0.37 m22


Y2

Como la sección del canal A2 = convendría por lo tanto poner a la entrada de la transición (ancho b= m ) un calado tal que de la misma área:

Esto no es posible ya que

P

AR

A

QV

AxVQ

)º5.12(221

Tan

TTL

112 dbA 1

21 b

Ad

zHY 2

Parámetro Dato UnidadesY2 0.3 m

0.3 > 0.19

VELOCIDAD DE APROXIMACIÓN DEL VERTEDERO


CARGA DE VELOCIDAD

Parámetro Dato Unidades0.11 m

CONDICIÓN A CUMPLIRSE

Respuesta si cumple

0.3 0.16

CONDICIÓN A CUMPLIRSE

0.59

Z0

Las pérdidas de energía que se producen en una transición se deben a la fricción y al cambio de velocidad. La primera es pequeña y puede ser despreciada en cálculos preliminares. La segunda es una función de la diferencia entre las cargas de velocidad. La velocidad de aproximación del vertedero a la entrada de la transición es:

Se considera el ancho del vertedero y la altura P1 del vertedero más H.

O sea el calado de agua al comienzo de la transición no puede ser menor que:

A

QV

gV

zz2

2

0

70.00

2

zy

zHY 2

22 yd

ÁREA


VELOCIDAD DE APROXIMACIÓN AL INICIO DE LA TRANSICIÓN

Parámetro Dato UnidadesV 0.75 m2

CARGA DE VELOCIDAD EN EL CANAL

Parámetro Dato Unidadeshf 0.26 m2

PÉRDIDA EN LA SUPERFICIE

Parámetro Dato UnidadesZ 0.34 m2

c 0.3 ingrese valor de la tabla En curva 0.1

0.15

Recta 0.3

Tipo de transición C1

Con cuadrante de círculo

g

VVh f 2

21

22

fhcz )1(

TRANSICIÓN

Lrc

12,5º

TransiciónC anal

CÁLCULO

Como la sección del canal A2 = convendría por lo tanto poner a la entrada de la transición (ancho b= m ) un calado tal que de la misma área:

Esto no es posible ya que

)º5.12(221

Tan

TTL

Las pérdidas de energía que se producen en una transición se deben a la fricción y al cambio de velocidad. La primera es pequeña y puede ser despreciada en cálculos preliminares. La segunda es una función de la diferencia entre las cargas de velocidad. La velocidad de aproximación del vertedero a la entrada de la transición es:

g

VVh f 2

21

22

fhcz )1(

Lrc

12,5º

TransiciónC anal


QL 1.76 m3/sJ 0.015n 0.015 -m 0 -

TIRANTE


BASE b


ÁREA HIDRÁULICA


PERÍMETRO MOJADO


COMPUERTA DE LAVADO DEL DESRIPIADOR

mmJ

Qnd

12

2

22

1

3

2

3

8

db 2

dbA

dbP 2

RADIO HIDRÁULICO

Parámetro Dato UnidadesR 0.26 m

VELOCIDAD



a 0.8 m impuestok 0.96 Coef. De veloc. De 09.5-0.97

cota 1 79.1 m Cota cresta vertedero salida del desripiadorcota 2 78.24 m Cota nivel parte inferior compuerta

Hn 0.4 m Altura sobre el vertedero∆ 0.02 m desnivel que cae hasta la compuerta

ALTURA

Parámetro Dato UnidadesH 1.28 m

Comprobación si la compuerta trabaja sumergida o no

Para compuerta libre

A

QV

))(2

(22

aeg

VHgbaekQ

1.0Ha

Respuesta Compuerta libre

a/H 0.63

FACTOR e

Parámetro Dato Unidadese 0.6690 m/s

CAUDAL Q

Tipo Compuerta libre


VERIFICACIÓN DE CAUDAL

Respuesta ok

2.68 1.76

Para compuerta libre

Q > QL ok

1.0Ha

1.0Ha

))(2

(22

aeg

VHgbaekQ


CÁLCULO DEL CANAL DE DESFOGUE

mmJ

Qnd

12

2

22

1

3

2

3

8

dbA

dbP 2

CÁLCULO Y DISEÑO DE LA COMPUERTA

Para compuerta sumergida

)(2 0 hzHgbaekQ

Compuerta Libre

Compuerta sumergida

Para compuerta sumergida

)(2 0 hzHgbaekQ


CÁLCULO DEL CANAL DE DESFOGUE

CÁLCULO Y DISEÑO DE LA COMPUERTA

a/H e0 0.611

0.01 0.61140.02 0.61180.03 0.6122

0.05 0.6130.06 0.61340.07 0.6138

0.15 0.6180.16 0.61840.17 0.61880.18 0.6192

0.2 0.620.21 0.62040.22 0.62080.23 0.62120.24 0.62160.25 0.6220.26 0.62260.27 0.62320.28 0.62380.29 0.6244

0.3 0.6250.31 0.62560.32 0.62620.33 0.62680.34 0.62740.35 0.628

0.36 0.62840.37 0.62880.38 0.62920.39 0.6296

0.4 0.630.41 0.63160.42 0.63320.43 0.63480.44 0.63640.45 0.6380.46 0.63940.47 0.64080.48 0.64220.49 0.6436

0.5 0.6450.51 0.6460.52 0.6470.53 0.6480.54 0.6490.55 0.650.56 0.6520.57 0.6540.58 0.6560.59 0.658

0.6 0.660.61 0.6630.62 0.6660.63 0.6690.64 0.6720.65 0.6750.66 0.6780.67 0.6810.68 0.6840.69 0.687

0.7 0.690.71 0.6930.72 0.6960.73 0.6990.74 0.7020.75 0.7050.76 0.7080.77 0.7110.78 0.7140.79 0.717

0.8 0.720.81 0.7250.82 0.730.83 0.735

0.84 0.740.85 0.7450.86 0.7520.87 0.7590.88 0.7660.89 0.773

0.9 0.780.91 0.7910.92 0.8020.93 0.8130.94 0.8240.95 0.8350.96 0.8680.97 0.9010.98 0.9340.99 0.967

1 1


37 m3/sb 7 m impuesto según topografía del terreno (ancho del río)m 0.45 - Manual de cálculos hidraulicos Kiseliov, Moscu 1961


P


H

Parámetro Dato UnidadesH 1.7 m


Qcrecida

Ho

Ho

Vo

Vo

Cerca de una toma vivirá un guardián quien tendrá instrucciones para cerrar la compuerta de admisión en época de crecientes, sin embargo, la creciente puede ocurrir durante la noche o ser demasiado rápida y no dar tiempo al guardián para que haga algo. Por esto, para la seguridad del canal, toda toma debe diseñarse en tal forma que pueda por si sola permitir el paso de la creciente máxima sin sufrir ningún daño.

REGULACIÓN DE CRECIENTE

2

3

2 oHgmbQ

3

2

2

gmb

QH

crecida

o

3/2^

255.012

gbPH

Hm

QH

o

o


Ho

Ho

g

vHH

2

20

0



2

3

2 oHgmbQ

3

2

2

gmb

QH

crecida

o

3/2^

255.012

gbPH

Hm

QH

o

o

AQ

V 0

AQ

V 0

g

vHH

2

20

0

a/H e a/H e

0 0.611 0 0.611

0.1 0.1 0.615 0.004 0.01 0.6114

0.05 0.15 0.618 0.003 0.02 0.6118

0.05 0.2 0.62 0.002 0.03 0.6122

0.05 0.25 0.622 0.002 0.04 0.6126

0.05 0.3 0.625 0.003 0.05 0.613

0.05 0.35 0.628 0.003 0.06 0.6134

0.05 0.4 0.63 0.002 0.07 0.6138

0.05 0.45 0.638 0.008 0.08 0.6142

0.05 0.5 0.645 0.007 0.09 0.6146

0.05 0.55 0.65 0.005 0.1 0.615

0.05 0.6 0.66 0.01 0.11 0.6156

0.05 0.65 0.675 0.015 0.12 0.6162

0.05 0.7 0.69 0.015 0.13 0.6168

0.05 0.75 0.705 0.015 0.14 0.6174

0.05 0.8 0.72 0.015 0.15 0.618

0.05 0.85 0.745 0.025 0.16 0.6184

0.05 0.9 0.78 0.035 0.17 0.6188

0.05 0.95 0.835 0.055 0.18 0.6192

0.05 1 1 0.165 0.19 0.6196

0.2 0.62

0.21 0.6204

0.22 0.6208

0.23 0.6212

0.24 0.6216

0.25 0.622

0.26 0.6226

0.27 0.6232

0.28 0.6238

0.29 0.6244

0.3 0.625

0.31 0.6256

0.32 0.6262

0.33 0.6268

0.34 0.6274

0.35 0.628

0.36 0.6284

0.37 0.6288

0.38 0.6292

0.39 0.6296

0.4 0.63

0.41 0.6316

0.42 0.6332

0.43 0.6348

0.44 0.6364

0.45 0.638

0.46 0.6394

0.47 0.6408

0.48 0.6422

0.49 0.6436

0.5 0.645

0.51 0.646

0.52 0.647

0.53 0.648

0.54 0.649

0.55 0.65

0.56 0.652

0.57 0.654

0.58 0.656

0.59 0.658

0.6 0.66

0.61 0.663

0.62 0.666

0.63 0.669

0.64 0.672

0.65 0.675

0.66 0.678

0.67 0.681

0.68 0.684

0.69 0.687

0.7 0.69

0.71 0.693

0.72 0.696

0.73 0.699

0.74 0.702

0.75 0.705

0.76 0.708

0.77 0.711

0.78 0.714

0.79 0.717

0.8 0.72

0.81 0.725

0.82 0.73

0.83 0.735

0.84 0.74

0.85 0.745

0.86 0.752

0.87 0.759

0.88 0.766

0.89 0.773

0.9 0.78

0.91 0.791

0.92 0.802

0.93 0.813

0.94 0.824

0.95 0.835

0.96 0.868

0.97 0.901

0.98 0.934

0.99 0.967

1 1

1 Cálculo y diseño de una obra de captación

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