7/23/2019 CAIDAS HIDRAULICA

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FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

TEMA

CAIDAS HIDRAULICAS

AUTOR:

TORREJON PINEDO, RONALDO

ASESOR:

ING. DANIEL DIAZ PEREZ

CURSO:

OBRAS HIDRAULICAS

TARAPOTO-PERU

2015-l

I

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NTRODUCCION

En el recorrido de un canal, pueden presentarse diversos accidentes y

obstculos como son: Depresiones del terreno, Quebradas secas,

Fallas, Cursos del agua, necesidad de cruzar vas de comunicacin

(carreteras, vas !rreas u otro canal"# $a solucin mediante

estructuras %idrulicas es: &cueductos, 'in, Diues#

En el caso del cruce de un canal con una va de comunicacin

depender de la importancia de la va de comunicacin como del

tama)o del canal, para elegir si es preerible pasar el canal encima de

la va o por deba*o de ella, en el primer caso la solucin ser un

acueducto, en el segundo caso se optara por un sin invertido o unconducto cubierto#

+gualmente en el caso de depresiones naturales ser necesario

analizar las dierentes alternativas enunciadas y decidir por la

estructura ms conveniente# 'i la depresin uera anc%a y prounda y

no se angostase %acia aguas arriba, podra no ser actible un

acueducto, pero si un sin invertido# En algunos ser necesario

analizar alternativas de conducto cubierto alcantarilla o sin# $os

canales ue se dise)an en tramos de pendiente uerte resultan con

velocidades de u*o muy altas ue superan muc%as veces las

m-imas admisibles para los materiales ue se utilizan

recuentemente en su construccin#

.ara controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden

utilizar combinaciones de rampas y escalones, siguiendo las

variaciones del terreno# /no de los aspectos ue generalmente

merece especial atencin en el dise)o de obras %idrulicas de

monta)a es la disipacin de la energa cin!tica ue aduiere un

c%orro luido por el incremento de la velocidad de u*o# Esta

situacin se presenta en vertederos de e-cedencias, estructuras de

cada, desogues de ondo, salidas de alcantarillas, etc

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GENERALIDADES1. Concepto

'on estructuras utilizadas en auellos puntos donde es necesario

eectuar cambios bruscos en la rasante del canal, permite unir dos

tramos (uno superior y otro inerior" de un canal, por medio de un

plano vertical (muro de sostenimiento de tierra capaz de soportar

el empu*e ue estas ocasionan", permitiendo ue el agua salte

libremente y caiga en el tramo de aba*o#2. FinaliaConducir agua desde una elevacin alta %asta una elevacin ba*a

y disipar la energa generada por esta dierencia de niveles# $a

dierencia de nivel en orma de una cada, se introduce cuando

sea necesario de reducir la pendiente de un canal#!. Ele"ento# De Una Ca$a %e&tical

En el dise)o de una cada, se pueden distinguir los siguientes

elementos:

1.0 T&an#ici'n e ent&aa(/ne por medio de un estrec%amiento progresivo la seccin del

canal superior con la seccin de control#2.0 Ca$a en #$ :

$a cual es de seccin rectangular y puede ser vertical o

inclinada#!.0 Secci'n e cont&ol:

Es la seccin correspondiente al punto donde se inicia la cada,

cercano a este punto se presentan las condiciones crticas# $a

seccin de control tiene por 5nalidad, mantener el u*o aguas

arriba en r!gimen tranuilo, de manera ue es en la misma

seccin de control donde ocurre el cambio de r!gimen y el

agua alcanza la proundidad y velocidad crtica# $a seccin de

control consiste en una variacin de la seccin del canal en el

punto donde se inicia la cada o una rampa en contra

pendiente, de manera ue la energa en el canal aguas arriba

sea igual a la energa en el punto donde se inicia la cada#).0 *o+a o colc,'n a"o&tiao&(

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Es de seccin rectangular, siendo su uncin la de absorber la

energa cin!tica del agua al pie de la cada

5.0 T&an#ici'n e #alia:/ne la poza de disipacin con el canal aguas aba*o#

CARACTER/STICAS DE LA CA/DA %ERTICAL7#8 &l caer la lmina vertiente e-trae una continua cantidad de

aire de la cmara, el cual se debe remplazar para evitar la

cavitacin o resonancias sobre toda la estructura#4#8 .ara acilitar la aireacin se puede adoptar cualuiera

de las soluciones siguientes: a Cont&acci'n Late&al co"pleta en c&e#ta#

e&tiente#, disponi!ndose de este modo de espacio lateral

para el acceso de aire deba*o de la lamina vertiente# A3e&o# e entilaci'n, cuya capacidad de

suministro de aire en m69seg9m# De anc%o de cresta de la

cada#

Dnde:4a 'uministro de aire por metro de anc%o de cresta#

;irante normal aguas arriba de la cada46

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$ongitud e transicin de entrada#

&nc%o del canal en el tramo de la cada#

Dise)ar la poza disipadora en uncin de la altura de cada#

1orde libre de la cada#

2ugosidad en el uncionamiento de la cada#

?entilacin ba*o la lmina vertiente#

?eri5car ue la velocidad del u*o de la cada este en el rango

de 0.8"9# : : ;1.5 < 2 "9#.

;ener cuidado el mal uncionamiento %idrulico del c%orro de la

cada por ue puede producir una gran erosin en el muro

vertical

CA/DAS %ERTICALES CON O=ST>CULOS *ARA EL CHO?UE

El 1ureau o 2eclamation, %a desarrollado para saltos peue)os, un

tipo de cada con obstculos donde c%oca el agua de la lmina

vertiente y se %a obtenido una buena disipacin de energa para una

amplia variacin de la proundidad de la lmina aguas aba*o a tal

punto ue puede considerarse independiente del salto

*ROCEDI@IENTO *ARA EL DISE7O DE UNA CA/DA SIN O=ST>CULO

1. Di#eo el canalB aa# a&&ia aa# aa3o e la ca$a

/tilizar las consideraciones prcticas ue e-isten para el dise)ode canales#

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2. Clclo el anc,o e la ca$a el ti&ante en la #ecci'n e

cont&ol

En la seccin de control se presentan las condiciones crticas#

.ara una seccin rectangular las ecuaciones ue se cumplen

son las siguientes

'e puede asumir ue Emin En (energa espec5ca en el

canal", para inicio de los clculos realizar la veri5cacin#

;ambi!n se puede suponer un anc%o en la seccin de control de

la cada, calcular el tirante crtico y por la ecuacin de la

energa calcular el tirante al inicio de la transicin# E-isten

rmulas empricas para el clculo del anc%o de la rpida, las

cuales son: A De acuerdo a DadenBov, puede tomarse:

5 2 0.85?295 ;Anc,o e la ca$a

0tra rmula emprica:

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.or lo general el anc%o de solera con esta ltima rmula,

resulta de donde: mayor magnitud ue con la rmula de

DadenBov#

!. Di#eo e la t&an#ici'n e ent&aa.ara el caso de una transicin recta la ecuacin utilizada es:

Donde:;7 espe*o de agua en el canal#

;4 b anc%o de solera en la cada). Clclo e la t&an#ici'n e #alia

'e realiza de la misma orma ue la transicin de entrada

CAIDA LI=RE

Es un caso especial de la cada %idrulica# Esta ocurre

cuando e-iste una discontinuidad en el ondo de un canal plano# &medida ue la cada libre avanza en el aire en orma de lmina, no

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e-istir curva invertida en la super5cie del agua %asta ue esta

c%oue con algn ob*eto en la elevacin mas ba*a# Es una ley natural

ue, si no se a)ade energa e-terna, la super5cie del agua

buscara siempre la posicin ms ba*a posible, la cual

corresponde al menor contenido posible de disipacin de energa# 'i

la energa espec5ca en una seccin localizada aguas arriba es E,

tal como se muestra en la curva de energa espec5ca, la energa

continuar disipndose en su camino %acia aguas aba*o y por

ltimo alcanzar un contenido de energa mnimo Emin# $a curva de

energa espec5ca muestra ue la seccin de energa mnima o

seccin crtica debe ocurrir en el borde de la cada# $a

proundidad en el borde no puede ser menor ue la proundidad

crtica debido a ue una disminucin adicional en la proundidad

reuerira un incremento en la energa espec5ca, lo cual es imposible

a menos ue se suministre energa e-terna compensatoria#

$a curva terica de la super5cie del agua en una cada libre se

muestra como una lnea punteada en la Figura @78

'e debe tomar muy en cuenta ue el clculo de la proundidad crtica

mediante las ecuaciones (6" o (>", se basa en la suposicin de ue

el u*o es paralelo y solo aplicable de manera pr-ima al u*o

gradualmente variado# El u*o en el borde en eecto es curvilneo,

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debido a ue la curvatura del u*o es pronunciada, por consiguiente,

el m!todo no es vlido para determinar la proundidad crtica como la

proundidad en el borde# $a situacin real es ue la seccin en el

borde es la verdadera seccin de energa mnima, pero no es la

seccin crtica tal como se calculara mediante el principio basado en

la suposicin de u*o paralelo# 2ouse> encontr ue para

pendientes peue)as la proundidad crtica calculada es

apro-imadamente 7#> veces la proundidad en el

borde, o yc = 7#>yo, y se localiza apro-imadamente

a 6Hyc o >Hyc aguas arriba del borde en el canal# $a super5cie del

agua real en la cada libre se muestra como una lnea continua en la

Figura @78#

Debe notarse ue si el cambio en la proundidad de u*o desde un

nivel alto a un nivel ba*o es gradual, el u*o se convierte en u*o

gradualmente variado, el cual tiene la curva inversa prolongada en la

super5cie del aguaI este enmeno puede llamarse cada %idrulica

gradual, la cual no es un enmeno local#

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