Diseño de Bocatomas

Diseño del Barraje

Datos:Altura barraje

H= 2.7 m

Longitud del BarrajeL= 75 m

coeficiente de descargaCd= 0.85

Caudal de diseñoQ= 220 m3

Calculando la altura del agua encima del barraje

hd= 1.11 m (220*1.5/(0.85*(2*9.81)^0.5*75))*(2/3)

Geometría del barrajeDiseño del colchón disipador

Cálculo de d1 (tirante al pie del barraje del vertedero):

de acuerdo con la figura:

Aplicando Bernoulli:Eo=E1+Hf

Para resolver es necesario asumir ciertos valores tales como:

r=(Co-C1) entre 0,5 y 1.0 m

hf=(0,10*Vh^2/2*g) en mts.

d1>0,10 m

Datos a asumirr= 0.5 m

d1= 0.32 m

Vh= 2.64 m/s Q/(L*hd)

V1= 9.20 m/s

d1= 0.32 m

si d1 obtenido es muy cercano a d1 supuesto se procede a calcular d2

El cálculo de la disipación de energía basado en la longitud del colchón disipador y de los tirantes conjugados (d1 y d2) necesarios para la formacón apropiada del salto hidráulico.

Qd=Cd∗23∗√2∗g∗L∗hd

32

Eo=Co+H+hd+Vh2

2∗g

E1=C 1+d1+V 12

2∗gresolviendo , Eo=E1+hf

V 1=(2∗g∗(Co−C1+H+hd−d 1+Vh2

2∗g−hf ))

12

Cálculo del tirante conjugado d2

Se tiene:

d2= 2.19 m

Cálculo de la longitud del colchón disipador

L=6*d1*F1 Schoklitsch F1=V1/(g*d1)^0,5

L= 4*d2 según el U.S Bureau of Reclamation

De estos valores se escoge el mayorL= 9.9 m

Espesor del solado

e=1,0 m

Enrocado de protección o Es

Ls= Lt-Lo C= ver tabla

Lt=0,67*C*(Db*q)^0,5 Lo=0,6*C*D1^0,5

q= 2.93 D1= 1.01 m

Lt= 17.9 Lo= 7.23 m

Ls= 10.67 m

Control de Filtración

S= 24.0 m

Canal de Limpia

Velocidad requerida para el canal de limpia

Velocidad de arrastre

Vo=1,5*c*d^0,5

Vo= 2 m/s

el agua que se desplaza por debajo de la presa vertedero causa arrastre de material fino creando el fenómeno de tubificación este problema se agrava cuando el terreno es permeable

El canal de limpia es la estructura que permite reducir la cantidad de sedimentos que trata de ingresar al canal de derivación, así como la eliminación del material de arrastre que se acumula delante de las ventanas de captación.

d 2=−d12

+(d12

4+2∗(V 1

2

g)∗d1 )

12

Comprobando :d 2=dn+rdn=tirante , normal , del , río

S=13∗∑ Lh+∑ Lv>Cl ΔH

ancho del canal de limpia

B=Q*g/Vo^3el caudal Q es por lo menos dos veces el caudal a derivar

B=10 m

el canal de limpia hallando la pendiente crítica I=n^2*9,81^(10/9)/q^(2/9)I=0,002

Diseño de la ventana de Captación

Q=c*L*h^1,5

Q= caudal de demanda

Q= 11 m3/s

c= 1.84

L=longitud de la ventana que por lo general se asume entre 3 a 4 m

L= 5 m

Altura de la ventana de captración

hc= 1.1 m

la ventana de captación estará distanciada a 4m del barraje

se analizó la curva de remanso obteniendo muy poca variación para la distancia de 5m

Diseño del muro de encauzamiento

Altura del muro de encauzamiento:

altura =Hbarraje+hd+borde libre

altura= 4.31 m

Diseño del Desripiador

Cota H +Hbarraje=Cota canal + Y1+V1^2/(2*g)

Y1 =Hbarraje -1-V1^2/(2*g) Analizando el tirante conjugado Y2

V1= 2.0 m/s Y2= 0.57

Y1= 1.51 m Como Y2<Y1 no se produce salto hidráulico

La longitud del desripiador será:

Ldesr= 3.0 m

La pendiente paralela al flujo del río será de 3%

Diseño de la Transición

Son estructuras que permiten encauzar el flujo del río entre determinados límites con el fin de formar las condiciones de diseño pre-establecidas. La estructura es de concreto armado simple .

Longitud real de la transición 7m

Caracteristicas Hidráulicas del canal Principal

E1=d1+V1^2/(2*g)+Z1E1= 275.72 m

E2=E1+perdidas

Perdidas=k*(V1^2-V2^2)/(2*g)k= 0.5

Chequeando la conservación de energía específica, conservación de masa, y la conservación de la cantidad de movimiento, para lograr estos propósitos se han analizado diferentes secciones de flujo en el tramo comprendido entre el canal principal cuyas caracteristicas son conocidas y la ventana de captación .

La sección 1 se encuentra ubicada en el inicio del canal principal, al final de la transición , y la sección 2 se encuentra en el inicio de la transición

Analizando el flujo en ambas secciones por el principio de continuidad y la conservación de la energía específica tenemos:

E2=d2+V2^2/(2*g)+Z2

por el principio de continuidad sabemos que:Q=A1*V1=A2*V2= 9 m3/sV2=Q/A2= V2= 0.993341593V=Q/(B*d2)en el inicio de la transición B=5m entonces reemplazando valores:B= 5 md2+Q^2/(B^2*d2^2*2*g)+Z2=E1+0,5*(V1^2-V2^2)/(2*g)

reemplazando los valores obtenemos d2

d2= 1.81 m -2.275965E-08

E2= 277.33 m

Con las caracteristicas del flujo de la sección 2 analizaremos la sección 3 por el principio de continuidad y conservación de la energía específica.

Seguimos analizando las secciones hasta llegar a la sección de la ventana de captación y hemos obtenido una energía mayor que la sección 1 lo cual indica que estamos asegurando la llegada de 9m3/s al canal principal E5>E1