Diseopresaderivadora 150429161213 Conversion Gate01

7/26/2019 Diseopresaderivadora 150429161213 Conversion Gate01

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DISENO HIDRAULICO DE LA PRESA DERIVADORA O BARRAJE

DESCRIPCIQN :Es u7na estructura cuya funcion es levantar el nivel de agua del rio y facilitar el ingreso a travez de la ventana decaptacion de nuestro proyecto.La utilidad del barraje de derivaci6n o azud se acentua en epocas de estiaje. Conla finalidad de mejorar su estabilidad tiene una secci6n trapezoidal y para reducir a una presion casi nula entodos los puntos del azud se adopta el perfil tipo Greager.

Ingresar los Datos Basicos para el Diseo:

Q!a"# $ !%&seg Don'e:

Q!in# $ !%&seg Q!a"#: Caudal maximo de la quebrada ver calculo de caudal!.

Q# $

Co $

( $

!%&seg

!#s#n#!#!#

Q!in#: Caudal minimo de la quebrada ver calculo de caudal!.

Q# : Caudal a conducir por el canal ver calculo de caudal!.

Co : " Cota del lec#o de la quebrada aguas arriba del barraje

( : $nc#o del cause que sera igual al barraje % canal de limpia

)#* Consi'eraciones 'e la longit+' 'el (arra,e -(-:&e debe procurar que la longitud del barraje conserve las mismas condiciones naturales del cauce' con el objeto de no

causar modificaciones en su regimen. $si una longitud mas angosta puede ocacionar una carga de agua alta e inundarlas margenes' en cambio una longitud de barraje mas amplia pueda ocacionar azolves aguas ariba originandopeque(os causes que dificultan la captaci6n en la toma.

.#* CALCULO DE LA ELEVACION DEL BARRAJE:&egn el lng)*&+G+, -,&$l ' una vez establecido un apropiado tirante /y/ de agua en el canal de conducci6n' seubicara el vertedero del barraje a una elevaci6n sobre el fondo del rio igual a"

%/ C+an'o el ca+'al sea !+/ pe0+eo Q 1 )#2!%&seg.#3/ C+an'o el ca+'al sea ig+al a Q $ )#2 !%&seg.#2/ C+an'o el ca+'al sea !a/or a Q 4 )2#2 !%&seg

En nuestro caso el ca+'al de ingreso o entrada es de 2#3 !%&seg.' lo cual nos da un tirante de / $2#33!por ser el 012m34seg. el barraje tendra una elevaci6n de 3#. resultando"

ver #oja de calculo del canal!.

/ $ 2#33 !#

P =3*y

P $ )#53 !#

Don'e:

/: *irante del canal de conducc6n

P: $ltura del barraje

Ingresar:

As+!i!os: P $ )#53 !#

%#6.2

2#2))2

2#2272

%532#22

3#22


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.#* CALCULO DE LA CAR8A 9O9AL DE A8UA SOBRE LA CORONACIQN DEL AUD:&egnel 5ng)&5$*,L$ ,C85-' la formula general del vertedero se expresa como"

3

Q =M .b.H 2

Ingresar:

; $ .#.) Coe3 !&seg#

A " $rea de agua sobre la cresta 8>b! m:.

Q " Caudal de maxima avenida m34seg.

(#* Calc+lo 'e la carga energetica e / calc+lo 'e las coor'ena'as 'el A+'? !+ltiplican'o las

coor'ena'as 'el per !

e " carga neta &obre la cresta

rga de agua sobre la crestag " Gravedad =.


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Coor'ena'as a +tiliar:

" /

m m m m m

m m m m m m

m m m m m m

m m m m m

As+!ien'o: @or criterio de dise(o

e $ 2#%2 !

Coor'ena'as a +tiliar:

" /

m m m m m m m m m m m

%#* CO9A DE CORONACION DEL CI;ACIO:

m Como el caudal de maxima avenida es minimareajustamosm

m

m

m

m

m

m

m

m

m

En maxima avenida la carga de agua H sobre la coronaci6n del barraje de derivaci6n es ).)5 !. considerando un borde libre de).3)x8a 9 ).3)%).26 9 2#=5!' los muros de encausamiento por condicion de se(al en las taludes del cause de la quebrada seconsideraran de 2.))m superior a la cota del cimacio @aramento superior del perfil Greager! de.6>)#22!sn!#

A#* Alt+ra 'el Barra,e

C c = P + C o$nterior P $ )#53 !

Res+lta: &egn el tirante del canal aderivar.

Cc $ %53)#53 !sn!#

@or comparar. Don'e:

Co " Cota del lec#o del rio dato topografico msnm!.

P " $ltura del barraje *&+G+, -,&$5

Cc " Cota en la cima del barraje msnm!.

).)))

).); m.

Cosiderando por seguridad"

'. $ 2#7>% m.

SOLADO O COLCHQN DISIPADOR

La necesidad de una poza de disipaci6n y la forma de resalto esta intimamente relacionada al numero

de Froude que se expresa"

F=v

g *d *enemos"


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2 9 6.A: m4seg.

: 9 ).76

esulta") $ 5#.. m.

. $ 2#.= m.

por lo tanto" EL LUJO ES SUBCRI9ICO

con +na s+per


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(#* Control 'e la in


9/14

H $ )#=2 !#

esulta"

e $ 2#5% !# @or recomendaci6n por algunos autores nos recomienda"

e9 ).=)m.

e $ 2#72 !# espesor a considerar

'#* Enroca'o 'e protecci5n o Escollera

Lt=0.67C(#

b$)

Lc

$l final del colc#6n disipador es necesario colocar una escollera o enrocado con

el fin de reducir la erosi6n y contrarestar el arrastre del material fino por acci6n

de la filtraci6n.

lngresar: Don'e:

C $ D( $ 0 $ Lc $ Coef. Lt: Longitud total escollera

m C: coeficiente de lig#.

m34seg4m. $nterior D(: $ltura comprendida entre la cota de la cresta del barraje

m $nterior y la cota del extremo aguas abajo.

0: Caudal por metro lineal de vertedero.

Lc: Longitud del colc#6n

Lt $ .#)> !# Coe


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La mayor parte de las tomas se #an #ec#o en angulo recto con el barraje pero el bocaj con el rio puede quedar con un angulo entre :)Jy 3)J.La capacidad de la toma se determina de acuerdo a las demandas de la cedula de cultivos en el caso de un proyecto agricola' o deacuerdo a las capacidades de la central #idroelectrica o del proyecto de abastecimiento de agua potable considerando adicionalmentelas perdidas necesarias para eliminar los sedimentos que pudieran ingresar. La velocidad de entrada del agua por los vanos del bocalde captaci6n debe quedar comprendida entre ).


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L $ )#%. !#ANCHO CORRE8IDO DE LAS VEN9ANAS

L $ )#=2 m.

.#* Ventana 'e Captaci5n: Las ventanas de captaci6n son las entradas de agua de la toma que en ciertos casos estan instaladas en unparamento de concreto totalmente protegido' detras del vertedero de toma u orificio se colocan los mecanismos de cierre de emergencia yluego las compuertas de control. Los mecanismos de izaje deben ser ubicados en una elevaci6n superior a las maximas avenidas.

3

Q = c .L .h 2

Don'e: Q: Caudal a derivar mas caudal necesario para operaci6n del sistema de purga.

c: Coef. Be vertedero' en este caso 2.= coef. : $ltura de la ventana de captaci6n

o: $ltura para evitarmaterialde arrastre se recomienda ).6)m minimo 6

Q $ 2#322 m34seg.

esulta"

$ 2#%= m.

e $ 2#2= m. $nterior.

La altura total de las ventanas esta dado por"

#9#2%#e

#9 ).A) m.

&e considerara por seguridad.

$ 2#=2 m.

Caudal que se podra captar"

Q $ 2#53. m34seg.

%#* Ca!ara 'e 'ecantaci5n o Desripia'orEntre el vertedero de captaci6n y los orificios de toma o despues de los orificios de toma se proyecta un canal transversa l al

flujo con el prop6sito de decantar los materiales s6lidos que pudieran #aber ingresado en el bocal de toma. Este canal debe tener fuerte pendiente para eliminar las gravas aguas abajo del barraje.

En nuestra opini6n' es preferible dise(ar en funci6n de generar una velocidad que permita un arrastre del material que pu dieraser decantado' para lo cual es necesario dar una fuerte pendiente paralela al flujo en el rio pero esto esta limiltada por la co ta desalida que le permite al rio' sobre todo en epocas de avenidas. &e recomienda una pendiente mayor de :I.

$simismo es conveniente que la compuerta de limpia tenga una abertura capaz de descargar el caudal de derivaci6n en el mejo rde los casos' pero es practica comndarle un anc#o de 2.;) m. a la compuerta.

Consi'eran'o las 'i!enciones para el canal

'esripia'or? la c+al ten'ra +na co!p+erta

'e 2#=2"#=2c!

B $ 2#=2 m.H $ 2#=2 m. $ )#22

K 8

C

=#* Co!p+erta 'e Reg+laci5n:&on aquellas compuertas que regulan el ingreso del caudal de derivaci6n #acia el canal principal. @or lo general se recomienda que

el area total de las compuertas sea igual al area del canal conducto aguas abajo. $simismo se recomienda que la velocidad dedise(osea de :.) a :.; m4s.El caudal que pasa por cada compuerta se calcula mediante la siguiente f6rmula"En la ecuaci6n' conociendo del valor de dise(o recomendado!' se determina # por lo general se estima entre ). 2; a ).3) m! yluego se #alla el valor de $. Cuando se tiene una luz grande es conveniente dividir la luz en varios tramos iguales para disponerde compuertas mas faciles de operar.


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DISENO DE LA CO;PUER9A DE AD;ISION DEL CANAL

Este dise(o se #ara empleando el grafico adjunto y la utilizacion de la siguiente formula"

Bonde"

Q =* a * b*

2 *g *H

09Caudal de descarga en m34seg.

a9$lto de la compuerta en metros.

b9$nc#o de la compuerta en metros.

89Carga del agua al fondo del orificio en metros.mu9Coeficiente que se obtiene del grafico.

Batos"

09 ).; m3.4seg.

b9 ).


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CALCULO DEL CAUDAL ;A"l;O QUE PASA POR LAS CO;PUER9AS

@ara un 84a9

8max9 2.))

a9 ).;)

:

= ).6 ingrese el valor del grafico

Q =* a * b * 2 *g *H

Q$ )#).7 !%&seg# &e regulara con el aliviadero

3#* 9ransici5n:Be acuerdo al criterio del dise(ador' algunas veces se suele unir las zonas de las compuertas con el canal mediante unatransici6n' que a la vez permite reducir las perdidas de carga. @ara determinar la longitud requerida se aplica el siguiente criterio"

L=(b1 b2)

2tg1230'

Don'e:() : anc#o de la zona de compuertas(. : anc#o del canal de derivaci6n

lngresar"

b2 9 ).< m.

b: 9 ).A m.esulta" L $ 2#72 m.

5#* Estr+ct+ras 'e Disipaci5n

Como producto de la carga de posici6n ganada por colocaci6n de la cresta del vertedero de derivaci6n a una a ltura sobre el lec#o delrio' se genera una diferencia entre el canal antiguo y la zona del bocal' que es necesario controlar mediante la construcci6n deuna estructura de disipaci6n .

Esta estructura por lo general tiene un colc#6n o poza disipadora' que permite disipar dentro de la longitud de la poza deenergia cinetica adquirida del flujo y asi salir #acia el canal de derivaci6n un flujo mas tranquilo.

@or tratarse de un caudal a derivar peque(o de" 0 9 ).;

m34seg. -o consideraremos dic#a estructura.

6#* Ali@ia'erosEn algunos casos por mala operaci6n de las compuertas de regulaci6n ingresan caudales mayores a su capacidad en el canal dederivaci6n' lo cual obliga instalar aliviaderos para eliminar las excedencias inmediatamente despues del inicio del canal de derivaci6n.El caudal por eliminar viene dado por la ecuaci6n"

Q =4

15

1

L.h.C .( 2gh )2

Don'e:Q: caudal evacuado aliviadero en m34sL: longitud del aliviadero en m.: diferencia de niveles en el aliviadero en m.C: coeficientede descarga aprox. ).;)

lngresar:

L $

$

C $

g $

m.

m.

coef.

m4s:

esulta"Q $ 2#)56 m.

La Longitud del aliviadero se volvera a calcular con la #oja de calculo

Correspondiente.

:.))

).:)

).;)

=.


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>#* ;+ros 'e Enca+a!iento&on estructuras que permiten encauzar el flujo del rio entre determinados limites con el fin de formar lascondiciones de dise(o preDestablecidas anc#o' tirante' remanso' etc.!.Estas estructuras pueden ser de concreto simple o de concreto armado. &u dimensionamiento esta basado encontrolar el posible desborde del maximo nivel del agua y evitar tambien que la socavaci6n afecte las estructurasde captaci6n y derivaci6n.En lo referente a la altura de coronaci6n que estas estructuras deben tener' se recomienda que su cota superioreste por lo menos ).;) m por encima del nivel maximo de agua.

Con respecto a su cota de cimentaci6n' se recomienda que esta debe estar por debajo o igual a la posibleprofundidad de socavaci6n ver diques de encauzamiento!.Con la altura definida se puede dimensionar los espesores necesarios para soportar los esfuerzos quetransmiten el relleno y altura de agua es practica comndise(ar al volteo' deslizamiento y asentamiento.

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