UNIVERSIDAD CATLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJOFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERA DE CIVIL AMBIENTAL

AREA

HIDRAULICA

AUTORMIGUEL MARTIN ENRIQUE LOZADA SILVAENRIQUE LOPEZ MESTANZA

RPIDAS

CHICLAYO, JUNIO DEL 2015

Aplicacin:DISEO DE UNA RPIDAEJERCICIO: Disear una rpida para enlazar un desnivel de 22 metros en un canal cuyas caractersticas aguas arriba y abajo son:Q=2 b= 1 z= 1.5s= 1 n=0.02Y= 0.88mV= 0.98E=0.929 mEl perfil del terreno presenta 2 tramos de diferentes pendientes: la superior de 0.25 y la inferior de 0.20m en una longitud de proyeccin horizontal de 50m y 35m respectivamente. (Ver fig. 2)Solucin1. Caractersticas de la Rpida.Con la ayuda del perfil del terreno se definen ciertas caractersticas de la rpida.Pendiente S1= 0.25Pendiente S2 = 0.20Tramo superior L1= 50 mTramo inferior L2=35 mLongitud total= 85 mn=0.015b=1.0mz=1.5 (seccin de rpida: Trapezoidal)El tirante crtico de la seccin de control K - L es: ... (ver fig. 2)Yc= 0.56mVc=1.94 m/segEc= 0.75m2. Clculo de los tirantes de Escurrimiento de la Rpida.Los 85 m de longitud horizontal se han dividido en 17 tramos, cada uno de 5 m.Las longitudes inclinadas sern:a)Para pendiente S1=0.25L=L= 5.1539mb) Para pendiente S2= 0.20L=L= 5.099mSe aplica el teorema de Bernoulli, mediante el mtodo de incrementos finitos.

Tabla 1: TEOREMA DE BERNOULLI POR TRAMOS FINITOS.

Se hace el anlisis para diferentes valores de tirante y caudal constante, puesto que a mayor profundidad la velocidad ir aumentando y el tirante disminuyendo. Se confecciona la TABLA 1, teniendo en cuenta que:

El valor de energa (E) es:

Por lo tanto en Bernoulli debe cumplirse para la igualdad:

Una vez confeccionada la TABLA 1 se procede a graficar los tirantes versus energa en los dos tramos con sus respectivas pendientes:Tirante en el tramo de 50 m de Habindose dividido la longitud total de la poza en tramos pequeos de 5 metros, significa que tendremos que calcular en los 50 metros, 10 tirantes aparte del crtico que ocurre en la seccin K - L.El desnivel entre un tirante y otro ser. 0.25 *5 = 1.25 mEn la figura 3 se ubica el tirante crtico () en el eje de las abscisas, se intercepta en la curva E + y se baja al eje de las abscisas obtenindose el tirante esta operacin se repite 10 veces obtenindose as los 10 tirantes buscados para este tramo siendo el valor de luego se comprueba la ecuacin (A).En el primer tramo de 5 metros se tiene:1.25 + 0.56 + 0.192 = 0.2685 + 1.437 + 0.2965 2.002= 2.002Esto debe cumplirse con los tirantes de los tramos sucesivos, y no vale la pena chequear la igualdad, si se comprueba la elaboracin de la figura 3 est bien hecha.Tirante en el tramo de 35 m de S2= 0.20En este tramo se calcularn 7 tirantes siendo el desnivel entre un tirante y otro: 0.20 *5 = 1.00 mSe procede en forma similar a la anterior, iniciando el clculo con el ltimo tirante del tramo ya calculado, o sea con Y10= 0.18 m utilizando la figura 4.Los tirantes calculados por este mtodo grfico son:Para S1= 0.25 ... Y1= 26.85cm Para S2=0.20 ... Y10=18 cmy2= 22.70 cmy3= 20.70 cmy4= 19.70 cmy5= 19.00 cmy6=18.60 cmy7= 18.35 cmy8= 18.20 cmy9= 18.10 cmy10= 18.00 cmy11= 18.30 cmy12= 18.52 cmy13= 18.68 cmy14= 18.79 cmy15= 18.85 cmy 16= 18.90 cmy 17= 18.93 cm

3. Calculo del colchn amortiguadorSe efecta utilizando el mtodo grfico el cual consiste en trazar las curvas elevacin-tirantes entre las secciones CD - EF y elevaciones tirantes conjugadas menores en el tanque amortiguador. El punto de intercepcin dar la elevacin del tanque y el tirante conjugado menor, ver figura 5.Clculo de la Curva 1:Donde se produce el tirante Y17= 0.1893 m se tiene:Estacin 0 +085A= 0.243 m2V= 8.23 m/sV2/2g= 3.45 mCota fondo= 1505.50 msnmEnerga Esp.= 3.64 mLa elevacin de la lnea de energa en la estacin 0+085 ser:Cota de fondo + Energa especfica1505.50 + 3.64 = 1509.14 mAsumiendo tirantes menores a Y17= 0.1893, calculamos en la energa especfica para los tirantes asumidos y luego sus respectivas elevaciones respecto a la lnea de energa en la seccin CH o estacin 0+085, ver figura 2.A continuacin se elabora la tabla y al graficar los valores de la columna (1) vs (6) se obtiene la curva 1.

Calculo de la Curva 2:se elabora la tabla a partir de la ecuacin de la cantidad de movimiento donde: Q*v/g + A*Y = MY= (y/3) *((2b+T)/(b +T))T= b+ 2zyse grafica los valores de las columnas (1) vs (8) y se obtiene el grfico 6 a partir del cual para cada tirante conjugado menor se obtienen el conjugado mayor y se prepara la tabl 4, donde el valor de la columna (7) se obtiene restando a la elevacin del nivel de energa en el canal aguas abajo (Seccin A-B del grafico 2) el valor de la columna (6) se obtienen as la elevacin correspondiente al tirante Y1 elegido. Al graficar los valores (1) vs (7) de la tabla 4 se obtiene la curva 2 de la figura 5, donde la intercepcin de las curvas 1 y 2 proporciona el tirante conjugado menor Y1=0.145 y la elevacin o cota del fondo del colchn amortiguador, 1502.525m.

En la seccin A-B de la figura 2 se tiene que la elevacin de la linea de energa es:Cota de fondo + y + V2/2g = 1503 + 8.88 + 0.04891Elevacin de la lnea de energa: 1503.9289 m

Bibliografa:1. Cadas y rpidas. Rosell Caldern, Cesar Arturo.2. Estructuras hidrulicas. Arbul Ramos.