Informe Calculo Hidraulico Bocatoma

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    DISEÑO

    HIDRAULICO

    BOCATOMA

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    Tipo de Bocatoma:

    El tipo de bocatoma que hemos considerado en muestro proyecto es de BarrajeMixto, el cual consta de: 

    (a) Una presa derivadora impermeable (concreto ciclópeo) (b) Un rente de re!ulación y limpia, perpendicular al sentido de la corriente (c) Un rente de captación 

    Caudales de diseño:

    Qrio = 860.00 m³/s CAUDAL DEL RIOQderivacion = 15.5 m³/s CAUDAL DE DI!E"O DEL CA#AL

    "e acuerdo a los datos que nos han dado se obtiene el si!uiente:  Qdise$o = 860.00 m³/s

    Cálculo del Coeficiente de Rugosidad:

    1.% #alor b$sico de ru!osidad por cantos rodados y arena !ruesa   0.0&8

    &.% %ncremento por el !rado de %rre!ularidad (poco irre!ular)    0.005

    .% %ncremento por el cambio de dimensiones ocasionales   %%%%%%%%%%%'.% &umento por 'bstrucciones por arrastre de races    0.000

    5.% &umento por #e!etación   0.005

      n =0.038

    Determinación de la Pendiente en el lugar de estudio:

    El c$lculo de la pendiente se ha obtenido en el peril lon!itudinal, est$ pendienteest$ comprendida entre los tramos de un ilometraje*  

    &ncho de +lantilla (b)  = 180.00 m

    +endiente ()   = 0.00(

    En unción a la topo!raa dada y procurando que la lon!itud del barraje conserve

    las mismas condiciones naturales del cauce, con el objeto de no causarmodiicaciones en su r-!imen*

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    Cotas y Altura del Barraje:

    1. Calculo de la cota de Cresta del Aliiadero:

      .*.* /$lculo de la &ltura del Barraje +: 

    Da)os*

      Q = 860.00 m³/s

      + = 180.00 m

      n = 0.08

      ! = 0.00(

    Por tanteo:

    Q=1

    n. R

    2 /3. S

    1/2. A

     Q .n

    S1/2 =(b .d )(   b . db+2d )

    2 /3

      ,0.60 = ,0.5,

    INTERACCION PARA ALTURA DE ARRA!E

    d (m)   Q .n .√ S(b. d)(   b . db+2d )

    2/3

    ".#0 ,0.600( 8,.((&".#" ,0.600( ,.'10".#03 ,0.600( ,0.586&

    - = 1.60 m

    ! sedimento: Tam"i#n llamado Altura del $m"ral del ertedero de captación.

    !o % &.'& m 

    /o0 cota del lecho detr$s del barraje vertedero 

    ho0 altura necesaria para evitar el in!reso de material de arrastre (se recomiendaho 1 2*32 m)*

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    h0 altura que necesita la ventana de captación para poder captar el caudal dederivación 4d (asumir que unciona como vertedero) 2*52 sumando de se!uridad con el in de corre!ir eectos de oleaje y coeicientes de la ormula, pudiendo ser mayor de ser posible*

    (. )ongitud del "arraje fijo y del "arraje móil 

    a* "imensionamiento: 

    a*. +or relación de $reas:

    El $rea hidr$ulica del canal desarenador tiene una relacion de .6.2 del $reaobstruida por el aliviadero, teni-ndose: 

     A1 = A& /10 1

    Donde : 

    7 de pilares 0 .00

    &. 0 8rea del barraje móvil 

    &5 0 8rea del barraje ijo 

    7 de compuertas 0  .00

      A1 = - L+m A& = - 180 % &L+m

    Rempla*ando estos alores+ tenemos ,ue:

      - L+m = - 180 % &L+m/10

    1.6 L+m = 1.6 180 % L+m /10

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    A- )/0T$D D2 BARRA32 45) 6)"m-: L+m = 1.6& m

    B- )/0T$D D2 BARRA32 73 6)"f-:

    En)onces* L+2 = 180 % L+m = 166.8 m

    C- )/0T$D D2 C4P$2RTA D2) CA/A) D28AR2/ADR 6)cd- 

    Lcd = L+m/= 1.6&/= '.5' m

    8e usara 9 Compuertas radiales de: 1,( 34 150 34

    Lcd =5.00 m

    a.9 Predimensionamiento del espesor del Pilar 6e-:

    e = Lcd /' =5.00/' = 1.&5 m

    Consideramos: e = 1.0 m

    Dimensión del "arraje fijo: L)+2 =161.0, m

     Ltbf =b− Lcd∗ N ° compuertas−e∗ N ° pilares

     Ltbf =180−5 (3)−1.30 (3 )=161.09m

    $. Resu%en:

    E+E'9 "E +%&9  1.0 m 1.0 m 1.0 m

    '7;* /'M+UE9

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    9. Cálculo de la Carga idráulica:

    Donde:

    ?: /ar!a de "ise@o 

    he : &ltura de a!ua antes del remanso de depresión 

    hv: /ar!a de #elocidad 

     +: &ltura de barraje 

    ; dise>>>>.6A-  

    a. Descarga en el Cimacio en el "arraje fijo 6;c- 

    a órmula a utiliAar para el c$lculo de la car!a del proyecto es: 

    ;c % C ? ) ? 9@( >>>>>.6B-  

    4c: "escar!a del /imacio 

    /: /oeiciente de "escar!a : on!itud Eectiva de la /resta 

    ?e: /ar!a sobre la cresta incluyendo hv 

    )a longitud efectia de la cresta 6)- es:

    ) % )r ( 6 / ? p = a- ? >>>>>.6C- 

    Dónde:

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    0 on!itud eectiva de la cresta 

    ? 0 /ar!a sobre la cresta* &sumidaC   = 1.00

    r 0 on!itud bruta de la cresta   = 161.0,LO#I7UD DE ARRA9E :I9O

    7 0 7umero de pilares que atraviesa el aliviadero 0  1.00

    Dp 0 /oe* de contrac* de pilares    0.01 ;ER7ALA 1

    Da 0 /oeiciente de contracción de estribos   0.10 ;ER 7ALA &

    ? se calcula asumiendo un valor, calcular el coeiciente de descar!a / ycalcular el caudal para el barraje ijo y móvil*

     El caudal calculado debe ser i!ual al caudal de dise@o*

    Reempla*ando en la ecuación la )ongitud efectia para asumido es:

    L = Lr % & # >>>>.6D-  

    os valores del 5F miembro nos permiten corre!ir a / sin considerar las p-rdidaspor roAamiento: 

    En los !r$icos, encontramos las deiniciones y la orma de encontrar estos valores*

    a Por efecto de la profundidad de llegada: -/> = 1.60 Co =.,5 ;ER AACO #@ 01

    + Por efecto de las cargas diferentes del proyecto : e = >B e/> = 1.00 B

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    e' Por efecto de sumergencia: ?d 6 he 056G ?o6 ?o 0 2*3H

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    N = #mero de 3i4ares Ge a)raviesa e4 a4iviadero 0.00

    ,-= Coe2. de con)rac. de 3i4ares redondo 0.01;ER 7ALA 1

    ,a= CoeHcien)e de con)raccin de es)ri+os 0.10 ;ER7ALA &

    L = "./%

    /$lculo del coeiciente de descar!a variable para la cresta del cimacio sin control: 

    C= Co d / e = &/ ?>o/ >o = 0.6(

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    ? Rem34aJamos en 4a ecacin D* C =&.0m

    ? Rem34aJando en 4a 2orm4a de KQK cada4 so+re 4a cres)a de +arraeHo )enemos Ge*

    (&l = C ) L** ) hi3/2

    Qc4 = 2.03∗14.49∗2.603 /2=123.10

    m3

    s

    c. Descarga 4á?ima Total 6;t-:

    Q) = Q c Q c4

    Q) = 858.,1&.10 = ,81.'5 m³/s B Qd = 860.00 m³/s

    2ste alor no cumple con el caudal de dise

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    2ntonces mediante este gráfico interatio determinamos la carga de diseo=0.8&m

    +ara: 

     A4iviadero* >o = 0.8& m %% Qc = (00m³/s

    Cana4 de 4im3ia* Q c4 & com3er)as= Q c4= 160.00 m³/s

    E.. Cálculo de la Cresta del Cimacio 

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    a sección de la cresta de cimacio, cuya orma se aproxima a la supericie inerior

    de la l$mina vertiente que sale por el vertedor en pared del!ada, constituye la orma ideal para obtener óptimas descar!as, dependiendo de la car!a y de la inclinación del paramento a!uas arriba de la sección*

    /onsiderando a los ejes que pasan por encima de la cresta, la porción que quedaa!uas arriba del se deine como una curva simple y una tan!ente o una curva circularcompuestaI mientras la porción a!uas abajo ori!en est$ deinida por la si!uienterelación: 

    Y  H 0

    = Kx ( X  H 0 )

    n

    En las que D y n son constantes que se obtienen de la >i!ura .*

    Determinación del caudal unitario: 6,- 

    G= Qc / L)+2 = '.5 m/s/m

    5elocidad de llegada 65-:

      ;= G />o-= '.5/0.8&1.6= 1.80 m/s

    Carga de 5elocidad:( 

    v = ;&/& = 0.16 m

    Altura de agua antes del remanso de depresión 6!e-:

    e = >o % v = 0.8&%0.16 = 0.66m

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    Determinación de y n !aciendo uso de la 7ig. 1 y la relación !@o:

    v/>o= 0.&0 o= &.&6156

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    )a porción del perfil ,ue ,ueda aguas arri"a de la cresta se !a considerado

    como una cura circular compuesta. )os alores de R1+ R(+ Fc+ Gc se dan en la

    fig. 1.c de la separata:

    Con v/>o* 0.&0 inresamos a 4os nomoramasN de donde se o+)iene*

     c/>o= 0.&(' ;ER AACO #M0, c= 0.&& m

    Pc/>o= 0.116 Pc=0.0, m

    R1/>o= 0.5&0 R1= 0.' m

    R&/>o= 0.&&1 R&= 0.18 m

    R1% R& = 0.&'5&

    $"icación de los elementos para el di"ujo de la curatura aguas arri"a:

    E.H. Cálculo de los Tirantes Conjugados 

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    &plicando la Ecuacion de Bernoulli entre los puntos . y 5: 

    7enemos*   1 d& 1 +2& = d" 1 +2" 1 +-

    hp: p-rdidas de ener!a (por lo !eneral se desprecian, debido a su ma!nitud) 

    Determinación del tirante CrItico:   dc=(Q2¿ Ltbf 2 )1/3  

    dc=(   Q2

    ∗ Ltbf 2 )1 /3

    =¿ 1.&''m

    Cálculo de la Carga de 5elocidad CrItica: !c=√ (∗dc )

    !c=√ (∗dc )=¿ .', m/s   −"h#c=  2.87

    2

    2∗9.81=¿ 0.6& m

    Reempla*ando o"tenemos el tirante conjugado d1:

     $+dc+h#c=d1+%2(2∗∗d1

    2)

    G = Q/L)+2 =(00/161.0, −"   G = '.5

    .'( = d1+¿ 0.,6/ d12

      −" d13−¿  .'(   d1

    2+¿ 0.,6=0

    d1=¿ 0.48 %

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    Determinación del Tirante Conjugado (

    d

    (¿¿ 2):¿

     

    −"#1=¿

    '.5/0.58 = (.55m/s

    d2=−d12

    +√(d1

    2

    4+2 #1

    2d1

      )−−¿d2=¿ &.0 m

     Determinación del /Jmero de 7roude:

     & =  #

    1

    √ ∗d1=3.17

    Este es un resalto inestable* /uyo oleaje producido se propa!a hacia a!uas abajo*

    Entonces podemos proundiAar la poAa en una proundidad  = 1.80 m

     $+dc+h#c=d1+%2(2∗∗d1

    2)

    d13−¿  5.&(   d1

    2+¿ 0.,6=0   −−¿ d1= 0.5(5, m

    ;1= (.55m/s

    v1= &.,0 m

    d2 = &.1 m

    := .1(

    E.'. Cálculo del Radio de Curatura al pie del Talud:Es)a dado 3or 4a ecacin* R = 5d1 R= &.88 m

    E.K. )ongitud del estan,ue amortiguador o po*a de disipación:

    a- /Jmero de 7roude:

    N/on el valor de >, se puede determinar el tipo de Estanque que tendr$ la Bocatoma,el cual se!Jn la separa > ser$: 

    := .1( ;1= (.55

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    $.8 Bureau of Reclamation :

    L5   d

    2 = 5.' −"   L3= 1&.5' m

    $' 6e7n 6&+o9lits&+: L3 = 5 a 6 d&%d1 L3= 8.688 m&' 6e7n 6arane: L3 = 6d1;1 L3=10.,6, m

    ?d1

    d- 7inalmente tomamos el alor promedio de todas las alternatias:

      L3 = 10.6(0 m

    Loni)d 3romedio de 4a 3oJa L3 = 10.(0 m

    E.E. Profundidad de la Cuenca:

    ! = 1.&5 d1=¿  0.(&0 m

    E.L. Cálculo del 2spesor del 2nrocado:

    > = - >o = &.8' m. e= 0.,18 m

    G = '.5 −"   e= 0.,0 m

    E.1&. Cálculo de la )ongitud del 2nrocado:

    e!Jn O* ;* Bli!h, la lon!itud del empedrado est$ dada por la s!te órmula: 

     L=c √  H ∗(0.642√ %−0.612 )

    donde*

    >* cara de aa 3ara mimas avenidas &.,' m.

    G* cada4 ni)ario '.5

    c* coeHcien)e de acerdo a4 )i3o de se4o ,.00 ;ER7ALA 0

    L = 11.0& m

      L = 11.00 m Redondeo a 4a nidad

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    E.11. )ongitud del 8olado Delantero:   Ls =5dc

      Ls = 5?1.&'

      Ls=6.&& m = 6.&0 m Redondeo a 4a nidad

    E.1(. 2spesor de la Po*a Amortiguadora:

    La s+3resin se a44ar median)e 4a siien)e 2orm4a*

    Sp='bc∗[h+h( − h L ( Lx )]D;nde:

    -eso es3ecSHco de4 aa "000 T/m+ =Anco de 4a seccin ".00 m.

    c =CoeHcien)e de s+3resinN varia 0 % 1 % 0.44 -ara concre)oso+re roca de mediana ca4idad.

    = Cara e2ec)iva Ge 3rodce 4a H4)racin

    = -ro2ndidad de n 3n)o ca4Giera con res3ec)o a AN donde se inicia 4aH4)racin.

    /LL = Cara 3erdida en n recorrido L 

    4ediante la su"presión en el punto ?+ se !allará el espesor de la po*a+

    asumimos espesor de:  .*3K m 

    Predimensionado de los dentellados posteriores y delanteros:

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    Para condiciones cuando no !ay agua en el colc!ón 

      =1.16 m.

    L +arr =1.00 !3 = &160.86 T

    /L +arr=0.08 e = 1.&0 m.

    V=.'5 /L +arr=0.08

      +ara esta condición el espesor asumido satisace los esuerAos deubpresión*

    e observa que los valores calculados son menores que el asumido entonces se optapor el espesor asumido: 

    Cálculo y c!e,ueo del espesor del colc!ón amortiguador 

    /$lculo de la lon!itud necesaria de iltración (n) 

    > = &.1& co)a de4 +arrae % co)a a 4a sa4ida de 4a 3oJa

    C+arrae* 1&'.60msnm

    Csa4ida* 1&&.'8msnm

    C = , cri)erio de LI>7*7ALA

    Ln = C?> =1,.10 m.

    Dimensionamiento de los Pilares:a -n)a o 7aamar* Redondeada

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     AACO #@ 0&

     AACO #@ 0

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     AACO #@ 0(

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     AACO #@ 10