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captacion de rio
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NORMA
Diámetro Diámetro Interior
Referencial Exterior S-20.0 S-13.3 S-10.0 S-6.6 Nro.
Pulg. mm C-5.0 C-7.5 C-10.0 C-15.0 Orden
NTP-399.002 1/2 21 17.4 17.4 1
NTP-399.002 3/4 26.5 22.9 22.9 2
NTP-399.002 1 33 29.4 28.4 3
NTP-399.002 1 1/4 42 38.4 38.0 36.2 4
NTP-399.002 1 1/2 48 44.4 43.4 41.4 5
NTP-399.002 2 60 56.4 55.6 54.2 51.6 6
NTP-399.002 2 1/2 73 69.4 67.8 66.0 62.8 7
NTP-399.002 3 88.5 84.1 82.1 80.1 76.1 8
NTP-399.002 4 114 108.4 105.8 103.2 98.0 9
NTP-399.002 5 10
NTP-399.002 5 1/2 11
NTP-399.002 6 168 159.8 155.8 152.0 144.6 12
NTP-399.002 8 219 208.4 203.2 198.2 188.4 13
NTP-399.002 10 273 259.6 253.2 247.0 235.0 14
NTP-399.002 12 323 307.2 299.6 292.2 278.0 15
16
ISO-4422 2 63 59.8 58.4 57.0 54.2 17
ISO-4422 2 1/2 75 71.2 69.4 67.8 64.4 18
ISO-4422 3 90 85.6 83.4 81.4 77.4 19
ISO-4422 4 110 104.6 102.0 99.4 94.6 20
ISO-4422 5 125 21
ISO-4422 5 1/2 140 22
ISO-4422 6 160 152.0 148.4 144.6 137.6 23
ISO-4422 8 200 190.2 185.4 180.8 172.0 24
ISO-4422 10 250 237.6 231.8 226.2 215.0 25
ISO-4422 12 315 299.6 292.2 285.0 271.0 26
ISO-4422 14 355 337.6 329.2 321.2 305.4 27
ISO-4422 16 400 380.4 371.0 361.8 344.0 28
ISO-4422 18 450 428.0 417.4 407.0 387.2 29
ISO-4422 20 500 475.4 463.8 452.2 430.2 30
ISO-4422 24 630 599.2 584.4 570.0 31
DIAMETRO REFERENCIAL, EXTERIOR E INTERIOR DE TUBERIAS DE PVC PARA CONDUCCION DE FLUIDOS A PRESION
32
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD ( N )
SIMBOLO CONDICIONES DEL CAUCE VALOR DE "N"
NO MATERIAL DEL CAUCE
Tierra 0.020 Tierra Roca cortada Grava fina Grava gruesa
Roca cortada 0.025
Grava fina 0.024
Grava gruesa 0.028
N1 GRADO DE IRREGULARIDAD
Liso 0.000
Menor 0.005
Moderado 0.010
Severo 0.020
N2 VARIACIONES DE SECCION TRANSVERSAL
Gradual 0.000 Gradual Ocasionalmente alternante Frecuentemente alternante
Ocasionalmente alternante 0.005
Frecuentemente alternante 0.010 0.013 0.015
N3 NIVELES DE OBSTRUCCIONES
Despreciable 0.000
Menor 0.010 0.013 0.015
Apreciable 0.020 0.025 0.030
Severo 0.040 0.050 0.060
N4 PRESENCIA DE VEGETACION
Baja 0.005 0.008 0.010
Media 0.010 0.015 0.020
Alta 0.025 0.038 0.050
Muy alta 0.050 0.075 0.100
N5 CANTIDAD DE MEANDROS
Menor 1.000
Apreciable 1.150
Severa 1.300
CAUDAL CAPTADO POR LA REJILLA (TIROL)
COEFICIENTE DE DERRAME DE LA REJILLA ( u )
N = N5 * (N0 + N1 +N2 + N3 + N4)
Q = c * u * b * L * ( 2 * g * h )1/2
ABERTURA ENTRE BARRAS DE LA REJILLA ( a )
REJAS ABERTURA (cm)
GRUESAS ( 1 1/2" ) 4 - 10
COMUNES ( 3/4" - 1 1/2" ) 2 - 4
FINAS ( 3/8" - 3/4" ) 1 - 2
b x
0 º 1.000
1 º 0.990
2 º 0.980
3 º 0.972
4 º 0.964
5 º 0.954
6 º 0.944
7 º 0.936
8 º 0.927
9 º 0.919
10 º 0.910
11 º 0.902
12 º 0.894
13 º 0.887
14 º 0.879
15 º 0.872
16 º 0.865
17 º 0.858
18 º 0.851
19 º 0.844
20 º 0.837
21 º 0.831
22 º 0.825
23 º 0.819
24 º 0.812
25 º 0.806
26 º 0.800
COEFICIENTE ( e ) EN FUNCION DE ( a/H )
a / H e
0.000 0.6110.100 0.615
COEFICIENTE ( x ) DE ACUERDO AL ANGULO DE INCLINACION DE LA REJILLA ( b )
0 º 5 º 10 º 15 º 20 º 25 º 30 º
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000
1.050
1.00
0
0.99
0
0.98
0
0.97
2
0.96
4
0.95
4
0.94
4
0.93
6
0.92
7
0.91
9
0.91
0
0.90
2
0.89
4
0.88
7
0.87
9
0.87
2
0.86
5
0.85
8
0.85
1
0.84
4
0.83
7
0.83
1
0.82
5
0.81
9
0.81
2
0.80
6
0.80
0
Angulo B
Co
efi
cie
nte
x
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
0.600
0.650
0.700
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000
0.61
1
0.61
5
0.61
8
0.62
0
0.62
2
0.62
5
0.62
5
0.63
0
0.63
8
0.64
5
0.65
0
0.66
0
0.67
5
0.69
0
0.70
5
0.72
0 0.74
5 0.78
0
0.83
5
1.00
0
e
a /
H
0.150 0.6180.200 0.6200.250 0.6220.300 0.6250.350 0.6250.400 0.6300.450 0.6380.500 0.6450.550 0.6500.600 0.6600.650 0.6750.700 0.6900.750 0.7050.800 0.7200.850 0.7450.900 0.7800.950 0.8351.000 1.000
PARA VALORES INTERMEDIOS:
DATO a / H e
Valor Anterior 0.500 0.645
Valor buscado 0.500 0.645
Valor Posterior 0.550 0.650
COEFICIENTE PARA CALCULO DE LA CRESTA DEL BARRAJE
INCLINACION K n
Vertical 2.000 1.850
3 : 1 1.936 1.000
3 : 2 1.939 1.810
3 : 3 1.873 1.776
COEFICIENTE DE LANE
MATERIAL
Arena muy fina o limo 8.5Arena fina 7.0Arena tamaño medio 6.0Arena gruesa 5.0Grava fina 4.0Grava media 3.5Grava y arena 3.0Grava gruesa incluyendo cantos 3.0Bloques / Boleos con grava / cantos 2.5Boleos, grava y arena -Arcilla plástica / blanda 3.0Arcilla de consistencia media 2.0Arcilla dura 1.8Arcilla muy dura o toba 1.6Arcilla -
Y = Xn / ( K * Hdn-1 )
cL
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
0.600
0.650
0.700
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000
0.61
1
0.61
5
0.61
8
0.62
0
0.62
2
0.62
5
0.62
5
0.63
0
0.63
8
0.64
5
0.65
0
0.66
0
0.67
5
0.69
0
0.70
5
0.72
0 0.74
5 0.78
0
0.83
5
1.00
0
e
a /
H
COEFICIENTE DE BLIGH
MATERIAL
Arena muy fina o limo 18.0Arena fina 15.0Arena tamaño medio -Arena gruesa 12.0Grava fina -Grava media -Grava y arena 9.0Grava gruesa incluyendo cantos -Bloques / Boleos con grava / cantos -Boleos, grava y arena 4-6Arcilla plástica / blanda -Arcilla de consistencia media -Arcilla dura -Arcilla muy dura o toba -Arcilla 6-7
cB
Tierra Roca cortada Grava fina Grava gruesa
Gradual Ocasionalmente alternante Frecuentemente alternante
0 º 5 º 10 º 15 º 20 º 25 º 30 º
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000
1.050
1.00
0
0.99
0
0.98
0
0.97
2
0.96
4
0.95
4
0.94
4
0.93
6
0.92
7
0.91
9
0.91
0
0.90
2
0.89
4
0.88
7
0.87
9
0.87
2
0.86
5
0.85
8
0.85
1
0.84
4
0.83
7
0.83
1
0.82
5
0.81
9
0.81
2
0.80
6
0.80
0
Angulo B
Co
efi
cie
nte
x
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
0.600
0.650
0.700
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000
0.61
1
0.61
5
0.61
8
0.62
0
0.62
2
0.62
5
0.62
5
0.63
0
0.63
8
0.64
5
0.65
0
0.66
0
0.67
5
0.69
0
0.70
5
0.72
0 0.74
5 0.78
0
0.83
5
1.00
0
e
a /
H
0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000
0.600
0.650
0.700
0.750
0.800
0.850
0.900
0.950
1.000
0.61
1
0.61
5
0.61
8
0.62
0
0.62
2
0.62
5
0.62
5
0.63
0
0.63
8
0.64
5
0.65
0
0.66
0
0.67
5
0.69
0
0.70
5
0.72
0 0.74
5 0.78
0
0.83
5
1.00
0
e
a /
H
MUNICIPALIDAD DISTRITAL DE ECHARATE
U.F. PROGRAMA DE RIEGO
DISEÑO DE BOCATOMA TIPO "TIROL" O DE FONDO
FUNDAMENTO TEORICO
ELEMENTOS PRINCIPALES:
Presa o azud. Estructura diseñada para cerrar el cauce del rio y obligar el paso de las aguas hacia un determinado nivel, ubicado en el sentido transversal al flujo de aguas.
Rejilla de Captacion Es una estructura compuesta por barrotes generalmente de acero, ubicada por encima del canal de aducccion
Canal de Aduccion. Es un canal que recibe las aguas de la rejilla y entrega el agua captada a la camara de recoleccion.
Muros de encauzamiento Son las estructuras de proteccion de los taludes y los que aseguran el paso de las aguas a travez de la rejilla. Estas se ubican aguas arriba y debajo de la presa.
Vertedero de excedencias Es la estructura, generalmente rectangular, diseñada para evacuar los volumenes de agua excedentes al caudal de diseño, que no han de ser utilizadas
Desarenador Es una estructura especial, diseñada para eliminar por sedimentacion, las particulas de arena que pudieron ingresar a la poza, previo al ingreso al canal de conduccion.
Canal de conduccion Es la estructura diseñada para conducir los caudales de diseño, desde la captacion hasta el reservorio o las lineas de distribucion.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO INICIALES:
Para el diseño de este tipo de Captaciones, se debera tener en consideracion los siguientes parametros iniciales:
1.- Caudal de Diseño a captar.
2.- Ancho del cauce del rio.
3.- El nivel de aguas minima (en epoca de sequia)
RECOMENDACIONES:
.- El emplazamiento de la captacion, debe estar ubicada en un tramo recto del rio, asegurando que el paso del agua por la rejilla sea de forma recta.
.- La construccion debe ser maciza, de concreto, capaz de resistir las fuerzas de abrasion.
.- La pendiente del rio debe ser fuerte, >10%, evitando el ingreso de finos, hojas u otros desechos que obstruyan la rejilla e impidan el ingreso de aguas hacia el canal de aduccion.
.- La rejilla de captacion debera estar compuesta por un material resistente, estar firmemente fijada a la presa y poseer una inclinacion entre 5°-35°.
.- El canal de aduccion debera poseer una pendiente entre 1°-4°, con el fin de dar una velocidad min. Adecuada para flujo de las aguas y evitar la sedimentacion, facilitando la operación y mantenimiento
.- Debera preveerse la construccion de muros de encauzamiento que protejan la estructura aguas arriba y debajo de la presa, asi como un zampeado u cualtipo de proteccion de la base, para evitar la socavacion.
PASOS DE DISEÑO:
1.00. DATOS DE DISEÑO INICIALES
Q = Caudales Máximo, Promedio y Minimo en m3/s
Brio = Ancho del cauce en el lugar de captación
Saa RIO = Pendiente del cauce aguas arriba y abajo del punto de captación
Qd = Caudal de Diseño
L = Ancho de la garganta de la bocatoma
g = Aceleración de la gravedad
1.01. CALCULO DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DEL CAUCE (Nrio)
Se calcula a travez de la siguiente ecuacion:
Donde N0, N1, N2, N3, N4; son coeficientes que dependen de la tabla
2.00 DISEÑO HIDRAULICO
2.10 CALCULO DE VARIABLES HIDRAULICAS INICIALES
2.11 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA
Se realiza el calculo para los caudales maximos, minimos y promedios, mediante la siguiente formula :
2.12 VELOCIDAD DEL RIO A UNA DISTANCIA DE 2.5 * H - 4 * H DE LA REJILLA
Se realiza el calculo para los caudales y alturas de lamina de aguas maximas, minimas y promedios, mediante la siguiente formula :
Se debe verificar que :
2.13 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA POR VELOCIDAD DE ACERCAMIENTO
2.14 ALTURA TOTAL DE LA LAMINA DE AGUA
Se calcula mediante la suma de las dos alturas de laminas de agua
2.15 CORRECCION POR CONTRACCIONES LATERALES
Se realiza una correcion, debido a las contracciones laterales, al estar diseñado la captacion como un vertedero rectangular, y se calcula una longitud L' mediante la siguiente formula:
Donde:
n : Número de contracciones laterales
Brio :
Con estos datos, se recalculan la alturas de lamina de agua y las velocidades.
Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMAX
Nrio=N 5∗(N0+N1+N2+N3+N 4 )
Ho={ Q1 . 84∗Brio }
23
V=Q
(B∗H )0 .3<V <3 . 0
HoV= Vo2
2∗g
H=Ho+HoV
L '=B−0 . 1∗n∗H
2.20 DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCION
Ancho del canal de Aduccion:
B = Ancho del canal de Aduccion, que depende de dos factores Xs y Xi
Donde : Xs = Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa
Xi = Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa
Caudal captado por la rejilla:
El caudal captado, se calcula en m3/s, de acuerdo a la siguiente formula:
Donde:
c = Coeficiente de contracción de la rejilla
a = Abertura entre dos barras contiguas
d = Abertura entre dos barras contiguas + diámetro de barra
b = Ángulo de inclinación de la rejilla
µ = Coeficiente de derrame de la rejilla, que se estima de acuerdo al grafico 11.6
Lr = Longitud de la rejilla
h = Altura inicial del agua, que depende de un coeficiente "x" y de la altura de la lamina de agua de diseño
X = Coeficiente que depende del angulo de inclinacion de la rejilla, se asume de acuerdo al cuadro 11.1
DIMENSIONES DE LA REJILLA
Br = Ancho de la rejilla (Br = B / Cos b)
Lr = Longitud bruta de la rejilla
An = Area neta de la rejilla
N = Número de orificios o espacios entre barrotes
Velocidad entre barrotes ≤ 0.2 m/s
k = Coeficiente "k"
2.30 DISEÑO DEL CANAL DE ADUCCION
2.31 ALTURA Y NIVELES EN EL CANAL DE ADUCCION
Vb =
c=0.6∗ad
*cos β3
2Q=c∗μ∗B∗Lr∗(2∗g∗h)
12
B=Xs+0 .10≥0. 40
Lr=An∗( a+φb )a∗B
≥0 . 70m .
An=Qd
k∗VbN=
Ana∗B
Vb=Qd
k∗An
X S=0 .36∗V
R
23
+0 .60∗H4
7
X i=0 .18∗V
R
47
+0 .74∗H3
4
CALCULO DE LOS NIVELES DEL CANAL
i = Pendiente del fondo del canal de aducción Varía de 1% - 4%
h'c = Profundidad aguas abajo
hc = Profundidad aguas abajo por seguridad 1.1 * h'c
Vc = Velocidad aguas abajo
Ee = Espesor del muro lateral de encausamiento Depende del diseño estructutal del muro
Lc = Longitud del canal de aduccíon
ho = Profundidad aguas arriba
BL = Borde libre calculado 0.50 * hc
Ho = Altura del canal de aducción aguas arriba calculado ho + BL
He = Altura del canal de aducción aguas abajo calculado hc + ( ho - hc ) + i * Lc + BL
2.40 DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION / DESRIPIADOR
2.41 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA CAMARA
Se aplican las ecuaciones del alcance de un chorro de agua (Xs, Xi, L)
Donde : Xs = Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa
Xi = Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa
Ancho de la camara de recoleccion
Ademas, se deben preveer:
L' = Longitud de camara de Recoleccion
Desnivel entre la compuerta de lavado y las esquinas
2.42 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD Y ALTURA DE LA CAMARA
H = Profundidad del desripiador
Altura de la cámara
Altura de la cámara
2.50 DISEÑO DEL VERTEDOR Y CAMARA DE AMORTIGUAMIENTO
2.51 CAUDAL DE EXCESO CAPTADO POR LA REJILLA
Caudal captado por la rejilla para avenida promedio
Altura de la lámina de agua para avenida promedio
h = Altura inicial del agua
Caudal de exceso
( QD2 / g * B2 )1/3
QD / ( B * hc )
Lr + Ee
( 2 * hc2 + ( hc - i * LC / 3)2 )1/2 - ( 2/3 ) * i * LC
LCAM =
iCAM = Pendiente del fondo de la cámara ( ≥2%)
DhCAM =
HCAM =
H 'CAM =
BLCAM = Borde libre de la cámara ( BL ≥ 0.15 cm.)
QCAPTADO = c * u * Le * B * ( 2 * g * h )1/2
H 'PROM = ( QPROM / 1.84 * L 'PROM) 2/3
x * hgr = ( 2/3 ) * x * HPROM
QEXC = QCAPTADO - QD
X S=0 . 36∗V
C
23
+0 .60∗H
C
47
X i=0 . 18∗V
C
47
+0. 74∗H
C
34
LCAM=Xs+0 . 30
L '=43∗LCAM .
ΔhCAM=iCAM∗LCAM
HCAM=H 'CAM+BLCAM
H 'CAM=H e+BLDESRIP+a
2.52 DIMENSIONES DE LA POZA DISIPADORA
Longitud del umbral del vertedor
Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso
Corrección de la longitud del vertedor por contracciones
n = Número de contracciones laterales
Longitud del vertedor corregido por contracciones laterale
Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso
Velocidad del caudal de exceso
Ancho de la poza disipadora : Asumido
Xs = Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa
Xi = Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa
Ancho de la poza disipadora calculado : Xs + 0.30
Longitud de la poza disipadora
Profundidad de la poza disipadora : De preferencia >= 0.30 m
Borde libre de la poza : De preferencia >= 0.30 m
Altura de la poza disipadora
2.60 DISEÑO DE LA COMPUERTA DE LAVADO
2.61 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LAVADO EN LA CAMARA
H = Altura del nivel de aguas calculado
Borde libre sobre el nivel de aguas en el desripiador : De preferencia >= 0.15 m
K = Constante "K" : 0.95 - 0.97
a = Apertura de la compuerta (medida verticalmente) : Asumido
e = Coeficiente "e" : Valor asumido de tablas en funsión de a/H
a/H = Relación "a/H"
bc = Ancho de la compuerta : Asumido
v = Velocidad en la cámara desripiadora : Asumido
Caudal que sale por la compuerta de lavado
Veloc. de salida del agua através de comp. de lavado.
Se debe verificar que :
2.62 CALCULO DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA
Caudal captado por la rejilla para avenida promedio
Z = Talud de las paredes del canal
n = Coef. de Rugosidad
S =
y = Altura del tirante
A = Area
R = Radio hidráulico
Δ = Diferencia
Velocidad del agua a travez del canal (2.0 - 6.0 m/s)
Altura del canal
Altura del canal
2.70 DISEÑO DE LA VENTANA DE CAPTACION
2.71 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO VERTEDOR
DONDE:
Longitud del umbral de la ventana (m)
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño que se calcula por la Fórmula para vertedor de cresta ancha (m)
Corrección de la longitud del vertedor corregido por contracciones
n = Número de contracciones laterales
Longitud del vertedor corregido por contracciones laterales (m)
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño (m)
Velocidad del caudal de diseño (m) (0.30 - 3.00)
LVERTEDOR = Aproxim: BCAMARA / 2
HEXC = ( QEXC / 1.84 * LVERTEDOR ) 2/3
L 'VERTEDOR = : L - 0.1 * n * HEXC
H 'EXC = : ( QEXC / 1.84 * L 'VERTEDOR ) 2/3
V 'EXC = : QEXC / ( L 'VERTEDOR * HEXC )
BPOZA =
: 0.36 * VEXC2/3 + 0.60 * HEXC 4/7
: 0.18 * VEXC4/7 + 0.74 * HEXC 3/4
B 'POZA =
LPOZA = : LVERTEDOR
PPOZA =
BLPOZA =
HPOZA = : PPOZA + BLPOZA
: hc + BLDESRIP. + a
BLDESRIP. =
QLAVADO = : K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.5
VLAVADO = : QLAVADO / ( bc * e * a )
1) QLAVADO > QCAPTADO
2) 3.0 ≤ VLAVADO ≤ 6.0
QCAPTADO =
bCANAL = Base del canal ≥ Ancho de la compuerta
Pendiente del fondo del canal de excesos ( SMIN >= 2.00 )
VCANAL =
HCANAL =
BLCANAL = Borde libre del canal ≥ 0.15 cm.
HCANAL =
LVENTANA =
HVENTANA =
L 'VENTANA = L - 0.1 * n * HVENTANA
H 'VENTANA = ( QD / 1.45 * L 'VENTANA ) 2/3
V 'VENTANA = QD / ( L 'VETANA * HVENTANA )
A=(bCANAL+Z∗ y )∗y
R=(bCANAL+Z∗y )
(bCANAL+2 y (1+Z2))
Δ=A∗R2
3−Qr∗n
S1
2
V CANAL=Qr
A
HCANAL=max ¿ { y+BLCANAL¿ }¿{}¿
HVENTANA=(QD
1. 45∗LVENTANA)
23
2.72 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO ORIFICIO
DONDE:
Caudal que sale por la compuerta de lavado (m³/s)
Veloc. de salida del agua através de la ventana de capt. (m/s) (0.30 - 3.00)
H =
K = Constante "K" (0.95 - 0.97)
a =
e = Coeficiente "e" (asumido de tablas en función de a/H)
a/H = Relación "a/H"
bc =
v = Velocidad en la cámara desripiadora (m/s)
2.73 DIMENSIONES FINALES DE LA VENTANA DE CAPTACION
Longitud del umbral de la ventana de captación
Altura del ventana de captación
Altura a la que se ubica el umbral de captación
2.80 DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION
2.81 CALCULO DE LA SECCION DEL CANAL DE CONDUCCION
Caudal de diseño (m3/s)
Base del canal (m)
Z = Talud de las paredes del canal
n = Rugosidad
S = Pendiente del fondo del canal de conducción (m/m)
y = Altura del tirante, obtenido mediante Hcanales.
A = Area hidraulica (m2)
P = Perímetro mojado (m)
R = Radio Hidraulico (m)
T = Espejo de agua (m)
Velocidad (0.30 - 3.00) (m/s)
F = Número de Froude
Altura del canal (m)
2.82 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICION
Longitud de transición (m)
2.90 DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ARRIBA
2.91 CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO
DONDE:
Altura de la lámina de agua para avenida máxima
Altura por la velocidad de acercamiento para avenida máxima
Altura de los muros de encauzamiento aguas arriba
QCAPTADO =
VCAPTADO =
Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) ≥ H'VENTANA (m)
Apertura de la compuerta (medida verticalmente) ( ≤ H'VENTANA) (m)
Ancho de la ventana (m) ≥ LVENTANA
LVENTANA =
HVENTANA =
HCAPTADO =
Para el diseño del canal de conduccion, se debera elegir la forma del canal. Para el diseño se cuenta con el dato del caudal de diseño Qd, el talud, coeficiente de rugosidad y la pendiente del tramo, luego se asume un valor para la base del canal, con lo cual se ingresa a Hcanales y se efectua el calculo del tirante. Con este valor, suamdo al borde libre ya se puede conocer la altura del canal. Tambien se debe eefectuar el calculo para conocer el tipo de flujo en el canal, que preferentemente debera ser Subcritico.
QD =
bCANAL =
VCANAL =
BLCANAL Borde libre del canal ≥ 0.15m.
HCANAL
LTRANS. =
El calculo hidraulico de los muros de encauzamiento, esta basado en el calculo de su altura, que esta ligada a la altura maxima de la lamina de agua con un Caudal maximo, la altura por velocidad de acercamiento mas un borde libre. Estan basadas en las siguientes ecuaciones:
H 'MAX =
H VMAX =
BLMUROS = Borde libre de los muros de encauzamiento aguas arriba ≥ 0.20 m.
HMUROS =
QCAPTADO=K∗e∗a∗bc∗(2g∗( H+v2
2 g−e∗a))0. 50>QD
v=QCAPTADO
bc∗e∗a
LVENTANA=max ¿ {L VENTANA ¿}¿{}¿ HVENTANA=¿ {H 'VENTANA ¿}¿{}HCAPTADO=H−HVENTANA
V CANAL=QD
A
F=V CANAL
( g∗AT)1
2
QD=A∗R
23∗S
12
n
HCANAL= y+BLCANAL
LTRANS=LVENTANA−bCANAL
2∗Tan(12 . 5° )
H 'MAX=( Qmax
1. 84∗L 'MAX)2
3H
VMAX=
V 2MAX
2∗gHMUROS=H 'MAX+H
VMAX+BLMUROS
Area Formuladora del Programa de Riego del Distrito
Municipalidad Distrital de Echarate CAP. :DISEÑO DE OBRAS DE ARTE.
DISEÑO DEL AZUD Y POZA DE AMORTIGUAMIENTO
Proyecto:
Sistema :
Sector :
Estructura :
1.00. DATOS PARA DISEÑO
Caudal Máximo (m3/s)
Pendiente del cauce aguas arriba del punto de captación (m/m)
Pendiente del cauce aguas abajo del punto de captación (m/m)
Ancho del cauce en el lugar de captación (m)
g = Aceleración de la gravedad (m/s2)
Altura de la lámina de agua por velocidad de acercamiento, para avenida máxima (CORREG.):
2.00. DISEÑO DEL AZUD 2.10. CALCULO DE LA ALTURA DEL AZUD:
Que se calcula por la siguiente ecuacion:
DONDE:
Altura del barraje (m).
Altura del umbral de la ventana de captación (m)
Altura de la ventana de captación (m)
Altura de carga adicional sobre la ventana de captación ( m)
2.20. CALCULO DE LOS TIRANTES CONJUGADOS2.21. ENERGIA SOBRE EL BARRAJE - SECCION "0"
Energía sobre la cresta del azud, de acuerdo a la formula:
S = Profundidad del colchón disipador (lecho amortiguador), valor que se puede asumir entre 0.50 y 1.00m.
2.22. ENERGIA AL PIE DEL BARRAJE - SECCION "1"Se calcula de acuerdo a la siguiente formula:
DONDE:
Energía al pie del azud
Velocidad al pie del azud
Número de Froude
En funcion del valor del Nº de Froude, se asumen los siguientes casos:
F = 1 El régimen es crítico y no se forma el resalto
F < 1.7 No necesita poza de disipación
1.7 >= F < 2.5 Régimen transitorio y no se forma el resalto, se debe aumentar en 10% el valor del tirante conjugado
2.5 >= F < 4.5 El régimen se denomina de transición
4.5 >= F < 9.0 El resalto es bien balanceado
F >= 9.0 El resalto es efectivo pero con una superficie irregular aguas abajo
2.23. TIRANTE CONJUGADO - SECCION "2"
DONDE:
Tirante conjugado mayor del resalto
Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación
Velocidad del tirante conjugado mayor del resalto
2.24. PERDIDA DE CARGA EN EL RESALTO - SECCION "1-2"
Pérdida de carga en el resalto
2.25. TIRANTE NORMAL - SECCION "3"
Tirante normal (m.)
Velocidad del tirante normal (m/s)
QMAX =
Saa RIO =
Sab RIO =
BRIO =
H 'MAX =
VMAX = Velocidad del río sobre la presa para QMAX (CORREG.)
H =
ho =
h =
h' =
EO =
E1 =
Y1 = Tirante conjugado menor del resalto - al pie del azud, valor asumido hasta que E0=E1
V1 =
F1 =
Si : 1.7 >= F < 2.5 → Se utiliza un factor de correccion "w" = 0.1
Y2' =
Y2 =
V2 =
DE =
Yn =
Vn =
H AZUD=ho+h+h'
E0=S+H AZUD+H 'MAX+VMAX
2 /(2∗g )
E1=Y 1+V1
2/ (2∗g )+ΔE( ó=0 .1∗V1
2/2∗g )
V 1=Qmax
L∗Y 1
F1=V 1
(g∗Y 1)1
2
Y 2 '=−Y 1/2∗(−1+(1+8∗F12 )
12 )
Y 2=(1+w )∗Y 2
V 2=QMAX
L∗Y 2
ΔE=(Y 2−Y 1)
3
4∗Y 1∗Y 2
V n=QMAX
L∗Y n
Y n=Y 2−S
2.30. CALCULO COLCHON DISIPADOR
2.31. LONGITUD DEL COLCHON DISIPADOR
Se realizaran los calculos, de acuerdo a formulas de diversos autores
Según Schoklitsch 01 (m.)
Según Schoklitsch 02 (m.)
Según Safranez (m.)
Según U.S. Bureau of Reclamation (m.)
Según Hsing (m.)
Según Pavlovski (m.)
Según Schaumian (m.)
Se asumira un valor promedio de los resultados anteriores, siempre y cuando se aproximen.
2.40. DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ABAJO
2.41. CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO
El calculo de la altura de los muros de encauzamiento, se calcula de acuerdo a la siguiente ecuacion:
DONDE:
Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación (m)
Altura de los muros de encauzamiento aguas abajo (m)
2.50. FORMA DE LA CRESTA DEL BARRAJE
La forma de cresta del Azud, sigue la forma de la Ecuación del perfil Creager, la cual es:
DONDE:
K = Coeficiente "K" de acuerdo a la inclinacion del paramento (Ver tabla)
n = Coeficiente "n" de acuerdo a la inclinacion del paramento (Ver tabla)
Hd =
ADEMAS SE CALCULAN LOS ELEMENTOS GEOMETRICOS SIGUIENTES:
a = Ø1 * Hd = 0.282 * Hd
b = Ø2 * Hd = 0.175 * Hd
r = Ø3 * Hd = 0.200 * Hd
R1 = Ø4 * Hd = 0.500 * Hd
R2 = Ø4 * Hd = 0.500 * Hd
c2 = 0.126 * Hd
PARAMENTO AGUAS ABAJO.
(Depende de la inclinacion del paramento) :
y' =
x' = z*y'
B = Ancho de canal de aduccion
e = Longitud " e "
Longitud de la base del azud = a + B + X + e
2.60. CALCULO DEL SOLADO AGUAS ARRIBA DEL BARRAJE
El calculo de la longitud necesaria para el solado aguas arriba esta dada de acuerdo a la siguiente ecuacion:
Hd Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada (m)
Longitud del solado (m)
Espesor del solado, que dependera de la experiencia y del tipo de material del solado. (m)
2.70. CONTROL DE LA FILTRACION
2.71. LONGITUD DEL CAMINO DE PERCOLACION (Lw)
Se calcula por medio de la formula siguiente:
DONDE:
Longitud del camino de percolación
h = Diferencia de carga hidrostática
Coeficiente de Lane
L1 =
L2 =
L3 =
L4 =
L5 =
L6 =
L7 =
LCOLCHON =
Y2 =
BLMUROS = Borde libre de los muros de encauzamiento aguas abajo ≥ 0.20m.
HMUROS =
Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada (m) = Ho MAX - HAZUD
HVERTIENTE = Altura vertiente = Y = HAZUD + S
HVERTIENTE
Yβ = Altura de inclinacion por rejilla = B * Tan β
BAZUD =
LSOLADO
eSOLADO
LW =
cL =
a
b X
Y
R1r
a = ø1*Hdb = ø2*Hdr = ø3*HdR = ø4*HdXn = K*Hdn - 1* Y Y = Xn/(K*Hdn-1)Coeficientes:Inclinac. K nVertical 2.000 1.8503:1 1.936 1.0003:2 1.939 1.8103:3 1.873 1.776
c2
R2d
Ho+S
Lc=a+Xu+e
Xu e
c1
V n=QMAX
L∗Y n
L1=5∗(Y 2−Y 1 ) L2=6∗(Y 2−Y 1 ) L3=6∗Y 1∗F1
L4=4∗Y 2 L5=5∗Y 2∗(1+4∗(Y 2−Y 1 )
Y 1)
L6=2 . 5∗(1. 9∗Y 2−Y 1 ) L7=3 . 6∗Y 2∗(1−Y 1
Y 2)∗(1+ Y 2
Y 1)2
HMUROS=H 'MAX+BLMUROS
y= xn
K∗Hdn−1
X=(Y∗K∗Hdn−1 )1n
LSOLADO=3∗Hd
LW=C L∗h
2.72.
Se calcula por medio de la formula siguiente:
Longitud del camino de filtración, que debe ser > Lw
2.80
Se calcula por medio de la formula siguiente:
DONDE :
Espesor del colchón disipador (al inicio)
b = Peso específico del material del colchón disipador
g = Peso específico del agua
2.90 CALCULO DE LA LONGITUD DEL ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERA
Se calcula por medio de la formula siguiente:
DONDE :
Longitud de la escollera
Coeficiente de Bligh
Difencia de nivel entre la cresta del azud y extremo aguas abajo
L = Ancho del cauce en el lugar de captación
3.00 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION
3.01 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE DEL RIO
Se calcula por medio de la formula siguiente:
DONDE :
bo = Sección estable del río
Caudal de diseño
3.02 CALCULO DEL TIRANTE DEL CAUCE
Caudal de diseño
Ancho del cauce = bo
Z = Talud de las paredes del río
n = Rugosidad
S = Pendiente del fondo del río
y = Altura del tirante
A =
P =
R = Radio Hidraulico = A / P
T =
Velocidad del agua atravez del rio entre 0.30 - 3.00 m/s.
Verifica Velocidad del agua através del canal
F = Número de Froude
Altura de las paredes del río
3.03 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION
La profundidad de socavacion depende de la condiciones del suelo que conforma el cauce, debiendose para ello realizar estudios y determinar si se trata de suelos cohesivos o no cohesivos.
En funcion a ello se determinan los siguientes calculos:
DONDE :
a = Constante "a"
bo = Sección estable del río
t = Tirante normal del río = y
B = Coeficiente de socavación "B"
Peso específico del suelo seco al nivel de la cimentación
Dm = Diámetro medio de las partículas del suelo
LONGITUD DEL CAMINO DE FILTRACION ( LF )
LF =
CALCULO DEL ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR ( eCOLCHON )
eCOLCHON =
LESCOLLERA =
cB =
Db =
qMAX = Caudal Máximo por unidad de longitud del vertedero = QMAX / L
K1 = Coeficiente "K1" de acuerdo al texto: "Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 240"
QMAX =
QMAX =
bRIO =
Area hidraulica = bRIO * y
Perímetro mojado = bRIO + 2 * y * ( 1 + Z² )1/2
Espejo de agua = bRIO + 2 * Z * y
VRIO =
VRIO =
BLRIO = Borde libre del río ≥ 0.30 m.
HRIO =
gS =
LF=∑Vi+13∑ Hi>Lw
eCOLCHON=43∗
hβγ−1
LESCOLLERA=0 .67∗CB∗(Db∗q )0. 5−LCOLCHON
bo=K1∗Q
MAX
12
V RIO=QD
A
F=V RIO
( g∗AT)1
2
H RIO= y+BLRIO
a=QMAX
(bo∗t5
3)
tS=[ (a∗t5
3 )(0. 6∗γ
S1 .18∗B) ]
1X+1
. . . .SuelosCohesivos
tS=[ ( a∗t5
3 )(0. 68∗Dm0 .28∗B ) ]
1X+1
.. . .SuelosNoCohesivos
H S=¿ {tS−t ¿ ¿¿¿
X = Valor X que depende de Dm, según el texto "Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 245".
Tirante a la prof. que se desea evaluar la veloc. Erosiva
Velocidad de socavación
Profundidad de socavación
3.04 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA
Se calcula por medio de la formula siguiente:
DONDE :
H = Profundidad media o prof. necesaria para la estructura
Factor de orilla
Factor de fondo
3.05 CALCULO DE LA UÑA DEL DIQUE DE ENCAUZAMIENTO
Profundida de uña
Suelo Cohesivo
Suelo No Cohesivo
Ancho de uña
3.06 CALCULO DEL TAMAÑO Y PESO DE LA ROCA
Se calcula por medio de la formula siguiente:
DONDE :
Peso de la roca
DDiámetro de la roca (m.)
b Coeficiente "b"
Velocidad del rio en m/s.
f Factor de talud, que depende de los angulos de friccion y de la inclinacion del talud del dique
f Angulo de fricción interna de la roca (entre 30º-45º)
a Angulo de inclinación del talud del dique
w Valor "w" que depende de los pesos especificos de la roca y del agua
Peso específico de la roca (Kg/m³)
g Peso específico del agua (Kg/m³)
tS =
VS =
HS =
FS =
Fb =
PUÑA =
PUÑA-1 =
PUÑA-2 =
AUÑA =
WR
Factor "D"
DR
VRIO
gR
V S=0 . 60∗γS1.18∗B∗t
SX. . . .SueloCohesivo
V S=0 . 68∗Dm0 .28∗B∗tSX
.. . .SueloNocohesivo
H=1.02∗[QMAX∗FS
FB
2 ]1
3
AUÑA=1.50∗PUÑAPUÑA=¿ {t S−t . . .. Sueloscohesivos ¿¿¿¿
W R=Δ∗γR∗DR3
DR=bw∗V
RIO2
2∗g∗1f
w=(γ R−γ )
γ
f=[ 1−sen2α
sen2 φ ]1
2
DISEÑO DE BOCATOMA TIPO "TIROL" O DE FONDO
Proyecto CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO
Sector ROSARIO MAYO HUAYNAPATA-ICHUPAMPA HUAYNAPATA
Nombre de la Estructura BOCATOMA ROSARIO MAYO
ITEM DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA
1.00 DATOS BASICOS:
1.10 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL RIO
Caudal Máximo Para un periodo de retorno de 100 años 12.000
Caudal Promedio 0.240 Calculado para un periodo de retorno de 1 año
Caudal Mínimo 0.060
Ancho del cauce en el lugar de captación m 7.000
Pendiente del cauce aguas arriba del punto de captación m/m 0.080
Pendiente del cauce aguas abajo del punto de captación m/m 0.080
1.11 COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DEL CAUCE
Material del cauce N0 Asumido de tabla 0.025 Roca cortada
Grado de irregularidad N1 Asumido de tabla 0.010 Moderado
Variaciones de seccion transversal N2 Asumido de tabla 0.013 Frecuentemente alternante
Niveles de obstrucciones N3 Asumido de tabla 0.013 Apreciable
Presencia de vegetacion N4 Asumido de tabla 0.015 Baja
Cantidad de meandros N5 Asumido de tabla 1.000 Apreciable
Coeficiente de rugosidad del cauce calculado N5 * (N0 + N1 +N2 + N3 + N4) 0.076
1.12 DATOS PARA DISEÑO
Caudal de Diseño Caudal a captar 0.065
Ancho de la garganta de la bocatoma L m 7.000
Aceleración de la gravedad g 9.810
2.00 DISEÑO HIDRAULICO
2.10 CALCULO DE VARIABLES HIDRAULICAS INICIALES
2.11 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA
Altura de la lámina de agua para avenida máxima m 0.954
Altura de la lámina de agua para avenida promedio m 0.070
Altura de la lámina de agua para avenida mínima m 0.028
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño m 0.029
2.12 VELOCIDAD DEL RIO A UNA DISTANCIA DE 2.5 * H - 4 * H DE LA REJILLA
m/s 1.797
m/s 0.488
m/s 0.307
m/s 0.316
2.13 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA POR VELOCIDAD DE ACERCAMIENTO
Altura por la velocidad de acercamiento para avenida máxima m 0.165
Altura por la velocidad de acercamiento para avenida promedio m 0.012
Altura por la velocidad de acercamiento para avenida mínima m 0.005
Altura por la velocidad de acercamiento para el caudal de diseño m 0.005
2.14 ALTURA TOTAL DE LA LAMINA DE AGUA
Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida máxima m 1.119
Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida promedio m 0.082
Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida mínima m 0.033
Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida de diseño m 0.034
2.15 CORRECCION POR CONTRACCIONES LATERALES
Número de contracciones laterales n 0.000
m 7.000
m 7.000
m 7.000
m 7.000
2.16 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA CORREGIDA
Altura de la lámina de agua para avenida máxima m 0.954
Altura de la lámina de agua para avenida promedio m 0.070
Altura de la lámina de agua para avenida mínima m 0.028
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño m 0.029
2.17 VELOCIDAD DEL RIO SOBRE LA PRESA (SOBRE LA REJILLA)
m/s 1.797
m/s 0.488
m/s 0.307
m/s 0.316
Verifica velocidad del río sobre la presa (sobre la rejilla) V m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!
QMAX m3/s
QPROM m3/s
QMIN m3/s
BRIO
Saa RIO
Sab RIO
NRIO
QD m3/s
m/s2
Ho MAX ( QMAX / 1.84 * BRIO ) 2/3
Ho PROM ( QPROM / 1.84 * L ) 2/3
Ho MIN ( QMIN / 1.84 * BRIO ) 2/3
Ho D ( QD / 1.84 * L ) 2/3
Velocidad del río sobre la presa para QMAX Vo MAX QMAX / BRIO * Ho MAX
Velocidad del río sobre la presa para QPROM Vo PROM QPROM / L * Ho PROM
Velocidad del río sobre la presa para QMIN Vo MIN QMIN / BRIO * Ho MIN
Velocidad del río sobre la presa para QD Vo D QD / L * Ho D
Ho VMAX Vo MAX ² / ( 2 * g )
Ho VPROM Vo PROM ² / ( 2 * g )
Ho VMIN Vo MIN ² / ( 2 * g )
Ho VD Vo D ² / ( 2 * g )
HMAX Ho MAX + Ho VMAX
HPROM Ho PROM + Ho VPROM
HMIN Ho MIN + Ho VMIN
HD Ho D + Ho VD
Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMAX L' MAX BRIO - 0.1 * n * HMAX
Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QPROM L' PROM L - 0.1 * n * HPROM
Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMIN L' MIN BRIO - 0.1 * n * HMIN
Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QD L' D L - 0.1 * n * HD
H 'MAX ( QMAX / 1.84 * L 'MAX) 2/3
H 'PROM ( QPROM / 1.84 * L 'PROM) 2/3
H 'MIN ( QMIN / 1.84 * L 'MIN) 2/3
H 'D ( QD / 1.84 * L 'D) 2/3
Velocidad del río sobre la presa para QMAX VMAX QMAX / L' MAX * H 'MAX
Velocidad del río sobre la presa para QPROM VPROM QPROM / L' PROM * H 'PROM
Velocidad del río sobre la presa para QMIN VMIN QMIN / L' MIN * H 'MIN
Velocidad del río sobre la presa para QD VD QD / L' D * H 'D
2.20 DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCION
2.21 ANCHO DEL CANAL DE ADUCCION
Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa Xs m 0.247
Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa Xi m 0.146
Ancho del canal de aducción calculado m Xs + 0.10 0.347
Ancho del canal de aducción Mínimo m 0.400
Ancho del canal de aducción de Diseño B m Asumido 0.400
Verificar ancho del canal de aducción >= 0.40 m Bien!!!
2.21 CALCULO DE LA REJILLA
Coeficiente de contracción de la rejilla c 0.359
Diámetro o espesor de las barras Pulg. Gruesas 3/4
Abertura entre dos barras contiguas a m 0.02 - 0.04 0.030 Valor asumido
Abertura entre dos barras contiguas + diámetro de barra d m 0.049
Ángulo de inclinación de la rejilla b Grados 10 º
Coeficiente de derrame de la rejilla u 0.68 - 0.85 0.700 Valor asumido
Altura inicial del agua h m 0.018
Coeficiente " x " x 0.910
Ancho de la rejilla Br m 0.406
Area neta de la rejilla
Velocidad entre barrotes m/s <= 0.20 m/s 0.150 Valor asumido
Coeficiente "k" k Para flujo paralelo a la sección 0.900
Area neta de la rejilla An m² 0.481
Longitud bruta de la rejilla
Longitud bruta de la rejilla calculado Lrcalc m An * d / ( a * B ) 1.968
Longitud bruta de la rejilla mínimo Lrmin m 0.700
Longitud bruta de la rejilla de Diseño: Lr1 m Max (Lrcalc , Lrmin ) 2.000
Area neta de la rejilla con Lr de diseño An m² a/d * B * Lr 0.489
Número de orificios o espacios entre barrotes N An / ( a * B ) 41.000
Condiciones finales de la rejilla
Area neta final de la rejilla An m² a * B * N 0.492
Velocidad entre barrotes m/s 0.147
Verificar velocidad máxima entre barrotes m/s <= 0.20 m/s Bien!!!
Longitud bruta de la rejilla Lr m An * d / ( a * B ) 2.010 Asumimos 2.00m
Longitud efectiva de la rejilla descontando ancho de barras Le m 1.241
Caudal captado por la rejilla Qr m³/s 0.074 ≥ Qd ¡ OK !!!
2.31 ALTURA Y NIVELES EN EL CANAL DE ADUCCION
Profundidad al final del canal de aducción
Profundidad aguas abajo h'c m 0.139
Profundidad aguas abajo por seguridad hc m 1.1 * h'c 0.150
Velocidad aguas abajo Vc m/s 1.083
Verifica velocidad de aguas abajo Vc m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!
Profundidad al inicio del canal de aducción
Pendiente del fondo del canal de aducción i Varía de 1% - 4% 4.00%
Espesor del muro lateral de encauzamiento Ee m Depende del diseño estructutal del muro 0.850
Longitud del canal de aduccíon Lc m 2.860
Profundidad aguas arriba ho m 0.160
Alturas del canal de aducción
Borde libre calculado BL m 0.50 * hc 0.080
Borde libre BL m Verificar BL ≥0.15 0.160
Altura del canal de aducción aguas arriba calculado Ho m ho + BL 0.320
Altura del canal de aducción aguas arriba Ho m Asumido 0.320
Altura del canal de aducción aguas abajo calculado He m hc + ( ho - hc ) + i * Lc + BL 0.430
Altura del canal de aducción aguas abajo He m Asumido 0.430
2.40 DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION / DESRIPIADOR
2.41 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA CAMARA
Ecuaciones del alcance de un chorro de agua (Xs, Xi, L)
Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa Xs m 0.583
Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa Xi m 0.367
Ancho de la cámara de recolección calculado m Xs + 0.30 0.883
Ancho de la cámara de recolección de Diseño m Asumir dimensiones para mantenimiento 1.400 ¡ OK !
Longitud de la cámara de recolección
Longitud de la cámara de recolección calculado m 1.177
Longitud de la cámara de recolección m Asumir dimensiones para mantenimiento 1.500 ¡ OK !
Pendiente del fondo de la cámara >= 2% 6.00%
Desnivel entre la compuerta de lavado y las esquinas 0.090
2.42 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD Y ALTURA DE LA CAMARA
Profundidad del desripiador m H 0.800
Altura de la cámara m 1.260 Se asume 1.20m
Altura de la cámara m 0.960
Borde libre de la cámara m De preferencia >= 0.15 m 0.300 ¡ OK !
2.50 DISEÑO DEL VERTEDOR Y CAMARA DE AMORTIGUAMIENTO
2.51 CALCULO DEL CAUDAL DE EXCESO CAPTADO POR LA REJILLA
Caudal captado por la rejilla para avenida promedio m³/s 0.114
Altura de la lámina de agua para avenida promedio m 0.070
Altura inicial del agua h m 0.043
0.36 * VD2/3 + 0.60 * H 'D 4/7
0.18 * VD4/7 + 0.74 * H 'D 3/4
BCAL
BMIN
0.60 * ( a / d ) * ( cos b )3/2
Øbarra
Øbarra + a
x * hgr = ( 2/3 ) * x * H 'D
Esta en función de b
B / Cos b
Vb
QD / ( k * Vb )
Vb QD / K * An
Vb
Lr - N * Øbarra
c * u * Le * B * ( 2 * g * h )1/2
( QD2 / g * B2 )1/3
QD / ( B * hc )
Lr + Ee
( 2 * hc2 + ( hc - i * LC / 3)2 )1/2 - ( 2/3 ) * i * LC
0.36 * Vc2/3 + 0.60 * Hc 4/7
0.18 * Vc4/7 + 0.74 * Hc 3/4
B 'CAMARA
BCAMARA
L 'CAMARA 4/3 * B 'CAMARA
LCAMARA
iCAMARA
DhCAMARA iCAMARA * LCAMARA
PDESRIP.
HCAMARA H 'CAMARA + BLCAMARA
H 'CAMARA He + BLDESRIP. + a
BLCAMARA
QCAPTADO c * u * Le * B * ( 2 * g * h )1/2
H 'PROM ( QPROM / 1.84 * L 'PROM) 2/3
x * hgr = ( 2/3 ) * x * HPROM
Caudal de exceso m³/s 0.049QEXC QCAPTADO - QD
2.52 CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA POZA DISIPADORA
Longitud del umbral del vertedor m 1.000
Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso m 0.089
Corrección de la longitud del vertedor por contracciones
Número de contracciones laterales n 1.000
Longitud del vertedor corregido por contracciones laterales m 0.991
Altura de la lámina de agua para el caudal de exceso m 0.090
Velocidad del caudal de exceso m/s 0.551
Ancho de la poza disipadora m Asumido 0.800
Alcance filo Superior del chorro de agua que ingresa Xs m 0.393
Alcance filo Inferior del chorro de agua que ingresa Xi m 0.249
Ancho de la poza disipadora calculado m Xs + 0.30 0.693
Longitud de la poza disipadora m 1.000
Profundidad de la poza disipadora m De preferencia >= 0.30 m 0.321
Borde libre de la poza m De preferencia >= 0.30 m 0.300
Altura de la poza disipadora m 0.621
2.60 DISEÑO DE LA COMPUERTA DE LAVADO
2.61 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LAVADO EN LA CAMARA
Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) H m Asumido 0.800
Altura del nivel de aguas calculado H m 0.680
Borde libre sobre el nivel de aguas en el desripiador m De preferencia >= 0.15 m 0.230 ¡ OK !
Constante "K" K 0.95 - 0.97 0.970
Apertura de la compuerta (medida verticalmente) a m Asumido 0.300
Coeficiente "e" e Valor asumido de tablas en función de a/H 0.645
Relación "a/H" a/H 0.375
Ancho de la compuerta bc m Asumido 0.400
Velocidad en la cámara desripiadora v m/s Se asume que la velocidad del agua en la 0.000
Caudal que sale por la compuerta de lavado m³/s 0.259
Verifica el caudal que sale por la compuerta de lavado m³/s Bien!!!
Velocidad de salida del agua através de la compuerta de lavado m/s 3.346
Verifica Velocidad de salida del agua através de la compuerta de lavado m/s Bien!!!
2.62 CALCULO DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA
Caudal captado por la rejilla para avenida promedio 0.114
Base del canal m Debe ser >= "bc" (Ancho de la compuerta) 0.400
Talud de las paredes del canal Z Para canal rectangular 0.000
Rugosidad n Para canal revestido con concreto 0.017
Pendiente del fondo del canal de excesos S m/m 0.040
Altura del tirante y m con Solver 0.131 Celda Calculada
Area A m² 0.053
Radio hidráulico R m 0.079
Diferencia Δ m 0.000 Celda Objetivo
Velocidad m/s Qr / A 2.171
Verifica Velocidad del agua através del canal m/s Bien!!!
Borde libre del canal m De preferencia >= 0.15 m 0.170
Altura del canal calculado m 0.301
Altura del canal asumido m Debe ser >= "a + 0.10" (Apertura de la com 0.400
2.70 DISEÑO DE LA VENTANA DE CAPTACION
2.71 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO VERTEDOR
Longitud del umbral de la ventana m Asumido 0.400
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño m 0.232 Fórmula para vertedor de cresta ancha
Corrección de la longitud del vertedor corregido por contracciones
Número de contracciones laterales n 2.000
Longitud del vertedor corregido por contracciones laterales m 0.354
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño m 0.252
Velocidad del caudal de diseño m/s 0.728
Verifica velocidad del caudal de diseño m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!
LVERTEDOR Asumido; Aproxim.: BCAMARA / 2
HEXC ( QEXC / 1.84 * LVERTEDOR ) 2/3
L 'VERTEDOR L - 0.1 * n * HEXC
H 'EXC ( QEXC / 1.84 * L 'VERTEDOR ) 2/3
V 'EXC QEXC / ( L 'VERTEDOR * HEXC )
BPOZA
0.36 * VEXC2/3 + 0.60 * HEXC 4/7
0.18 * VEXC4/7 + 0.74 * HEXC 3/4
B 'POZA
LPOZA LVERTEDOR
PPOZA
BLPOZA
HPOZA PPOZA + BLPOZA
hc + BLDESRIP. + a
BLDESRIP.
QLAVADO K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.5
QLAVADO QLAVADO > QCAPTADO
VLAVADO QLAVADO / ( bc * e * a )
VLAVADO 3.00 <= VLAVADO <= 6.00
QCAPTADO m3/s
bCANAL
SMIN >= 2.00
( bCANAL + Z * y ) * y
( bCANAL + Z * y ) * y / (bCANAL + 2 * y * ( 1 + Z² ) )
A * R2/3 - Qr * n / S1/2
VCANAL
VCANAL 2.00 <= VLAVADO <= 6.00
BLCANAL
HCANAL y + BLCANAL
HCANAL
LVENTANA
HVENTANA ( QD / 1.45 * LVENTANA ) 2/3
L 'VENTANA L - 0.1 * n * HVENTANA
H 'VENTANA ( QD / 1.45 * L 'VENTANA ) 2/3
V 'VENTANA QD / ( L 'VETANA * HVENTANA )
V 'VENTANA
2.72 CALCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO ORIFICIO
Altura del nivel de aguas en el desripiador (altura de carga) H m 0.260 OK
Constante "K" K 0.95 - 0.97 0.950
Apertura de la compuerta (medida verticalmente) a m 0.252 OK
Coeficiente "e" e Valor asumido de tablas en función de a/H 0.904
Relación "a/H" a/H 0.971
Ancho de la ventana bc m 0.400
Velocidad en la cámara desripiadora v m/s Se asume que la velocidad del agua en la 0.000
Caudal que sale por la compuerta m³/s 0.069
Verifica el caudal captado m³/s Bien!!!
Velocidad de salida del agua através de la ventana de captación m/s 0.752
Verifica Velocidad de salida del agua através de la ventana de captación m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!
2.73 DIMENSIONES DE LA VENTANA DE CAPTACION
Longitud del umbral de la ventana de captación m 0.400
Altura del ventana de captación m 0.260
Altura a la que se ubica el umbral de captación m 0.540
2.80 DISEÑO DEL CANAL DE CONDUCCION
2.81 CALCULO DE LA SECCION DEL CANAL DE CONDUCCION
Caudal de diseño 0.069
Base del canal m Asumido 0.300
Talud de las paredes del canal Z Para canal rectangular 0.000
Rugosidad n Para canal revestido con concreto 0.017
Pendiente del fondo del canal de conducción S m/m Asumido 0.022
Altura del tirante y m Resultado obtenido del programa Hcanales 0.150
Area hidraulica A m² 0.045
Perímetro mojado P m 0.600
Radio Hidraulico R m A / P 0.075
Espejo de agua T m 0.300
Velocidad m/s 1.524
Verifica Velocidad del agua através del canal m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!
Número de Froude F 1.257
Tipo de flujo Supercrítico
Borde libre del canal m De preferencia >= 0.15 m 0.150
Altura del canal m 0.300
2.82 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICION
Longitud de transición m 0.200
2.90 DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ARRIBA
2.91 CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO
Altura de la lámina de agua para avenida máxima m 0.954
Altura por la velocidad de acercamiento para avenida máxima m 0.165
Borde libre de los muros de encauzamiento aguas arriba m De preferencia >= 0.20 m 0.200
Altura de los muros de encauzamiento aguas arriba m 1.319 Asumido 1.30
3.00 RESUMEN DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS
3.10 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL RIO
3.11 CAUDALES
Caudal Máximo 12.000
Caudal Promedio 0.240
Caudal Mínimo 0.060
Ancho del cauce en el lugar de captación 7.000 m
Pendiente del cauce en el lugar de captación 0.0800 m/m
3.12 DATOS PARA DISEÑO
Caudal de Diseño 0.060
Ancho de la garganta de la bocatoma L = 7.000 m
3.20 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA
Altura de la lámina de agua para avenida máxima 0.954 m
Altura de la lámina de agua para avenida promedio 0.070 m
Altura de la lámina de agua para el caudal de diseño 0.029 m
3.30 DIMENSIONES DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCION
3.31 DIMENSIONES DE LA REJILLA DE CAPTACION
Longitud de la rejilla Lr = 2.010 m
Ancho de la rejilla Br = 0.410 m
3.32 DIMENSIONES DEL CANAL DE ADUCCION
Ancho del canal de aducción B = 0.400 m
Longitud del canal de aduccíon Lc = 2.860 m
Pendiente del fondo del canal de aducción i = 4.00%
Altura del canal de aducción aguas arriba Ho = 0.320 m
Altura del canal de aducción aguas abajo He = 0.430 m
3.33 DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE INGRESO
Ancho de la compuerta Bc = 0.400 m
Altura de la compuerta H = 0.430 m
Asumido:Debe ser >= a H 'VENTANA
Asumido:Debe ser <= a H 'VENTANA
Asumido:Debe ser >= a LVENTANA
QCAPTADO K * e * a * bc *( 2 * g * ( H + v² / ( 2 * g ) - e * a ))0.5
QCAPTADO QCAPTADO > QD
VCAPTADO QCAPTADO / ( bc * e * a )
VCAPTADO
LVENTANA
HVENTANA
HCAPTADO H - HVENTANA
QD m3/s QCAPTADO
bCANAL
( bCANAL + Z * y ) * y
bCANAL + 2 * y * ( 1 + Z² )1/2
bCANAL + 2 * Z * y
VCANAL QD / A
VCANAL
VCANAL / ( g * A / T )1/2
BLCANAL
HCANAL y + BLCANAL
LTRANS. ( LVENTANA - bCANAL ) / ( 2 * tg 12.5º )
H 'MAX ( QMAX / 1.84 * L 'MAX) 2/3
H VMAX VMAX ² / ( 2 * g )
BLMUROS
HMUROS H 'MAX + BLMUROS
QMAX = m3/s
QPROM = m3/s
QMIN = m3/s
BRIO =
SRIO =
QD = m3/s
H 'MAX =
H 'PROM =
H 'D =
3.40 DIMENSIONES DE LA CAMARA DE RECOLECCION / DESRIPIADOR
3.41 DIMENSIONES DE LA CAMARA
Ancho de la cámara de recolección 1.400 m
Longitud de la cámara de recolección 1.500 m
Profundidad del desripiador 0.800 m
Altura de la cámara 1.260 m
Pendiente del fondo de la cámara 6.00%
3.42 DIMENSIONES DEL VERTEDOR Y LA POZA DISIPADORA
Altura a la que se ubica el umbral del vertedor 0.800 m
Longitud del umbral del vertedor 1.000 m
Ancho de la poza disipadora 0.800 m
Longitud de la poza disipadora 1.000 m
Profundidad de la poza disipadora 0.321 m
Borde libre de la poza 0.300 m
Altura de la poza disipadora 0.621 m
3.43 DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE LAVADO EN LA CAMARA
Ancho de la compuerta bc = 0.400 m
Altura de la compuerta a = 0.300 m
3.44 DIMENSIONES DEL CANAL DE DESFOGUE / LIMPIA
Base del canal 0.400 m
Altura del canal 0.400 m
Pendiente del fondo del canal S = 0.040 m/m
3.45 DIMENSIONES DE LA VENTANA DE CAPTACION
Longitud del umbral de la ventana de captación 0.400 m
Altura del ventana de captación 0.260 m
Altura a la que se ubica el umbral de captación 0.540 m
3.46 DIMENSIONES DEL CANAL DE CONDUCCION
Base del canal 0.300 m
Altura del canal 0.300 m
Altura del conducto cubierto 0.400 m
Pendiente del fondo del canal S = 0.022 m/m
3.47 DIMENSIONES DEL CANAL DE TRANSICION
Longitud del canal de transición 0.200 m
Altura del canal de transición 0.300 m
Altura del conducto cubierto de transición 0.400 m
3.50 DIMENSIONES DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO
3.51 ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO
Altura de los muros de encauzamiento 1.319 m
BCAMARA =
LCAMARA =
PDESRIP. =
HCAMARA =
iCAMARA =
HVERTEDOR =
LVERTEDOR =
BPOZA =
LPOZA =
PPOZA =
BLPOZA =
HPOZA =
bCANAL =
HCANAL =
LVENTANA =
HVENTANA =
HCAPTADO =
bCANAL =
HCANAL =
HCºCº =
LTRANS. =
HCANAL -TRANS. =
HCºCº -TRANS. =
HMUROS =
DISEÑO DEL AZUD Y POZA DE AMORTIGUAMIENTO
Proyecto CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO
Sector ROSARIO MAYO HUAYNAPATA-ICHUPAMPA HUAYNAPATA
Estructura BOCATOMA ROSARIO MAYO
DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA
1.00 DATOS BASICOS:
1.01 CARACTERISTICAS HIDRAULICAS DEL RIO
1,01,01 DATOS PARA DISEÑO
Caudal Máximo Para un periodo de retorno de 100 años 12.000
Pendiente del cauce aguas arriba del punto de captación m/m 0.0800
Pendiente del cauce aguas abajo del punto de captación m/m 0.0800
Ancho del cauce en el lugar de captación m 7.000
Aceleración de la gravedad g 9.810
1,01,02 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA
Altura de la lámina de agua para avenida máxima m 0.954
1,01,03 VELOCIDAD DEL RIO A UNA DISTANCIA DE 2.5 * H - 4 * H DE LA REJILLA
m/s 1.797
1,01,04 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA POR VELOCIDAD DE ACERCAMIENTO
Altura por la velocidad de acercamiento para avenida máxima m 0.165
1,01,05 ALTURA TOTAL DE LA LAMINA DE AGUA
Altura total, incluida velocidad de acercamiento para avenida máxima m 1.119
1,01,06 CORRECCION POR CONTRACCIONES LATERALES
Número de contracciones laterales n 0.000
m 7.000
1,01,07 ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA CORREGIDA
Altura de la lámina de agua para avenida máxima m 0.954
1,01,08 VELOCIDAD DEL RIO SOBRE LA PRESA (SOBRE LA REJILLA)
m/s 1.797
2.00 DISEÑO HIDRAULICO DEL BARRAJE
2.01 ALTURA DEL BARRAJE O AZUD
Altura del umbral de la ventana de captación ho m 0.200
Altura de la ventana de captación h m 0.000
Altura de carga adicional sobre la ventana de captación h' m Asumir: >= 0.20 m 0.000
Altura del barraje m 0.200
2.02 CALCULO DE LOS TIRANTES CONJUGADOS
2,02,01 ENERGIA SOBRE EL BARRAJE - SECCION "0"
Profundidad del colchón disipador (lecho amortiguador) S m Asumido, entre: 0.50 y 1.00 m 0.500
Energía sobre la cresta del azud m 1.819
2,02,02 ENERGIA AL PIE DEL BARRAJE - SECCION "1"
Tirante conjugado menor del resalto - al pie del azud m 0.357 Celda Calculada / con Solver
Velocidad al pie del azud m 4.802
Energía al pie del azud m 1.818
-0.001 Celda Objetivo
Número de Froude 2.566
Tipo de flujo Supercrítico
Verificación según el número de Froude, se tiene:
El régimen es crítico y no se forma el resalto F = 1 0.000
No necesita poza de disipación F < 1.7 0.000
1.7 >= F < 2.5 0.000
El régimen se denomina de transición 2.5 >= F < 4.5 OK!!!El resalto es bien balanceado 4.5 >= F < 9.0 0.000
El resalto es efectivo pero con una superficie irregular aguas abajo F >= 9.0 0.000
Valor para corregir el tirante conjugado w 0.000
2,02,03 TIRANTE CONJUGADO - SECCION "2"
Tirante conjugado mayor del resalto m 1.129
Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación m 1.129
Velocidad del tirante conjugado mayor del resalto m 1.518
2,02,04 PERDIDA DE CARGA EN EL RESALTO - SECCION "1-2"
Pérdida de carga en el resalto m 0.286
2,02,05 TIRANTE NORMAL - SECCION "3"
Tirante normal m 0.629
Velocidad del tirante normal m 2.724
2.03 CALCULO COLCHON DISIPADOR
2,03,01 LONGITUD DEL COLCHON DISIPADOR
Según Schoklitsch 01 m 3.861
Según Schoklitsch 02 m 4.633
Según Safranez m 5.496
Según U.S. Bureau of Reclamation m 4.517
Según Hsing m 38.862
Según Pavlovski m 4.471
Según Schaumian m 4.816
Longitud del colchón disipador m Asumido 6.000 Redondear a un número entero
2.04 DISEÑO DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ABAJO
2,04,01 CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO
Tirante conjugado mayor del resalto después de efectuar la verificación m 1.129
Borde libre de los muros de encauzamiento aguas abajo m De preferencia >= 0.20 m 0.219
Altura de los muros de encauzamiento aguas abajo m 1.300
2.05 FORMA DE LA CRESTA DEL BARRAJE
Ecuación del perfil Creager Y m
Y m X^1 / ( 1.936 * 0.754^0 )
X m ( Y * ( 1.936 * 0.754 ^ 0 ) ) ^ ( 1 / 1 )
Inclinación del paramento aguas arriba del azud Inclinación 3 : 1
Coeficiente "K" K Depende de la inclinación del paramento 1.936
Coeficiente "n" n Depende de la inclinación del paramento 1.000
Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada Hd m 0.754
Dimensiones:
Base de solado aguas arriba B1 m ASUMIDO 0.300
Base de proteccion antes de azud B2 m ASUMIDO 0.300
Profundidad del colchón disipador (lecho amortiguador) S m Asumido, entre: 0.50 y 1.00 m 0.500
Ancho de barraje antes de canal de Aduccion a m Ø1 * Hd = 0.282 * Hd 0.213
QMAX m3/s
Saa RIO
Sab RIO
BRIO
m/s2
Ho MAX ( QMAX / 1.84 * L ) 2/3
Velocidad del río sobre la presa para QMAX Vo MAX QMAX / L * Ho MAX
Ho VMAX Vo MAX ² / ( 2 * g )
HMAX Ho MAX + Ho VMAX
Ancho de la garganta de la bocatoma corregido para QMAX L' MAX L - 0.1 * n * HMAX
H 'MAX ( QMAX / 1.84 * L 'MAX) 2/3
Velocidad del río sobre la presa para QMAX VMAX QMAX / L' MAX * H 'MAX
HAZUD
EO S + HAZUD + H 'MAX + VMAX² / ( 2 * g )
Y1 Valor asumido, hasta que E0 = E1
V1 QMAX / L * Y1
E1 Y1 + V1² / ( 2 * g ) + DE ( ó = 0.1 * V1² / ( 2 * g ) )
Verifica que E0 = E1 E0 = E1
F1 V1 / ( g * Y1 )1/2
F1
F1
Régimen transitorio y no se forma el resalto, se debe aumentar en 10% el valor del tirante conjugado F1
F1
F1
F1
Y2' - Y1 / 2 * ( - 1 + ( 1+ 8 * F1² )1/2 )
Y2 ( 1 + w ) * Y2'
V2 QMAX / L * Y2
DE ( Y2 - Y1 )³ / ( 4 * Y1 * Y2 )
Yn Y2 - S
Vn QMAX / L * Yn
L1 5 * ( Y2 - Y1 )
L2 6 * ( Y2 - Y1 )
L3 6 * Y1 * F1
L4 4 * Y2
L5 5 * Y2 * ( 1 + 4 * ( ( Y2 - Y1 ) / Y1) 1/2 )
L6 2.5 * ( 1.9 * Y2 - Y1 )
L7 3.6 * Y2 * ( 1 - Y1 / Y2 ) * (1 + Y2 / Y1) 2
LCOLCHON
Y2
BLMUROS
HMUROS H 'MAX + BLMUROS
Xn / ( K * Hdn-1 )
Ho MAX - HAZUD
Ancho de borde con R1 b m Ø2 * Hd = 0.175 * Hd 0.132
Radio menor de entrada al azud r m Ø3 * Hd = 0.200 * Hd 0.151
Radio Mayor de borde de azud R1 m Ø4 * Hd = 0.500 * Hd 0.377
Radio de salida de azud R2 m Ø4 * Hd = 0.500 * Hd 0.377
Altura de bordes boleados c2 m 0.126 * Hd 0.095
Altura de borde de R1 c1 m Del GRAFICO 0.024
Altura vertiente m 0.700
X m 1.355
Paramento aguas arriba (depende de la inclinación) y' m 0.700
x' m Depende de la inclinación del paramento 2.100
Por Rejilla B m 0.400
m 0.071
Longitud " e " e m Según dibujo 0.000
Longitud de la base del azud m a + B + X + e + B1 + B2 2.600
2.06 CALCULO DEL SOLADO AGUAS ARRIBA DEL BARRAJE
Carga de diseño sin considerar velocidad de llegada Hd m 0.754
Longitud del solado m 3 * Hd 2.300 Asumido 4.00m
Espesor del solado m Asumido 0.500 Con Gaviones
2.07 CONTROL DE LA FILTRACION
2,07,01 LONGITUD DEL CAMINO DE PERCOLACION
Diferencia de carga hidrostática h m 0.189
Coeficiente de Lane Asumido 2.500
Longitud del camino de percolación m 0.473
2,07,02 LONGITUD DEL CAMINO DE FILTRACION
Longitud del camino de filtración m 4.203 Del Dibujo de autocad
Verifica longitud de filtración Bien!!!
2.80 CALCULO DEL ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR
Peso específico del material del colchón disipador Kg/m³ 1,800.000
Peso específico del agua g Kg/m³ 1,000.000
Espesor del colchón disipador (al inicio) m 0.316
m Asumido 1.000 Con gaviones
Espesor al final del colchón disipador m Asumido 0.500 Con gaviones
2.90 CALCULO DEL ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERA
Coeficiente de Bligh Asumido 6.000
Difencia de nivel entre la cresta del azud y extremo aguas abajo m Cota corona azud - Cota extremo aguas abajo 0.700
Caudal Máximo por unidad de longitud del vertedero 1.714
Longitud de la escollera m -1.597
m Teóric. no requiere escollera, se asume una mín 2.000
3.00 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION
3.01 CALCULO DE LA SECCION ESTABLE DEL RIO
Caudal de diseño 12.000
Para fondo y orillas de grava 2.900 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 240
Sección estable del río bo m 10.046
3.02 CALCULO DEL TIRANTE DEL CAUCE
Caudal de diseño 12.000
Ancho del cauce m bo 7.000
Talud de las paredes del río Z Para canal rectangular 0.000
Rugosidad n Para el cauce del río 0.076
Pendiente del fondo del río S m/m 0.0800
Altura del tirante y m Resultado obtenido del programa Hcanales 0.670
Area hidraulica A m² 4.690
Perímetro mojado P m 8.340
Radio Hidraulico R m A / P 0.562
Espejo de agua T m 7.000
Velocidad m/s 2.559
Verifica Velocidad del agua através del canal m/s 0.30 - 3.00 Bien!!!
Número de Froude F 0.998
Tipo de flujo Subcrítico
Borde libre del río m De preferencia >= 0.30 m 0.400
Altura de las paredes del río m 1.070
Altura de las paredes del río asumido m Asumido 1.400
3.03 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACION
Sección estable del río bo m 7.000
Tirante normal del río t m y 0.670
Constante "a" a 3.342
Coeficiente de socavación "B" B Para avenida de 100 años: 1 / T = 1/100 1.000 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 244
HVERTIENTE Y = HAZUD + S
( Y * K * Hd n-1 )1 / n
HVERTIENTE
Yb B * Tan b
BAZUD
Ho MAX - HAZUD
LSOLADO
eSOLADO
HAZUD + HMAX - Y2
cL
LW cL * h
LF S Vi + 1/3 * S Hi
Se debe cumplir: LF > LW
b
eCOLCHON 4/3 * h / ( b / g - 1 )
eCOLCHON
eFIN
cB
Db
qMAX m3/s QMAX / L
LESCOLLERA 0.67 * Cb * ( Db * q )½ - LCOLCHON
LESCOLLERA
QMAX m3/s QMAX
Coeficiente "K1" K1
K1 * QMAX½
QMAX m3/s QMAX
bRIO
Saa RIO
bRIO * y
bRIO + 2 * y * ( 1 + Z² )1/2
bRIO + 2 * Z * y
VRIO QD / A
VRIO
VRIO / ( g * A / T )1/2
BLRIO
HRIO y + BLRIO
HRIO
bRIO
QMAX / ( bo * t 5/3 )
a
b X
Y
R1r
a = ø1*Hdb = ø2*Hdr = ø3*HdR = ø4*HdXn = K*Hdn - 1* Y Y = Xn/(K*Hdn-1)Coeficientes:Inclinac. K nVertical 2.000 1.8503:1 1.936 1.0003:2 1.939 1.8103:3 1.873 1.776
c2
R2d
Ho+S
Lc=a+Xu+e
Xu
e
c1
-1.0
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
PERFIL CREAGER
Peso específico del suelo seco al nivel de la cimentación Tn/m³ 1.800
Diámetro medio de las partículas del suelo Dm mm 60.000
Valor: X X Depende de Dm 0.290 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 245
Valor: 1 / ( X + 1 ) 1 / ( X + 1 ) Depende de Dm 0.775 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 245
Tipo de suelo Cohesivo / No Cohesivo No Cohesivo
Tirante a la prof. Que se desea evaluar la veloc. Erosiva m Asumido 0.842
Suelo Cohesivo m 0.000
Suelo No Cohesivo m 0.842
Velocidad de socavación m/s Asumido 2.036
Suelo Cohesivo m/s 0.000
Suelo No Cohesivo m/s 2.036
Profundidad de socavación m Asumido 1.200
m 0.172
m -0.164
3.04 CALCULO DE LA PROFUNDIDAD MEDIA
Factor de orilla Asumido de tablas 0.100 Libro: Manejo de cuencas Alto Andinas, pág. 239
Factor de fondo 3.915
Profundidad media o prof. Necesaria para la estructura H m 0.500
3.05 CALCULO DE LA UÑA DEL DIQUE DE ENCAUZAMIENTO
Profundida de uña m Asumido 0.800
Suelo Cohesivo m 0.000
Suelo No Cohesivo m 0.842
Ancho de uña m 1.200
3.06 CALCULO DEL TAMAÑO Y PESO DE LA ROCA
Coeficiente "b" b 1.400
Peso específico de la roca Kg/m³ 1,800.000
Peso específico del agua g Kg/m³ 1,000.000
Velocidad m/s 2.559
Inclinación del talud del dique a H:V 1.5 - 2 / 1 1.000
Angulo de inclinación del talud del dique a º 45.000
Angulo de fricción interna de la roca f º 30º - 45º 45.000
Valor "w" w 0.800
Factor de talud f 1.000
Diámetro de la roca m 0.584
Pulg. 23 ''
m 0.876
Pulg. 35 ''
Factor de estabilidad n 0.213
Probabilidad de que se mueva una piedra 1/n 1 / n 4.690
Verifica probabilidad de movimiento 1 / n > 0.99 Bien!!!
D Para: Cubo=1, Esfera=0.50, Piedra chancada=0. 0.500
Peso de la roca Kg 606.000
gS
tS
tS1 ( ( a * t5/3 ) / ( 0.6 * gS1.18 * B ) )1/X+1
tS2 ( ( a * t5/3 ) / ( 0.68 * Dm0.28 * B ) )1/X+1
VS
VS1 0.60 * gS1.18 * B * tS
X
VS2 0.68 * Dm0.28 * B * tSX
HS
HS1 tS - t
HS2 1.25 * t * ( 0.60 - VS / VRIO )
FS
Fb Para gravas: Dm1/3
1.02 * ( QMAX * FS / Fb² ) 1/3
PUÑA
PUÑA-1 tS - t
PUÑA-2 tS
AUÑA 1.50 * PUÑA
gR
VRIO
( gR - g ) / g
( ( 1 - sen²a ) / sen²f )1/2
D'R ( b / w ) * ( VRIO² / ( 2 * g ) ) * ( 1 / f )
D'R
DR Asumido: 1.50 * D'R
DR
0.56 * ( VRIO² / ( 2 * g ) ) * ( 1 / ( f * DR ) )
Factor "D"
WR D * gR * DR³
DISEÑO ESTRUCTURAL
Proyecto CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE RIEGO
Sistema
Sector ROSARIO MAYO HUAYNAPATA-ICHUPAMPA HUAYNAPATA
Nombre de la Estructura BOCATOMA ROSARIO MAYO
DESCRIPCION SIMBOLO UNIDAD FORMULA RESULTADO NOTA
1.00 DATOS BASICOS:
1.10 CALIDAD DE LOS MATERIALES
Concreto: Kg/cm2 210
Acero en tracción: Kg/cm2 4,200
Acero en corte: Kg/cm2 2,800
Módulo de elasticidad del C°: Kg/cm2 217,371
Módulo de elasticidad del Acero: Kg/cm2 2,000,000
1.20 PROPIEDADES DEL ACERO DE REFUERZO
Barra N° Peso Kg/m
2 1/4 0.635 0.249 0.317
3 3/8 0.953 0.560 0.713
4 1/2 1.270 0.994 1.267
5 5/8 1.588 1.552 1.979
6 3/4 1.905 2.235 2.850
7 7/8 2.223 3.042 3.879
8 1 2.540 3.973 5.067
10 1 1/4 3.175 6.209 7.917
11 1 3/8 3.493 7.511 9.580
12 1 1/2 3.810 8.941 11.401
2.00 DISEÑO DE JUNTAS
2.10 JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN
Lv m Por altura total del muro 1.319
Lh m Por longitud del encofrado 7.000
NOTA:
Considerar el uso de water stop de 8"
2.20 JUNTA DE DILATACIÓN
Ld m Long. Total del muro 17.50 m 0.000 No se requiere
NOTA:
2.21 ESPESOR DE LAS JUNTAS DE DILATACIÓN ( e )
Rango de Temperatura Ld (m)
12 18 24 30
Enterrado a 4º C 1/2 '' 3/4 '' 7/8 '' 1 ''
Parcialmente protegido sobre terreno a 27º C 3/4 '' 7/8 '' 1 '' *
No protegido, como techos y losas 7/8 '' 1 '' * ** No recomendado
e Pulg. Para: Ld = 12.0 m 3/4 ''
2.30 JUNTAS DE CONTRACCIÓN Para losas sin armar o sub armadas, la separación recomendada es:
Espesor del Muro Lc (m)
h = 10.0 cm 3.00
h = 12.5 cm 4.00
h = 15.0 cm 5.00
Lc m Para: h = 15.0 cm 5.00
3.00 DISEÑO POR ESFUERZOS DE TRABAJO
3.10 CÁLCULO DE LA CUANTÍA MÍNIMA POR TEMPERATURA
Cuantía mínima en secciones gruesas de 60cm o más
f 'C =
f y =
f 'yS =
EC = 15000 * ( f 'C )1/2 =
ES =
db Pulg. db cm Área cm2
1) Cuando los elementos son gruesos, se aplica a una capa superficial de 30 cm de espes 3) Si el recubrimiento es >= a 5 cm el espaciamiento debe ser a 20 cm
2) 50% del refuerzo en la "cara inferior" de losas en contacto con el terreno 4) Espaciamiento máximo del refuerzo no debe ser mayor a 30 cm
Longitud entre juntas de contracción
Ancho del azud Ly m 2.60 Del gráfico
Longitud del azud Lx m 7.00 Del gráfico
Cuantía mínima
Ancho del azud 0.0028 De tabla
Longitud del azud 0.0028 De tabla
Cálculo del acero de refuerzo
Longitud de la sección b cm Se considera una longitud unitaria 100.00
Altura bruta de la sección h cm 30.00
Recubrimiento de la sección r cm 15.00
Peralte de la sección d cm 15.00
Acero mínimo a lo ancho del azud cm² 4.20
Espaciamiento Sx cm Con: 3/8 '' 16.97
Sx cm Asumido: no puede ser > a 30 cm 30.00 Redondeo a 0.20m
Acero mínimo a lo largo del azud cm² 4.20
Espaciamiento Sy cm Con: 1/2 '' 30.16
Sy cm Asumido: no puede ser > a 30 cm 30.00 Redondeo
3.20 CÁLCULO DEL ACERO DE REFUERZO POR CONTRACCIÓN DEL CONCRETO
Coeficiente de fricción m Concreto sobre grava y arenas gruesas 0.400 De tablas
Peso por metro lineal de muro Peso Kg 11,026.400 De gráfico
Longitud del muro L m 7.000 De gráfico
Esfuerzo de tracción Tu Kg 6,185.810
Factor de reducción Ø por flexión y tracción simple 0.900
Area del refuerzo As cm² Tu / ( Ø * fy ) 1.636
Longitud de la sección b cm Se considera una longitud unitaria 100.00
Espaciamiento Sx cm Con: 3/8 '' 43.54 Redondeo
Sx cm Asumido: no puede ser > a 30 cm 30.00
r min x
r min y
Asmin x r min x * b * d
Asmin y r min y * b * d
1.65 * 1.7 * m * p * L / 2
CONDICIONES DE DISEÑO COND. L
Bocatoma 13.00
Rejilla 2.01
canal de aducción 2.86
cámara de recolección 1.50
Poza disipadora 1.00
Canal de conducción 5.00
Muros de encauzamiento 10.00
Aleros de muros 1.50
Azud 7.00
UND CANT.BOCATOMA TIROLESA (01 Und)
Limpieza y Roce de Monte m2
Limpieza de lado derecho 1
Limpieza de lado izquierdo 1
Replanteo de Bocatomas, Reservorios y Obras de Arte m2
Bocatomas 1
Camara de recoleccion y Poza disipadora 1
Canal de conduccion 1
Derivación de Río para un Q = 1.00 m³/s m
Riachuelo Terevinto 5 m. antes y 5m. despues 1
Excavación Caja Canal Roca Suelta a Mano m3
Cuerpo de Bocatoma 1
Cámara de recolección de Diseño 1
Poza disipadora 1
Canal de Conducción 1
Muros de encauzamiento 2
Aleros de muros 2
Azud 1
Excavación Caja Canal Roca Fija a Mano m3
Cuerpo de Bocatoma 1
cámara de recolección de Diseño 1
Poza disipadora 1
Canal de conducción 1
Muros de encauzamiento 2
Aleros de muros 2
Azud 1
Excavación Roca Suelta Bajo Agua con Motobomba a Mano m3
Cuerpo de Bocatoma 1
cámara de recolección de Diseño 1
Poza disipadora 1
Canal de conducción 1
Muros de encauzamiento 2
Aleros de muros 2
Azud 1
Eliminación de Material Excedente a Mano m3
Excavación Caja Canal Roca Suelta a Mano 1
Excavación Caja Canal Roca Fija a Mano 1
Excavación Roca Suelta Bajo Agua con Motobomba a Mano 1
Encofrado y Desencofrado de Obras de Arte (+ mantenimiento y limpieza de tableros). m2
canal de aducción 1
cámara de recolección 1
Poza disipadora 1
Azud 1
Encofrado y Desencofrado Caravista de Obras de Arte (+ mantenimiento y limpieza de tableros). m2
Canal de conducción 1
Muros de encauzamiento 1
Aleros de muros 1
Fierro doblado y colocado kg
Azud
1
1
Preparación y Vaceado C°Sº: f'c = 210 Kg/cm2 - Masivo m3
Preparación y Vaceado C°Sº: f'c = 175 Kg/cm2 - Masivo m3
C°C°: f'c=175 kg/cm2 + 30% Piedra - Masivo m3
Mampostería de Piedra Asentada en C°S°: f'c=140 kg/cm2 - Masivo m3
Frotachado en concreto Caravista con mortero cemento/arena 1:1 - Masivo m2
Enrocado con Piedra Pesada (Zampeado), e = 0.30 m a Mano m3
Suministro y Coloc. de Rieles de 60 lbs/yd³ m
Suministro y Colocación de Compuerta Metálica und
Acero Longitudinal Φ 1/2"
Acero Transversal Φ 1/2"
A H e S
7.00
0.41
0.40 0.43 0.20 4.00%
1.40 1.26 0.20
0.80 0.62 0.15
0.30 0.30 0.10
0.30 1.32
0.30 1.32
2.60 0.70
DIMENSIONESPARCIAL TOTAL OBSERVACION
L A H
52.00
1 13.00 2.00 26.00
1 13.00 2.00 26.00
33.00
1 13.00 2 26.00
1 2.50 1.80 4.50
1 5.00 0.5 2.50
23.00
1 23.00 23
1.07
0.00 13.00 7.00 0.40 0.00
0.30 1.90 1.80 0.50 0.51
0.30 1.30 0.95 0.50 0.19
0.30 5.00 0.50 0.50 0.38
0.00 10.00 0.30 0.50 0.00
0.00 1.50 0.30 0.50 0.00
0.00 7.00 2.60 0.50 0.00
22.43
0.50 13.00 7.00 0.40 18.20
0.70 1.90 1.80 0.50 1.20
0.70 1.30 0.95 0.50 0.43
0.70 5.00 0.50 0.50 0.88
0.50 10.00 0.30 0.50 1.50
0.50 1.50 0.30 0.50 0.22
0.00 7.00 2.60 0.50 0.00
29.03
0.50 13.00 7.00 0.40 18.20
0.00 1.90 1.80 0.50 0.00
0.00 1.30 0.95 0.50 0.00
0.00 5.00 0.50 0.50 0.00
0.50 10.00 0.30 0.50 1.50
N° DE VECES
0.50 1.50 0.30 0.50 0.22
1.00 7.00 2.60 0.50 9.10
63.03
1.2 1.07 1.29
1.2 22.43 26.92
1.2 29.03 34.83
26.20
1 2.86 0.40 0.43 2.46
1 1.90 1.80 1.26 9.32
1 1.30 0.95 0.62 2.80
1 7.00 2.60 0.70 11.62
76.94
1 5.00 0.50 0.30 6.00
2 10.00 0.30 1.32 53.53
4 1.50 0.30 1.32 17.40
120.34
9 7.00 0.98 61.74
23 2.60 0.98 58.60
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