Diseño Hidraulico S. Krochin

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Este texto contiene normas para el Diseño Hidráulico de diferentes componentes importantes tales como: captaciones, conducciones, canales, etc. A pesar de su antigüedad sigue siendo un texto válido y utilizado.

Text of Diseño Hidraulico S. Krochin

  • QUITO ECUADOR/986

    TERCERA EDICION

    DISE~OHIDRAULICO

    SVIATOSLAV KROCHIN

  • Impreso y heche en Quito, EcuadorEDITORIAL DE LA ESCU ELA POLlTECNICA NACIONAL

    Todos los derecbos de reproduccion Yreedicion (Copyrigbt) reservados por el autor

    Segunda edition, 1978

    Prlrnera edition, 1968

  • I'

    I

  • )El autor agradece a todas las personas que con su criticaconstructioa 0 en otra forma to han ayudado y expresa Laesperan-za de heber conseguido algunos mejoras en esta edicion, haciendaIa obra mas util.

    Se han corregido los errores detectados y se ha tratado dehacer mas claro eL texto suprimiendo informacion irreleoante y a-clarando y ampliando puntos obscuros.

    PROLOGO A LA SEGUNDA EDICION

    Es La esperanza del autor que Ia compilacion y unificaciondel material sean suticientemente claros y que este libro sea de al-gurus utilidad para los ingenieros que realizan este tipo de trabajo.

    Algunos partes del trabajo son ligerasmodificaciones de ar-ticulos publicados por el autor en distintas reuistas, entre eliasprincipalmente Ia reuista Riego del Instituto Nacional de RecursosHidrtiulicos y de Loscopiados de un curso de diseiio hidrdulico pa-ra post-graduados dictado por el mismo en La Unioersidad Centraldel Ecuador.

    En un trabajo de esta naturaleza. el autor ha utilizado nu-merosas [uentes de informacion y se cita La bibliografia respectioaaunque es posible que inaduertidamente se haya omitido alguna re-[erencia.

    Se ha tratado de presentar Losmetodos de diseiio en La for-ma mas sencilla, euitando Loscasos poco usuales. A lgunos de estosmetodos son aproximados y se recaLcapor Lo tanto eL hecho queeste texto es btisicamente de orientacion y es responsabilidad delproyectista ampliar 0 refinar Losctilculos siernpre que las condicio-nes de una determinada obra as!' lo exijan.

    En eLpresente trabajo se ha querido compilar sistematicay ordenadamente los criterios y principios en los que se basa el di-seiio de obras hidrdulicas comunes en el pat's.

    PROLOGO A LA PRIIV'ERA EDICION

  • ~\\.

  • 9296

    2323282932354146

    22

    21

    6

    13

    Descrtpcion 125Disefio 130

    6.2.1.6.22.

    5.2.2. Calculo de la Galerfa _ 1055.3. Tomas en P (os de Llanuras 1 15

    6. Desarenadores 1246.1. Generalidades 124

    6.2. Desarenador de lavado intermitente _ 125

    Toma de Rejilla de Fondo .

    5.2.1. Calculo de la Rejilla _5.2.

    Metoda de Bligh .......................................................... 62Metodo de Lane ........................................................... 65Mthodo Hidrcdinarnico ............................................... _ 68M~todo Grafico .......................................................... 74Cornparacion de Mlhodos ............................................. 77

    5.1.1.8. Calculo del Dentellon .................................................. 90

    Forma del Vertedero 46Estabilidad del Azud ............................................... 52Disipacion de Energ(a ............................................. 55

    5.1.1.7. Movimiento de Agua bajo la Presa................................ _ 61

    Ubicaci6n y Forma de Construccien de la Toma .Reja de Entrada ......................................................... ,Desrrpiador ............................................................... ,T ransrcion ..................................................................Regulation de la Creciente ............................................Cilculo del Azud ..........................................................

    5.1.1.1.5.1.1.2.5.1.1.3.5.1.1.4.5.1.1.5.5.1.1.6.

    Tomas Convencionales .5.1.1.

    Introduccion ' .Principios de Utilizacion de Recursos Hidraullcos .Generalidades sobre rros .Clasificaclnn de 0 bras Hidraulicas .Obras de Captacien .Obras de Toma en Rfos de Montana .

    CONTENIDO

    l.

    2.3.4.5.5.1

  • 205211211222223

    Velocidad de Consrruccirin ..7.-1.-15. Medidas de seguridad

    Fases de la Consrruccicn

    Merodos Utilizados .Entibaciones .. .

    7.4.4.1.7A.4.2.7.-IA.3.7.4.4.-1.

    7.4.4. Construccion de Tuncles ..

    7.43.1. Consideracionessobre el Terr~no..................................... 1967.4.3.2. Calculo del Revesrtmiento . 198

    183

    7.4.3 Rcvestimien to de Tuncles .7.4.2. Diserio de I. Seccion7.4.1. Gcncralidadcs . 182

    1697 3.5.2. Djferentes tipos de Revesrirnientos 170Tuneles

    7.3.5.1. FinaJidad y J ustificacicn

    7.3.4. Velocidades Adrnisibles 1667.3.5. Revestirniento en Canales ..

    1551561581it!162165

    143

    154

    133

    134

    1401

  • 9.5. Efic'Tencia 2879.6. Requerimienro de Riego 288

    9.7. Conduccion del Agua 288

    28~Lluvia Efectiva9.4.

    9. Obras para Riego ..9.1. Principios Generales _............................................. 21!4

    9.2. Uso Consu ntivo 284

    9.3. Lluvia Probable 285

    211iS8.4.3. Rugosidad Artificial

    8.4.2.1. DescripcionGeneral 2688.4.2.2. DiserioHidraulieo 2698.4.2.3. Diseiio Estructural 213

    26026'264266

    8.4.2. Rapidas en forma de escalera .

    Curvas Horizontales ..Aireacion .Formaci6n de Ondas ..Deflectores ..

    8.4.1.3.8.4.1.4.8.4.1.5.8.4.1.6.

    8.4. Rapidas 254

    8.4.1. Canales de gran pendiente ..

    8.4.1.1. Normas de Diseiio 2558.4.1.2. Curvas Verticales de Enlace .................. 258

    233234243249

    Criterios de Diserio .Aliviaderos en forma de vertedero ..Aliviaderos en forma de sifon .Ondas de traslacion .

    8.3.1.8.3.2.8.3.3.8.3.4.

    8.1 .1 . Acued uctos........... 2268.1.2. Rellenos..................................................................... 2288.1.3. Sifones 230

    8.2. Pasos de Aguas Lluvias 232

    8.3. Aliviaderos 233

    216

    226Obras Especiales en CanalesCruces de Quebradas y Depresiones .

    8.8.1.

  • 11.4.4. Hidrograma Unitario 38711.U. Metodos Estadfsticos

    373

    383rio

    11.4.1. Uso de Formulas Empfricas r: 36711.4.2. Determinacion en funci6n de las caractertsticas del -

    362Calculos de Creciente11.4.

    II 2. Curva de Distribucion de Frecuencias .. 35711.3. Curva de Duracion 359

    355Caudales de Disefio11.1.

    Datos Hidrol6gicos11.

    APENDICES

    10.2.1 Calculo del Oi.imetro 31110 2 2 Numcro de Tubenas 32010.2 3. Variacion del Diarnetro 32010.2.4. Colocacion de ta Tubcr ia 328

    10.3. Apovos v Anclajes .. ..10.3.1. Calculo de Fuerzas 33010.3.2. Apovos lntermedios 33410.3.3. Diseno del Anclaje 335

    IO.t Golpe de Ariete ,.. 34010.5. Chimenea de Equilibrio............................................................ 3SI)

    31510.1.4. Rejillas ....Tuberfa de Presion10.2.

    10. I. Tanque de Presion ..10.1.1. Generalidades 30310.1.2. Entrada de Aire 30910.1.3. Calculo del Volumen 301'

    10. Obras para Aprovechamientos Electricos 391

    9.8. Distribucion del agua .. 2S9

    9.9. Partidores y Medidores 291

  • Flujo en Cruces Abiertos .

    12.3.1. Flujo uniforme 39912.3.2. Flujo no uniforme 41412.3.3. Curvas de remanso 42Q12.3.4. Resalto Hidraulico 425

    Calculo de Vertedero

    393

    396

    Calculo de cornpuertas .12.1.

    12.2.

    12.3.

    12. Nociones Basicasde Hidraulica .

  • -; . 11 \ 1 I,.m.t ca I~a par rueda 218Grafico 4 Espesor de revestimiento en tuneles 20.

    7 - 11 Propiedades de rocas.......................................................................... 1997 - 12 Relacion presion horizontal/ presion vertical 200

    181J

    19E>

    14615015215815916016116918?188

    131

    Grafico 2 Caiculo de TunelesG rafico 3 Calculo de T unsles

    Valores de inclinacion de talud .Calculo de canales de minimo per (metro _ _ .Volumenes de excavacion de plataforma .Perdidas de filtraci6n .Valores "C" de Etcheverry _ _.._Valores "C" de Davis .Valorcs "C" de Moritz .Velocidades no erosivas .Calculo de Tuneles tipo baul _ .Calculo de tuneles de seccion Circular .

    Velocidades de sedirnentacion

    7 - 17-27-37-47 - 57-67 - 77-87-97 -10

    6-1

    Grafico 1 Perdidas en tuberfas 126

    1 - 1 Datos de algunos r lOS ............................................................ 35 - 1 Coordenadas d el Perfil Creager - Ofizerov 495 -2 Coeficiente de correccion por variacion de carga 505 - 3 Coeficiente de correccion por sumersion 515 - 4 Relacion ancho del azud/carga 535 - 5 Coeficiente de friccion 535 - 6 Coeficiente de filtracron 645 - 7 Coeficiente de Permeabllidad 765 - 8 Calculo de dimensiones de la rejilla 102

    P~g.

    INDICE DE TABLAS Y DE GRAFICOS

    Tabla

  • Grafico 7 Perdidas en el resalto 429

    40Q403404408

    4'"Calculo de Canales

    Valores K de Bazin ..Valores n de Manning ..Equlvalencia de Balin Manning ..Calculo de Canales .

    122123124125126

    GrMico 6 Diagrama de Moody 401

    281

    331

    364385

    396

    Valores de T de Rybkin ..Correcciones para crecientes _ ..

    Coeficientes para compuertas .

    Friccion en apoyos

    RugosidadArtificial ..8 . I

    10 111 . 111 212 1

    G rafico 5 Vertederos Laterales 238

  • NOTACION

    a - an gu1,0, coeficiente A areaByb- ancho normal al flujo

    C celeridad de la onda C coeficiented profundidad de agua 0 diarnetroe - eficiencia E Energ(a, Empuje 0 Modulo

    de elasticidadf coeficiente de friccion, F Fuerza

    coeficiente9 9,8 m/s2 G pesoh perdida de carga H carga totali pendiente geometrica J pendiente hidraulica

    Kyk- coeficientesLyl- Longitud paralela al flujom- masa, talud ~ coeficiente de vertedero,

    mementon coeficiente de Manning N fuerza normal, potenciap presion P per {metro mojadoq caudal por unidad de Q caudal

    anchor radio R radio hidraulicoS coeficiente sumersion, S subpresion

    esfuerzo, separaciont