EJERCICIO Diseñar la rejilla lateral en la cual se desea

captar un caudal de estiaje de Q = 3.1 m3/s

P1 = 1.3 m

H= 0.75 m

z= 0.10

P2 = 1.5 m

k=0.87

Z= diferencia de elevación de las superficies de

aguas arribas y debajo .

Hn= elevación del agua sobre la cresta.

y2= elevación sobre el fondo, aguas abajo.

gPH

H

PH

HMo 2

1285,01

1

045,0407,0

2

Según Konovalov:

DISEÑO DE LA REJILLA

947.1Mo

81.9*23.175.0

75.0285,01

3.175.0

75.0*045,0407,0

2

Mo

Mo= Coeficiente de vertedero

Corrección por sumersión

mHn 65.0

945.1Mo

2

155,01

0133,0794,1

PH

H

HMo

Según Bazin:

2

3.175.0

75.055,01

75.0

0133,0794,1Mo

10.075.0 Hn

3

22,0105,1

H

z

P

Hns

Según Bazin:

385,02/3

1

H

Hns

Según Villemonte:

5829.0s

3

75.0

1.0

5.1

65.02,0105,1

s

Debido a la contracción lateral producida por los barrotes, se toma un

coeficiente adicional de pérdida:

k

COEFICIENTE DE PERDIDA DE

LA REJILLA

0.7 - 0.95

87.0k

531.0s

385,02/3

75.0

65.01

s

Para considerar sumergido el vertedero, deben cumplirse las

condiciones:

CÁLCULO DE LA REJILLA

EI ancho libre necesario para la reja se obtiene con la siguiente

fórmula:

5.195.1

okok

5.165.03.1 7.0)5.1/1.0(

mb

mb

5

838.4

2/375.0*945.1*5829.0*87.0

1.3b

Número de espacios entre barrotes:

03.0

5n

167n

Se toma una separación entre barrotes

igual a 0,03 m y un ancho de barrotes de

0,015 m.

S= 0.5829,

Mo= 1.945

El número de barrotes:

El ancho de la reja es:

Chequeo de caudal de entrada en rejilla:

1661167

mB 50.7

smQ /20.3 3

)015.0*166(5B

2/375.0*5*945.1*5829.0*87.0Q

Para un diseño conservador:

% DE OBTURACION

10% - 40%

%20

mb 6'

)5(2.05' b

Número de espacios entre barrotes:

03.0

6n

200n

El número de barrotes:

El ancho total de la reja

Chequeo de caudal

1991200

mB 9'

smQ /8.3 3

)015.0*199(6' B

2/375.0*6*954.1*5829.0*87.0Q

Vc

VrInvCos'

Cálculo del ángulo de inclinación de la reja respecto a la corriente del

río.

5.12

La velocidad del río

sm

ma

A

QVr

10maQ

smVr /218.0

46

1

Asm

Vc

46

10Vr

4.77'

00 4.7790

Caudal medio

anual (dato)

Area sección

mojada (dato)

Veloc. Pasa por

reja (dato)

Realizar el diseño del desripiador. Los

datos son los siguientes:

mHn 65.0

mP 5.12

mz 10.0

mP 1.13

smQ /38.3

mB 9'

DISEÑO DEL DESRIPIADOR

Según Bazin:

906.1Mo

2

5.165.0

75.055,01

65.0

0133,0794,1Mo

Corrección por sumersión

mHn 55.0'

912.1Mo

Según Konovalov:

gPHn

Hn

PHn

HnMo 2

2285,01

2

045,0407,0

2

)81.9(25.165.0

65.0285,01

5.165.0

)65.0(045,0407,0

2

Mo

10.065.0' Hn

3

3

'2,0105,1

Hn

z

P

Hns

Según Bazin:

Según Villemonte:

385,02/3

'1

Hn

Hns

619.0s

559.0s

3

65.0

10.0

1.1

55.02,0105,1

s

385,02/3

65.0

55.01

s

EI caudal mayorado es el que se calculó en el chequeo de caudal.

mb 06.7

2/365.0*906.1*619.0*87.0

8.3b

EI vertedero de salida:

VERTEDERO

Cálculo del largo del desripiador

También el largo del desripiador se calcula en función del resalto

sumergido:

Se calcula el calado contraído al pie del azud - Según Bernoulli

mL 37.4

5.12tan2

06.79L

95.0'k

k' 0.95 0.85 Para azud con compuertas sobre la cresta.

1 0.9 Para azud sin compuertas

Altura desde el pie del vertedero hasta la superficie del nivel aguas

arriba.

mTo 25.2

10.065.05.1 To

9

8.3q

)025.2)(81.9(295.0

422.0

cond

422.0q

Mediante aproximaciones sucesivas encontramos el valor

correspondiente a d1

d0 con 0

d1 con 0.06689239

d2 con 0.06790948 CONTINUAR

d3 con 0.06792531 CONTINUAR

d4 con 0.06792555 OK

d5 con 0.06792556 OK

md 0679.01

Se calcula la profundidad o calado conjugado:

Longitud del resalto

Para que el resalto alcance a formarse, necesita de una cierta

longitud que es la que se debe dar al zampeado o cajón

amortiguador según el caso.

Según Pavlovski: )9.1(5.2 12 ddL

md 698.02

mL 147.3

)1))0679.0(81.9

)422.0(8(1(

2

0679.03

2

2 d

)0679.0)698.0(9.1(5.2 L

nHPd 22

Finalmente se debe chequear que: 65.05.12 d

Según Bakhmetev: )(5 12 yyL

mL 152.3

Según Safranetz: 25.4 dL

mL 142.3

)698.0(5.4L

)0679.0698.0(5 L

CÁLCULO TRANSICION

DESRIPIADOR – CANAL AL

DESARENADOR

Lrc

12,5º

TransiciónCanal

LONG. TRANSICION

A la salida de la transición se tiene los siguientes elementos

geométricos:

d2

b

0m

015.0n

%2J

md 652.02

8/3

22/1

3/2

)0102)(02.0(

)2)(8.3(015.0

d

mb 304.12 2

2 851.0 mA

mP 609.22

326.02 R

smV /466.42

)652.0(2b )652.0(304.12 A

))652.0(2(304.12 P

609.2

851.02 R

851.0

8.32 V

222 2dbP

Cálculo de la longitud de la transición

Al comienzo de la transición.

mL 98.12

md 12.01

No es posible

porque es

muy pequeño

5.12tan2

304.106.7 L

06.7

851.01 d

Carga de velocidad.

318.3 E

smV /25.01

)65.05.1(06.7

8.31

V

)81.9(2

25.0 2

El calado al comienzo de la transición no puede ser menor que

Velocidad de aproximación del vertedero al inicio de la

transición.

Carga de velocidad.

md 752.11

smV /307.01

381.4 E

1.1652.01 d

)752.1(06.7

8.31 V

)81.9(2

307.0 2

Pérdida en la superficie del agua.

Tipo de transición C

En curva 0.10

Con cuadrante de

círculo

0.15

Recta 0.30 3156.1Z

Cálculo de Hf

012.1fh

)81.9(2

307.0466.4 22 fh

012.1)30.01( Z

CÁLCULO DE LA COMPUERTA

DE LAVADO DEL DESRIPIADOR

Para eliminar las piedras que se depositan en el fondo del

desripiador, debe dejarse una compuerta que conecte con

el canal de desfogue. El canal debe tener una gradiente

suficiente para conseguir una velocidad de lavado alta y

que sea capaz de arrastrar todas las piedras.

Para eliminar las piedras que se depositan en el fondo del

desripiador, debe dejarse una compuerta que conecte con

el canal de desfogue. El canal debe tener una gradiente

suficiente para conseguir una velocidad de lavado alta y

que sea capaz de arrastrar todas las piedras.

La velocidad del agua no debe ser inferior a 2 m/s. para

que pueda arrastrar los sedimentos.

Las compuertas son un caso de orificios grandes, es decir,

aquellas en las que la dimensión vertical “a” es

despreciable, comparada con la carga H. Generalmente se

consideran como tales aquellas en las que esta relación

1.0H

a

En este caso la carga en distintos puntos de la sección

del orificio es diferente y no se puede admitir la

suposición de la igualdad de velocidades tal como se

hace en los orificios, por lo que consideramos flujo bajo

compuertas.

))((2 aehgbaekQ da

g

VHhda

2

2

Por simplicidad de cálculo se utilizan fórmulas

aproximadas para las compuertas cuya forma es igual que

para orificios.

Donde:

K - coeficiente de velocidad (0.95 a 0.97).

e - coeficiente en función de las alturas de carga

y de paso del agua (e = a/H).

a - altura de paso de agua de la compuerta, (m).

b - ancho de la compuerta, (m).

hda - altura de agua tras la compuerta, (m).

• Cálculo de la sección del canal de desfogue.

6.7QL

)8.3(2QL

md 845.02

8/3

22/1

3/2

)0102)(02.0(

)2)(6.7(015.0

d

QL=caudal limpieza

6915.1b 43.1A

))845.0(2(6915.1 P

)845.0(2b )845.0(6915.1A

79.2P

422.0R

31.5V

79.2

43.1R

43.1

6.7V

))(2

(22

aeg

VHgbaekQ

)(2 0 hzHgbaekQ

•Cálculo y diseño de la compuerta

Para compuerta libre

Para compuerta sumergida.

Cálculo y diseño de la compuerta.

k'' 0.95 0.85 Para azud con compuertas sobre la cresta.

1 0.9 Para azud sin compuertas

95.0"k

7.1a 5.2Hcomp

0VSe considera

la compuerta

cerrada

68.0/ Hcompa

1.068.0

Datos asumidos: a, y Hcomp.

La compuerta no trabaja sumergida

Para nuestro caso adoptamos :

El coeficiente e se determina de acuerdo a la tabla siguiente:

a/H e a/H e

0.00 0.611 0.55 0.650

0.10 0.615 0.60 0.660

0.15 0.618 0.65 0.675

0.20 0.620 0.70 0.690

0.25 0.622 0.75 0.705

0.30 0.625 0.80 0.720

0.35 0.628 0.85 0.745

0.40 0.630 0.90 0.780

0.45 0.638 0.95 0.835

0.50 0.645 1.00 1.000

Para compuerta libre

))(2

(2''2

aeg

VHcompgbaekQ

57.9Q

Q tiene que ser mayor a QL

Con la relación de a / Hcomp se interpola para encontrar el valor de e

684.0e

))7.1684.0(5.2)(81.9(26915.17.1684.095.0 Q

6.757.9

REGULACIÓN DE LA CRECIENTE

Cerca de una toma vivirá un guardián quien tendrá

instrucciones para cerrar la compuerta de admisión en

época de crecientes, sin embargo, la creciente puede

ocurrir durante la noche o ser demasiado rápida y no dar

tiempo al guardián para que haga algo. Por esto, para la

seguridad del canal, toda toma debe diseñarse en tal

forma que pueda por si sola permitir el paso de la

creciente máxima sin sufrir ningún daño.

Se acepta que en creciente el canal trabajará con una cierta

sobrecarga, entre el 10% y el 20% del caudal de diseño y

se calcula el calado correspondiente.

79.60

79.50 79.40

79.10 0.50 0.40 0.40

79.10 0.30

0.60 0.60 78.80 0.30

0.80 78.50

78.30 0.2%

ESQUEMA

H=

P=

z=0.1 z=0.1

Hn=

P1= Y1=

h =

hn=

Y2=

2

3

2 oHgmbQ 3

2

2

gmb

QHo

mH o 92.181.9200.745.0

00.37 3

2

2

55.011PH

Hm

o

o

Q crecida = 37.00 m3/s.

b = 7.00 m (impuesto de la topografía del terreno)

m = 0.45 (pagina 90, Manual de cálculos hidráulicos de

Kiseliov. Moscu - 1961)

EJERCICIO

smQcrecida /11 3

mbrio 6

45.0m

3.1Pa

946.0Ho3/2))81.9(2645.0

11(

Ho

Impuesto topografía del terreno

(pagina 90, Manual de cálculos hidráulicos

de Kiseliov. Moscu - 1961)

2

3

2 oHgmbQ

mH 889.0

Despejar de la ecuación anterior H

3/2

2

)81.9(263.1946.0

946.055.01

11

H

2

32

`

0

`

0 *255.01 HgbPH

HmQ

Altura de agua sobre cresta

838.0Vo

mHo 924.0'

6)889.03.1(

11

Vo

)81.9(2

838.0889.0'

2

Ho

Lámina de agua superior del azud