Bocatoma Yancao

Transcript

DISEÑO DE UNA BOCATOMA MEMORIA DE CALCULOS A) DATO DATOS S DEL DEL DISE DISEÑO ÑO - Caudal de máximas avenidas Qmax = 4.00 m3/seg - Caudal dominante Q = 1.50 m3/seg - Caudal de captación Qd = 0.050 m3 m3/seg - Pendiente del canal  = 0.0!00 B) SOLU SOLUCI CION ON DEL DEL PRO PROBL BLEM EMA A "enemos #ue el caudal de captación es meno$ #ue la desca$ga p$omedio del $%o & contamos con un 'u(o uni'o$me la #ue nos sugie$e usa$ un )a$$a(e *i(o Qd + Q , además po$ condiciones del p$olema se t$ata de eleva$ el ti$ante del agua a cotas supe$io$es lo #ue implica el uso del a$$a(e esto pus segn el cálculo el ti$ante dominante de las aguas del $%o es ma&o$ #ue la altu$a m%nima del a$$a(e de 0.20 m. b.1 CALCULO DEL ANCHO DE ENCAUSAMIENTO Usando la fórmula: Ae = 2.45 Q 1/2 reemplazando  e=4. m  para ploteo  e= 3 m b.2 Cáculo de la la ve!aa ve!aa de ca"!ac#$ ca"!ac#$ % &.'& sa$emos la siguiente 'ó$mula h1 = ( Q 1 . 5∗ N ∗ Ln ) 2 3 la ventana de captación t$aa(a$á en todo momento como o$i'icio donde 8 Q= caudal de de$ivación = 0.05 m3 m3/seg 9= 9me$o de ventanas = 1.00 :n= nc;o de la ventana de captación = 1.50 m ;1 = 0.0 m Q = 0.05 m3/seg 9 = 1.00 :n = 0.0 m ;1 = 0.1> m Q = 0.05 m3/seg 9 = 1.00 :n = 1.00 m ;1 = 0.10 m Q = 0.05 m3/seg $eempla0 m ;1 = 0.0 m luego conside$ando las dimensiones ;o$i m us#uemos el ángulo de di$ección adecuado ent$e el $%o & el canal  segn iselev α   = arccos        v           r  v e 6>7 donde 8 ?$ = velocidad media del $%o = ?e = velocidad de ent$ada del canal = 0. - 1.> m/seg ?$ = 1.25 m/seg ?e = 1.>0 m/s α = 5.14 α = 5.00 de la cual la velocidad media del $%o es8 luego & asumido en la 'ó$mula 6>7 tenemos 8 tomamos 8 @ el ángulo al'a dee esta$ ent$e los 0@ & 10@ de all% elegi$emos el valo$ de 10@ además es mas conveniente topog$á'icamente % $e#ue$imos pa$a datos poste$io$es la pendiente p$omedio del lec;o del $%o pa$a la cual tomamos los datos del pe$'il longitudinal del $%o con el pe$'il de 'ondo el ti$ante a todo lo la$go & calculamos una ecuación de $eg$esión de una $ecta la pendiente de la ecuación de la $ecta del plano de pe$'il  ( = 0.150 m/m rejillas de la ventana de captación : se usa$á 'ie$$o o platinas de 1/4A B 0.>0 m de espeso$ pa$a evita$ el ing$eso de mate$iales no deseados con un talud $ecomendale de 1 1/4  pa$a 'acilita$ la limpie! pulg ? = velocidad del 'lu(o en las $e(illas 1.>0 4!.>3 pulg/seg β = angulo de inclinación de las $e(illas E 45@ - !2@F α = angulo de ing$eso calculado ante$io$mente 5.00 @ e = espaciamiento ent$e $e(illas es 3.4 pulg 45.00 @ 0.10 m $eempla5 m luego altu$a total de la ventana de captación se$á H ;v = ;1 G ;e ;v = 0.4 m luego el anc;o $eal po$ uso de las $e(illas se$á Ln b = cos θ + φ∗ Nr donde 8 θ= ángulo de desviación '$ontal :n= longitud del anc;o de la ventana el nIme$o de $e(illas es θ = 10.00 @ 647 9@$= nme$o de $e(illas a coloca$  9@ $ = :n/010-1 9@ $ =  = ! und $eempla = anc;o del canal de conducción > calculamos con el caudal de diseKo la misma #ue se ;alla$á a una sección de maxima e'iciencia & m%nima in'ilt$ación pa$a lo cual usamos el p$og$ama canales. fig 01 de las cuales 8 seccion de máxima e'iciencia luego el anc;o del canal de de$ivacion > 1 = 50.000 m > = 0.500 m pa$a ploteo 0.500 m & si $eemplamos en la ec. 657 tenemos la longitud de t$ansición 8 : = 1. m b.' D#e*o del ba++a,e H al!u+a del ba++a,e pa$a su cálculo tend$emos en cuenta lo siguiente 627  PB= h+ P+ 0. 1 donde P = altu$a neta del a$$a(e = 0.40 m 6estimado de acue$do a las conside$aciones del diseKo7 ; = altu$a de ventana de captación 0.10 ca$ga de segu$idad P) luego en 1 = 0.4 m = 0. m b.- Caudal á/#o de de+#vac#$ se calcula la ca$ga so$e el a$$a(e conside$ando la situación mas c$%tica es deci$ #ue toda la avenida pase so$e el a$$a(e 6!7 3 Q =C  .  L .  H  2 Q= caudal máximo 4.00 m3/seg c= coe'iciente >.>0 coe'iciente de desca$ga := anc;o total #ue tend$á el a$$a(e 3.00 m $eempla m el nivel de máxima se$á la suma de la cota de la c$esta mas la ca$ga so$e el a$$a(e 9L = 1.5  G P) m b.0 deca+a a!+ave de la ve!aa de ca"!ac#$ 1 ( 2 3 3 Q 1=  √ 2 g∗C ∗ L∗  H 22 − H 12 3 C= ;>= coe'iciente de desca$ga en o$i'icios sume$gidos ) 67 0.20 es la ca$ga total medida desde el nivel de aguas ;asta la coe$tu$a in'e$io$ de la compue$ta ;>= GvG0.10 ;> = 1.1 m ;1= ca$ga total medida desde el nivel de agua ;asta la c$esta del o$i'icio := longitud de la c$esta 6en este caso anc;o total de la ventana de captación7 ;1=G0.10 ;1 = 0.> m : = 0.2 m Q1 = 0.5 m3/seg luego $eempla = 0.>5 m luego el ti$ante N> = Y 2= Pb+ H 0 +0 . 2− Dh1 6107 donde 8 P = 0. m o = 0.!> m luego en 10 N> = 1.54 m b.3 dimensionamiento del barraje : de acue$do a los pe$'iles O 6ate$ expe$imental station7 & con la pendiente ve$tical de ca$ga aguas a$$ia el pe$'il tipo C$eague$ tenemos 8 1.85  X  6117 0.85  H d∗Y  =2∗ donde 8  x & = son coo$denadas de pe$'il de la c$esta con o$igen en el punto mas alto8 d = altu$a de diseKo pa$a un caudal máximo de !5RQmax Qd de la 'ó$mula 6!7 = 3.00 m3/s 3 Q =C  .  L .  H  2 donde c= >.>0 coe'iciente := 3.00 anc;o total del a$$a(e menos anc;o asumido $eempla 0.100 0.011 3 0.>00 0.04 4 0.30 0.0 5 0.40 0.14 2 0.50 0.>> 0.400 ! 0.20 0.30 0.>00  0.!0 0.40 0.000  0.0 0.5> 10 0.0 0.24 1.400 1.>00 1.000 11 1.00 0.! 1> 1.10 0.3 13 1.>0 1.10 14 1.30 1.>! 0.00 0.200 0.00 0.>0 0.40 0.20 0.0 1.00 1.>0 1.40 algunas dimensiones pa$a el ploteo del pe$'il C$eague$  I1= 0.>> H d = 0.1! m I2= 0.1!5 H d = 0.10 m $= 0.> H d = 0.1> m $T = 0.5 H d = 0.30 m $= cu$va de desca$ga Mimencionamiento de la )ase del )a$$a(e B= H  t  ( γ c −1 ) Monde8 t=altu$a de ca$ga total γ =peso especi'ico del conc$eto )= 61>7 1/ 2 1.3 b.4 calculo de la lo#!ud del colc5$ d##"ado+  $e#ue$imos calcula$ el ti$ante de agua en la cu$va de desca$ga pa$a lo cual ;acemos uso del ecuacion de )e$noulli en la c$esta & en esta cu$va P G  d G ?dU>/>g = 1 G ?1U>/>g despe(ando 8  PB + H d + 1 2∗ g ( ) Q ∗ 2 d  L∗ H d  H 1 + = 1 2g ( ) ∗ Qd 2 6137  L∗ H 1 donde 8 P = 0. m d = 0.5 m Qd = 3.00 m3/s : = 3.00 m d P 1 $eempla.00 m luego el ti$ante aguas aa(o se$á 8 'ig 04 de la 'ig 04 calculamos 8 Nn = l ti$ante aguas aa(o se$á Nn = 0.>1 m b.6 Cálculo de e"eo+ del colc5o d##"ado+  se calcula con la 'o$mula de "a$aimovic; e = 0 . 2∗ q 0 .5 ∗ z 0.25 6147 6157  z = Pb + Hd− Yn donde 8 P = 0. m d = 0.5 m Nn = 0.>1 m #= 1.00 m>/seg caudal po$ unidad de anc;o Qd = 3.00 m3/s : = 3.00 m $eempla5 m e = 0.>1 m 1.3 b.7 El de!ell$ al 8#al del colc5$ se calcula con la 'o$mula de ?igsvgo8 / 6127 ) / −Yn 1 2 1 2  H= ! ( q ( z ) donde 8 D= esta en 'unción de la longitud del colc;on disipado$ & el ti$ante no$mal aguas aa(o := pe$o 8 1.20 m :s = 0. H : :s = 1.> m Nn = 0.>1 m = 2.10 de la tala :s/Nn  +5 1.40 5.00 1.30 10.00 1.>0 >0.00 1.00 tala > :s/Nn = 1.>50 de tala > luego 8 #= 1.00 m>/seg caudal po$ unidad de anc;o <= 1.>5 m Nn= 0.>1 m $eempla0 po$ condiciones del p$olema tenemos 8 en la supe$'icie se cuenta con un mate$ial de g$ava cuad$ada de 0.4 m de espeso$J con un tamaKo máximo del >1/>AJ la #ue puede se$ conside$ada como pied$as pa$a cual valo$ se tiene C = 0. P = 0. m :uego en la ecuación 1! tenemos 8 : = 0.2 m : = 0.!0 m :a = :a = 0.42 m :a = 0.50 m : V  = 1.>5 m : V 1.50 : = 1.50 pa$a ploteo delantal aguas arriba será  >/3H : 617 pa$a ploteo b.11 co!+ol de la 8#l!+ac#$ = P = c. 617 P G d - Nn 0. m d = 0.5 m Nn = 0.>1 m - calculo del de!ell$ aua a++#ba 1.3 :d=0.> 1.3 >.00 0.50 0.30 usando el mtodo de )lig;  L≥ ∑  L 6>07 # 1.50 = :d G 0.G0.>3 G0.>1 :d = 0.12 m :d = 0.>0 m b.12 lueo la al!u+a del ecaua#e!o la!e+al e+á el = el = P  G  d G ): 6>17 donde8 P = 0. m d = 0.!> m ): = 0.50 m >.1 m cu&a altu$a es dete$minada po$ la cu$va de $emanso el u+o de ecau9a#e!o de!+o de la "o9a de d##"ac#$ e+á mp = & G ): 6>>7 donde 8 &= ti$ante con(ugado = mp = 1.5! >.1 m 0.00