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SECUENCIA DE CALCULO DE LA DEMANDA.
1. CALCULO DEL NUMERO DE VIVIENDAS
POBLACION FUTURA: (Pf) = 8560 hab. (20 años: 2018)
DENSIDAD DE VIVIENDAS: (D) = 4.5 hab/viv.
N° DE VIVIENDAS = Pf/D = 1902.22 viv.
2. PRONOSTICO DE ABONADOS DOMESTICOS
Para el calculo de abonados domésticos se tinen en cuenta los coeficientes encontrados en la LAMINA N° 2.5
( Pronostico del coeficiente de electrificación ) de acuerdo al peridodo de diseño.
N° de viv TIPO. = N° Viv * Coef. de electrificación
En la tabla podemos observar las siguientes categorias:
TIPO: A Población que tiene el servicio eléctrico (todos abonados)
TIPO: B-1 Población que tiene el servicio eléctrico (Limitado en permitir nuevos abonados)
TIPO: B-2 Población que tiene servicio eléctrico restringido (No perminte nuevos abonados)
TIPO: C-1 Población que no tiene servicio eléctrico
TIPO: C-2 Población que no tiene servicio eléctrico y no tiene planeamiento urbano definido
* Para un periodo de 20 años, encontramos los siguiente coeficientes:
Coef. TIPO A = 0.78
Coef. TIPO B-1 = 0.68
Coef. TIPO C-1 = 0.58
* Tomamos el coeficiente del TIPO A para las características de nuestra población
N° de abonados domest. = 1483.73
LUEGO :
NUMERO DE ABONADOS DOMESTICOS = 1483.73
3. PRONOSTICO DE ABONADOS COMERCIALES
Se encuentra teniendo en cuenta la lámina N° 2.3 (Pronostico de la Relación entre el Número de Abonados Do -
mésticos y el número de abonados comerciales)
Para nuestro caso tenemos:
N° DE ABONADOS DOMESTICOS / N° DE ABONADOS COMERCIALES = 4 a 7
* Obtamos por un valor de 5.5
Luego:
N° DE ABONADOS COMERCIALES = N° DE ABONADOS DOMESTICOS / 5.5
NUMERO DE ABONADOS COMERCIALES = 269.77
4. PRONOSTICO DEL CONSUMO DOMESTICO Y ALUMBRADO PÚBLICO
* Se calcula utiilizando las ecuacones siguientes según el tipo de localidad:
LOCALIDAD POBLACIÓN
LOCALIDAD A : > 3000 Y = 78.3997 X ^ ( 0.3844 ) ..........
LOCALIDAD B : 1000 a 3000 Y = 75.3152 X ^ ( 0.3627 ) ..........
LOCALIDAD A : > 1000 Y = 74.9688 X ^ ( 0.3293 ) ..........
En donde:
Y : Consumo unitario doméstico y alumbrado público.
X : Número de abonados domésticos = 1483.73
NOTA: Estas ecuaciones según el tipo de localidad lo podemos encontrar en la lamina N° 2.6 ( Consumo
unitario doméstico vs. Numero de abonados domésticos. )
* Para nuestro caso se usará la ecuación ( 1 ) para una población > 3000 hab.
Y = 868.24
CONSUMO UNITARIO DOMESTICO Y ALUMBRADO PUBLICO : 868.24
CONSUMO ANUAL = CONSUMO UNITARIO DOMESTICO * N° DE ABONADOS
CONSUMO ANUAL DOMESTICO = 1288242.84 Kwh /año
5. PRONOSTICO DEL CONSUMO COMERCIAL
ECUACIÓN
Kw h/ año / abon
Kw / año / abon
* Se encuentra con la siguiente relación
CONSUMO UNITARIO COMERCIAL / CONSUMO UNITARIO DOMESTICO = K
K : CONSTANTE SEGUN EL TIPO DE POBLACION
TIPO DE POBLACIÓN K
TIPO A 1.25
TIPO B-1 1.1
TIPO B-2 1.05
TIPO C-1 1.05
TIPO C-2 1
* Para nuestro caso tomamos el coeficiente de la población de TIPO A ( 1.25 )
LUEGO:
CONSUMO UNITARIO COMERCIAL = 1.25 *CONS UNITARIO DOMEST
CONSUMO UNITARIO COMERCIAL = 1085.31
CONSUMO ANUAL COMERCIAL = CONSUMO UNITARIO COMERICAL * N°ABON COM
CONSUMO ANUAL COMERCIAL = 292782.46
6. PRONOSTICO DEL CONSUMO INDUSTRIAL
Para el cálculo de el consumo industrial, se realiza una encuesta, para nuestro trabajo consideramos que la
encuesta arrojo los siguientes resultados:
* Consumo Zapateria: 0.5 Kwh/día
* Consumo Panederia ( 2 ) 3 Kwh/día
* Consumo Carpintería 1.5 Kwh/día
TOTAL 5 Kw/día 1825
Para un periodo de diseño de 20 años se considera:
* Para 5 años 20% = 0.2
* Para 15 años 10% = 0.1
Para una proyección de consumo industria futuro se emplea el método de interés compuesto de demandas
Df = Da * ( 1 + r )^t
donde: Df : demanda futura
Da : demanda actual 1825
r : tasa de crecimiento 0.20 0.10
t : periodo 5 15
LUEGO:
Para 5 años Df = 4541.18 Kw h/ año
Kw h / año
Kw h / año /abon comer
Kwh/año
Para 15 años Df = 7623.48 Kwh / año
7. PRONOSTICO DEL CONSUMO DE CARGAS ESPECIALES ( CCE )
Es el consumo de centro de servicio público como colegio, escuelas, hospitales etc y se calcula con la
formula siguiente:
CCE = 3% ( CD + CC + CI )
Donde :
CD : CONSUMO DOMESTICO Y ALUMBRADO PUBLICO 1288242.84
CC : CONSUMO COMERCIAL 292782.46
1581025.30
LUEGO :
CONSUMO DE CARGAS ESPECIALES : 47430.76
8. PRONOSTICO DEL CONSUMO NETO TOTAL ( CNT ) :
S ( CD + CC + CI + CCE ) = 1636079.54
CONSUMO NETO TOTAL = 1636079.54 Kwh/año
9. PRONOSTICO DEL CONSUMO BRUTO TOTAL ( CBT) :
Se toma un porcentaje adicional por pérdidas según el tipo de localidad
LOCALIDAD A 15% = 0.15
LOCALIDAD B 12% = 0.12
LOCALIDAD C 10% = 0.1
* Para nuestro caso se toma un porcentaje de 15% para una LOCALIDAD TIPO A
Entonces : CBT = CNT*1.15
LUEGO :
CONSUMO BRUTO TOTAL : 1881491.47 Kwh/año
10. PRONOSTICO DE LA MAXIMA DEMANDA DE POTENCIA:
Suponemos que se dará el servicio las 8 horas del día, todos los días del año.
LUEGO: la demanda máxima de potencia será:
DEMANDA DE POTENCIA = CBT / ( N°horas diarias * 365 dias )
N°horas diarias = 8
DEMANDA DE POTENCIA = 644.35 Kw
UTILIZANDO INTERES COMPUESTO:
Df = Da * ( 1 + r )^t
Para hallar la demanda actual se tiene:
POBLACIÓN (Hab) CASO
500 - 1000 15 35 1
1000 - 2000 35 80 2
2000 - 4000 80 180 3
4000 - 10000 180 500 4
10000 - 20000 500 1200 5
* Población Actual = 7360
* Nos encontramos en el caso N° 4
* Hallamos por interpolación la demanda actual.
INTERPOLACION:
400 180
7360 DA Da= 412
10000 500
* Con la demanda actual ( Da ) y con una tasa de crecimiento ( TC) de 5%, hallamos la demanda
futura con la formula de INTERES COMPUESTO:
Df = 1093.16 Kw
NOTA : Par el trabajo consideramos una demanda de potencia de : 644.35
producto de los calulos efectuados
11. CALCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO :
Q = P*1000 / ( g*d * Hneta )
DEM. DE POTENCIA
Kw
Kw
donde:
Q : Caudal de diseño Hneta = Hbruta - Perdidas
P : Potencia = 644.35 Kw Hbruta = 200
d : Peso específico = 1000 Kg / m3 Perdidas = 9
H neta : Altura neta = 191
g: gravedad = 9.81 m /sg2
Q = 0.34388801 m3/sg
Q = 343.8880051 lt/sg
Población que tiene el servicio eléctrico (Limitado en permitir nuevos abonados)
Población que tiene servicio eléctrico restringido (No perminte nuevos abonados)
Población que no tiene servicio eléctrico y no tiene planeamiento urbano definido
( 1 )
( 2 )
( 3 )
CONSUMO UNITARIO DOMESTICO * N° DE ABONADOS
Kw h/ año / abon
*CONS UNITARIO DOMEST
CONSUMO ANUAL COMERCIAL = CONSUMO UNITARIO COMERICAL * N°ABON COM
Para el cálculo de el consumo industrial, se realiza una encuesta, para nuestro trabajo consideramos que la
Para una proyección de consumo industria futuro se emplea el método de interés compuesto de demandas
Kw h / año /abon comer
m
m
DISEÑO HIDRAULICO
Para el diseño hidraulico de las estructuras de capatación se toma como caudal de diseño el caudal minimo
* Para la ejecución de proyectos se deben tomar datos insitu, es decir ; mediante aforos medir los caudales
maximos y minimos en la parte del río donde se va ha ejecutar la captación.
* Para efectos de nuestro trabajo tomamos los siguientes caudales máximo y minimo
Qmin >= Qd Qmin = ( 1 a 1.5 ) Qd Qmin = 1.3
Qmin = 0.028 m3/sg
Qmax = ( 10 a 20 ) Qd Qmax = 20
Qmax = 0.437 m3/sg
NOTA : * Para el diseño hidraulico de captación tomamos como caudal de diseño al caudal minimo ( Qmin )
* Para efectos del trabajo se asume un ancho de rio de 8
1. PREDIMENCIONAMIENTO DEL CANAL
Para el diseño de nuestro canal; elegimos una sección rectangular y para dimencionarlo partimos de la formula
de Manning: Q = A/n * Rh ^ (2/3) * S ^ 1/2 ..........( 1 )
en donde:
n : Coeficiente de rugosidad del material del canal
DATOS: Qmin = 0.03
Ahc = 2y^2
Rh = y/2
S = 0.001
n = 0.011
Reemplazando y despejando " y " ( tirante hidraulico del canal ), tenemos:
y ^ ( 8/3 ) = 0.007849491
y = 0.16
Por lo tanto:
0.16
0.32
Tirante del canal :
Qmin : caudal de diseño
Ahc: Area hidraulica de la seccion del canal
Rh: Radio hidraulico
S : Pendiente del canal
Ancho de canal :
Qd
Qd
m
2. BARRAJE FIJO Y BOCAL
2.1 DISEÑO DEL BOCAL
Para diseñar el bocal se siguen los siguientes pasos
a) Suponer una longitud de bocal " Lb " menor o igual que 1.50 veces el ancho de la plantilla del canal
principal en metros.
* Ancho del Canal = 0.32
0.49 Lb = 0.8
b) Estimar el espesor del Umbral del bocal " e ", en metros
e = 0.1
c) Calcular la carga " ho " aplicando la fórmula del gasto para un vertedor rectangualr :
ho = ( Q / ( C * Lb ) ) ^( 2/3 )
donde :
ho = Carga del bocal trabajando como vertedor
C = Coeficiente de descarga, variable = 1.9
Qd = Caudal de diseño del canal principal en , m3 / sg = 0.02187
* Longitud del bocal: <= 1.5 * ( Ancho del Canal ) =
Lb = Longitud del bocal = 0.8
ho = 0.06
* Se debe tener en cuenta que si e / ho <= 0.67: entonces el funcionamiento es igual al de un
vertedor de pared delgada, si sucede lo contrario será un vertedor de cresta ancha.
Para nuestro cado : e / ho = 1.69 O.K
d ) Calculo de la pérdida de carga por rejilla ( hr )
hr = 2.4 ( q / a ) ^ (4/3) ( V1^2 / 2g )
donde:
q : diámetro de las varillas de la rejilla, en cm.
a : separación de las varillas ; recomendable de 5 a 10cm = 6
V1 : Velocidad del agua frente a la rejilla en cm /sg
V1 = V * Cos a ; a = 30
a : se puede apreciar en la fig 5
DATOS :
Qmin = 0.03
Ahc = 0.05
V = Q / Ahc
V = 0.54
46.68
hr = 0.001245 cm
hr = 1.24529E-05 m
e ) Altura del Bocal
hb = ho + hr + espacio libre
* Espacio libre de 5 a 10 cm; para nuestro caso tomamos: 6
0.01905
Por lo tanto: V1 =
°
=
2 2 n1 = n2 = = do 2 / 3 / ( ( + do ) 1/2 ( + 2do ) 1/6 )
m
m 2
m / sg
hb = 0.12
2.2 DISEÑO DEL BARRAJE FIJO
a ) Calcular la altura " p " del barraje, según:
p = Pb + ho + hr + db * tan q ; q = 0.6 0.01047 db = 3.5
0.6
0.06
0.04 ; tan q = 0.010
p = 0.70
b ) Calculo de la carga " Ho " del vertedor tipo Cimacio.
* Este vertedero puede trabajar con descarga libre o ahogada.
* La cresta tiene contracciones laterales debido a la presencia del barraje fusible ( fig )
a = 30
b = 90
* CALCULO DE LOS TIRANTES AGUAS ARRIBA Y AGUAS ABAJO:
Calculamos los tirantes del rio aguas arriba (do) y aguas abajo (d3) del barraje por la formula de Manning
Pb =
ho =
db * tan q =
q = rad.
m
Qr = A/n * Rh^(2/3) * S^(1/2) ................. ( 2 )
Qr = Caudal del río
A = Area de la seccion del río
So = Pendiente del río aguas arriba del barraje
S3 = Pendiente del río aguas abajo del barraje
T = Ancho del rio
n = Coeficiente promedio de rugosidad del lecho inferior del rio y de los muros de encausamiento
do = Tirante del río aguas arriba del barraje.
d3 = Tirante del río aguas abajo del barraje.
n1 = Coeficiente de rugosidad para muros de concreto
n2 = Coeficiente de rugosidad del lecho inferior del río
DATOS :
Qr = 0.44
A = T*do
So = 0.010
S3 = 0.015
T = 8.00
n = 0.055
Rh = T * do / ( T + 2do )
PARA EL TIRANTE AGUAS ARRIBA ( do )
Tomamos como pendiente So
Reemplazando los datos en ( 2 ); y despejando " do " tenemos:
n = ( Tn1 + 2do n2 ) / ( 2do + T )
0.015 0.2
Reemplazando valores tenemos:
0.137 0.0018 0.08 8.00
Calculamos do por tanteos en la formula
Para do = 0.52
2.150614779 0.137
0.52
PARA EL TIRANTE AGUAS ABAJO ( d3 )
Tomamos como pendiente S3
Por lo tanto do =
2 2
n1 = n2 =
= do 2 / 3
/ ( ( + do ) 1/2
( + 2do ) 1/6
)
1/2 1/2
=
Reemplazando los datos en ( 2 ); y despejando " d3 " tenemos:
n = ( Tn1 + 2d3 n2 ) / ( 2d3 + T )
0.015 0.2
Reemplazando valores tenemos:
0.112 0.0018 0.08 8.00
Calculamos do por tanteos en la formula
Para d3 = 0.175
1.7474942 0.112
0.175
NOTA: - Si do es mayor que " p " y d3 mayor que " p " ( preveer descarga sumergida ).
- Si do es menor que " p " y d3 menor que " p " ( preveer descarga libre ).
* CALCULO DE " Ho " EN CASO DE DESCARGA LIBRE :
Emplearemos la siguiente fórmula de vertedor:
Qr = C L Ho
donde :
Qr : avenida en el río, en m3/sg
C : Coeficiente de descarga, variable, según gráfica N°1
L = T - lf - 0.4 Ho
Nota : Si 6 <= T <= 9m. ; hacer lf = 4m.
T > 9m. ; hacer lf = 6m.
8.00 4
Entonces : 4.00
Ho = H + V / 2g ; aquí, V = Qr / ( ( H + p ) T - db Tan q )
Se sigue el proceso siguiente:
Hacemos C = 2.20, reemplazando los valores de Qr y L calculamos Ho.
0.04 4.0
Por tanteos: - Para Ho = 0.9038
9.7737 0.04
Por lo tanto Ho para este tanteo será Ho = 0.9038
0.77
Por lo tanto d3 =
Para nuestro caso T =
Luego : p / Ho =
3/2
lf = m. (por ser T = 5m mas proximo a T= 6 )
L = - 0.4 Ho
= ( - 0.4 Ho )
2
2 Ho
3
=
2 2
n1 = n2 =
= d3 2 / 3
/ ( ( + d3 ) 1/2
( + 2d3 ) 1/6
)
1/2 1/2
=
Luego hallamos el valor correcto de " C " en la gráfica N° 1 ( C vs p/Ho )
2.165
Con el valor de C, calculamos el valor correcto de Ho:
0.04 4.0
Por tanteos: - Para Ho = 0.914
10.0857 0.04
0.914
Calculamos: H con la siguiente formula : Ho = H + V / 2g ........... ( 4 )
V = Qr / ( ( H + p ) T - db Tan q )
Reemplazando los valores de Ho y V en ( 4 ), tenemos:
0.914 0.44 0.70 8.00 0.04 ............... ( 5 )
0.903 en ( 5 )
0.90306001 0.914
El valor de H sería : H = 0.903
c ) Calcular y trazar el perfil de la cresta.
* El vertedor tendrá que operar bajo otras cargas, ya sean mayores ó menores que la de diseño
* Para alturas " H " bajas, la presión sobre la cresta será arriba de la atmosférica pero menor que
la hidrostática
* Para alturas " H " más altas, la presión será más baja que la atmosférica pero menor que ( a veses
cuando es muy baja se produce la separación del agua).
Para el diseño :
R1 = 0.5 H R1 = 0.45
R2 = 0.2 H R2 = 0.18
* Ecuación de la curva aguas abajo del eje:
............ ( 6 )
tabulaciones
x y
0.1 0.01
0.3 0.06
0.5 0.15
0.8 0.36
* Para calcular las coordenadas del punto de tangencia ( Xt , Yt ), se halla la primera ecuación de
la derivada de la ecuación ( 6 ) y se iguala a la pendiente del tramo recto de la cresta aguas abajo
( 1 / Z )
x = 2 H y
Calculamos Por tanteos: - Para H =
entonces: valor correcto de C =
Por lo tanto el valor real de Ho =
= ( - 0.4 Ho ) 2
Ho 3
=
) / ( ( H + - ) = (
2
) 2
+ H / 2g
=
1.85 0.85
0.85 0.85
para Z = 1.732
Xt = 0.519
Yt = 0.162
d ) Calculo de la profundidad mínima de empotramiento en el lecho del río.
Para el caso de rios , con material de fondo no cohesivo (en nuestra zona ) cuya distribución granu-
lométrica es heterogenea, la condición para que haya arrastre en un punto denominado velocidad media
de la corriente sobre ese punto denominado velocidad real ( Vr ) sea mayor que la velocidad erocionante
( Vc )
La velocidad real de la corriente vale:
vr = a yo / ys ym = Area hidráulica / Ancho superficia Libre
a = Qr / ( ym T m ) ............. ( 7 )
donde :
yo : Profundidad antes de la erosión
ys : Tirante considerado, a cuya profundidad se desea conocer que valor no erosionante
de la vc, se desea.
vc = vc1* ys
donde :
vc : Vvelocidad no erosionante para el tierante ys
ys : Tirante, en metros, existente en el punto de estudio en el momento para el que se calcula la
socavación
vc1 : Velocidad no erosionante correspondiente a un tirante de un metro.
Entonces la profundidad de la socavación puede calcularse igualando vc = vr para suelos cohe-
0.5* 1.85 / ( H ) * Xt = 1 / Z0.85 0.85
5/3
5/3
0.2
sivos y no cohesivos, con tal de conocer cc1
Luego tenemos:
ys = a yo / vc1................. ( 8 )
Datos :
Qr = 0.44 Ahi = Area hidraulica insitu
T = 8
yo = 0.4
Ahi = 4.16
S = 0.01
n = 0.035
Nota : * Para el trabajo del curso trabajamos con Qr = Qmax; en la realidad se debe tomar Qr para un
tiempo de retorno dado.
* Ahi y yo son datos tomados insutu, por seccionamiento del rio y huellas dejadas por el.
Para una sección rectangular ( con muros de encauzamiento ) calcularemos el tirante promedio
Ym con la Ec. de Manning
Q = 1 /n * Ah Rh S
Sabemos que:
Ah = Ym
Rh = T Ym / ( 2ym + T )
Reemplazando en la ecuación de Manning:
Q = 1 / n * ( T ym / ( 2ym + T ) ) * S
0.00 ym / ( 2ym + 8
por tanteos calculamos ym en ( 8 )
Para ym = 0.35
0.041 0.00
0.35
Encontramos el área hidraulica:
Ah = 2.8
Por la ecuación V = Q / A ; obtenemos la velocidad
V = 0.16
Luego con los valores de V (velocidad media o velocidad real a la profundidad a la que se quiere
medir ) y Ancho del rio; encontramos el valor de " m " en la TABLA A - 1
m = 0.9
Por lo tanto ym =
1.2 5/3
1/3 1/2
1/2 2/3
= ) ............... ( 8 ) 5/3 2/3
=
m.
m.
m.
m/sg
En la ecuación ( 7 ) hallamos a :
a = 0.35
* Calculo de vc1 :
Como no tenemos datos de analisis granulometricos para el material del rio nos suponemos
que se trata de una grava gruesa de diametro promedio Dm (mm. ) = 25 ; con este valor encontra-
mos la velocidad " vc1 " en la TABLA A - 3
Entonces : 1.45
NOTA : Dm (diametro medio de los granos del fondo ) se obtiene según la expresión:
Dm = 0.001 S di Pi
di : diametro medio , mm de una fracción en la curva granulométrica de la muestra total que se
analiza.
Pi : peso como porcentaje de esta misma porción, comparada respecto al peso total de la muestra.
Las fracciones escogidas no deben necesariamente ser iguales entre sí
* Calculo de ys
En la ecuación ( 8 ) hallamos ys:
ys = 0.086
3. BARRAJE FUSIBLE.
Es un obstaculo, de enrocamiento semejante a un terraplén pero con la característica de tener que fallar por
acción del empuje del agua cuando aguas arriba de él la altura de agua corresponda a p + Ho calcualdos en
el barraje fijo
4. MUROS DE ENCAUZAMIENTO.
4.1. ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIETO
* Se plantean dos alturas: Aguas arriba del barraje ( ye ) y aguas abajo del barraje ( yf ).
* Para una avenida en el río correspondiente a un caudal igual o mayor que Qr5 (para un periodo
de retorno de de 05 años ) el barraje fusible falla.
vc1 = m/sg
m.
4.1.1. Altura de muros aguas arriba
yeo: Es el tirante de agua en caso de que el barraje fusible ha fallado totalmente.
dr : Tamaño maximo de las rocas observadas en el lecho del río (lugar de la obra)
B1 : Borde libre
ya = yeo - dr
* Para calcular " ya " se supone un flujo a través de un canal de sección compuesta con un
caudal Qr30 (correspondiente a un periodo de retorno de 30 años )
* Paara el presente trabajo se trabajo con el caudal maximo ( Qmax ) por no tener datos para
para un caudal de tiempo de retorno de 30 años. por lo que suponemos: Qr30 = Qmax
yeo = ya + dr
ye = yeo + c1
ye : Altura de los muros de encausamiento aguas arriba del barraje
* Segun la figura anterior la fórmula de Manning puede aplicarse separadamente a cada subsección
al determinar sus respectivas velocidades medias; y en consecuencia sus descargas que al su -
marlas resulta la descarga total. Es decir:
V1 = Rh1 S / n1; V2 = Rh2 S / n2 ; V3 = Rh1 S / n1
n1, n2, n : rugosidades
2/3 1/2 2/3 1/2 2/3 1/2
Qr30 = V1 A1 + V2 A2 + V3 A3 ............... ( 9 )
Resolviendo esta última ecuación se determina ya
Datos
Qr30 = 0.44 0.2
dr = 0.4 0.02
b1 = 2
b2 = 4
S = 0.01
2 2
4 0.4 4 0.4
A1 = 2
A2 = 4
A3 = 2
Q1 = V1 * A1 = A1 * Rh1 * S /n
n = ( b1 n1 + 2 ya n2 ) / (2ya + b1)
Q1 = ( ( 2ya + b1 ) / ( b1n1 + 2ya n2 ) ) * ( b1ya ) ( b1 ya / ( b1 + 2ya ) ) * S .......... ( 11 )
Q2 = b2 ( ya -0.4 ) / n2 * ( b2 ( ya - 0.4 ) / ( b2 + 2 ( ya - 0.4 ) ) ) * S ........................( 12 )
Qr 30 = Q1 + Q2 Qr 30 = 0.44
Para ya = 0.897
1.49 5.38 6.87 ......( ** )
( ** ) este valor se aproxima mucho al caudal de retorno para 30 años en ( * )
Por lo tanto: ya = 0.897
Luego : yeo = ya + dr
yeo = 1.297
y como ye = yeo + Bl ; asumimos un borde libre Bl = 0.8
ye = 2.097
Entonces altura de muros de encausamiento aguas arriba es: ye = 2.10
4.1.2 Altura de los muros aguas abajo
Se espera que inmediatamente aguas abajo de la sección compuesta se presente un resalto hi -
dráulico de tirantes " yeo " y " yfo " denominados tirante inicial y tirante subsiguiente, respec -
tivamente.
y fo = - yeo / 2 + ( 2 q / ( g yeo) + yeo / 4 ) .............. ( 13 )
donde : q = V1 A1 / ( lf / 2 ) = Q1 / ( lf / 2 ) ........................ ( 14 )
Por tanteos calculamos " ya " en ( 11 ) y ( 12 )
m / sg
m m.
m.
n1 =
n2 =
ya / ( Rh1 = + 2 ya )
( ya - Rh2 = ) / ( + 2 ( ya - ) )
ya
(ya + dr )
ya
2/3 1/2
1/2 1/2 2 2
2 2 1/2 2/3 1/2
1/2 1/2 2/3
Q1 = Q2 = Qr 30 =
..........( * )
m.
1/2 2 2
Datos :
Q1 = 1.49
lf = 4
0.747
Con el valor de "q " y los reemplazos respectivos encontramos el valor de " yfo " en ( 13 )
yfo = 0.1
Ademas sabemos que : yf = yfo + Bl
Como Bl = 0.8 yf = 0.9
Entonces altura de muros de encausamiento aguas abajo es: yf = 0.9
4.1. LONGITUD DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIETO
4.1.2 Longitud de los muros aguas arriba
Se diseña según la curva de remanso y la topografía de la zona de captación
4.1.2 Longitud de los muros aguas abajo
Será la longitud del Disipador de Energía, mas una longitud adicional de zampeado para evitar el
socavamiento de la estructura que es igual a las aletas de seguridad por desborde. Esta longitud
ha sido verificada con el prototipo de ensayo de la estructura de captación.
5. DISEÑO DEL DISIPADOR DE ENERGÍA.
Es recomendable que el disipador de energía sea una poza cuyo fondo debe estar más bajo que el lecho
del río, en 10 cm. como mínimo.
La poza ocupará todo el ancho del río. Tendra una longitud LII , calculada como lecho amortiguador se -
gún se indica en la pag N° 392 del libro " Hidraulica de los canales abiertos " por Ven Te Chow.
Aplicando la ecuación de la energía entre las secciones 1 y 2 de la fig.
Z + P + do + hvc = Y1 + hv1 + S hp
Considerando como un vertedero de sección rectangular, se tiene que:
do = ( Q / ( L * g ) )
Encontramos : q =
m/sg
m.
m3/sg/m
m.
2 2 1/3
Datos
Q = 0.44
L = 8
g = 9.81
Entonces:
do = 0.067
Luego la velocidad Crítica será:
Vc = Q / Ao = Q / ( L do )
Vc = 0.812
La carga de velocidad para la velocidad crítica es:
hvc = Vc / 2g
hvc = 0.0414
Además Z = p + k k = LB tan q
LB : Longitud horizontal del barraje ( plano )
LB = 2.5
k = 0.03
Z = 0.72
Por lo tanto :
0.83
Por lo que la ecuación de la energía quedará de la siguiente manera:
0.83
Considerando que S p = 0 ; debido a la pequeña diferencia de cotas entre las secciones:
También: hv1 = V1 / 2g = ( Q / ( L Y1 ) ) / 2g
Reemplazando valores tenemos:
hv1 = 0.0002
Reemplazando este valor en la ecuación de la Energía tenemos :
0.83 0.00 ............. ( 15 )
Resolviendo por tanteos:
Para Y1 = 1.5
1.500067717 0.83
1.5
Luego : V1 = Q / ( Y1 * L )
V1 = 0.04
do + Z + hvc =
Y1 + hv1 + S hp =
Por lo tanto : Y1 =
m3 /sg
m
m/sg
m
m
m
m
2 2
/ Y1 2
= Y1 + / Y1 2
=
m/sg
hv1 = 0.00
1.50
Calculo de Y2 : Tirante conjugado.
Y2 = - Y1 / 2 + ( 2 Y1 V1 /g + Y1 / 4 )
Reemplazando los datos y resultados obtenidos tenemos :
Y2 = 0.000270818
6. LIMITADOR DE GASTO
Es un vertedor lateral ubicado en una pared del canal de derivación, a una distancia mauyor igual que
5 Lo ; donde Lo es la longitud del salto hidráulico ocasionada por la descarga a través del bocal,
cuando en el río existe un tirante yeo calculado anteriormente.
Entonces, aguas arriba del limitador de gasto existe un tirante de llegada y2
El canal en su primer tramo es de sección rectangular de dimensiones:
0.9
* Calculo del gasto Qeo en el bocal:
1 ) e < 1.5 hb orificio de pared delgada
2 ) hb = 0.12 hb / 2 < ho <= 2hb ( * )
Donde: ho = ye - hb/2 -pb ho = 1.44
hb = 0.12 No cumple en ( * )
2hb = 0.24
Es un orificio pequeño con carga grande.
3 ) Se desprecia la velocidad de aproximación y se considara que existe contracción completa
Altura totoal = y2 + borde libre
Comprobamos : hv1 + Y1 =
Ancho de plantilla: b = Lb +10cm =
m/sg
2 2
4 ) En vista que el orificio es pequeño se selecciona la siguiente formula de gasto:
Qeo = Cd * Lb' * hb (2 g ho) ............ ( 14 )
1.44
Lb' = a ( N + 1 ) a : separación libre entre varillas = 0.07
N : Número de varillas = 0.70
Lb' = 0.119
Para el caso de un orificio de pared delgada el coef. Cd = 0.61
Reemplazando valores en ( 14 ) obtenemos el valor de Qeo
Qeo = 0.04598
Calculado Qeo se puede calcular el gasto " Qv " del vertedor lateral es decir :
Qv = Qeo - Qd
Qv = 0.01755
1/2
ho =
m3/sg
m3/sg
21.87 0.02187
