Obras de Arte 2 Da Unidad

7/28/2019 Obras de Arte 2 Da Unidad

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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMENOBRAS DE ARTE:

ndice:

I.- INTRODUCCION:

II.- ALCANTARILLAS:

1.- Generalidades.

2.- Tipos de alcantarilla por el flujo a la entrada y a la salida.

3.- Criterios de diseo.

4.- Tipos de alcantarillas por su capacidad.

5.- Collarines para los tubos.

6.- Ejemplo de aplicacin.

III.- ALIVIADERO LATERAL:

1.- Generalidades.

2.- Criterios de Diseo.

3.- Clculo Hidrulico de un aliviadero Alcantarilla.

4.- Amortiguadores del tipo de impacto.

5.- Ejemplo de aplicacin.

IV.- SIFONES:

1.- Generalidades.

2.- Tipos de Sifn.

3.- Criterios de Diseo.

4.- Calculo Hidrulico de un Sifn.

5.- Partes de un sifn invertido.

5.1.- Transiciones de entrada y salida

5.2.- Rejilla de entrada y salida.

5.3.- Tubera de presin.

5.3.1.-Material usado para tubera de presin.

5.2.2.- Velocidades en el conducto.

5.4.- Vlvula de purga de agua y lodos.

6.- Ejemplo de Aplicacin.


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMENOBRAS DE ARTE.

I. INTRODUCCIN: Elpresente trabajo consiste en el Diseo Hidrulico de Alcantarillas y un Sifn Invertido, para

ello se cuenta con informacin complementaria que ser detallada ms adelante. Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presin, se utilizan para conducir el

agua en el cruce de un canal con una depresin topogrfica en la que est ubicado un camino,

una va de ferrocarril, un dren o incluso otro canal. Para el desarrollo del diseo lo primero que se har es determinar un esquema preliminar del

sifn y luego ya mostrar un esquema definitivo.

II. ALCANTARILLAS.1.Generalidades. Las alcantarillas son conductos que pueden ser circulares o de marco (cuadradas o rectangulares)

usualmente enterradas, utilizadas en desages o en cruces con carreteras, pueden fluir llenas o

parcialmente llenas dependiendo de ciertos factores tales como: dimetro, longitud, rugosidad yprincipalmente los niveles de agua, tanto a la entrada como a la salida.

Es as como desde el punto de vista prctico, las alcantarillas se han clasificado en funcin a lascaractersticas del flujo, a la entrada y la salida de la misma.

Segn las investigaciones de laboratorio, se dice que la alcantarilla no se sumerge si la carga a laentrada es menor que un determinado valor critico, denominado H*, cuyo valor vara desde

1.2D, a1.5D siendo D el dimetro o altura de la alcantarilla.

2. Tipos de alcantarilla por el flujo a la entrada y a la salida.2.1. Tipo I. Salida sumergida.


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN

La carga hidrulica H*, a la entrada es mayor al dimetro D, y el tirante Yt, a la salida, es mayor

D, en este caso la alcantarilla es llena:

Luego:

H*>D Yt>D

Alcantarilla llena.2.2.Tipo II. Salida no sumergida.

H>H* 1.2H*1.5 Yt


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H>H* Yt


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN2.6.Tipo VI. Salida no sumergida.

H


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9. Normalmente las alcantarillas trabajan con nivel de agua libre, llegando a mojar toda suseccin en periodos mximos.

10. Las prdidas de energa mxima pueden ser calculadas mediante la frmula: ( )

Donde los coeficientes de prdida pueden ser determinados segn lo explicado en los tems 2.3, 2.4, 2.5.

El factor f de las prdidas por friccin, se puede calcular mediante el diagrama de Moody (Fig. 2.11) o

por el mtodo que ms se crea conveniente.

Pe: Prdidas de entrada.

Pf: Prdidas por friccin en el tubo. Ps: Prdidas por salidaVa: Velocidad en la alcantarilla.

4. Tipos de alcantarillas por su capacidad.4.1. Alcantarillas de un Tubo.Para caudales iguales o menores a 1.2m3/s.

Qmx=Di2 (m3/s)

Longitud de Transiciones.Lt 3Di

La transicin de entrada no lleva proteccin y la transicin de salida lleva una proteccin de

enrocado con un espesor de la capa igual a 0.20m.

Longitud de proteccin.LP 3Di

Dimetro Interno Mnimo.Di = 0.51m


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN4.2.Alcantarilla de 2 Tubos.Para caudales que oscilan entre 0.5m3 /s y 2.2 m3 /s.

Qmx=2Di2(m

3/s)

Longitud de las transiciones.Lt 5Di

Las transiciones de entrada y salida llevan proteccin enrocada con un espesor de la capa de roca

de 0.25m. hasta una altura sobre el fondo del canal de 1.2D.

Longitud de proteccin en la entrada.Lp 4Di

Longitud de proteccin en la salida.Lp 5Di

Dimetro Interno Mnimo.Di = 0.51m

4.3.Alcantarilla de 2 Ojos.Para caudales que oscilan entre 1.5 m3/s. y 4.5 m3/s.

Seccin del ojo=Ancho x Altura.

D x 1.25D.

Capacidad Mxima de la Alcantarilla. ()Entrada y salida llevan proteccin de enrocado y con un espesor de la capa de roca de 0.25m.

Longitud de las transiciones.Lt = D+b


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b: Plantilla del canal.

Longitud de proteccin en la entrada.Lp = 3D

Longitud de proteccin en la salida.Lp = 5D

Dimetro Interno Mnimo.Di = 0.80m.

4.4.Alcantarilla de 3 Ojos.Para caudales que oscilan entre 2.3 m3/s. y 10.5 m3/s.

Seccin del ojo=Ancho x Altura.

D x 1.25D.

Capacidad Mxima de la Alcantarilla.

()

Entrada y salida llevan proteccin de enrocado y con un espesor de la capa de roca de 0.25m.

Longitud de las transiciones.Lt = D+b

b: Plantilla del canal.

Longitud de proteccin en la entrada.Lp 3D

Longitud de proteccin en la salida.Lp 5D

Dimetro Interno Mnimo.Di = 0.80m.


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN4.5.Collarines para los Tubos.

Estos se construyen cuando existe la posibilidad de una remocin de las partculas del suelo en

los puntos de emergencia y existe peligro de falla en la estructura por turificacin. Debido al agua

que se mueve alrededor de la periferia del tubo en toda su longitud.

DIMENSIONES

Tubo h(m) e(m)

18 1.52 0.15

21 1.60 0.15

24 1.68 0.15

27 1.90 0.15

30 2.13 0.1536 2.60 0.15

42 2.82 0.20

48 3.00 0.20

54 3.50 0.20

60 3.65 0.20


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4.6.Ejemplo de Aplicacin de Diseo de Alcantarilla.

CARACTERSTICAS DE LA QUEBRADA QUE PASAR POR ALCANTARILLA

CAUDAL (Q) : 5.000 m/s

TALUD (z) : 1.500 sin dimensin

PENDIENTE (S) : 0.0040 m


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMENBL (m) = 0.17

g) Cota de la plantilla de la alcantarilla en el Punto 2 :

Cota 1 = 1028.9995msnm

Nivel de agua en 1 = 1030.1995msnm

Cota 2 = 1028.7467msnm

Nivel de agua en 2 = 1030.0801msnm

h) Longitud de la alcantarilla:

Longitud (m) = 10,00

i)Cota de la plantilla de la alcantarilla en el Punto 3 :

V 1,250

n 0,014

R 0,48

S (m/m) = 0,0008


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Cota 3 = 1028,7386msnm

Nivel de agua en 3 = 1030,0719msnm

j) Cota de la plantilla de la alcantarilla en el Punto 4 :

Long. de alcantarilla + transiciones = 15,6667m

Desnivel con respecto a la pendiente = 0,0627m

Cota 4 = 1028,9368msnm

Nivel de agua en 4 = 1030,1368msnm

k) Chequeo de comprobacin hidrulica : E1 = E4 + Sumat prd (A)

Prdidas por entrada:

Pe=0,0398 Pe=0,0398m

Prdidas por friccin:

Pf=0,0081m

Prdidas por salida: 0,0518 Por lo tanto sumatoria de prdidas= 0,0997

l) Luego reemplazando valores en la igualdad (A) :

E1 = E4 + Sumat prd = 1030,25048 1030,23658

Diferencia (m) = 0,01390 Ok!!!


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III. ALIVIADEROS LATERALES.1. Generalidades.

Estas estructuras consisten en escotaduras que se hacen en la pared o talud del canal paracontrolar el caudal, evitndose posibles desbordes que podran causar serios daos, por lo

tanto, su ubicacin se recomienda en todos aquellos lugares donde exista este peligro. Los

cuales de exceso a eliminarse, se originan algunas veces por fallas del operador o por

afluencias, que durante las lluvias el canal recibe de las quebradas, estos excesos debe

descargar con un mnimo de obras de arte, buscndose en lo posible cauces naturales para

evitar obras adicionales, aunque esto ltimo depende siempre de la conjugacin de diferentes

aspectos locales (topografa, ubicacin del vertedero, etc.)2. Criterios de Diseo.

1. El caudal de diseo de un vertedero se puede establecer como aquel caudal que circula en elcanal por encima de su tirante normal, hasta el nivel mximo de su caja hidrulica o hasta el

nivel que ocupa en el canal, el caudal considerado como de mxima avenida.2. El vertedero lateral no permite eliminar todo el excedente de caudal, siempre quedar un

excedente que corresponde tericamente a unos 10 cm encima del tirante normal.3. La altura del vertedor o diferencia entre la cresta de ste y el fondo del canal, corresponde al

valor Yn.4. Para dimensionar el vertedero existen gran variedad de formulas, a continuacin se describe

la frmula de Forchheiner.


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Donde:

V = 0.95 = coeficiente de contraccin

L = longitud del vertedero

h = carga promedio encima de la cresta

5. El flujo del canal, deber ser siempre subcrtico, entonces:

6. La formula 4,21 da buena aproximacin cuando se cumple:

7. Para mejorar la eficiencia de la cresta del vertedero se suele utilizar diferentes valores,segn la forma que adopte la cresta.


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8. El tipo a y b, se usan cuando el caudal que se est eliminando por la ventana oescotadura del canal, cruza un camino, frecuentemente se utilizan cuando seproyectan badenes, cuando esto no es necesario y el caudal del vertedero se puede

eliminar al pie del mismo, se utilizan los tipos c d.

9. Los aliviaderos laterales pueden descargar a travs de un vertedero con colchn al pie(desniveles pequeos) mediante una alcantarilla con una pantalla disipadora de

energa al final (desniveles grandes).


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN3. ESQUEMA DE UN ALIVIADERO- ALCANTARILLA


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMENIV. SIFONES.

1.Generalidades. Cuando un canal debe cruzar una deprecion ya sea una quebrada, rio un dren o un

camino,etc.

Se proyecta un sifn invertido que puede ser de seccin circular, rectangular o cuadrada quetrabaja a tubo lleno.

Un sifn consta de un conducto cuya longitud queda determinada por el perfil del terreno ydos transiciones, una de entrada y una de salida, siendo generalmente de seccin trapezpoidal

a rectangular en la cual se encuentran anclados los tubos. En el cruce de un canal con una quebrada, el sifn se proyecta para conducir el menor gasto y

lo suficientemente profundo para no ser socavado, en ciertas ocaciones debido a sus

dimensiones. Un sifn se constiutuye en un peligro, principalmente cuando esta cerca a

centros poblados siendo necesario el uso de regillas, pero con la desventaja de que puedan

obsturarse las aberturas y causar remansos.

2.Tipos de Sifones.

Los principales tipos de sifones son los que se indican a continuacin:

a. Ramas oblicuas, se emplea para cruces de obstculos para lo que se cuenta consuficiente desarrollo.


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b. Pozo vertical, con una o dos ramas verticales, son preferidos paraemplazamientos de poco desarrollo o en caso de grandes dificultades construidas.

c. Ramas verticales, similar al inciso b.

d. Con cmaras de limpieza, tiene su aplicacin en obras de cruce de vas subterrneas.

El sifn invertido es una obra de costo relativamente elevado y presenta dificultades

de limpieza y desobstruccin, razn por la cual debe ser utilizado solamente despus

de un estudio comparativo con otras alternativas.
http://2.bp.blogspot.com/_FJZh1gy3MuM/TKjWVSjMrII/AAAAAAAAAEA/iaVEPCXYVy8/s1600/A3.JPG


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN3.Criterios de diseo.

1. Las dimensiones del tubo se determina satisfaciendo los requerimientos de covertura,pendiente del tubo, angulos de doblados, y sumergencia de la entrada y salida.

2. En aquellos sifones que cruzan caminos principales por debajo de drenes , se requiere unminimo de 0.90m de covertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales de riego sin

revestir es suficiente 0.60m. si el sifn cruza un canal revestido, se considera suficiente 0.30m

de cobertura.3. La pendiente de los tubos doblados, no debe ser mayor a 2:1 y la pendiente mnima del tubo

horizontal debe ser 5 o/oo. Se recomienda transicin de concreto a la entrada y salida cuando

el sifn cruce caminos principales en sifones con mayor o igual a 36 y para velocidades en el

tubo mayores a 1 m/s.

4. Con la finalidad de evitar desbordes agua arriba del sifn debido a la ocurrencia fortuita decaudales mayores al de diseo, se recomienda aumentar en un 50% o 0.30 m como mximo al

borde libre del canal en una longitud mnima de 15 m a partir de la estructura.

5. Con la finalidad de determinar el dimetro del tubo en sifones relativamente cortos contransiciones de tierras, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar una velocidad de 1

m3/s, en sifones con transiciones de concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/s y entre 3

a 2.5 m/s en sifones largos con transiciones de concreto cono sin control en la entrada.

6. Las prdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tipo Cubierta Partida, sepueden calcular rpidamente con los valores 0.4 y 0.65 hv respectivamente (Ver. Fig. 2.15) o

con lo manifestando en los tems 2.4 y 2.5.

7. A fin de evitar remansos aguas arriba, las prdidas totales computadas se incrementan en10%.

8. En el diseo de la transicin de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura delsifn, est ligeramente debajo de la superficie normal del agua, esta profundidad de

sumergencia es conocida como sello de agua y en el diseo se toma 1.5 veces la carga de

velocidad del sifn o 1.1 como mnimo o tambin 3.

9. En la salida la sumergencia no debe exceder al valor Hte/6.


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10. En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenajedel tubo para su inspeccin y mantenimiento.

11. En sifones largos bajo ciertas condiciones de entrada puede no sellarse ya sea que el sifnopere a flujo parcial o a flujo lleno, con un coeficiente de friccin menor que el sumido en el

diseo, por esta razn se recomienda usar n = 0.008 cuando se calcula las prdidas de energa.

12. Con la finalidad de evitar la cavitacin a veces se ubica ventanas de aireacin en lugares dondeel aire podra acumularse.

13. Con respecto a las prdidas de carga totales, se recomienda la condicin de que estas seaniguales o menores a 0.30 m.

14. Cuando el sifn cruza debajo de una quebrada, es necesario conocer el gasto mximo de lacreciente.

15. Se debe considerar un aliviadero de demasas y un canal de descarga inmediatamente aguasarriba de la transicin de ingreso.

16. Se recomienda incluir una tubera de aeracin despus de la transicin de ingreso17. Se debe analizar la necesidad de incluir vlvulas rompe presin en el desarrollo de la

conduccin a fin de evitar el golpe de ariete, que podra hacer colapsar la tubera (solo paragrandes caudales).

18. Se debe tener en cuenta los criterios de rugosidad de Manning para el diseo hidrulico19. Se debe tener en cuenta los criterios de sumergencia (tubera ahogada) a la entrada y salida

del sifn, a fin de evitar el ingreso de aire a la tubera.

20. Se recomienda los anchos de corona de la tabla 4.3 en el cruce de sifones o alcantarillas segnel tipo de camino.

Tabla 4.3. ANCHOS DE CORONA SEGN EL TIPO DE CAMINOS

Cruce con camino

de Tipo

Ancho del camino en la corona

de la Alcantarilla o Sifn.

Cruce

Simple

Cruce con Sobre

Ancho

V1(3m) 4m 6.6m

V2(4m) 5.5m 6.6mV3(6m) 8.0m 8.0m


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4.Clculo hidrulico de un sifnPara que cumpla su funcin el diseo del sifn, se debe de proceder como sigue:

Analizaremos en las posiciones 1 y 2, para lo cual aplicamos la ecuacin de energa especifica:

Donde:

Zi: Carga de posicin.

Zi: Carga de presin.

: Carga de Velocidad(g=9.81m/s2)

: Carga Hidrulica.

(

) (

)

Se debe de cumplir que la AH debe de ser mayor a la suma de todas las prdidas que se

generen en el sifn. Esto se demostrar en el clculo del siguiente captulo.

5.Partes de un sifn invertidoLos sifones invertidos, constan de las siguientes partes:


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN5.1. Transiciones de entrada y salida

Como en la mayora de los casos, la seccin del canal es diferente a la adoptada en el conducto o

barril, es necesario construir una transicin de entrada y otra de salida para pasar

gradualmente de la primera a la segunda. En el diseo de una transicin de entrada y salida es

generalmente aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifn un poco ms abajo de

la superficie normal del agua. Esta prctica hace mnima la posible reduccin de la capacidad

del sifn causada por la introduccin del aire. La profundidad de sumergencia de la abertura

superior del sifn se recomienda que este comprendida entre un mnimo de 1.1 hv y un mximo

de 1.5 hv.

hh = carga de velocidad =v2/2g

Donde:

v: velocidad en el canal (m/s).

g: aceleracin gravedad (9.81 m/s).

5.2. Rejilla de entrada y SalidaLa rejilla de entrada se acostumbra hacerla con varillas de 3/8" de dimetro o varillas cuadradas

de 0.95 x 0.95 cm2(3/8" x 3/8") colocados a cada 10 cm, y soldadas a un marco de 2.54 x 1.27cm2

(1" x 1/2"). Su objeto de la rejilla de entrada es el impedir o disminuir la entrada al conducto de

basuras y objetos extraos que impidan el funcionamiento correcto del conducto y la rejilla de

salida para evitar el ingreso de objetos extraos o personas.

5.3. Tuberas de presin:Son tuberas que transportan agua bajo presin para que los costos de mantenimiento seanbajos hay que colocar soportes y los anclajes de la tubera en pendientes estables y encontrar

buenos cimientos. No deber haber peligro de erosin por desprendimiento de laderas, pero si

acceso seguro para hacer mantenimiento y reparacin.

5.3.1. Material usado para tubera de presin:El acero comercial fue fabricado con plancha de acero roladas y soldada. En general las

tuberas de acero que estn protegidas por una capa de pintura u otra capa de proteccin


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pueden durar hasta 20 aos. Adems, son efectivas en resistencia a impactos pero son

pesadas, se unen mediante bridas, soldadura o juntas metlicas. Evitar enterrar las

tuberas de presin debido a que corren el riesgo de corroerse.

5.3.2.Velocidades en el conducto.Las velocidades de diseo en sifones grandes es de 2.5 - 3.5 m/s, mientras que en sifones

pequeos es de 1.6 m/s. Un sifn se considera largo, cuando su longitud es mayor que

500 veces el dimetro. d. Funcionamiento del sifn El sifn siempre funciona a presin,

por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida. Aplicamos Energa en 1 y 2:

Otras formulas usada es:

Polikouski y Perelman.

( )

Donde:

vt: velocidad media en la tubera (m/s) D: dimetro de la tubera de acero (m)


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El sifn funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorber todas

las prdidas en el sifn. La diferencia de carga AZ debe ser mayor a las prdidas totales.

5.4. Vlvula de purga de agua y lodos.Se coloca en la parte ms baja de los barriles, permite evacuar el agua que se quede almacenada

en el conducto cuando se para el sifn o para desalojar lodos. Para su limpieza o reparacin, y

consistir en vlvulas de compuerta deslizante de las dimensiones que se estime conveniente de

acuerdo con el caudal a desalojar.

6.DISEO HIDRAULICO DE SIFON INVERTIDO1. EJEMPLO.- Disear un sifn teniendo en cuenta la siguiente informacin: Canal de tierra (n=0.025) Camino perpendicular al canal de riego Ancho del camino : 8.50m Cota en el C del camino: 58.550 m.s.n.m. Cota en los bordes del camino: 58.526 m.s.n.m. Inclinacin de cunetas y dique: 1.5:1 Profundidad de zanjas: 0.50m Ancho del dique: 3.00m Caudal: Q=0.56 m3/s Velocidad: VA=0.65 m/s

SOLUCION:

1. DISEO DEL CANAL QUE CRUZA EL CAMINO:1.1.CALCULO DE LA BASE (b) DEL CANAL:

Sabiendo que:

Q=0.56 m3/s VA=0.65 m/s

8.500

A

yA=0.55m

B.L=0.35m

F

yF=0.55m

B.L=0.35m

VF=0.65m/sVF=0.65m/s

km

0+

010

58.3

86

km

0+

045

58.0

36

CL

km

0+

026

58.5

50

35.000


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DOCENTE: ING. ARBUL RAMOS JOSE DEL CARMEN A=Q/VA=0.56/0.65=0.8615m 2

Adems se sabe que:

A=by+zy20.8615=0.55b + 1(0.55)2

b=1.00m

1.2. CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CANALSabiendo que:

V =n

SR2/13/2

0.65 =025.0

5556.2

8615.0 2/13/2

S

S=1.00%


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DISEO DE ALCANTARILLAS Y SIFONES HIDRULICA29

2. DISEO DEL SIFON INVERTIDO:A continuacin se presenta el esquema preliminar del diseo:

S=0.005

ele

v.

58.5

50

3 3

1.5:1

1.5:1

CL

km

0+

026

58.550 58.526

4.25 4.25

12

5.0004.891 5.000 3.9122.75 2.75 7.3383.359

12

AB C

D E

F G

elev.5

8.3

86

km

0+

010


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a. SELECION DEL DIAMETRO DEL TUBOAsumimos una velocidad de 1.5m/s:

A = Q/V = 0.56/1.5 = 0.37 m2= Di2/4..Di=0.686m,escogemos Di= 27= 0.6858

El nuevo valor del rea ser A = 0.369m2 y la velocidad de diseo sera: V=1.52m/s; V2/ (2g) =0.118m.

b. LONGITUD DE TRANSICIONES:Mediante el uso de la formula

T1=b+ 2zy = 1+ 2(1)*(0.55) = 2.1m ; T2= 0.686 (dimetro del tubo)

Lt = T1 - T2 / ((2*tg(/2)); Para /2 = 25; entonces Lt =1.516m

Pero tambin la longitud de transicin puede ser:Lt =4* Di =2.744

De estos dos valores tomaremos el mayor , entonces Lt = 2.75 Y /2 =1425

c. NIVEL DE AGUA EN BNAB=NFB+YNAB=(NFA-3.359x0.001)+0.55NAB=(58.386-3.359x0.001)+0.55NAB=58.933 m.s.n.m

d. COTA DE FONDO EN C

NFC= NAB (Hte + 1.5 hv )Donde: Hte = Di /cos(12) = 0.701m.1.5 hv = 1.5(Vt2/2g- VB2/2g)= 1.5(1.522/2g- 0.652/2g)=0.145mEntonces:

NFC= 58.933-0.701-0.145NFC= 58.087m.s.n.m.

58.933

AB C

12

1.5

hv

Hte

P

Di


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e. COTA DE FONDO EN DSi 1=12, entonces :

sen(12) = h/(5.0)

h=1.040m

Luego:

NFD=NFC-h

NFD=58.087 1.040

NFD=57.047 m.s.n.m

f. COTA DE FONDO EN ELongitud horizontal = 10m; la pendiente en tubo (5%0).

Entonces: h=10x0.005=0.05m.

Por lo tanto:

NFE=NFD-h=57.047-0.05

NFE=56.997 m.s.n.m

g. COTA DE FONDO EN FSi 2=12, entonces :

sen(12) = h/(4.0)

h=0.8316

Luego:

NFF=NFE + h

NFF=56.997 +0.8316

NFF=57.829 m.s.n.m

h. CALCULO DE NIVEL DE FONDO EN G:


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NFG=NFH+7.338x0.001

NFG=58.036+7.338x0.001

NFG=58.043

i. CALCULO DEL VALOR P EN LA SALIDA:Por diferencia de cotas:

P=NFG-NFF

P=58.043-57.829

P=0.214.

Con la mitad del diametro del tubo:P=D/2=0.6858/2=0.343m

Por lo tanto se toma P=0.214 para que la cota del fondo de G coincida con la

rasante del canal.

j. INCLINACION DE LOS TUBOS DOBLADOS:

En la entrada: 4.891/(1.040) =4.702 ; 4.7:1 es ms plano que 2:1 (ok).En la salida: 3.912/(0.832) = 4.702 ; 4.7:1 es ms plano que 2:1 (ok).

k. CARGA HIDRAULICA DISPONIBLEH=NAB-NAG

H=58.933-58.593

58.593

F GH

P

Hts

12

Di


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H=0.340m.

l. CALCULOS DE PRDIDAS DE CARGAPerdidas por entrada: 0.4hv = 0.4(0.0962) = 0.039mPerdidas por salida: 0.65hv = 0.65(0.0962) = 0.063mPerdidas por friccin:

n(L)Vt2/(D*2g) = 0.025*19.00*1.522/(0.6858*2*9.81)=0.082

Perdidas por codos: 2*(0.25* Vt2/(2g))=0.0215Prdidas totales = 0.21; para mayor seguridad se incrementara en un 10%, luego

1.10*0.21 =0.231m. (Prdidas totales)

Se puede deducir que las prdidas de carga disponible menos las prdidas totales sonde: 0.340-0.231 =0.109m (lo que significa que no existe problemas hidrulicos).

m.CALCULO DE LA SUMERGENCIA A LA SALIDA:Altura de sumergencia =y+P- Hts =(0.55+0.214) - Hte =

Hte =Di/cos(12) = 0.701m; entonces altura de sumergencia =0.063m, este valor no

debe de exceder Hts/6 = 0.117m; como es menor entonces :

Sm=0.063m.

n. LONGITUD DE PROTECCION CON ENRROCADO:Lp=3Di=3*0.6858m = 2.057m; entonces usar Longitud de enrocado 2.10m.

o. CALCULO DE LA COVERTURA(E)E=COTA DE CAMINO NFD - Di

E=58.550 - 57.047 - 0.69

E=0.813

Observamos que este valor no cumple con lo mnimo (0.90m). por lo tanto debemos

de hacer otro diseo en el cual modificaremos el ngulo de inclinacin de la tubera

para tratar asi de tener una longitud de cobertura mayor.


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3. DISEO NUEVO UTILIZANDO EL ANGULO DE INCLINACIN 150a. NIVEL DE AGUA EN B

NAB=NFB+Y

NAB=(NFA-3.359x0.001)+0.55

NAB=(58.386-3.420x0.001)+0.55

NAB=58.933 m.s.n.m

b. COTA DE FONDO EN CNFC= NAB (Hte + 1.5 hv )

Dnde: Hte = Di /cos(15) = 0.710m.

1.5 hv = 1.5(Vt2/2g- VB2/2g)= 1.5(1.522/2g- 0.652/2g)=0.145m

Entonces:

NFC= 58.078m.s.n.m.

c. COTA DE FONDO EN DSi 1=15, entonces :

sen(15) = h/(5.0)

h=1.294m

Luego:

N NFD=NFC-h

FD=58.078-1.294

NFD=56.784 m.s.n.m

d. COTA DE FONDO EN ELongitud horizontal = 10m; la pendiente en tubo (5%0).

Entonces: h=10x0.005=0.05m.


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Por lo tanto:

NFE=NFD-h=56.784-0.05

NFE=56.734m.s.n.m

e. COTA DE FONDO EN FSi 2=15, entonces :

sen(15) = h/(4.0)

h=1.035m

Luego:

NFF=NFE + h

NFF=56.734 + 1.035

NFF=57.769 m.s.n.m

f. CALCULO DE NIVEL DE FONDO EN G:NFG=NFH+7.338x0.001

NFG=58.036+7.386x0.001

NFG=58.043 m.s.n.m

g. CALCULO DEL VALOR P EN LA SALIDA:POR DIFERENCIA DE COTAS:P=NFG-NFF

P=58.043-57.769

P=0.274

CON LA MITAD DEL DIAMETRO DEL TUBO:P=D/2=0.6858/2=0.343m

Por lo tanto se toma P=0.274 para que la cota del fondo de G coincida con la rasante

del canal.


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h. INCLINACION DE LOS TUBOS DOBLADOS:En la entrada: 4.830/(1.294) =3.733 ; 3.7:1 es ms plano que 2:1 (ok).En la salida: 3.864/(1.035) = 3.733 ; 3.7:1 es ms plano que 2:1 (ok).

i. CARGA HIDRAULICA DISPONIBLEH=NAB-NAG

H=58.933-58.593

H=0.340m.

j. CALCULOS DE PRDIDAS DE CARGAPerdidas por entrada: 0.4hv = 0.4(0.0962) = 0.039mPerdidas por salida: 0.65hv = 0.65(0.0962) = 0.063mPerdidas por friccin:n(L)Vt2/(D*2g) = 0.025*19.00*1.522/(0.6858*2*9.81)=0.082Perdidas por codos: 2*(0.25* Vt2/(2g))=0.024Prdidas totales = 0.208; para mayor seguridad se incrementara en un 10%, luego

1.10*0.208 =0.229m. (Prdidas totales)

Se puede deducir que las prdidas de carga disponible menos las prdidas totales son

de: 0.340-0.229 =0.111m (lo que significa que no existe problemas hidrulicos).

k. CALCULO DE LA SUMERGENCIA A LA SALIDA:Altura de sumergencia =y+P- Hts =(0.55+0.226) - Hts

Hts =Di/cos(15) = 0.71m; entonces altura de sumergencia =0.066m, este valor no debe

de exceder Hts/6 = 0.118m; como es menor entonces :

Sm=0.066(ok)

l. LONGITUD DE PROTECCION CON ENRROCADO:Lp=3Di=3*0.6858m = 2.057m; entonces usar Longitud de enrocado 2.10m


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m. CALCULO DE LA COVERTURA(E)E=COTA DE CAMINO -NFD-Di

E=58.550-56.832 -0.686

E=1.032>0.9 (ok)

PLANO DEFINITIVO

AB C

15

1.5

hv

Hte

P

Di

58.933

F GH

P

Hts

12

Di

58.593

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Obras de Arte 2 Da Unidad