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DISEÑO HIDRAULICO DE CAIDA
CANAL DE INGRESO CANAL DE SALIDA
Q = 0.36 m3/seg Q= 0.36 m3/seg
S = 0.002 S= 0.005
f = 0.3 m f 0.3 m
Z = 1 Z= 1
0.015 0.015
0.025 0.025
Angulo conver= 25 El3= 3348.5
Angulo Diverg= 27.5
Elv0= 3350.5 msnm
h = 1.00 m
1.- Diseño de canales aguas arriba y aguas abajo
AGUAS ARRIBA: AGUAS ABAJO
Para una seccion de MEH debe cumplirse: 1/z = H/L
b/y = 2((1+Z^2)(^1/2)-1)
b/y = 0.83 m
A= by+zy^2
P= b+2y(1+z^2)^(1/2)
Asumiendo: b = 0.83 y
Determinando el n ponderado
A= by+zy^2
P= b+2y(1+z^2)^(1/2)
n = (Pm.nm^1.5+Pc.nc^1.5+Pm.nm^1.5)^(2/3)/(P)^(2/3)
n. (P)^(2/3) = (Pm.nm^1.5+Pc.nc^1.5+Pm.nm^1.5)^(2/3) y = 0.427
n. (P)^(2/3) = ((2*y(1+z^2)^(1/2)*nm^(1.5)+b.nc^(1.5))
Q = A^(5/3) x S^(1/2)/n. (P)^(2/3)
Q = (by+zy^2)^(2/3)/((2*y(1+z^2)^(1/2)*nm^(1.5)+b.nc^(1.5))(2/3)
Resolviendo por tanteos 0.16028357082 Resolviendo por tanteos
8.04984471899924 8.03808176599 0.01994052505 5.09116882454 5.098206161
Geometria del canal ingreso Geometria del canal salida
y = 0.427 y = 0.3568
b = 0.35373838227 b = 0.29558279811
A = 0.33 A = 0.23
P = 1.56147676453 P = 1.30476559622
T = 1.20773838227 T = 1.00918279811
f = 0.3 f = 0.3
v = 1.08 v = 1.55
2.- Calculo del ancho de la caida y el tirante de la seccion de control
Previamente se calcula la energia en los puntos 1 y 2
nC = nC =
nm = nm =
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H1 = 0.486 m H2 = 0.48 m
q = 0.502 m3/seg/m
B = Q/q 0.700 m
3.- Calculo de las transiciones
Transicion de entrada
B1= Ancho de la base mayor
B2= Ancho de la base menor
x1= 0.173 m
T1= Espejo de agua mayor
T2= Espejo de agua menor
x2= 0.254 m
Como:
Lte= 0.544 m
0.500 m Adoptado
Transicion de salida
x1= 0.202 m
x2= 0.155 m
Como:
Lte= 0.39 m
0.400 m Adoptado
4.- Dimensinamiento de la caida
0.500 m
0.0254841998
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Longitud del pie de la caida al inicio del salto
1.59647317609
1.600 m
Altura del agua pegada al pie de la caida:
0.4460459704
0.400 m
Profundidad secuente menor:
0.11351648513
0.100 m
Profundidad secuente mayor (tirantes conjugados)
0.61631290054
0.600 m
Tirante critico
0.29427746107
0.300 m
Longitud del salto hidraulico:
3.50 m
Longitud del estanque:
5.100 m
Tirante critico:
0.300 m
5.- Longitud del tramo del canal rectangular
Inmediatamente aguas arriba
Lc = 1.06 m
LD =
Yp =
Y1 =
Y2 =
Yc =
L= 6.90 (Y2 -Y1)
Y cΔZ
=D1/3
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6.- Ventilacion bajo la lamina vertiente:
Consiste en calcular el diametro de los agujeros de ventilacion
qa = 0.05537964917 m3/seg x m
Qa = 0.03876575442 m3/seg
Considerando:
L= 2.00 m
f= 0.02 tuberias de fierro
0.04 m
0.001 (1/830) para aire de 20 C
Ke= 0.5
Kb= 1.1
Kex= 1
….(1)
Va = 0.04935797609 1/D^2
= 0.00012416971 1/D^4 … (2)
Reemplazando las consideraciones y 2 en 1 y resolviendo por tanteo:
D = 0.06 m
0.04 = 0.04 OK
Determinanado el área:
A = 0.003 m2
Entonces colocamos tuberia de :
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No Und Ф (pulg) A (m2)
1 2 0.0020
2 1 0.0010
0.003
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y = 0.3568
0.0880803256
0.01727672888
Diseño de transición de entrada que conecte un canal de tierra de seccion trapezoidal y una canaleta rectangular de hormigon
El caudal de diseño e de 0.32 m3/s
CANAL DE TIERRA CANALETA RECTANGULARAREA= 0.8704 m2 b= 0.3 mb= 0.4 m z= 0z= 1.5 y2= 0.5y1= 0.64 m v2= 2.13 m/sv1= 0.37 m/s n= 0.015n= 0.025 Q= 0.32 m3/sQ= 0.32 m3/s BL= 0.2 mα= 22.5 T2= 0.3T1= 2.32 AREA= 0.15
TRANSICION ALABEADA
X1 X2 ci 0.1
0.05 1.01 ce 0.2perdidas de carga
SI : X1<X2
L: LONGITUD DE LA TRANSICION Zs= 0.26911315
L= 2.4383557 mL= 3 Adoptado
Ze= 0.24668705
1)CALCULO DEL ABATIMIENTO DE LA NAPA DE LA SUPERFICIE DE AGUA
V1 = 0.37V2= 2.13 VELOCIDA MAXIMA EN CONXCRETO 3M/S RESPECTO A V2hv= 0.22426096
K EN FUNCION DE LAS PERDIDAS k= 0.02740967
x y0 0
0.25 0.00171310.5 0.00685242
0.75 0.015417941 0.02740967
DISEÑO HIDRAULICO DE UNA TRANSICION
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
ABATIMIENTO DE LA NAPA DE LA SUPERFICIE DEL AGUA
L=XTanα
Ze=(1+C1 )∗ΔhV
ZS=(1+C0 )∗ΔhV
y=kx2
1.25 0.042827611.5 0.06167176
1.75 0.083942122 0.10963869
2.25 0.138761472.5 0.17131045
2.75 0.207285653 0.24668705
2)CALCULO DE LA VARIACION DEL ANCHO DE LA TRANSICION
k´ 0.01111111
x y' x y'0 0 1.5 0.025
0.25 0.00069444 1.75 0.032638890.5 0.00277778 2 0.03888889
0.75 0.00625 2.25 0.043751 0.01111111 2.5 0.04722222
1.25 0.01736111 2.75 0.049305561.5 0.025 3 0.05
3) CALCULO DE LA RASANTE DE FONDOK": VALOR OBTENIDO EXPERIMENTALMENTE
k'' 0.00505
x y0 0
0.25 0.000315630.5 0.0012625
0.75 0.002840631 0.00505
1.25 0.007890631.5 0.0113625
1.75 0.015465632 0.0202
2.25 0.025565622.5 0.0315625
2.75 0.038190633 0.04545
4) RESUMEN DE LOS CALCULOS DE LA TRANSICION ALABEADA
SECCION Y Dhv Hvn v A Y'0.0000 0.0000 0.0000 0.0070 0.3700 0.8649 0.00000.2500 0.0017 0.0016 0.0085 0.4092 0.7820 0.0007
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
ABATIMIENTO DE LA NAPA DE LA SUPERFICIE DEL AGUA
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05 RASANTE DEL FONDO DE TRANSICION
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06VARIACION DEL ANCHO DSE LA TRANSICION
0.5000 0.0069 0.0062 0.0132 0.5090 0.6286 0.00280.7500 0.0154 0.0140 0.0210 0.6418 0.4986 0.00631.0000 0.0274 0.0249 0.0319 0.7911 0.4045 0.01111.2500 0.0428 0.0389 0.0459 0.9491 0.3372 0.01741.5000 0.0617 0.0561 0.0630 1.1122 0.2877 0.02501.7500 0.0839 0.0763 0.0833 1.2783 0.2503 0.03262.0000 0.1096 0.0997 0.1066 1.4465 0.2212 0.03892.2500 0.1388 0.1261 0.1331 1.6161 0.1980 0.04382.5000 0.1713 0.1557 0.1627 1.7867 0.1791 0.04722.7500 0.2073 0.1884 0.1954 1.9581 0.1634 0.04933.0000 0.2467 0.2243 0.2312 2.1300 0.1502 0.0500
B/2
m
1Hd
BL md
mH
Diseño de transición de entrada que conecte un canal de tierra de seccion trapezoidal y una canaleta rectangular de hormigon
x1: semidiferencia de los fondos de canal o de los espejos de aguax2: semidiferncia de los espejos de agua
VELOCIDA MAXIMA EN CONXCRETO 3M/S RESPECTO A V2
DISEÑO HIDRAULICO DE UNA TRANSICION
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
ABATIMIENTO DE LA NAPA DE LA SUPERFICIE DEL AGUA
Ze=(1+C1 )∗ΔhV
ZS=(1+C0 )∗ΔhV
Y
b
b
Y
T
Z
1
89
B Y'' D M B/2+md H B/2+Mh0.4000 0.0000 0.6400 1.4865 1.1514 0.8400 1.44860.3986 0.0003 0.6386 1.2933 1.0252 0.8386 1.2839
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
ABATIMIENTO DE LA NAPA DE LA SUPERFICIE DEL AGUA
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0.05 RASANTE DEL FONDO DE TRANSICION
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06VARIACION DEL ANCHO DSE LA TRANSICION
0.3944 0.0013 0.6344 0.9402 0.7937 0.8344 0.98170.3875 0.0028 0.6274 0.6490 0.6009 0.8274 0.73070.3778 0.0051 0.6176 0.4487 0.4660 0.8176 0.55580.3653 0.0079 0.6051 0.3173 0.3746 0.8051 0.43800.3500 0.0114 0.5897 0.2339 0.3129 0.7897 0.35970.3347 0.0155 0.5715 0.1807 0.2706 0.7715 0.30680.3222 0.0202 0.5506 0.1445 0.2407 0.7506 0.26960.3125 0.0256 0.5268 0.1203 0.2196 0.7268 0.24370.3056 0.0316 0.5003 0.1049 0.2052 0.7003 0.22620.3014 0.0382 0.4709 0.0970 0.1963 0.6709 0.21570.3000 0.0455 0.4388 0.0966 0.1924 0.6388 0.2117
B/2
m
1Hd
BL md
mH
x1: semidiferencia de los fondos de canal o de los espejos de agua