Clase 9 - Diseño de Bocatoma de Montaña

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO DE BOCAT B OCATOMA OMA DE MONTA MONTA ÑA

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO DE BOCATOMA DE MONTAÑA

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA Para la determinación del diseñohidráulico serequieren seguir losprocedimientos siguientes:

1.- DATOS DE DISEÑO 

Caudal Máximo

m3/seg (Según estudiohidrológico)



Pendiente del río en 1/1000

m/m



Rugosidad del río

(adimensional = 0.35)



Perímetro mojado estimado

ml



Área

m2



Caudal de captación

lts/seg.

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 2.- DETERMINAR VALORES COMPLEMENTARIOS HIDRAULICOS A PARTIR DEL CAUDAL DE MAXIMA AVENIDA 

Radio Medio Hidráulico (R) R=A/P



Calculando Velocidad por la ecuación de Continuidady Manning V = Q/A

Q

1

n

 A. R 2 / 3 S 1 /  2

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA Para la determinación del diseñohidráulico serequieren seguir losprocedimientos siguientes:

3.- CALCULO DEL ANCHO ESTABLE ANCHO DE ENCAUZAMIENTO SEGUN BLENCH y ALTUNIN

   

 B  1.81 Q.

1 / 2

Fb 

Donde: FB= Factor de Fondo FS= Factor de de orilla Q = Caudal (m3/s)



Fs  

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA ANCHO DE ENCAUZAMIENTO SEGUN MANNING Y STRICKLER 3  Q 1 / 2   5 / 3  B   1 / 5  n.K    3 5 m    S   

Donde: K = Constante de Material del Cause ( K=10) m= exponente(m=1) K = Factor de Material Q = Caudal (m3/s) n = Rugosidad del Cause S = Pendiente del Cause(m/m)

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA ANCHO DE ENCAUZAMIENTO SEGUN PETIT

 B 

4 .44

Q 

1 /  2

Donde: Q = Caudal (m3/s)

Se puede tomar el valor promedio de ancho estable, sin embargo dependerá del diseñador la decisión final

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 4.- CALCULO DEL TIRANTE DEL AZUD   V 2  3 / 2  V 2  3 / 2       Q  .u. B. 2 g  h  3 2 g      2 g    2

 A   B.h

V  

Q  A

Donde:

Donde:

h =Tirantedel azud (m)

 A= Área hidráulica sobrelacresta(m2)

Q= Caudal máxima avenida(m3/seg)

V= Velocidadsobre la cresta (m/s)

V= Velocidadaguas arriba (m/s)

h =Tirantedel azud (m)

B=Ancho estable(m)

Q= Caudal máxima avenida(m3/seg)

u = Coeficiente dedescarga(0.60)

B=Anchoestable(m)

g = Gravedad 9.81m/seg2

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 5.- CALCULO DEL RESALTO HIDRAULICO h1 

Q

u

V 1

h2 

0.45Q u

h1

Qu 

Q  B

Donde: h2= profundidadaguas abajo(m) h1 = profundidad pie del azud (m) Q = Caudal máxima avenida(m3/seg) B =Anchoestable (m) Qu = Caudal deazud(m3/seg/m) V1 = Velocidad (m/s ) Δh = Desnivel entre el tirante del azud y posa de amortiguamiento (m)

V 1 

2 g .h

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 5.- CALCULO DEL RESALTO HIDRAULICO a) Cálculo de la carga energética he  h 

V 

2

2g

Donde: he= Cargaenergética(m) h =Tirantesobrela cresta (m) V= Velocidad sobrela cresta (m/s ) g = Gravedad 9.81 m/seg2

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 5.- CALCULO DEL RESALTO HIDRAULICO b) Determinación del Perfil del Cimacio Perfil aguas arriba

 X   0.27.h

1.85

Y   0.724.

h0.85

 0.126.h  0.4315.h0.375  X   0.27h

Hasta una distanciamáxima de:

0.00 -1.0

-0.5

0.0 -0.20

X= 0.270h y,

-0.40

Y= 0.126h

-0.60 -0.80

Perfil aguas abajo

-1.00 -1.20

 X  1 . 85 

2 .h

0 . 85

.Y 

0.625

-1.40 -1.60

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 5.- CALCULO DEL RESALTO HIDRAULICO b) Determinación del Perfil del Cimacio  X   0.27.h

Hastauna distancia máximade: X= 0.270hy, Y= 0.126h

1.85

Y   0.724.

h

0.85

 0.126.h  0.4315.h0.375  X   0.27h

0.625

0.00 -1.0

-0.5

0.0 -0.20 -0.40 -0.60

0.5

1.0

 X  1 . 85 

1.5

2 .h

0 . 85

2.0

2.5

.Y 

Ecuación de la recta en función desupendiente anterior 

-0.80 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60

Ecuacióndesemi arco con radio definido

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E -1.0     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA b) Determinación del Perfil del Cimacio 0.00 -0.5

0.0 -0.20 -0.40 -0.60 -0.80 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60

0.5

1.0

1.5

X -0.103 -0.080 -0.040 2.0 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000

Y -0.05 -0.02 0.00 2.5 0.00 -0.02 -0.06 -0.12 -0.21 -0.32 -0.44 -0.59 -0.753 -0.918 -1.083

X 1.000 1.029 1.073 1.121 1.174 1.230 1.291 1.354 1.420 1.488 1.558 1.629 1.700

Y -1.083 -1.128 -1.184 -1.237 -1.285 -1.329 -1.367 -1.400 -1.427 -1.449 -1.464 -1.474 -1.477

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 5.- CALCULO DEL RESALTO HIDRAULICO c) Determinación de la altura Ho

Ho = hazud + hagua + V2/2g

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 6.- LONGITUD DE LA CUENCA DE AMORTIGUAMIENTO

L = 5 x (h2 - h1)

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 7.- ALTURA DE MUROS DE ENCAUZAMIENTO AGUAS ARRIBA Harriba = Ho + 1/3 (h2)

8.- ALTURA MUROS ENCAUZAMIENTO AGUAS ABAJO Habajo = d + 1/3 (h2) + V2/2g d = h2-P (Considerar P solo si corresponde, de lo contrario P=0)

    A     Ñ     A     T     N     O     M     E     D     A     M     O     T     A     C     O     B     E     D     O     Ñ     E     S     I     D

DISEÑO HIDRAULICO DE BOCATOMA DE MONTAÑA 9.- CALCULO VENTANA DE CAPTACION b 

Q 2 3

u.

2

g .h v

3  /  2

Donde:

u = coeficientededescarga(0.50) Q= Caudal decaptación (m3/seg) hv = alturade laventana (m) Asumido bv = base de laventana (m) g = gravedad9.81m/seg2