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ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
Descripción: ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
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cuaderno estructuras hidraulicas
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1. Diseñar una presa vertedora, con perfil creager, indicando por grafico las dimensiones halladas, se tienen los siguientes datos.
3 Q max max : 18m /seg
Caudal del rio:
3 Q min min : 0.5m /seg
Pendiente del rio: Ancho del rio: Caudal a captar:
1.5% 10m 0.30m3/seg
Diseño del azud: Asumimos H=0.50 Par hallas el perfil que corresponde a la trayectoria seguida por la lámina de vertiente (perfil creager), usaremos la siguiente tabla: X 0.00 0.10 0.30 0.40 0.60 0.80 1.00 1.40 2.00 2.50 3.00
Calculo de la altura de carga: h Usaremos la fórmula aplicada a vertederos, pues toma en consideración la velocidad de acercamiento de las aguas del rio al azud
/ / = 2/3 2⌊ 2 ⌊ℎℎ + 2 − 2 ⌋ Donde: Q= caudal máximo del rio(máxima avenida) = 18m 3/seg μ= Coeficiente del vertedero según la fórmula de la cresta (pa ra el caso, perfil creager =0.75)
h= altura de carga hidráulica o tirante de agua sobre la cresta del vertedero(en metros) V= velocidad de acercamiento del rio (en este caso: 2m/seg) b= ancho del rio (10m) Reemplazando los valores en la ecuación anterior:
Ahora calculamos la velocidad del agua sobre la cresta del azud: Q=AV Q=18 m3/seg A=0.75x10 = 7.5m2 Entonces
= . = 2.4/ Calculo de la carga energética h e y las coordenadas del azud La carga energética sobre el vertedero viene a ser la suma del tirante de agua mas la altura alcanzada por la velocidad de paso del agua.
he = ℎ + 2 2. 4 he = 0.75+ 29.81 he = 1.05 Con el valor hallado, calculamos las coordenadas del azud, multiplicando las coordenadas del perfil creager por 1.05, obteniendo los siguientes resultados. X 0.000 0.105 0.315 0.420 0.630 0.840 1.050 1.470 2.100 2.625 3.150
Al pasar por encima del vertedero el agua gana una altura H respecto al lecho del rio, la misma que puede provocar socavamiento y erosión si nos e disipa la energía, para ello se formara el resalto hidráulico con mediante una cuenca amortiguadora. Lo cual también garantiza la estabilidad del azud.
Diseño del resalto hidráulico La formula aproximada es:
ℎ = 0.45/ ℎ Q= caudal de agua sobre el azud, por metro lineal=m 3/seg/m h2= profundidad aguas abajo h1= profundidad o espesor de la lamina vertiente al pie del azud Para efectuar este cálculo haremos tanteos suponiendo un Δh aproxim ado, supondremos Δh=1.90. Entonces la velocidad de caída será
La altura total del agua He sobre el lecho del rio aguas arriba es igual a He+0.50, o de la energía arriba es de:
= ℎ + + 2 2. 4 = 0.50+0.75+ 29.8 = 1.55 Entonces, la profundidad de la cuenca o colchón, será:
1.55−Δh−ℎ = 1.55−1.90−0.30 = −0.65 Y la profundidad de aguas abajo será:
ℎ = 0.65+ = 0.65+0.80 = 1.45 De acuerdo con la formula el requerimiento de profundidad aguas abajo h 2 es:
ℎ = 0.45 ℎ = 0.45 √ 1.0.830 = 1.47 > 1.35 Como nos falta 0.12m mas, daremos a la cuenca una profundidad de 0.70, quedando:
ℎ = 0.70+0.80 = 1.50 > 1.47 Calculo de la longitud de la cuenca:
= 5ℎ − ℎ = 51.50−0.30 = 6
2.
En una toma sin barraje ubicada en un rio, debe captar 5m3/seg para consumo y
0.8m3/seg para limpia. Determinar: a) Altura necesaria para captar el gasto indicado con la altura de 3,5 m b) La altura que tendrá el tirante en estiaje para captar el gasto correspondiente.
