INFORME DE DISEÑO DE RAPIDAS HIDRAULICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULT ACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA ARQUITECTUR A E.P. E.P. INGENIERIA INGENIERI A CIVIL

DISEÑO DE RAPIDAS

Las rápidas (chutes) son usadas para conducir agua desde una elevacin !a"or a una !ás #a$a. La estructura puede consistir de una entrada% un tra!o inclinado% un disipador de energ&a " una transicin de salida. El tra!o inclinado puede ser un tu#o o una seccin a#ierta. Las rápidas son si!ilares a las ca&das% e'cepto ue ellas transportan el agua so#re dist distan anci cias as !ás !ás larg largas as%% con con pend pendie ient ntes es !ás !ás suav suaves es " a trav travs s de distancias !ás largas.

1. PARTES DE UNA RAPIDA RAPI DA::    

*eccin de control Ra!pa +ra"ectori +ra"ectoria a Colchn A!ortiguador

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA E.P. INGENIERIA CIVIL

1.1. SECCIÓN DE CONTROL Es la seccin donde se presenta el ca!#io de pendiente " se caracteri,a porue en esta seccin se produce el tirante cr&tico.

1.2. RAMPA Es el tra!o de canal con pendiente !a"or ue la cr&tica presentándose en l un escurri!iento de rgi!en s-percritico.

1.3. TRAYECTORIA Es una curva para#lica ue liga la ra!pa con la parte inicial del colchn a!ortiguador. *e adopta esta /or!a de#ido a ue es la tra"ectoria li#re seguida por el agua% de esta !anera se evita ue el agua se separe de la plantilla produciendo vi#raciones " erosin.

1.4. COLCHÓN AMORTIGUADOR Es un depsito /or!ado en su parte inicial por un plano inclinado 0.120% despus por un /ondo plano de nivel in/erior al canal de salida con el cual se une !ediante un escaln. El o#$eto del colchn a!ortiguador es disipar la energ&a cintica ue trae el agua para evitar la erosin de la estructura.

2. CALCULOS HIDRAULICOS DE UNA RAPIDA Calculo  Calculo  Calculo  Calculo 

del tirante critico en la seccin de control de la seccin de la ra!pa del per3l de la tra"ectoria de la longitud " pro/undidad del colchn a!ortiguador


2.1. CALCULO DEL TIRANTE CRITICO EN LA SECCIÓN DE CONTROL Para o#tener este tirante !ediante la grá3ca de#e calcularse el /actor de seccin 4. Z =

Q

√ g

2.2. CALCULO DE LA RAMPA Consiste en deter!inar las di!ensiones de la seccin% esto se puede hacer aplicando la /r!ula de 5anning% dado ue la ra!pa es la parte ue a#sor#e el desnivel por salvar conoce!os su pendiente apro'i!ada.

2.3. CALCULO DEL PERFIL DE LA TRAYECTORIA Para de3nir el per3l de la tra"ectoria usare!os un siste!a de e$es co!o se !uestra% cu"o origen coincide con el 3nal de la ra!pa.


La longitud hori,ontal ( X f ) de la tra"ectoria se o#tiene con la e'presin2 X f =

0.666 −S

g

2

V

6 pueden o#tenerse una serie de puntos para tra,ar la curva para#lica con la e'presin2 y = Sx +

g

2

2

2 V

X

*iendo en a!#as e'presiones * " V la pendiente " velocidad correspondiente a la ra!pa.

2.4. LONGITUD Y PROFUNDIDAD DEL COLCHÓN AMORTIGUADOR Para deter!inar las di!ensiones del colchn a!ortiguador de#e!os conocer las Condiciones en ue el agua llega al pie de la tra"ectoria es decir su tirante ( d 1 ¿ " su velocidad ( V 1 ).


Esta#leciendo 7ernoulli entre el inicio de la tra"ectoria " el 3nal del plano 0.1%0 se llega a 2 '

H 1=h v + d + y f + p − d1 2

V 1 H = 2 Carga de velocidad al 3nal del plano 0.120 2g h v =¿ Carga de velocidad en la ra!pa.

y f =¿ Pro"eccion vertical de la tra"ectoria '

p =¿ Altura del plano 0.120 d 1=¿ +irante

*uponiendo valores de

d 1 (Apro'. 8c9:) se puede calcular v0 "

co!pro#ar el valor d0 !ediante2 A 1=

Q V 1

;asta o#tener el valor de d0. 6a o#tenido el valor d0 lo ue procede es o#tener el tirante con$ugado d< ue /or!a el resalto hidráulico. Esto se /acilita usando la gra3ca N= < de la relacin de los tirante con$ugados entrando con el valor2 F 1=

V 1

√ g . d

1

>#tendre!os el valor de la relacin d<9d0 de donde se despe$a d<. La gra3ca N= : nos da ta!#in en /uncin del valor ? la relacin L9d< siendo L la longitud del colchn a!ortiguador. *i conoce!os el tirante ds en el canal de salidad pode!os o#tener la pro/undidad P del colchn.


INFORME DE DISEÑO DE RAPIDAS HIDRAULICAS

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