Universidad Andina Nestor Caceres Velasquez Facultad De Ingenierias Y Ciencias Puras Escuela Profesional De Ingenieria Civil
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UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO 01 DISEÑO DE UNA BOCATOMA CURSO: ESTRUCUTRAS HIDRAULICAS DOCENTE: Ph. D. ISIDRO PILARES HUALPA ESTUDIANTES: GONZALO JOEL ANCCORI CALDERÓN
SEMESTRE: IX SECCIÓN: A
JULIACA – PERÚ 2020
I
1 CONTENIDO DATOS Q max. A (área) B (ancho ) Fb (borde libre) n (rugosidad) Q (Demanda) C (Coef. De descarga)
46.02 26.95 32 0 0.07 0.96 0.7
m3/seg m2 m m3/seg
V (velocidad) P (mojado) dn (tirante) H (h total) S (pendiente) n (n ventanas) G R (Rad Hidráulico)
1.7 33.68 0.84 0 0.019 1 9.81 0.8
m/s m m m/Km Num . vent. m/s2 m
SOLUCIÓN: I. 1.
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE LA VENTANA DE CAPTACIÓN: AREA DE LA VENTANA (N° de ventanas) Q 0.96 m 3 /s 3 A= = =0.96 m /s n 1
2. Aplicando la Ecuación de Continuidad Q = V*A se despeja el área.(asumimos V=1.2m/s) Q 0.96 m 3 /s 2 A= = =0.8 m V 1.2m/ s 3. Se tiene que la ventana de captación es: A 0.8 m 2 A=L∗h ⇒ L= = h h
4. Para hallar la ventana de captación utilizaremos las dos ecuaciones en este sin contracciones: (asuminos un h = 0.50 m)
2 3 2
Q=1.84 ( L−0.1 N∗h ) h … … .. (1 ) 3
Q=1.84∗L∗h 2 … … … … ( 2 )
Q=1.84
(
)
3
0.8 ∗0.5 2 =1.041 m3 /s … … .. ( 2 ) 0.5
( )
Q=1.84∗
3
0.8 −0.1 ( 1 )∗0.5 0.5 2 =1.041 m 3 /s … … .. ( 1 ) 0.5
5. Altura inicial de la ventana de Captación: (h=0.50 m) 6. Longitud inicial de la ventana de Captación:
L=
II.
A 0.8 m 2 = =1.60 m h 0.5 m CORRECCIÓN DE LAS DIMENSIONES, CONSIDERANDO PERDIDAS:
1. PERDIDAS DE REJILLAS 15
hr =1.32(
∅∗V 2 8 ) ∗sen ( Ω )∗( sen ( B ) ) e
diámetro de la rejilla Ф= ang. Inclinación de rejillas Ω= Angulo de ingreso B= velocidad De flujo en rejilla V= Espaciamiento Entre rejillas e=
0.75 pulg 77.50 º 30 º ft/seg 3.48 . 6 Pulg.
15
0.0191∗1.06 2 8 hr =1.32( ) ∗sen ( 77.50° )∗( sen ( 30 ° )) 0.15
0.0191 m
1.06 m 0.15 m
3 hr =0.319 Pulg .=0.008 m 2. PERDIDAS POR TRANSICIÓN: q Kr q Kr
4 0.06 30 0.29
5 0.06 35 0.26
7 0.16 40 0.28
10 0.16 45 0.3
15 0.18 60 0.32
20 0.2 75 0.34
θ=20° K r =0.2 Kt=
k r∗V 2 2g
0.20∗( 1.0 )2 Kt= =0.010 m 2∗9.81
3. PERDIDAS EN COMPUERTAS: K C=
0.5∗V 2 2g
K C=
0.5∗1.02 =0.025 m 2∗9.81
∑ Perdidas totales=0.048 m≈ 0.050 m 4. AJUSTE DE MEDIDAS DE LA VENTANA DE CAPTACION Ancho de la ventana (Ln) ancho inicial Corregidos por perdidas totale por perdidas de carga Altura de la Ventana (hv) altura inicial Corregido por perd. totales por perdidas de cargas
1.6 0.05 0.05 ojo preguntar 1.7 -------->
1.7
0.5 0.05 0.05 0.6
0.6
-------->
25 0.22 80 0.35
4
5. CORRECIÓN POR EL NÚMERO Nr=
Ln −1 e
Nr=
Ln 1.60 m −1= −1=8 ventanas Ф+ e ( 0.75+ 6 ) pulg . Ln=ancho de la ventana de captación (mts) N r =N° de rejillas (mts) e=( Ф+ e ) =espaciamento entre rejillas
Si el diámetro de la rejilla es ¾”=0.0191m El espaciado ocupado por las rejillas es = 8*0.0191=0.15m Angulo de desviación frontal = 0° Ln=Ld Ln=1. 7
6. CORRECIÓN POR CONTRACCION LA LONGITUS EFECTIVA DE LA CRESTA (Le)
¿=Ld+2 ( N K P+ K a )∗H … sin pilas o estribos Ka (estribo) Kp (pilar) numero de pilas
0 0.01 2
5
¿=1.7−2 ( 2∗0.01+ 0 )∗1.616 ¿=¿1.76 m
NºRej=8
Hv=0.6
Le=1.76
V. DISEÑO DEL CANAL DE LIMPIA 1. CALCULO DEL CAUDAL QUE PASA POR EL CANAL DE LIMPIA Q=Cd∗Ac∗¿ Ac=b∗ y V =¿ Donde : Cd=0 .6 ( compue r ta deslizante ) b = ancho del canal de Limpia (1.5m) y = tirante del canal de limpia (0.75*b) h= 1.70m Ac=1.5∗( 0.75∗1.5 )=¿1.69m2 V =¿ Q=0.6∗1.69∗5.76=5.84 m3 /s
6
Ancho recomendado para el canal de Limpia mediante la siguiente relación:
Bs=
g∗Q V 3c 9.81∗5.84 =5.92 m 2.133
Bs=
Bs :ancho de la compuerta
(
Q :descaga de diseño 5.92
m3 s
)
V c : velocidad en que los s
edimentos empiesan a mo
2. PENDIENTE DEL CANAL DE LIMPIA
10
S L=
n2L∗g 9 q
2 9
S L : pendiente critica delcanal de limpia , en m/m n L :coeficiente de rugosidad de maning . ( 0.033 ) g :aceleracion de la gravedad ,en
m s2
q : caudal que discurre por el canal de limpia , en m3/ s (3.3 m3/s)
10
S L=
0.033∗9.81 9 3.3
2 9
=0.01m/m
TRABAJO 01 DISEÑO DE UNA BOCATOMA CURSO: ESTRUCUTRAS HIDRAULICAS DOCENTE: Ph. D. ISIDRO PILARES HUALPA ESTUDIANTES: GONZALO JOEL ANCCORI CALDERÓN
SEMESTRE: IX SECCIÓN: A
JULIACA – PERÚ 2020
I
1 CONTENIDO DATOS Q max. A (área) B (ancho ) Fb (borde libre) n (rugosidad) Q (Demanda) C (Coef. De descarga)
46.02 26.95 32 0 0.07 0.96 0.7
m3/seg m2 m m3/seg
V (velocidad) P (mojado) dn (tirante) H (h total) S (pendiente) n (n ventanas) G R (Rad Hidráulico)
1.7 33.68 0.84 0 0.019 1 9.81 0.8
m/s m m m/Km Num . vent. m/s2 m
SOLUCIÓN: I. 1.
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE LA VENTANA DE CAPTACIÓN: AREA DE LA VENTANA (N° de ventanas) Q 0.96 m 3 /s 3 A= = =0.96 m /s n 1
2. Aplicando la Ecuación de Continuidad Q = V*A se despeja el área.(asumimos V=1.2m/s) Q 0.96 m 3 /s 2 A= = =0.8 m V 1.2m/ s 3. Se tiene que la ventana de captación es: A 0.8 m 2 A=L∗h ⇒ L= = h h
4. Para hallar la ventana de captación utilizaremos las dos ecuaciones en este sin contracciones: (asuminos un h = 0.50 m)
2 3 2
Q=1.84 ( L−0.1 N∗h ) h … … .. (1 ) 3
Q=1.84∗L∗h 2 … … … … ( 2 )
Q=1.84
(
)
3
0.8 ∗0.5 2 =1.041 m3 /s … … .. ( 2 ) 0.5
( )
Q=1.84∗
3
0.8 −0.1 ( 1 )∗0.5 0.5 2 =1.041 m 3 /s … … .. ( 1 ) 0.5
5. Altura inicial de la ventana de Captación: (h=0.50 m) 6. Longitud inicial de la ventana de Captación:
L=
II.
A 0.8 m 2 = =1.60 m h 0.5 m CORRECCIÓN DE LAS DIMENSIONES, CONSIDERANDO PERDIDAS:
1. PERDIDAS DE REJILLAS 15
hr =1.32(
∅∗V 2 8 ) ∗sen ( Ω )∗( sen ( B ) ) e
diámetro de la rejilla Ф= ang. Inclinación de rejillas Ω= Angulo de ingreso B= velocidad De flujo en rejilla V= Espaciamiento Entre rejillas e=
0.75 pulg 77.50 º 30 º ft/seg 3.48 . 6 Pulg.
15
0.0191∗1.06 2 8 hr =1.32( ) ∗sen ( 77.50° )∗( sen ( 30 ° )) 0.15
0.0191 m
1.06 m 0.15 m
3 hr =0.319 Pulg .=0.008 m 2. PERDIDAS POR TRANSICIÓN: q Kr q Kr
4 0.06 30 0.29
5 0.06 35 0.26
7 0.16 40 0.28
10 0.16 45 0.3
15 0.18 60 0.32
20 0.2 75 0.34
θ=20° K r =0.2 Kt=
k r∗V 2 2g
0.20∗( 1.0 )2 Kt= =0.010 m 2∗9.81
3. PERDIDAS EN COMPUERTAS: K C=
0.5∗V 2 2g
K C=
0.5∗1.02 =0.025 m 2∗9.81
∑ Perdidas totales=0.048 m≈ 0.050 m 4. AJUSTE DE MEDIDAS DE LA VENTANA DE CAPTACION Ancho de la ventana (Ln) ancho inicial Corregidos por perdidas totale por perdidas de carga Altura de la Ventana (hv) altura inicial Corregido por perd. totales por perdidas de cargas
1.6 0.05 0.05 ojo preguntar 1.7 -------->
1.7
0.5 0.05 0.05 0.6
0.6
-------->
25 0.22 80 0.35
4
5. CORRECIÓN POR EL NÚMERO Nr=
Ln −1 e
Nr=
Ln 1.60 m −1= −1=8 ventanas Ф+ e ( 0.75+ 6 ) pulg . Ln=ancho de la ventana de captación (mts) N r =N° de rejillas (mts) e=( Ф+ e ) =espaciamento entre rejillas
Si el diámetro de la rejilla es ¾”=0.0191m El espaciado ocupado por las rejillas es = 8*0.0191=0.15m Angulo de desviación frontal = 0° Ln=Ld Ln=1. 7
6. CORRECIÓN POR CONTRACCION LA LONGITUS EFECTIVA DE LA CRESTA (Le)
¿=Ld+2 ( N K P+ K a )∗H … sin pilas o estribos Ka (estribo) Kp (pilar) numero de pilas
0 0.01 2
5
¿=1.7−2 ( 2∗0.01+ 0 )∗1.616 ¿=¿1.76 m
NºRej=8
Hv=0.6
Le=1.76
V. DISEÑO DEL CANAL DE LIMPIA 1. CALCULO DEL CAUDAL QUE PASA POR EL CANAL DE LIMPIA Q=Cd∗Ac∗¿ Ac=b∗ y V =¿ Donde : Cd=0 .6 ( compue r ta deslizante ) b = ancho del canal de Limpia (1.5m) y = tirante del canal de limpia (0.75*b) h= 1.70m Ac=1.5∗( 0.75∗1.5 )=¿1.69m2 V =¿ Q=0.6∗1.69∗5.76=5.84 m3 /s
6
Ancho recomendado para el canal de Limpia mediante la siguiente relación:
Bs=
g∗Q V 3c 9.81∗5.84 =5.92 m 2.133
Bs=
Bs :ancho de la compuerta
(
Q :descaga de diseño 5.92
m3 s
)
V c : velocidad en que los s
edimentos empiesan a mo
2. PENDIENTE DEL CANAL DE LIMPIA
10
S L=
n2L∗g 9 q
2 9
S L : pendiente critica delcanal de limpia , en m/m n L :coeficiente de rugosidad de maning . ( 0.033 ) g :aceleracion de la gravedad ,en
m s2
q : caudal que discurre por el canal de limpia , en m3/ s (3.3 m3/s)
10
S L=
0.033∗9.81 9 3.3
2 9
=0.01m/m
