Diseño De Conducción.

DISEÑO DE OBRAS DE CONDUCCIÓN 2 Hidráulica de tuberías y canales

DISEÑO DE CUNETAS

1. CUNETA(1)

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Son conducciones (usualmente triangulares) ubicadas a un lado de las carreteras con el fin de drenar las aguas superficiales que puedan afectarla.

1. CUNETA(2)

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Se dimensionan tomando en cuenta el caudal que deben transportar y aplicando la ecuación de Manning. Asimismo, se debe considerar la velocidad máxima admisible.

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La inclinación del talud interior se estima en función al IMDA (#vehiculos/dia). Se recomienda:

1. CUNETA(3)

1. CUNETA(4)

ESTRUCTURA DE MEDICIÓN DE CAUDALES

1. ESTRUCTURAS DE MEDICIÓN

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Son estructuras hidráulicas, instaladas en canales abiertos o en conductos cerrados con superficie libre, donde (en la mayoría de los casos), la descarga puede estimarse a partir del nivel de agua medida aguas arriba. Estas estructuras son reducciones artificiales del área de sección transversal en el canal y provocan un aumento en el nivel del agua aguas arriba, creando una caída en el nivel de agua sobre la estructura.

2. VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (1)

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La longitud de la cresta debe ser suficiente para permitir líneas de corriente rectas y paralelas, al menos, a lo largo de una distancia corta por encima de la cresta. La altura de la cresta con respecto a la parte inferior del canal de acceso debe cumplir con un cierto valor mínimo. Las estructuras más conocidas son: - Vertedero de cresta ancha horizontal de borde redonda - Vertedero rectangular de cresta ancha - Vertedero Romijn de medición y regulación - Vertedero de perfil trapezoidal - Vertedero Fayoum estándar - Vertedero de cresta ancha en forma de V.

2. VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (2)

Vertedero de cresta ancha trapezoidal

3. VERTEDEROS DE PARED DELGADA (1)

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La longitud de la cresta es de 1 a 2 mm.

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La lámina de agua es completamente libre después de pasar el vertedero, y las líneas de corriente por encima de la cresta están fuertemente curvado.

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Las más utilizadas son: - La presa afilada cresta horizontal (Rehbock) - La presa rectangular con aristas cresta (con contracción lateral) - La forma de V vertedero de cresta afilada (Thomson) - El vertedero trapezoidal de cresta afilada (Cipolletti) - La circular afilada cresta ancha - El vertedero proporcional (Sutro).

Vertedero triangular

Vertedero tipo Sutro

Vertedero rectangular

4. VERTEDEROS DE CRESTA CORTA (1) • • •

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Tiene características de vertederos de cresta ancha y pared delgada. Las líneas de corriente por encima de la cresta son curvos. Los más conocidos son: - Vertedero con sección de control rectangular - Vertedero de perfil en V - Vertedero de perfil triangular (Crump) - Vertedero plano tipo V-presa - Vertedero de cresta cilíndrica, etc

4. VERTEDEROS DE CRESTA CORTA (2)

Vertedero de perfil triangular

Vertedero cresta cilíndrica

5. MÉTODOS DE TIRANTE FINAL (1) •

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Cuando la parte inferior del canal cae repentinamente, se crea un chorro libre. El nivel del agua se mide exactamente por encima de la caída (tirante final o de borde). La descarga es función del tirante final y de la forma de la sección transversal. Podemos mencionar: - Canales rectangulares con chorro libre - Canales no rectangulares con chorro libre.

5. MÉTODOS DE TIRANTE FINAL (2)

Canal rectangular

Canales circular y semi-circular

6. CANALETAS (1) •

Las canaletas de tirante crítico y los vertederos de cresta ancha tienen se asemejan. Las canaletas están menos restringidas en la altura de cresta y la sección de aguas abajo es gradualmente divergente para recuperar energía.

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Hay canaletas de garganta larga y canaletas de garganta corta. Las primeras son similares a los vertederos de cresta ancha (líneas de flujo paralelas). Las segundas se comportan como vertederos de cresta corta (líneas de flujo curvas).

6. CANALETAS (2)

6. CANALETAS (3)

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Son canaletas de garganta larga: – Canaletas rectangulares (tipo Venturi) – Canaletas trapezoidales – Canaleta en forma de U.

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Son canaletas de garganta corta: – Canaletas sin garganta con transición redondeada – Canaletas sin garganta con transición plana – Canaleta tipo Khafagi-Venturi – Canaleta Parshall – Canaleta Saniiri – Canaletas H – Canaleta San Dimas

7. VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (1)

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Son estructuras de desborde con una cresta horizontal en las cuales las líneas de corriente son prácticamente rectas y paralelos. Para obtener esta situación, la longitud de cresta del vertedero en la dirección de flujo (L) debe estar relacionada con la carga de energía total sobre la cresta del vertedero como 0.07 ≤ H1/L ≤ 0.50

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Si H1/L ≤ 0.07, las pérdidas de energía no pueden ser despreciadas y se pruducen ondulaciones sobre la cresta.

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Si H1/L ≥ 0.5, de modo que se produce una ligera curvatura de líneas de corriente por encima de la cresta y se debe asumir una distribución de la presión hidrostática.

7. VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (2)

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Asumiendo que no hay pérdidas de energía:

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Ya que el flujo crítico ocurre en la sección de control:

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Se considera que la máxima longitud L=15H

7 VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (3)

7. VERTEDEROS DE CRESTA ANCHA (4)

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Si la sección es rectangular, el tirante crítico es:

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Ya que el flujo crítico ocurre en la sección de control:

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Incluyendo un coeficiente de descarga:

7. Vertederos de cresta ancha (5)

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Ya que la carga total no puede medirse directamente, usualmente se introduce un segundo coeficiente de corrección Cv:

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El coeficiente Cv se puede calcular como:

donde “u” es el exponente de la ecuación de caudal.

8. Canaleta tipo Parshall (1)

Tiene una sección transversal rectangular y comprende tres partes principales: una sección convergente de entrada con suelo plano, una sección de la garganta con un suelo inclinado hacia abajo y una sección de salida divergente con un suelo inclinado hacia arriba. La sección de control del canal de flujo no se encuentra en la garganta, sino cerca del final del nivel de piso, o cresta, en la sección convergente. Debido a esto, las canaletas Parshall se consideran de garganta corta.

8. Canaleta tipo Parshall (3) La ecuación de descarga es:

donde K es un factor adimensional que es función del ancho de la garganta b. La potencia u varía entre 1.522 y 1.600. Limitaciones: (a) h no debe ser menor a 0.015 m; (b) H no debe ser mayor a 1.83 m; (c) La sección de medición de carga (c) para flujo libre está ubicado a (b/3) + 0.813 m o (or 2/3A) aguas arriba del final de la cresta horizontal de aguas abajo. Esta distancia es medida a lo largo del muro y no axialmente