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14/12/
UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
TITULACIÓN DE INGENIERÍA CIVIL
HIDRÁULICA I
DEBER N° 2 – BIMESTRE II
DATOS INFORMATIVOS:
Descripción de la tarea:
Realizar un póster sobre el tema de estudio (Desripiador) Resolución de ejercicios sobre tema de estudio y elaboración de hojas electrónicas. Cambiar los valores de umbral P2 y P3, así como caudal de diseño en la obra de captación. Tome como referencia el ejercicio desarrollado en clase. Hacer una memoria con el análisis de resultados y conclusiones respectivas. Realizar una presentación en formato ppt con el tema rejilla de fondo. Investigar sobre el tema de regulación de creciente y prepare un ejercicio de aplicación.
Estudiante:
Viviana de los Ángeles Briceño Ojeda.
Docente:
Ing. Mireya Lapo Pauta.
DESRIPIADOR
Detener las rocas que lograron pasar los barrotes y que no deben entrar al canal.
Ancho desripiador Función
Igual a la longitud del resalto
Igual a una transición que uniera los ancho de la reja y del vertedero
La velocidad debe ser baja. El paso hacia el canal debe hacerse por un vertedero sumergido.
Recuperado de: DHYCOP- Diseño de sistemas hidráulicos a superficie libre.
Viviana Briceño Ojeda
cuales impiden el ingreso del material flotante y sedimentos gruesos siempre y cuando estos sean
mayores al espacio de separación entre los mismos.
Según Krochin el umbral del orificio debe estar a una altura no menor de 60 a 80 cm del fondo.
Además, los barrotes deben ser fuertes para resistir el impacto de diferentes materiales y
sedimentos que son traídos por las corrientes. Estos pueden estar fabricados de diferentes
materiales como hierro o concreto. El ancho de los mismos debe ser mayor a 10 cm. De igual
manera recomienda que para facilitar la limpieza de los sedimentos, el plano de la reja no tenga un
ángulo superior a 20° con la dirección del canal de limpieza.
Sin embargo, Corcho Romero sugiere que para diseñar la reja se tiene en cuenta el tamaño del
material que se desea retener, el tipo de rejilla y la forma de limpieza, por lo tanto, sugiere las
siguientes tablas para definir diferentes características.
Tabla 1 Dimensiones de las varillas..
Dimensiones de las varillas Tipo Ancho de la reja en dirección normal al flujo
Rejas gruesas
10 x 50 mm (3/8'' x 2'') 10 x 60 mm (3/8'' x 2 1/2'') 13 x 40 mm (1/2'' x 1 1/2'') 13 x 50 mm (1/2'' x 2'')
Rejas comunes
8 x 50 mm (5/16'' x 2'') 10 x 40 mm (3/8'' x 1 1/2'') 10 x 50 mm (3/8'' x 2'')
Rejas finas
6 x 40 mm (1/4'' x 1 1/2'') 8 x 40 mm (5/16'' x 1 1/2'') 10 x 40 mm (3/8'' x 1 1/2'')
Tabla 2. Tipo de rejas.
Tipo de rejas
Además, es importante prevenir la obstrucción de la rejilla por arrastre y acumulación de
material flotante en suspensión, en este sentido se debe asumir un porcentaje de obstrucción f entre
Tipo Espaciamiento libre
Rejas gruesas 4 a 10 cm (1 1/2'' - 4'')
Rejas comunes 2 a 4 cm (3/4'' - 1 1/2'')
Rejas finas 1 a 2 cm (3/8'' - 3/4'')
Tabla 3. Ángulo de inclinación con la horizontal según la limpieza.
Limpieza Manual Mecánica
ϴ 30°^ -^ 45°^ 45°^ -^ 90°
Velocidad a través de rejas limpias: Mínima Máxima 0,40 m/s 0,75 m/s
Tabla 4. Velocidad a través de rejas limpias.
Tamaño de la varilla
Características Limpieza Manual Mecánica Ancho (cm) 0,5 - 1,5 0,5 - 1,
Profundidad (cm) 2,5 - 7,5 2,5 - 7,
Espaciamiento entre rejas (m/s) 2,5 - 5,0 1,5 - 7,
Velocidad de aproximación (m/s) 0,3 - 0,6 0,6 - 1,
Pérdida de carga, h1, valor máximo en cm 15 15
Tabla 5. Tamaño de la varilla.
Compuerta de purga del azud
La compuerta de purga del azud con su respectivo canal se calcula en una forma similar a la del
desripiador tomando en cuenta que el ancho debe ser suficiente para que pasen las piedras grandes
y que la velocidad del agua no debe ser inferior a 2 m/s para que pueda arrastrarla.
Transición
Es una estructura cuya sección va cambiando en forma gradual para conseguir que la pérdida
de carga sea mínima.
El agua que sale del desripiador por medio de un vertedero ancho y con poca profundidad pasa
a un canal o túnel que generalmente tiene una sección más estrecha y más profunda, por lo tanto,
se recomienda intercalar entre los dos una transición o estructura en la cual este cambio de sección
se hace en forma gradual a fin de conseguir que la pérdida de carga sea mínima.
Del desripiador sale el caudal captado por un vertedero de ancho b 1 y pasa a un canal de ancho
b 2 , estas dos secciones son unidas mediante una transición cuya mínima longitud L se calcula con
la siguiente ecuación:
LT = longitud de transición
b 1 = ancho mayor
b 2 = ancho menor
α : 12.5º. Angulo que se recomienda como máximo entre el eje del canal y una línea recta
que une los lados de la transición a la entrada y a la salida.
Para disminuir las pérdidas en la transición se lo puede hacer de la siguiente forma:
No dejar cambios de dirección bruscos procurando redondear las esquinas.
Hacer una transición en curva compuesta de arcos de círculo tangentes a las alineaciones
del canal en la entrada y en la salida. Así se reducen las pérdidas, pero se vuelve costosa
la construcción.
4. Resultados.
Los resultados mostrados a continuación se obtuvieron a través de un proceso de cálculo
realizado el cual se encuentra en anexos, tomando en cuenta las siguientes especificaciones.
Diseñar una captación convencional en la cual se desea captar un caudal de diseño de 3,1 m^3 /s,
una carga de gua sobre el vertedero de 0,75 m, la altura del muro desde el fondo del cauce hasta el
umbral de la reja de 1,3 m, una altura desde el fondo del desripiador hasta el umbral de 1, 5 m, la
altura del muro desde el fondo del desripidor hasta el umbral de la reja es 1,1 m, considerando
un desnivel de la carga agua tras el paso de la reja de z = 0,1 m. El coeficiente de contracción de
los barrotes (k) de 0,87, un espesor de los barrotes (t) de 0,015 m y una separación entre ellos (S)
de 0,03 m, el porcentaje de obstrucción (f) de 20%. Además, considerar que la transición será recta,
la altura de paso de agua en la compuerta será de 1,7 m, la altura de agua tras la compuerta2,5 m.
Sin embargo, considerar las siguientes variaciones para los distintos diseños:
Variar el valor del umbral P2.
Usar otro valor de umbral P3.
Use otra otro caudal de diseño en la obra de captación.
5. Análisis de resultados y conclusiones.
Cuando se varia la altura del muro desde el fondo del desripiador hasta el umbal de la reja
(P2) se observa que se ven afectadas todas las estructuras a partir del desripiador, en este
sentido se evidencia que si P2 es directamente proporcional al ancho del vertedero del
desripiador y a la longitud de este. En la transición las perdidas en la superficie de agua se
incrementan, la longitud de transición disminuye mientras las velocidades se incrementan.
En el canal de limpieza de igual manera se incrementa el caudal, la profundidad, la base, y
velocidad. Sin embargo, en la compuerta solo se incrementa el caudal con el que se debe
trabajar en esta sección.
Si se varia P3, en cambio se observa que la rejilla lateral, longitud del desripiador, el ancho
del canal de salida, y todos los parámetros del canal de limpieza y de la compuerta se
conservan es decir no existen variaciones. Sin embargo, se evidencia que esta altura afecta
directamente al ancho del vertedero del desripiador, y todos los parámetros de la zona de
transición.
Al variar el caudal de diseño se evidencia que todas las estructuras que conforman la
bocatoma convencional sufren cambios, esto sucede ya que el caudal es un parámetro que
se relaciona directamente con el diseño y cálculo de cada una de estas. En este sentido se
puede decir que se debe tener mucho cuidado con el caudal ya que una pequeña variación
podría sobredimensionar o disminuir significativamente la obra de captación.
6. Bibliografía.
Sviatoslav, K. (1986). Diseño hidráulico. Editorial de la Escuela Politécnica Nacional. Tercera
edición. Quito–Ecuador.
Romero, F. H. C. (2005). Acueductos: teoría y diseño. Universidad de Medellín.
Materón Muñoz, H. (1997). Obras hidráulicas rurales (No. 627 M425o). Cali, CO: Universidad
del Valle.
Estudiante: Viviana Briceño Ojeda Titulación: Ingeniería Civil Componente: Hidraulica I Paralelo : A
Datos: Caudal de diseño (Q) 3,1 m³/s Altura de la reja (H) 0,75 m Altura del muro desde el fondo del rio hasta el lumbral de la reja (P1) 1,3 m 1,5 m Altura desde el fondo del derripiador hasta el lumbrall de la reja (P3) 1,1 m Perdidas o desnivel entre superficies de agua (z) 0,1 m Carga de agua, aguas a debajo de la rejilla (Hn) 0,65 m Gravedad (g) 9,81 m/s² Porcentaje de obstruccion en la reja (f) 20 % Coeficiente por contraccion de barrotes (k) 0, Grosor de barrotes (t) 0,015 m Separacion entre barrotes (S) 0,03 m
Gráfico
Cálculos
Codición de paratida: rejilla trabaje sumergida
Cond. 1 P1+Hn > P2 1,95 > 1,5 Cumple Cond. 2 z/P2 < 0,7 0,07 < 0,7 Cumple
Coeficiente de descarga (Mo)
Según Konovalov Según Bazin
Mo = (^) 1,947 Mo = 1,
UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA
La Universidad Católica de Loja
OBRAS DE CAPTACIÓN - EJERCICIO DE CLASE
Altura desde el fondo del desripiador hasta el lumbral de la reja (P2)
REJILLA LATERAL
Mo prom = 1,
Coeficiente de corrección por sumergencia
Hn = 0,
Según Bazin Según Villemonte
s = 0,5829 s = 0,
s prom = 0,
Ancho libre necesario para la rejilla, es decir sin barrotes (b)
b = 5,061 m
b = 5,000 m
Número de espacios entre barrotes (N) Número de barrotes
N = 166,67 (^) n = 166
N = 167,
Ancho total de la reja (B)
B = 7,49 m³/s
B = 7,5 m³/s
Q = 3,063 m³/s
El coeficiente por contraccion de los barrotes o de perdida de la rejilla varía entre:
Chequeo del caudal de entrada en la rejilla
DISEÑO CONSERVADOR
Según Konovalov Según Bazin
Mo = (^) 1,912 Mo = 1,
Mo prom = 1,
Hn = 0,
Según Bazin Según Villemonte
s = 0,6189 s = 0,
s prom = 0,
bv = 6,234 m
Calculando como si fuera una transición.
Ld = 6,238 m
Calculando en función de la longitud del resalto sumergido
Coeficiente de descarga (Mo)
Coeficiente de corrección por sumergencia
Ancho del vertedero de salida
Longitud del desripiador
Cálculo del largo del desripiador
0,95 0, 1 0,
k = 0,
To = 2,25 m q = 0,408 (^) m^2 /s
1,0000 0, 0,0868 0, 0,0660 0, 0,0657 0, 0,0657 0, 0,0657 0, 0,0657 0,0657 dcon= d1= 0,0657 m 0,0657 0, 0,0657 0,
d2= 0,6875 m
Cond. 1 0,6875 > 2,
Lr prom = Ld =^ 3,101 m
TRANSICIÓN
Safranetz Lr = 3,094 m
Bakhmetev Lr = 3,109 m
Longitud del resalto
Pavlosky Lr = 3,101 m
d2 < P2+Hn Resalto sumergido
k'
Para azud con compuertas sobre la cresta Para azud sin compuertas
Tanteos (dcon)
Chequear que el resalto sea sumergido
Lt = 11,155 m Al comienzo de la transición
d1 = 1,744 m
V1 = 0,338 m/s
hf = 0,994 m
C 0, 0, 0,3 Z =^ 1,293^ m
Gráfico
Calado al comienzo de la transición no puede ser menor que:
Velocidad de aproximación del vertedero al inicio de la transición.
Calular hf
Pérdida en la superficie del agua
Tipo de transición En curva Con cuadrante de círculo Recta
COMPUERTA DE LAVADO DESRIPIADOR
Sección del canal de desfogue o de limpieza
Caudal de limpieza (QL) y tirante del canal (d2)
QL = 7,350 m³/s
d2 = 0,835 m
b2 = 1,671 m A2 = 1,395 m
P2 = 3,341 m R2 = 0,418 (^) m^2
V2 = 5,268 m/s
0,95 0, 1 0,
k'' = 0,
Se asume lo siguientes datos: a , Hcomp
a = 1,
Hcomp = 2,
a/Hcomp= 0,
Condición 0,68 > 0,
Determinar el coeficiente e de la siguiente tabla:
a/H e a/H e 0,000 0,611 0,550 0, 0,100 0,615 0,600 0, 0,150 0,618 0,650 0,
Perímetro mojado (P2) (^) Cálculo del radio hidráulico (R2)
Velocidad media (V2)
Compuerta
Calculo y diseño de la compuerta
k'' Para azud con compuertas sobre la cresta Para azud sin compuertas
En este caso adoptamos
a/Hcom > 0,1 No trabaja sumergida
Base del canal (b2) Área de la sección del canal (A2)
