EJMPLOS APLICATIVOS

EJEMPLO 01 Se requiere diseñar una obra de toma de acuerdo a la figura, segùn los siguientes datos:

DATOS:

NAN = 129 m.

SOLUCION:

CD = 105 m.

HT = CD - [ CI - LfS0 ]HT= 105 - (90-100x0.01)HT== 16 m.

Gasto de diseño Q = 9 m3/s.

Cota de diseño CD = 105 m. Cota de inicio CI = 90 m.Longitud del tramo con régimen libre de circulación Li= 155 m. Longitud del tramo con régimen forzado de circulación Lf = 100 m. Coeficiente de rugosidad del hormigón n = 0,017.Area de la sección transversal de la torre Ab = 9 m2. Pendiente de la galería S0 = 1%Tirante comando al final de la galería Ycom = 1,2 m.

1. La toma se utilizará solo para operación del embalse.

2. Cota mínima para la que se quiere tener el gasto de diseño

3. Cálculo de la carga bruta de diseño : que para esquema de la figura 1.4 resulta: HT = CD - CC

b =1.2 1.2 < 1.5

Luego por especificaciones constructivas se toma b = 1,5 m.

a) Pérdidas de entrada

b) Pérdidas en la rejilla.

4. Comprobar que :

5. Determinación del ancho inicial de la galería:

6. Determinación de las pérdidas en el sistema. Se asume la altura del tramo forzado h1 = 2,2 m.

c) Pérdidas en el cambio de dirección

𝑄/√(𝐻_𝑇 ) ≥ 1.8 "2.25 ">1.8 𝑜𝑘9/√16 " "≥ 1.8

𝑏=0.8 √(𝑄/√(𝐻_𝑇 ))

d) pérdidas por fricción.

e) Pérdidas en los controles.

f) Total de pérdidas

Se realiza mediante un proceso iterativo que se presenta en la siguiente tabla:

ha hc H0 Q error0,8 0,61 0,488 14,112 11,69 0,299

7. Comprobar que la suma de las pérdidas sean de 10 a 15% de la carga total.

/ HT = 8,82%, valor ligeramente inferior a 10%, pero no se puede aumentar porque ello solo es posible disminuyendo b y/o h1 y en ambos casos ya se tomaron los mínimos posibles.

8. Dimensionar la rejilla.

Se hará una rejilla tipo cajón con entrada por los dos lados y por el frente, con un área bruta total Ag:

9. Determinación de la carga neta de diseño.

10. Determinación de la abertura necesaria y del vano.

0,7 0,61 0,427 14,173 10,25 0,1380,63 0,61 0,384 14,216 9,23 0,0250,62 0,61 0,378 14,222 9,09 0,01

a) Determinación de las profundidades críticas y normal y la pendiente crítica.

Cálculo de las curvas S2 y S3:

X S3 S2 conj de S30 0,38 0,65 3,58

20 0,53 1,59 2,8840 0,68 1,59 2,4360 0,84 1,59 2,1080 1,01 1,59 1,85

100 1,19 1,59 1,65120 1,39 1,59 1,49140 1,54 1,59 1,39

Se selecciona un vano de 1 m según recomendaciones constructivas, ya que hidráulicamente bastaría con vano = ha/0,8 = 0,62 / 0,8 = 0,775 m pues es prudente diseñar con la compuerta abierta un 80% para poder prever cualquier contingencia.

11. Verificación del funcionamiento de la galería.

Se requiere diseñar una obra de toma de acuerdo a la figura, segùn los siguientes datos:

NAN = 129 m.

Cálculo de la carga bruta de diseño : que para esquema de la figura 1.4 resulta:

Se realiza mediante un proceso iterativo que se presenta en la siguiente tabla:

Se selecciona un vano de 1 m según recomendaciones constructivas, ya que hidráulicamente bastaría con vano = ha/0,8 = 0,62 / 0,8 = 0,775 m pues es prudente diseñar con la compuerta abierta un 80% para poder prever cualquier contingencia.

EJEMPLO 02

Los parámetros técnicos de diseño son:

Longitud de la toma L = 178 m.Coeficiente de rugosidad de la tubería n = 0,018.% de carga que se puede disipar = 100%. Carga de dsieño HT = 22,55 m.

Solución:

1. Dimensionamiento inicial:

2. Cálculo de las pérdidas y ajuste de D:2.1 - Pérdidas en tramo recto.

2.2 - Pérdidas en la válvula.

Se necesita diseñar la obra de toma de un embalse destinadp al abasto a una población. Se ha seleccionado el esquema de la figura 1.5 del capítulo I, compuesto por tubería y galería de inspección, el diámetro del conducto debe ser el menor posible que garantice las condiciones estipuladas.

Caudal = 3,5 m3/s.

2.3 - Pérdidas de salida.

2.4 - Pérdidas en la contracción.

2.5 - Pérdidas en la rejilla.

2.7 - Pérdidas por cambio de dirección.

No vale la pena calcularlas pues muy obvio que resultarán despreciables. Conclusión: El diámetro de la tubería será de 900 mm y el de la válvula de 800 mm.

Observése que el procedimiento de cálculo consistió en primero definir un diámetro para la tubería, a continuación se seleccinó el diámetro de la válvula y del resto de los componentes, chequeando en todos los casos que la carga disponible (remanente) fuese suficiente para vencer las correspondientes resistencias y que al final debe quedar un remanente de carga de aproximadamente 2 a 4 m.

Se necesita diseñar la obra de toma de un embalse destinadp al abasto a una población. Se ha seleccionado el esquema de la figura 1.5 del capítulo I, compuesto por tubería y galería de inspección, el diámetro del conducto debe ser el menor posible que

El diámetro de la tubería será de 900 mm y el de la válvula de 800 mm.

Observése que el procedimiento de cálculo consistió en primero definir un diámetro para la tubería, a continuación se seleccinó el diámetro de la válvula y del resto de los componentes, chequeando en todos los casos que la carga disponible (remanente) fuese suficiente para vencer las correspondientes resistencias y que al final debe quedar un

EJEMPLO 03

Hidrógrafo de entrada al vaso.∆t = 3600 seg

t (horas) t (seg) Qe(m3/s) h (m)0 0 0 01 3600 50 22 7200 105 43 10800 160 64 14400 130 85 18000 96 106 21600 757 25200 288 28800 0

Solución:

En el proyecto de un embalse se calculó la obra de toma con un esquema de régimen de circulación forzado, con tubería y galería de inspección. Las dimensiones de la galería para ese uso resultaron ser b = 1,5 m y h = 2,2 m. Se quiere conocer si es factible desviar el río por la obra de toma, para lo cual se cuenta con los siguientes datos:

Curva de elevación vs volumen de almacenami ento

Con estos datos se realiza la transformación de la avenida según el procedimiento descrito en el epígrafe 2.3.1 y se obtiene el hidrógrafo de salida y con él, el gasto de salida (transformado) por la toma en el período de construcción y la cota de seguridad del embalse:

W.1060

0,110,200,681,161,66

En el proyecto de un embalse se calculó la obra de toma con un esquema de régimen de circulación forzado, con tubería y galería de inspección. Las dimensiones de la galería para ese uso resultaron ser b = 1,5 m y h = 2,2 m. Se quiere conocer si es factible desviar el río por la obra de toma, para lo cual se cuenta con los siguientes datos:

Curva de elevación vs volumen de almacenami ento

Con estos datos se realiza la transformación de la avenida según el procedimiento descrito en el epígrafe 2.3.1 y se obtiene el hidrógrafo de salida y con él, el gasto de salida (transformado) por la toma en el período de construcción y la cota de seguridad del

EJEMPLO 03

Solución:

Una galería vertedora de sección rectangular cuyos datos se dan a continuación, fue calculada para que entregue un caudal de 250 m3/s para un régimen libre.

Establecer si se necesita la toma de aire al comienzo de la galería.

c) Cálculo de la variación de la profundidad del agua h a lo largo de la galería:

S S S S S0 - 25 25 - 50 50 - 75 75 - 125 125-175

h 3,8 3,82 3,84 3,86 3,89W 19 19,1 19,2 19,3 19,5R 1,51 1,511 1,514 1,517 1,526K 1657,7 1666,9 1677,3 1687,7 1710,32 4,64 4,57 4,50 4,43 4,33

Nf∆h 0,02 0,02 0,02 0,03 0,02

Parámetros del flujo

Una galería vertedora de sección rectangular cuyos datos se dan a continuación, fue calculada para que entregue un caudal de 250 m3/s para un régimen libre.

Establecer si se necesita la toma de aire al comienzo de la galería.

S S175-200 200

3,91 3,9219,6

1,5291720,7

4,26

0,01