CALCULO HIDRAULICO DE BOCATOMAS

BOCATOMA QUEWAR

PROYECTO : RIEGO CUYO GRANDE UBICACIÓN

SECTOR : PERCCA DISTRITO : PISAC

PROVINCIA : CALCA

TIPO : BARRAJE DEPARTAMENTO: CUSCO

CARACTERISTICAS : CONCRETO CICLOPEO Y ARMADO

20

0.61

0.0040

0.0200

1. CALCULOS DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO "VERTEDOR"

Estimación de la altura de carga sobre el vertedor de captación (h):

Datos de cálculo:

0.0044 + 10% por seguridad

0.10 Umbral predimensionado6.00 Ancho del rio en la zona de emplaze

0.80 Ancho de la cresta vertedora

0.25 Espesor de la cresta

Altura asumida: 0.2300 0.1499 BAD!

Altura de carga:

0.2300

Cálculo de la pérdida de carga por ingreso al bocal de captación (Rejilla):Datos de cálculo:

3 Coeficiente de retención de residuos0.5 Coeficiente en función de los barrotes90 Angulo de inclinación de barrotes

Estimación del número de varillas de reja (N):

Datos de cálculo:

0.9525

0.0095 3/8 Espesor de barrotes

0.0905 Espaciamiento entre barrotes

9.00 Barrotes

Estimación de la relación área obstruida sobre libre (p):0.0947

Estimación de la relación de corrección entre t y e (f):31.0390

0.0239

0.0000

0.0000 pérdidas por entrada con barrotes

0.2300

ANeta (ha) =

MRiego (lt/s) =

Qcap (m³/s) =

Qmáx (m³/s) =

Qd (m³/s) =

e (m) =l (m) =

bcanal (m) =

ev (m) =

Qd (m³/s) =

h (m) =

Kd (m) =Kf (m) =Ø (m) =

eb (m) =

t (m) =

N =

p ( ) =

f ( ) =

Estimación de la altura de velocidad aguas abajo del vertedor de captación (hv):v (m/s) =

hv (m) =

Estimación de la pérdida de carga por ingreso a la rejilla (hf):

hf (m) =

Cálculo de la altura de carga corregida sobre el vertedor (hc):

hc (m) = Altura de la ventana de captación considerado como vertedor

canalb

e

ch

vertedor

2. CALCULO DEL TIRANTE DESPUES DEL BOCAL EN EL CANAL DE CAPTACION:

Datos de cálculo:

0.0044 + 10% por seguridad

0.003

0.014

0

0

0.50

0.29187 0.1500 BAD!

0.2919

0.0302

3. CALCULO DE LA ALTURA DE LA VENTANA DE CAPTACION COMO "ORIFICIO":

Fórmula de orificio:

0.8 Para bordes redondeados

9.81

0.50 Se predimensiona

0.0054

Añadiendo la pérdida por entrada con barrotes 0.0055

0.30 asumido

3.1. CALCULO DE CARGA EN EL RIO:

0.10 Umbral predimensionado

0.25

3.2. VERIFICACION DE AHOGAMIENTO:

Factor de ahogamiento

0.83 1.35 BAD!

4. VERIFICACION DEL CAUDAL MAXIMO:

0.0200

0.015

25 n= 0.04

6

0.856 11.9991 BAD!

0.8563 Tirante del río 0.70.560390245 0.46225093445

0.0039 Velocidad de acercamiento

0.0000 Carga por velocidad

Qcap (m³/s) =

Scanal ( ) =

ncanal ( ) =

zder. ( ) =

zizq. ( ) =

bcanal (m) =

dcanal asumido = Qcap (m³/s) =

dcanal (m) =

vcanal (m/s) =

µ ( ) =

g (m/s2) =

Hazud (m) =

a (m) =

ac (m) =

Para asumir la altura de ventana se toma una decisión entre hc (como vertedor) y ac (como orificio)

a (m) =

e (m) =

h (m) =

c ( ) =

Qmáx (m³/s) =

Srío ( ) =

Krío ( ) =

Brío (m) =

Trío (m) = Qmáx (m³/s) =

Trío (m) =

vacer (m) =

Hvacer (m) =

5.02 huhgbaQ

5.02 canalazudcanal

capt

dHgb

Qa

2

aeHh azud

a

hc

a

canalb

e orificio

>

El caudal máximo se repartira en Q1 (caudal captado) y Q2 (caudal que pasa por encima del azud)

fórmula del orificio

fórmula del vertedor

0.80

0.75

1.239 Tanteando

0.8563 Tanteando 0.2919 Tirante del canal aductor

0.3286

8.4333

8.762 BAD!

0.738 Altura de carga sobre el azud

5. CALCULO DE LA POZA DE AMORTIGUACION: LONGITUD DEL RESALTO Y SOBRE EXCAVACIONAplicando la Ecuación de energía de Bernoulli en la secciones: 0 - 1

Energía antes del azud: Sección 0

1.9032

0.1846

5.1. ASUMIENDO UNA SOBRE EXCAVACION DE:

0.50

1.923

2.0430 Tanteando

0.0241

2.068 1.923 BAD!

5.2. DETERMINACION DEL NUMERO DE FROUDE:

0.6880

0.1537 1.7 No necesita posa disipadora

µ1 ( ) =

µ2 ( ) =

h' (m) =

h'u (m) =

Q1 (m³/s) =

Q2 (m³/s) =

Qtotal (m³/s) =

Ho (m) =

vo (m/s) =

Hvo (m) =

S (m) = Se asume para contrastar en cálculo de la sobreexcavaxión S AA

Eo (m) =

y1 (m) =

Hv1(m) =

E1 (m) = Eo (m) =

v1 ( ) =

F1 ( ) =

5.011 2 uhhgbaQ

2

322

32

22 222

3

2

g

v

g

vhgQ

oríoo HB

Qv

2

g

vHv o

o 2

2

ooazudo HvHHSE

S

azudH

1y

oHoHv

11Hy

112

o

azud

H

HS0155.01

1

21 yB

Qv

río

1

11

yg

vF

E1= y1+Hv1∗(1+Φ )¿¿ ¿ ¿¿¿¿¿

>

0.0923

-9.7534

-11.7040

10.7287 Se asume 10.00

Condiciones del solado aguas debajo de la sobre excavación:

8.4333 0.015

0 La pendiente lo menor posible

0

25

6

0.841 Tantear 11.6705

-0.7485 0.5000 OK!

Se asume 0.50

6. CALCULO DE LA COMPUERTA DE LIMPIA

0.014 Rugosidad asumida0.95 Varía entre 0.95 y 0.97

3.50 Velocidad no erosionable para f'c=1750.72 Para a/H = 0.8

0.60

0.4

0.5066 Este caudal debe ser mayor 1.5 veces el Qcap

0.0044 < 0.5066 OK!

7. CALCULO DE LA PENDIENTE DEL CANAL DESRIPIADORAplicando la fórmula Manning:

0.24

1.4

0.1714

0.0252 Se asume 2.52

5.3. CALCULO DEL TIRANTE CONJUGADO: y2

y2 (m) =

5.4. CALCULO DE LA LONGITUD DEL RESALTO: Lp

L1 (m) =

L2 (m) =

Lp (m) = Lp (m) =

5.5. CALCULO DE LA SOBRE EXCAVACION: S AA

Q2 (m³/s) = srío AA ( ) =

zder. ( ) =

zizq. ( ) =

Krío ( ) =

Brío (m) =

yn (m) = Q2 (m³/s) =

S AA (m) = S (m) =

S (m) =

n ( ) = k ( ) =

vne (m/s) = c ( ) = Se asume que la tarjeta se

iza por encima de la cresta del perfil creager

blimpia (m) =

h (m) =

Qc (m³/s) =

Qcap (m³/s) =

Ac (m2) =

Pc (m) =

Rc (m) =

sc ( ) = sc (%) =

211 8112

2 Fy

y

hcHbhckQ azudc 62.19

nAA yyS 2

8. CARACTERISTICAS DEL PERFIL CREAGER

0.738

1.000

0.21

0.09

0.39

0.17

0.22

0.39

Absisa H. Ordenada V.X Y

0 0.00 0.001 0.10 0.01 2 0.40 0.123 0.60 0.254 0.80 0.435 1.00 0.65

6 1.30 1.05 1.2650 0.999 OK!

7 1.60 1.54 1.47408 1.90 2.12 Se asume:

9 2.10 2.55 1.510 2.40 3.27

9. PREDIMENSIONAMIENTO DE LA CIMENTACION DEL AZUD Y DELANTALES:

0.50

0.20

0.30

0.25

0.60 0.50

0.90 0.30 1.10

0.300.30

2.35 0.60

9.1. RECORRIDO DE LA FILTRACIONCarga de filtración:

0.9077

5

4.5384 < 6.7167

OK! No esiste tubificacion

2.00 3.7500

2.00 No necesita lloradores!

1000.00

-67.6626

La subpresión es mayor que la presión del agua sobre el delantal!

2400

-0.0282 OK! Menor al asumido

Ho (m) =

Z1 (m) =

Xc (m) =

Yc (m) =

R1 (m) =

R2 (m) =

R3 (m) =

R4 (m) =

Xazud (m) =

bazud (m) =

bazud (m) =

S (m) =

ed1 (m) =

ed2 (m) =

H1 (m) =

H2 (m) =

V1 (m) =

V2 (m) =

Bazud (m) =

HZ1-Y2 (m) =

Longitud de Filtración: LF Longitud de percolación: LW

CLane (m) =

LF (m) = LW (m) =

Localización de lloradores apartir del patín de salida del azud: LRP

LRP (m) = LF (m) =

LRP (m) =

Verificación del espesor del delantal aguas abajo: ed2

Sd2 (Kg/m2) =

ðd2 (Kg/m2) =

pec°c° (Kg/m3) =

ed2 estimado (m) =

85.0

85.1

5..0oH

XY

85.0

85.1

5..0oH

XY S

azudH

oH

cX azudX

1Z

cY

2de

azudb

S

azudH

oH

1Z

2de

azudb

azudB

1de

1V

2V

2H1H

9

0.50

0.00

0.25

-9.75 Se asume 4.00

9.3. VERIFICACION DE LA ESTABILIDAD Momentos en ß

i1 0.25 0.742 0.21 1.003 1.29 0.904 0.60 1.005 2.10 0.746 2.35 0.607 1.008 2.64

CUADRO RESUMEN:

SECCION A W X W*X Y W*Ym2 Kg m Kg-m m Kg-m

1 0.23 540.00 0.13 67.50 0.45 243.002 1.26 3,024.00 1.30 3,931.20 0.30 907.203 0.21 501.59 0.35 177.81 1.10 551.754 0.65 1,549.21 0.89 1,377.76 0.93 1,445.93

Sumatoria 1-4 5,614.79 5,554.27 3,147.87

5 0.15 154.34 0.35 54.71 2.27 350.246 3.34 3,336.22 1.10 3,684.85 1.47 4,901.747 0.44 443.10 2.05 908.35 0.97 429.47

Sumatoria 5-7 3,933.66 4,647.92 5,681.46

Sumatoria 1-7 9,548.46 10,202.19 8,829.33

9.3.1. ESTABILIDAD DEL AZUD CUANDO ESTA VACIA

0.990.78 0.99 1.57 OK!

0.560.63 0.56 1.27 0

9.3.2. ESTABILIDAD DEL AZUD CUANDO ESTA LLENA EN MAX. AVENIDA

1.070.78 1.07 1.57 OK!

0.920.88 0.92 1.76 OK!

9.2. LONGITUD DE PROTECCION DE LECHO DESPUES DEL DELANTAL AGUAS ABAJO: Lz

CB (m) =

Hazud (m) =

qu (m3/s/m) =

LT (m) =

Lz (m) =

Xi Yi

XCG (m) = X6/3 < XCG < 2X6/3

YCG (m) = Y8/3 < YCG < 2Y8/3

X'CG (m) = X6/3 < XCG < 2X6/3

Y'CG (m) = Y8/3 < YCG < 2Y8/3

2Y8Y

3Y

1Y

4Y

5Y

6Y

7Y

1X 2X 3X 4X

5X

6X

1 2

3

4

5

6

7

9.3.3. ESTABILIDAD DEL AZUD CUANDO SE PRODUCE SISMO

0.0142

0.0280

1.0173 <= 1.1750 OK!

-0.1577

9.3.4. SUBPRESION TOTAL Y PUNTO DE APLICACIÓN

SecciónSp S'p Asp Xp Mp

Kg/m m Kg-m/m1.00 2,638.50 1,767.80 2,107.47 1.18 2,476.282.00 1,338.50 896.79 1,023.43 0.78 801.68

Sumatoria: 3,130.89 3,277.96

1.05

3130.89 0.78 1.05 1.57 OK!

9.3.5. ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO Y AL VOLTEO

Coeficiente de estabilidad al deslizamiento:Empuje Hidrostático:

3208.150

0.7720.75 Se Asume

Peso propio: 1.50 1.5 OK!

9548

1.07 Coeficiente de estabilidad al volteo:

Subpresión:

3130.89

1.05 1.77 1.5 OK!

10. DISEÑO DE MUROS DE ENCAUZAMIENTOCálculo de empujes horizontales:Hidrostático:

0.77

1.31

Suelo saturado:

1.80 debajo del delantal aguas arriba

0.32

0.20

Cálculo del centro de gravedad del muro:

1.70 Peso específico del terreno

2.40 Peso específico del concreto

0.25 espesor superior de muro

1.05 espesor inferior de muro0.30 borde libre interior

0.60 altura del cimiento del muro apartir de la base del azud hacia abajo

1.40 altura lateral exterior de muro apartir del nivel de la cimentacion0.20 borde libre exterior0.30 altura de la losa bajo el azud

0.84 altura del lateral exterior de muro(arriba)

0.74 altura de carga de agua sobre el azud

0.50 altura del azud ya asumido

2.44 altura total de muro

Momentando en X6/2

ex (m) =

mx (m) =

XR (m) =

eR (m) =

Kg/m2 Kg/m2

Xp (m) = X6/3 < XCG < 2X6/3

Sp (Kg/m) =

E1 (Kg-m) =

Y1 (m) =f ( ) =

Cd ( ) =

W2 (Kg-m) =

X2 (m) =

S3 (Kg-m) =

X3 (m) = Kv ( ) =

Eo (Tn) =

Yo (m) =

ðs (Tn/m3) =

E1 (Tn) =

Y1 (m) =

ðns (Tn/m3) =

ðc (Tn/m3) =

Em (m) =

EM (m) =Bli (m) =

HC (m) =

HB (m) =Ble (m) =S (m) =

HA (m) =

Ho (m) =

Hazud (m) =

HM (m) =

1

32

E

fSWCd

3311

22

XSYE

XWKv

>

>

Sección Area W X W*X Y W*Y

Tn m Tn-m m Tn-m1 0.15 0.36 1.18 0.42 0.30 0.112 0.61 1.46 0.93 1.35 1.22 1.783 1.12 2.69 0.40 1.08 0.70 1.884 0.42 1.00 0.53 0.53 1.68 1.675 0.34 0.57 0.27 0.15 1.96 1.12

Sumatorias 6.08 3.54 6.56

0.58

1.08

Verificación del coeficiente de seguridad al deslizamiento:0.6

3.34 1.5 OK!

Verificación del coeficiente de seguridad al volteo:

3.54

1.07

3.30 1.5 OK!

Em

BleBli

5

HaHo

4

2

SHb 3

1 Hc

EM

m2

XCG (m) =

YCG (m) =

f ( ) =

Cd ( ) =

Me (Tn-m) =

Mv (Tn-m) =

Cv ( ) =

Hazud

>

>

CUADROS RESUMENES

DATOS DE ENTRADA

20.00

0.610

0.004

0.020

0.004

0.015

25.000

6.000

0.856

0.329

8.433

VENTANA DE CAPTACION Y LIMPIA

0.500.300.10

0.50

0.25

0.00950.0905

9.00

0.003

0.014

0.29

2.52

0.60

ALTURA DE TIRANTES

0.738

2.043

0.092

0.841

CARACTERISTICAS DEL PERFIL CREAGER

0.74

1.00

0.209

0.093

0.391

0.173

0.219

0.391

GEOMETRIA DE LA CURVA DEL AZUD

Absisa H. Ordenada V.X Y

0.00 0.00

0.10 0.010.40 0.12

0.60 0.250.80 0.43

1.00 0.651.30 1.05

1.60 1.54

ANeta (há) =

MRiego (l/s) =

Qcap (m³/s) =

Qmáx (m³/s) =

Qd (m³/s) =

Srío ( ) =

Krío ( ) =

Brío (m) =

Trío (m) =

Q1 (m³/s) =

Q2 (m³/s) =

Hazud (m) = a (m) =e (m) =

bcanal (m) =

ev (m) =

eb (m) = t (m) =N =

Scanal ( ) =

ncanal ( ) =

dcanal (m) =

sc (%) =

blimpia (m) =

Ho (m) =

y1 (m) =

y2 (m) =

yn (m) =

Ho (m) =

Z1 (m) =

Xc (m) =

Yc (m) =

R1 (m) =

R2 (m) =

R3 (m) =

R4 (m) =

GEOMETRIA DE LA CIMENTACION DEL AZUD

1.500.50

0.20

0.30

0.25

0.60

0.60

0.30

2.35

6

10.00

4.00

DISEÑO DE MUROS DE ENCAUZAMIENTO

0.25

1.050.30

0.60

1.400.200.30

0.84

0.74

0.50

2.44

bazud (m) =S (m) =

ed1 (m) =

ed2 (m) =

H1 (m) =

H2 (m) =

V1 (m) =

V2 (m) =

Bazud (m) =

Brío (m) =

Lp (m) =

Lz (m) =

Em (m) =

EM (m) =Bli (m) =

HC (m) =

HB (m) =Ble (m) =

S (m) =

HA (m) =

Ho (m) =

Hazud (m) =

HM (m) =