capitulo-4-irrigacion

NDICE

INTRODUCCIN

OBJETIVOS

CAPITULO IV: DISEO HIDRULICO DE OBRAS DE ARTE DE RIEGO

4.1.DISEO HIDRULICO DE TRANSICIONES

4.1.1.Desarrollo de problemas aplicados

4.2.DISEO HIDRULICO DE ALIVIADEROS LATERALES

4.2.1.Criterios de diseo4.2.2.Desarrollo der problemas aplicados

4.3.DISEO HIDRULICO DE SIFONES

4.3.1.Generalidades4.3.2.Criterios de diseo4.3.3.Desarrollo der problemas aplicados

4.4.DISEO HIDRULICO DE ACUEDUCTOS

4.4.1.Generalidades4.4.2.Criterios de diseo4.4.3.Desarrollo der problemas aplicados

4.5.SALTOS DE AGUA, CADAS Y RPIDAS

4.6.EL AFORADOR PARSHALL

4.6.1.Usos y ventajas4.6.2.Funcionamiento hidrulico4.6.3.Criterios para la eleccin del tamao ms adecuado del Parshall

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA

INTRODUCCION

En el control de flujos hidrulicos, es frecuentemente el diseo de una transicin entre dos canales de diferente seccin transversal, es importante que el ingeniero civil tenga los conocimientos bsicos para el diseo de estructuras hidrulicas especiales que gobiernan el flujo, mediante la determinacin del nmero de FROUDE, y los efectos del cambio en las lneas de flujo en un punto especfico de un canal.

En este tipo de diseo se deben minimizar las prdidas de energa, eliminar las ondulaciones que puedan generarse, eliminar zonas muertas para evitar la sedimentacin.

Otro tipo de estructuras que son muy frecuentes, son las de control del resalto hidrulico, esta se realiza mediante obstculos y en el presente trabajo hablaremos de ellas, entre las cuales comentaremos saltos de agua, cadas y rpidas y cules son los ms usados debido a su seguridad y eficiencia.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Poder tener claro los criterios para el diseo de una transicin en flujo de canales y en el diseo de un cuenco disipador.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Con el nmero de Froude obtenido en el diseo del aliviadero, escoger y disear una estructura de amortiguamiento o cuenco disipador, de acuerdo con los parmetros de diseo, obtenidos de la teora incluida en el presente trabajo.

Disear obras de arte de riego presentados en un proyecto de irrigacin, para su buen funcionamiento como estructura hidrulica.

DISEO HIDRULICO DE OBRAS DE ARTE DE RIEGO

4.1.DISEO HIDRULICO DE TRANSICIONES

CONSIDERACIONES GENERALES

Un trabajo que frecuentemente deben realizar los ingenieros civiles, consiste en el diseo de una transicin entre dos canales de diferente seccin transversal, o entre un canal y una galera o un sifn o acueducto.

Como criterios para el dimensionamiento hidrulico se pueden mencionar:

a. Minimizacin de las prdidas de energa por medio de estructuras econmicamente justificables.

b. Eliminacin de las ondulaciones grandes y de los vrtices (por ejemplo, los vrtices de entrada con el consecuente peligro de introduccin de aire.

c. Eliminacin de zonas con agua tranquila o flujo muy retardado (por ejemplo: las zonas de separacin traen consigo el riesgo de depsito de material en suspensin).

Estos criterios se cumplen para el caso de flujo sub crtico, si se le confiere a la estructura de transicin una forma hidrodinmica con la ayuda de relaciones derivadas del fenmeno de la formacin de ondas. El problema de la formacin de ondas no se restringe a las estructuras con flujo supercrtico. Tambin en flujo sub-crtico se forman ondas permanentes si hay cambios bruscos de direccin o cambios fuertes de nivel del fondo del canal. En este ltimo caso puede llegar a presentarse un cambio de rgimen con salto hidrulico, si no se pone atencin en el diseo de la estructura (Chow, 1959, pg. 314).

Para los clculos hidrulicos en las estructuras de transicin con flujo sub-crtico son admisibles las siguientes hiptesis:

Se supone que la pendiente de la lnea de energa es constante en el tramo relativamente corto de la estructura de transicin y, en ausencia de prdidas locales, puede, asimismo, calcularse por tramos con la ayuda de la ecuacin de Gauckler-Manning-Strickler:

La velocidad vara principalmente en funcin de la distancia. Se supone que los factores a y 13 son iguales a 1, o bien, pueden definirse para las secciones transversales extremas y efectuar una interpolacin para las secciones intermedias.

Los efectos de la curvatura del flujo pueden ignorarse, con lo que las distribuciones de presin resultan hidrostticas. Se pueden dejar de considerar tambin las zonas de separacin de flujo.

Pasos para el diseo de una estructura de transicin:

1. Una ayuda valiosa en el clculo hidrulico es el diagrama de energa con las curvas Ho-y.

2. Se recomienda trazar, con el caudal dado Q, una familia de curvas para varias secciones transversales de la estructura, donde los cambios en la seccin transversal de la estructura de transicin estn limitados nicamente a cambios en el ancho B del canal, de tal modo que las secciones transversales consecutivas estn caracterizadas por valores definidos del caudal unitario q=Q/B.

Ilustracin 1. Curvas Ho y

Se supone que se conocen las secciones transversales de los canales aguas arriba y aguas abajo, los cuales deben estar unidas con la estructura de transicin y tambin, el caudal, la profundidad de agua, la altura de energa en la seccin transversal final y su forma.

Para la solucin de este problema tpico se procede determinando la ubicacin de la lnea de energa en forma aproximada (hiptesis a), mencionada anteriormente, con lo que queda determinada tambin la profundidad de agua en la seccin transversal inicial. Las dimensiones de las secciones transversales intermedias elegidas para la estructura pueden entonces determinarse de dos maneras:

1. Se selecciona un recorrido uniforme para la superficie libre del agua entre la seccin transversal inicial y final, con lo que las cargas de velocidad intermedias quedan fijas, es decir, para cada seccin transversal, se fija un determinado punto (y, HJ. Si se dibujan los valores as definidos para Ha a lo largo del eje central de la estructura de transicin, se obtiene la ubicacin del fondo del canal que correspondera al recorrido seleccionado de la superficie libre del agua.

2. Se selecciona un recorrido continuo y uniforme para el fondo del canal entre los puntos extremos de la estructura de transicin. De este modo se fijan los valores de Ha para cada seccin transversal intermedia y entonces, con ayuda de la ilustracin 1, se puede definir la profundidad de agua "y" correspondiente.

Es probable que luego del primer clculo no se obtenga el perfil del fondo del canal, con el primer mtodo, o el perfil de la superficie libre del agua, con el segundo mtodo, tan uniforme y continuo como sera deseable. Ser necesario, entonces, repetir el procedimiento de clculo segn un ajuste iterativo apropiado hasta obtener una transicin uniforme de la superficie libre del agua y del fondo del canal, o bien, modificar la separacin entre las secciones transversales para las formas seleccionadas previamente o variar la forma misma de las secciones transversales.

Estrechamientos en canales y estructuras de ingreso

Las diferentes posibilidades de diseo para estrechamientos en canales pueden explicarse, con ayuda de la ilustracin 1, en el caso de un canal de seccin rectangular. La reduccin de la seccin transversal puede efectuarse bsicamente en dos formas: mediante una reduccin de la profundidad y de agua, o por medio de una reduccin del ancho B del canal. Se supone que el punto M en la ilustracin 1 representa las relaciones geomtricas e hidrulicas existentes en el extremo aguas arriba del canal. El paso hacia las relaciones del extremo de aguas abajo, representadas por el punto E, se puede obtener como se explica a continuacin:

El fondo del canal en la estructura de transicin se prolonga con igual pendiente (de modo que la energa especfica Ha permanece aproximadamente constante), y se reduce el ancho B. En este caso, se pueden leer en la ilustracin 1, los cambios de profundidad correspondientes a partir de los puntos de interseccin de la lnea vertical que pasa por M con las curvas correspondientes a los valores crecientes de Q/B.

Luego de que se alcanza un ancho determinado en el punto N, se puede lograr otra disminucin de la seccin transversal por medio de una sobre-elevacin gradual del fondo, manteniendo constante el ancho del canal. La diferencia de altura en el fondo se obtiene a partir del valor de Ha definido en la ilustracin 1 luego de la correspondiente correccin por prdida de energa; la ubicacin de la superficie libre del agua se obtiene con la ayuda de las profundidades calculadas con la lnea NE. Por lo general, para un estrechamiento dado de la seccin transversal a lo largo de MNE, resultan variaciones menores de la profundidad que a lo largo de la lnea MGE.

Este ltimo caso se analiza a continuacin por medio de la ilustracin 1. Con una contraccin creciente del ancho del canal, el punto N se desplaza hacia abajo, hasta alcanzar finalmente el valor crtico Nc. El mnimo ancho del canal, para el cual el caudal Q todava puede ser transportado con el valor constante de Ha y una profundidad y = y c' puede obtenerse con la ecuacin (1):

(1)

(2)

Cualquier contraccin adicional de las paredes del canal producir un remanso hacia aguas arriba. Igual resultado de obtiene, si la profundidad del canal es demasiado grande. As, por ejemplo, tambin pueden obtenerse las condiciones de flujo crtico disponiendo un umbral en el fondo y manteniendo constante el ancho del canal, de tal modo que el punto G alcance la ubicacin extrema admisible . La mxima sobre-elevacin admisible del fondo que produce flujo crtico manteniendo constante el ancho, se obtiene de la diferencia entre los valores de en y . Dado que en el punto es igual a: , se obtiene la siguiente expresin para la altura extrema del umbral :

(3)

Donde y es la profundidad inicial en el punto M. Finalmente, si el flujo crtico se alcanza con el estrechamiento simultneo de los lados y del fondo, se obtiene, de la ilustracin 1, una lnea de unin de M a la recta con lnea discontinua y = yc, que se ubica entre las curvas MGGc y MNNc por ejemplo, la lnea MEEc. La consideracin de prdidas de energa a causa de la resistencia de las paredes o del rozamiento para estrechamientos en canales con flujo subcrtico, conduce por lo general a profundidades de agua algo menores, en comparacin con los resultados sin consideracin de prdidas, como lo comprobaron las mediciones del U.S. Army Corps of Engineers y del U.S. Bureau of Reclamation. Para estrechamientos de canales, con ngulos en lo posible menores a 12.5 entre el eje de la estructura y la tangente a los lados en el punto de inflexin, recomienda Hinds (1928) la siguiente expresin para la prdida de energa:

(4)

Es decir, una prdida igual a la dcima parte de la diferencia de cargas de velocidad en las secciones extremas de la estructura de transicin.

Tipos de Transicin: Las estructuras de transicin de un canal trapezoidal a uno rectangular pueden agruparse en tres tipos: Transicin con curvatura simple, Transicin de forma cua, Transiciones con doble curvatura.

Ilustracin N 02Las dos primeras formas deberan limitarse a casos con velocidades muy pequeas de flujo, y ninguna de las tres formas son apropiadas para flujo supercrtico.

Se recomienda para estructuras muy grandes no slo porque satisface mejor los requerimientos hidrulicos, sino tambin porque, en estos casos, las superficies con doble curvatura se pueden construir dentro de trminos econmicamente rentables. En la ilustracin 3 se presenta un ejemplo de una estructura de transicin, segn Hinds (1928) (vase Vittal, Chiranjeevi, 1983).

Ilustracion N 03

lustracion N 04

CRITERIOS DE REFERENCIA

Ya se mencion lo relativo a la prdida de energa a la entrada, nicamente se debera aadir, que aun para una estructura de ingreso diseada perfectamente con criterio hidrodinmico, el espejo de aguas en el canal se ubica por lo menos a un valor a V2/2g por debajo del nivel libre aguas arriba en el embalse; donde el coeficiente ya depende de los esfuerzos de corte en las paredes, que ahora son mayores y que se generan dentro de la capa lmite. Sin embargo, si se calcula con a =1, el error cometido con este clculo es (a -1) V2/2g, lo que significa, dependiendo del tipo de la estructura de entrada, entre 5 %y 20% de la carga de velocidad.

Debido a que una estructura de ingreso a un canal representa el problema extremo de un estrechamiento, son vlidos para ella los mismos criterios de diseos anteriores. En lo posible, se debe evitar una entrada hacia un canal con cantos sin redondeamiento, a menos que el ahorro en los costos de construccin para estructuras pequeas, sea ms importante que las ventajas del flujo ms hidrodinmico, el que puede obtenerse si la forma sigue aproximadamente el perfil de las lneas de corriente.

Para estructuras de tamao intermedio se debe disponer, en lo posible, transiciones con simple curvatura tanto en el fondo como en las paredes entre el embalse y el canal. Criterios de referencia para la relacin entre el radio de redondeo y el ancho, o bien, la profundidad del canal, se pueden obtener de la ilustracin 4, que originalmente fue formulada para entradas en tuberas (Hubbard, Ling, 1952). Si deben instalarse compuertas de regulacin en la estructura de ingreso a un canal trapezoidal, a partir de una seccin inicial rectangular se debera pensar en una estructura de transicin similar a la presentada en la ilustracin 2b o para flujo en direccin opuesta, a la de la ilustracin 2c.

4.1.1.DESARROLLO DE PROBLEMAS APLICADOS

1. Por un canal de seccin rectangular, fluye un caudal de 6.5 m3/seg. Pasando por una seccin de ancho 3m a otra de 5m en forma gradual sin que el fondo vare de cota, el tirante en la seccin de 5 m es 1.20 y en la de 3m es 1.045; se pide calcular:

a. El ngulo apropiado que debe tener el eje del canal con los aleros de la transicin, segn el U.S.B.R.b. La prdida de la energa en la transicin segn la Ecuacin de BORDA-CARNOT.

SOLUCIN

a. El ngulo apropiado ser:

Tg/2 = 13 F

Se calcula el N de Fronde en cada seccin y se obtiene el promedio

V1 = 6.5 . = 2.073; V2 = 6.5 . = 1.083 3 x 1.045 5 x 1.2

F1 = 2.073 . = 2.073; F2 = 1.083 . = 0.316 9.81 x1.045 9.81 x 1.2

F (promedio) = 0.4815

Tg/2 = 1 . =0.6923 3 x 0.4815/2 = 340 47 por medidas prcticas se toma:

/2 =35

b. La prdida de carga se calcula segn la Ec.-General;

Peg = (A2/A1-1)2 V22 /2g = (A2 -A1)2/2g

Y segn grfico 2.18.a., para = 70 y asumiendo, ms o menos la trayectoria para l2/l1, se obtiene: = 1Peg = 1.1 (6/3.135- 1)2 x1.0832/19.62 = 1.1(2.073-1.083)2/19.62Peg = 0.055 m.

Estas prdidas se pueden reducir, si tomamos un valor menor de 1/2.

4.2.DISEO HIDRULICO DE ALIVIADEROS LATERALES

Estas estructuras consisten en escotaduras que se hacen en la pared o talud del canal para controlar el caudal, evitndose posibles desbordes que podran causar serios daos, por lo tanto, su ubicacin se recomienda en todos aquellos lugares donde exista este peligro.

Los caudales de exceso a eliminarse, se originan algunas veces por fallas del operador (dejando abierta los vertederos ms del tiempo normal ) o por afluencias (durante las lluvias el canal recibe de las quebradas, mximas precipitaciones y agua posible de los taludes), estos excesos debe descargarse con un mnimo de obras de arte, buscndose en lo posible ubicarlos en cauces naturales para evitar obras adicionales, aunque esto ltimo depende siempre de la conjugacin de diferentes aspectos locales (topografa, ubicacin del vertedero, etc.)

4.2.1.CRITERIOS DE DISEO

1.- El caudal de diseo de un vertedero se puede establecer como aquel caudal que circula en el canal por encima de su tirante normal, hasta el nivel mximo de su caja hidrulica o hasta el nivel que ocupa en el canal, el caudal considerado como de mxima avenida.

2.- El vertedero lateral no permite eliminar todo el excedente de caudal, siempre quedar un excedente que corresponde tericamente a unos 10 cm. encima del tirante normal.

3.- La altura del vertedor o diferencia entre la cresta de ste y el fondo del canal, corresponde al valor Yn.

4.- Para dimensionar el vertedero existen gran variedad de frmulas, a continuacin se describe la frmula de Forchheiner citada por el SIMAMOS:

Q =2 2g Lh3/2 3Donde:= 0.95 = coeficiente de contraccinL = longitud del vertederoh = carga promedio por encima de la cresta.

El flujo del canal, deber ser siempre .subcrtico, entonces:

h2> h1h = h1+h2 2h1= 0.8 h2h = 0.9 h2.

La frmula da buena aproximacin cuando se cumple:

V1 0.75g Y1

h2 - h1 Y2- Yn

5.-Para mejorar la eficiencia de la cresta del vertedero se suele utilizar diferentes valores segn la forma que acopte la cresta.

FORMA

a) Anchos de cantos rectangulares 0.49-0.51

b)Ancho de cantos redondeados 0.50-0.65

c)Afilado con aeracin necesaria 0.64

d)En forma de techo con corona redondeada 0.79

6.- El tipo a y b, se usan cuando el caudal que se est eliminando por la ventana o escotadura del canal, cruza un camino, frecuentemente se utilizan cuando se proyectan badenes, cuando esto no es necesario y el caudal del vertedero se puede eliminar al pie del mismo, se utilizan los tipos c d.

7.- Los aliviaderos laterales pueden descargar a Travs de un vertedero con colchn al pie (desniveles pequeos) o mediante una alcantarilla con una pantalla disipadora de energa alfina (desniveles grandes).

4.2.2.DESARROLLO DER PROBLEMAS APLICADOS

Un canal trapezoidal de rugosidad 0,014 con taludes 1:1 plantilla 1,m y pendiente 1 0/00 recibe en pocas de crecidas un caudal de 9 m3/seg., el canal ha sido construido para 4 m3/seg. Pero puede admitir un caudal de 6 m3/seg. Calcular la longitud del aliviadero para eliminar el exceso de agua.

Solucin.

1) Calculo de los TirantesYmax=1.71mYn=1.17m Y2=1.42m

2) Clculo de."h''.h2=0.25m.h1= 0.8*h2=0.2m.h=0.2+0.25 = 0.225 m.2

3)Caudal a evacuarQ = 3 m3/ seg

4) Calculo de LPara = 0.5 y aplicando Ec, 4.21L= 3Q .2 x x 2g xh3/2L = 20 m.

4.3.DISEO HIDRULICO DE SIFONES

4.3.1.GENERALIDADESEn un diseo hidrulico cuando se tiene que cruzar una depresin, se deber una estructura de cruce, en cada caso se escoger la solucin mas conveniente para tener un funcionamiento hidrulico correcto, la menor prdida de carga posible, la mayor economa factible, las cuales pueden ser:

a) Puente canalb) Sifnc) Alcantarilla o tnel.

Para efectos de nuestro inters en el curso, trataremos de los Sifones.

SIFONES

Un canal en su trayectoria alcanzar en algunos casos depresiones abruptas o zonas con problemas de estabilidad de suelos, que no podrn ser superados con estructuras elevadas (acueductos), sea por razones tcnicas como econmicas, por lo que podr considerarse como variante una estructura que cruce el desnivel por medio de un conducto que se desplace por debajo del accidente topogrfico, lo cual dar lugar a la configuracin de un sifn invertido.

Cuando un canal debe cruzar una depresin ya sea una quebrada, ro o un camino, etc, se proyecta un sifn invertido que puede ser de secciona circular, rectangular o cuadrada que trabajara a tubo lleno, de tal manera que se conduzcan el menor gasta es decir evitar el fenmeno conocido como Golpe de Ariete, y lo suficientemente profundo para evitar socavacin.Un sifn consta de un conducto cuya longitud queda determinada por el perfil del terreno y dos transiciones de entrada y de salida, siendo generalmente de seccin trapezoidal a rectangular en la cual se encuentran anclados los tubos.Un sifn se constituye en un peligro, principalmente cuando esta cerca de centros poblados, siendo necesario el uso de rejillas pero con la desventaja de que puedan obturarse las aberturas y causar remansos.


Las dimensiones del todo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura, pendiente del tubo, ngulos de doblados y sumergencias de la entrada y salida.

En aquellos sifones que cruzan caminos principales o de bajo de drenes , se requiere un mnimo de 0.90m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales de riego sin revestir, es suficiente 00..6 m si el sifn cruza un canal revestido se considera suficiente 0.30 m de cobertura. La pendiente de los tubos doblados, no debe ser mayor a 2:1 y la pendiente mnima del tubo horizontal debe ser 5 /oo. Se recomienda transicin de concreto a la entrada y salida cuando el sifn cruce caminos principales en sifones con mayor o igual a 36 y para velocidades en el tubo mayores a 1 m/seg.

Con la finalidad de evitar desbordes de agua arriba del sifn debido a la ocurrencia fortuita de caudales mayores al de diseo, se recomienda aumentar en un50% 0.30 m. como mximo al borde libre del canal en una longitud mnima de 15 m a partir de la estructura.

Con la finalidad de determinar el dimetro del tubo en sifones relativamente cortos con transiciones de tierra, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar una velocidad de 1 m3 / seg en sifones con transiciones de concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/seg., y entre 3 m /seg, a 2.5 m/seg, en sifones largos con transiciones de concreto con o sin control en la entrada.

Las prdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tipo Cubierta Partida, se pueden calcular rpidamente con los valores 0-4 hv

A fin de evitar remansos aguas arriba, las prdidas totales computadas se incrementan en 10%.

En el diseo de la transicin de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura del sifn, est ligeramente debajo de la superficie normal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida como sello de Agua y en el diseo se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifn 1.1 como mnimo o tambin 3.

En la salida la sumergencia no debe exceder al valor Hte/6.

En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenaje del tubo para su inspeccin y mantenimiento.

En sifones largos bajo ciertas condiciones la entrada puede no sellarse ya sea que el sifn opere al flujo parcial o a flujo lleno con un coeficiente de friccin menor que el sumido en el diseo, por estas razn se recomienda usar n = 0.008 cuando se calculan las prdidas de energa.

Con la finalidad de evitar la cavitacin a veces se ubica ventanas de aireacin en lugares donde el aire podra acumularse.

Con respeto a las prdidas de cargas totales, se recomienda la condicin de que stas sean iguales o menores a 0.30 m.

Cuando el sifn cruza debajo de una quebrada, es necesario conocer el gasto mximo de la creciente.

Se recomienda los anchos de corona de la Tabla en el cruce de sifones o alcantarillas segn el tipo de camino.


CALCULO DEL DISEO HIDRULICO DE UN SIFON:CARACTERSTICAS DEL CANAL PRINCIPAL:Hidrulicas: Geometra:Q = 1.50 m3/s B = 3.30mY = 0.987m b = 0.80mA = 1.764m2 H = 1.25mP = 3.592m Z = 1.00R = 0.491m e = 0.075mV = 0.85m/s n=0.016S=0.0005

4.475.812.285.01710.55.012.224.781314202012345

1. INFORMACION TOPOGRAFICA

Km03 + 620= 236.95 msnmKm03 + 700= 236.89 msnm

2. SELECCIN DEL DIAMETRO DEL TUBO

Asumimos una velocidad de 1.5 m/seg

A = Q/V = 150 m3 /seg. / 1.50m/seg.A = 1.00 m2

Luego:D = 4 A/D = 4 *1/D =1.128m D =44 dimetro comercial D = 48

3. CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICION

T1 = b +2*y*zT1 = 0.8+2*0.987*1T1 = 2.774 m T2 = 1.2192LT = T2 T1 .2* Tg 12.5

LT = 2.774 -1.2192 2 * tg (12.5)LT = 1.67 m

Por condicin Lt = 4*DLt = 4*1.2192Lt = 4.88 mLT = 5.00 m

Escogemos Lt = 5.00 m

/2 = arctg (2.774-1.2192)/2*50 = 8 50

4. NIVEL DE AGUA EN 1

Segn la figura del Km 3 +600 al punto 1 hay 17.0 mCota 1 = 236.95 -0.0005*17 = 236.94 msnm

5. COTA DE FONDO EN 2

237.9270.987Hd1.5 hv236.941212

1.5hv = 1.5 ( V22 V12)/2g1.5hv = 1.5 ( 1.282 0.852)/19.6hv = 0.07 mHd = D/cos 20Hd = 1.2192/cos 20Hd = 1.297

Luego:Cota 2 = 237.927 -0.07 -1.297Cota 2 = 236.56 msnm


H = 236.56 (234.21 -0.9-1.2192) =4.47mCota 3 = cota 2 HCota 3 = 236.56 -4.47 = 232.09 msnm


Cota 4 = cota 3 L *0.005Cota 4 = 232.09 -58*0.005 = 231.80 msnm


=20Sen 20 = h/14h = 4.78Cota 5 = 231.80 4.78 = 236.58 msnm

9. CALCULO DEL VALOR P EN LA SALIDA

0.987p5612236.58237.882236.895.882

Pe 3D/4Pe =3 * 1.2192/4Pe = 0.9144 mPs D/2

Ps = 1.21.92/2Ps = 0.6096 mPor otro lado

Cota 6 = 236.89 + 0.005*10.50Cota 6 = 236.895 msnm

P= cota 6 cota 5P = 236.95 236.58 = 0.345P prdida totalCota 1 + tirante (cota 6 + tirante) > 0.233Cota 1 cota 6 > 0.233

Como la cota 1 se mantiene constanteCota 1 0.2333 = cota 6 236.94 0.233 = cota 6Cota 6 = 236.707 obtenemos porCota 6 = 236.610 para mayor seguridad en el funcionamiento

Nueva carga hidrulica disponibleA la entrada = 237.927A la salida = 236.610 +0.987 = 237.597

Carga disponible = 237.927 237.597 = 0.33

Perdida de carga hidrulica disponiblePchd = 0.33-0.233 = 0.097 > 0 OK!!

Lo que significa que no habr problema hidrulico

13. CALCULO DE LA SUMERGENCIA A LA SALIDA

Altura de sumergencia = (0.987 +(cota 1 cota 2) HD)Altura de sumergencia = (0.987 +(0.38) 1.297) = 0.07

Altura permisibleHD/6 = 1.297/6 = 0.216 m

Altura de sumergencia< HD/6 OK

14. LONGITUD DE PROTECCION CON ENROCADO

Lp = 3D = 9* 12192 = 3.65 = 3.70 m

4.4.DISEO HIDRULICO DE ACUEDUCTOS

4.4.1.GENERALIDADES

Los acueductos son obras de arte que tiene la funcin de superar depresiones que se encuentren en el terreno, formados normalmente por quebradas, ros y crcavas originadas por la erosin. Un acueducto, es virtualmente un puente que sostiene un canal de corta longitud, el cual contiene agua en movimiento.

Desde el punto de vista de la estructura civil, los acueductos pueden ser de dos tipos: Acueducto sobre una estructura de soporte (puente), y canal cuyas paredes y base forman parte estructural del puente..

Los materiales de construccin de los acueductos dependern de las condiciones de estabilidad, definida normalmente por las dimensiones del canal y la longitud del acueducto, as como del anlisis econmico de las variantes consideradas.

El acueducto servir entonces para vencer algn accidente topogrfico y acortar la longitud del canal en el tramo considerado. Este puente-canal servir as mismo para el paso de peatones, por lo que se deber prever en la estructura estas formas de utilizacin. Eventualmente se dispondr para el uso peatonal una cubierta superior o veredas laterales.

Esquemas un acueducto.- Es importante considerar tambin las necesidades de mantenimiento del acueducto, incorporando obras de limpieza y evacuacin, como compuertas, que permitan aislar y desviar las aguas en una seccin anterior al puente, principalmente en situaciones de emergencia. Por lo tanto, algunas obras de limpieza del canal podrn coincidir con las secciones indicadas.

Transiciones.- Entre las transiciones que con mayor frecuencia se presentan en canales de montaa se pueden mencionar a las cadas y las rpidas.

Estas estructuras pueden utilizarse en los casos de desniveles originados por las caractersticas topogrficas. De igual modo las transiciones se aplican en entradas o salidas de estructuras especficas de un sistema hidrulico y alcantarillas en carreteras.

Algunos tipos de transiciones:


1.- Estas obras constan de transicin de entrada y transicin de salida, siendo siempre rectangular la seccin de la canoa.

2.- La energa de la canoa debe ser en lo posible igual a la energa del canal, para lo cual se trata de dar velocidad en la canoa igual a la del canal, desprecindose las prdidas de carga en este caso, normalmente suele drsele a las transiciones, ngulos de 1230.

3.- La pendiente en la seccin de la canoa, debe ajustarse lo ms posible a la pendiente del canal a fin de evitar cambios en la rasante de fondo del mismo.

4.- Normalmente se aconseja disear considerando un tirante en la canoa igual al del canal, si el caso lo permite.5.- La condicin de flujo en la canoa debe ser subcrtico.


Hidrulicas: Geometra:Q = 1.50 m3/s B = 3.30mY = 0.987m b = 0.80mA = 1.764m2 H = 1.25mP = 3.592m Z = 1.00R = 0.491m e = 0.075mV = 0.85m/sS = 0.0005n = 0.016

1.- Segn datos se tiene que la velocidad en el canal es muy pequea al disean con esa misma velocidad, la canoa se estara sobre dimensionando y como quiera que llevara transiciones de concreto, tanto a la entrada como a la salida, podemos asumir preliminarmente una velocidad de diseo igual a 1m/seg., cuidando que esta velocidad no corresponda al flujo critico.

2.-CALCULO DE SECCION DE FLUJO DEL ACUEDUCTO (V = 1m/seg.)

byH

Q = A * V

A = Q/V = 1.50 m3 /seg. / 1m/seg.A = 1.50 m2

Tambin:A = b * yAsumimos b = 1.20 my = A/b = 1.5/1.20y = 1.25 m

Sin considerar Prdidas de cargas

3.-TIPO DE FLUJOS EN EL ACUEDUCTO.

Calculo de caudal Unitario ( q)

q = Q / bq = 1.5 m3/s/1.20 mq = 1.25m3/seg.* m

Tirante Critico (yc) yc =3q2 /g

yc = 0.54 m

Calculo de Velocidad Crtica

Q = A * VA = b * ycA = 1.20 * 1.54A = 0.65 m

Vc = Q / A Vc = 1.50m3/seg / 0.65m2Vc = 2.32 m/seg

Lo que significa que nuestro acueducto esta siendo diseado en flujo subcritico, cumplindose la condicin de diseo necesaria en este caso, puesto que:

Debe cumplir:ycVn

1.25 m > 0.54 m1m/seg < 2.32 m/seg.

4.-LONGITUD DE TRANSICIONES

LT = T2 T1 . 2* Tg 12.5

B = 3.30 b = 0.80 T1b = 1.2 T2

T1 = 0..8 +2 *1 * 0.987 = 2.77 m TRAPEZOIDAL

T2 = b = 1.20 RECTANGULAR

LT = 2.77 -1.20 2 * tg (12.5)

LT = 3.54 m LT = 4.00 m

COLOCACIN DE LONGITUD DE TRANSICION EN PERFIL (AUMENTAMOS 4 m)

Cota de Inicio:03 + 620Terminara03 + 624Cota de salida:03 + 700Terminara03 + 704

5-DIMENSIONAMIENTO LONGITUD DEL ACUEDUCTO

Con el perfil longitudinal de la canoa en el cruce y si fuera necesario un plano en planta, se define la longitud total de la estructura y puesto que se conoce la longitud de las transiciones

L = (03+700) (03+624)L = 76.00 m

DETERMINACION DE COTAS

Transicin de entrada

Cota de Inicio: 238.51Cota de salida: 238.41 (Inicial del acueducto)

Transicin deSalida4411238.41Transicin deEntrada238.51

Transicin de salida

Cota de Inicio:238.311Cota de salida:238.498 (Final del acueducto)

238.4984411Transicin deEntradaTransicin deSalida238.311

Estas cotas estn sujetas a un ajuste segn el resultado del anlisis hidrulico

S= 0.00134Y11Transicin deEntradaTransicin deSalidaY2Y3Y41234

6.-ANALISIS HIDRAULICO

El anlisis hidrulico consiste en establecer un balance de energa entre los diferentes tramos de la estructura y comprobar que hidrulicamente funcionara.

7.-BALANCE DE ENERGIA ENTRE 1 Y 2

CALCULO DE E1E1 = E2 + Perdida de Carga . (A)E1 = Cf1 + Y1 + V12/2gE1 = 328.51 + 0.987 +0.852/(2*9.8)E1 = 329.53

PERDIDA DE ENTRADAPerdida de carga = 0.20 (V22 V12)/2g= 0.20 V22/2g 0.20 V12= 0.20 V22/2g 0.20*(0.85)2/19.6Perdida de carga= 0.20 V22/2g 0.007

E2 = Cf2 + Y2 + V22/2gE2 = (328.41 + Y2 + V22/2g)

Reemplazando valores en la igualdad (A)

E1 = E2 + Perdida de Carga 239.53 = (328.41 + Y2 + V22/2g) + ( 0.20 V22/2g 0.007)239.53 238.4 +0.007 =Y2 + 1.20 V22/2gY2 + 1.20 V22/2g = 1.127

PERDIDA DE ENTRADAPerdida de carga = 0.20 ( V22 V12)/2g= 0.20 V22/2g 0.20 V12= 0.20 V22/2g 0.20*(0.85)2/19.6Perdida de carga= 0.20 V22/2g 0.007Q = A * VV = Q/A Pero A = b * YV = Q/ b * y

Y2 + 1.20 Q2 /b2Y2/2g = 1.127Y2 + 1.20 (1.5)2 /(1.2)2 * Y2 *19.6) = 1.127

Y2 + 0.956/Y2 = 1.127

Por tanteo Y2 = 1.038

Calculo de A2 y V2

A2 = b* Y2 = 1.20 *1.038A2 = 1.25 m2

V2 = Q/A = 1.50/1.25V2 = 1.20 m/seg.

E2 = Cf2 + Y2 + V22/2gE2 = (328.41 + Y2 + V22/2g) E2 = (328.41 + 1.038+ 1.202/19.6) E2 = 239.521

8.- CALCULO DE LA PENDIENTE DEL ACUEDUCTO

Q = A * R2/3 * S 1/2 Si Q/A = Vn

S 1/2= Q * n A * R2/3

S 1/2= V * n R2/3

byH Pmoj = 2* 1.038+1.2Pmoj = 3.276

R = A/PmojR = 1.25/3.276R = 0.382

S 1/2= 1.20 * 0.016(0.382)2/3S = 0.001329S = 0.0013H = S * L = 76 * 0.0013 = 0.0988

9.-COTA DE LA PLANTILLA EN 3:

Cota 3 = Cf2 S*LCota 3 = 238.41 0.0013*76Cota 3 = 238.311

10.- BALANCE DE ENERGA ENTRE 2 Y 3:

E2 = E3 + perdidas por friccin (B)E2 = 239.521E3 = Cf3 + y3 + V32/2gE3 = 238.311 + y3 + V32/2g

Perdidas por friccin = (V * n /(R2/3 ))2 * LPerdidas por friccin = 0.0013*76 = 0.0988

Reemplazando valores en la igualdad (B)E2 = E3 + perdidas por friccin 239.521 = 238.311 + y3 + V32/2g + 0.09881.1112 = y3 + V32/2g

Resolviendo por tanteoA3 = 1.25m2V3 = 1.20m/sY3 = 1.038m

E3 = Cf3 + y3 + V32/2g = 238.311 + 1.038 + 1.202/19.6E3 = 239.521

11.-BALANCE DE ENERGA ENTRE 3 Y 4:

E3 = E4 + perdidas por transicin de salida E3 = 239.521E4 = Cf4 + y4 + V42/2gCota 4 = E4 - y4 - V42/2g = 239.521 0.036 0.987Cota 4 = 238.498

Prdida total Ptotal1-4 = 238.31 238.498 = 0.012

Las cotas obtenidas nos indican que hidrulicamente no habr problemas, el acueducto trabajara bien, en la fig 01 se representan las cotas de diseo.

FIGURA 01

S= 0.00134Y11Transicin deEntradaTransicin deSalida239.521239.521239.521Y2Y3Y41234239.521 CALCULO DE COTA RASANTE DE LA SIGUIENTE PROGRESIVA

Progresiva de salida KM 03 +704 hasta Km. 03 +720 existe 16m Entonces la cota ser de 238.498 con una pendiente de S = 0.0005

4.5.SALTOS DE AGUA, CADAS Y RPIDAS

Las cadas y rpidas son estructuras que se usan para unir dos tramos de canal que estn a diferente nivel topogrfico. Se denomina cada inclinada cuando la cada en el gradiente de energa en una estructura no es mayor de 4.50m. Cuando la cada en el gradiente de energa que tiene que ser disipada por la estructura es mayor de 4.50m la estructura se denomina rpida. Las rpidas pueden tener secciones rectangulares o trapezoidales de acuerdo con las condiciones del terreno a lo largo de su localizacin. Las cadas y rpidas son estructuras disipadoras de energa que se construyen en lugares donde la topografa lo exige.

A.- CAIDASUsadas para regular la velocidad del agua, bajando bruscamente al nivel de la plantilla del canal. De acuerdo con la magnitud de la estructura, la cada se construye de concreto reforzado, bloques de concreto, mampostera y madera resistente a la putrefaccin con altura mayor de 4m.

A.1.- Genera1idades.Son obras proyectadas en canales o zanjas, para salvar desniveles bruscos en la rasante de fondo, Gmez Navarro, hace una diferenciacin de estas obras y conviene en llamar las cadas cuando los desniveles son iguales o menores a 4 m., estas a su vez pueden ser verticales o inclinadas.

Para desniveles mayores a 4.0 m. la estructura toma el nombre de rpida y en estos casos es conveniente un estudio econmico entre la rpida o una serie de cadas que Domnguez, denomina gradas.

En el presente tem, se estudia el diseo hidrulico de cadas verticales e inclinadas, rpidas y gradas, no se trata el caso de cadas entubadas puesto que su diseo se basa en los mismos principios que los sifones.

A.2.- Cadas verticalesA.2.1.- Criterios de Diseo hidrulico

1.- Son construyen cadas verticales, cuando se necesita salvar un desnivel de 1 m como mximo, solo en casos excepcionales se construyen para desniveles mayores.

2.- El SINAMOS, recomienda que para caudales unitarios mayores a 300 L/seg. x m de ancho, siempre se debe construir cadas inclinadas, adems manifiesta que la ejecucin de estas obras debe limitarse a cadas y caudales, pequeos, principalmente en canales secundarios construidos en mampostera de piedra donde no se necesita i obras de sostenimiento ni drenaje.3.- Cuando el desnivel es : 0.30 m y el caudal 300 L/seg.x m de ancho de canal, no es necesario poza de disipacin.

4.- El caudal vertiente en el borde superior de la cada se calcula con la frmula para caudal unitario "q":

q =1.48 H 3/2Siendo el caudal total;Q = 2 B 2g Lh3/2 3B = ancho de cada

5.- La cada vertical se puede utilizar para medir la cantidad de agua que vierte sobre ella si se coloca un vertedero calibrado.

6.- Por debajo de la lmina vertiente en la cada se produce un depsito de agua de altura Yp que aporta el impulso horizontal necesario para que el chorro de agua marche hacia abajo.

7.- Al caer la lmina vertiente extrae una continua cantidad de aire de la cmara indicada en la Fig., el cual se debe reemplazar para evitar la cavitacin o resonancias sobre toda la estructura.

8.- Para facilitar la aireacin se puede adoptar cualquiera de las soluciones siguientes:

a) Contraccin lateral completa en cresta vertiente, disponindose de este modo de espacio lateral para el acceso de aire debajo de la lmina vertiente.b) Agujeros de ventilacin, cuya capacidad de suministro de aire en m3/sxm.de ancho de cresta de la cada.

A.2.2.- Cadas Verticales con Obstculos para el ChoqueEl Bureau of Reclamation, ha desarrollado para saltos pequeos, un tipo de cada con obstculos donde choca el agua de la lmina vertiente y se ha obtenido una buena disipacin de energa para una amplia variacin de la profundidad de la lmina aguas a bajo, a tal punto que puede considerarse independiente del salto.

A.3.- Cadas Inclinadas.A.3.1.- GeneralidadesEstas estructuras se proyectan en tramos cortos de canal con pendientes fuertes, siendo la velocidad del flujo en la" cada siempre mayor que la- del propio canal, causando serios; daos por erosin si no se pone un revestimiento apropiado; mediante el anlisis hidrulico se verifican los fenmenos del flujo, que a su vez sern el fundamento para la determinacin de la clase de revestimiento y de su extensin.Una cada inclinada se divide desde arriba hacia abajo en las siguientes partes:

- Transicin de entrada con seccin de control- Cada propiamente dicha- Colchn- Transicin de salida.

En algunos casos la cada propiamente dicha y el colchn, pueden ser de seccin rectangular o trapezoidal, la seleccin depende de las condiciones locales y en todo caso del criterio del diseador.

Seccin de ControlLa seccin de control tiene por finalidad, mantener el flujo aguas arriba en rgimen tranquilo, de manera que es en la misma seccin de control donde ocurre el cambio de rgimen y el agua alcanza la profundidad y velocidad crtica.

La seccin de control consiste en una variacin de la seccin del canal en el punto donde, se inicia la cada o en una rampa en contra pendiente, de manera que la energa en el canal aguas arriba sea igual a la energa en el punto donde se inicia la cada.

A.3.2.- Criterios de Diseo en Cadas Inclinadas: Seccin rectangular

1.- La rampa inclinada en sentido longitudinal de la cada en s se recomienda en un valor de 1.5:1 a 2:1, su inclinacin no debe ser menor a la del ngulo de reposo del material confinado.

2.- El ancho de la cada B es igual a;B = Q/qDonde:q = .171 H2/3Q =valor conocido =Q = 2 B 2g H3/2 3 = 0.58 (valor promedio aceptado en este caso)

Finalmente el valor B, debe ser tal que, al pie de la cada el Nmero de Froude nos permita seleccionar la poza de disipacin que ms se ajuste a nuestro criterio.

3.- Es muy importante tener en cuenta la supresin, por lo que se recomienda seguir las indicaciones para calcular el nmero de lloradores.

4.- Estructuralmente la cada estar dispuesta con las precauciones del caso, para evitar su falla por deslizamiento.

B.- RAPIDAS

Generalidades:Las rpidas son estructuras que sirven para conectar dos tramos de un canal, cuyo desnivel es bastante grande en una longitud relativamente corta.

Slo un estudio econmico comparativo ayudar a decidir en la utilizacin de una rpida o una serie de cadas escalonadas, conocidas tambin como gradas.

DEFINICIN.Son canales abiertos, pavimentados o revestidos, en los que el agua corre con gran velocidad. Pueden establecerse como secciones de canal de poca longitud en tramos e mucha pendiente.

Para el diseo es necesario conocer las propiedades hidrulicas, las elevaciones de las rasantes y de las secciones del canal aguas arriba y aguas a bajo de la rpida, as mismo un perfil longitudinal del tramo donde se ubica la estructura.

Una rpida constante de las siguientes partes:

- Transicin de entrada.

- Seccin de control, es la seccin correspondiente al punto donde comienza la pendiente fuerte de la rpida.

- Canal de la rpida, es la seccin comprendida entre la seccin de control y el principio de la trayectoria, puede tener de acuerdo a la configuracin del terreno una o varias pendientes, pudiendo ser de seccin trapezoidal o rectangular, es necesario poner atencin en el aumento del volumen de la corriente por accin del aire incorporado cuando las velocidades halladas exceden 10 m/seg.

- Trayectoria, es una curva parablica vertical, que une la pendiente ltima de la rpida con el plano inclinado del principio del colchn amortiguador, de tal manera que debe disearse de modo que la corriente de agua permanezca en contacto con el fondo del canal y no se produzcan vacos.Si la trayectoria se calcula con el valor de la aceleracin de la gravedad como componente vertical, no habr presin de agua sobre el fondo y el espacio ocupado por el aire aumentar, limitndose as la capacidad del canal. Por tal razn es conveniente usar como componente vertical un valor inferior a la aceleracin de la gravedad o incrementar el valor de la velocidad para que la lmina de agua se adhiera al fondo del canal.

Tanque o colchn amortiguador. Transicin de salida.

4.6.EL AFORADOR PARSHALL

Este medidor a rgimen crtico fue ideado por Ralp L. Parshall. En este aforador se aplica el aparato de Venturi y por lo tanto se usa el teorema de Bernoulli;.

En la literatura es posible encontrar las dimensiones estndar de los Parshall, as como sus relaciones altura caudal. El rango para la medicin prctica de caudales con estas estructuras es de 0.09 lt/s a 93 m3/s.

La medicin del nivel de agua en un Parshall se la hace en una de las paredes convergentes de la base horizontal a la distancia de A 3.Medida de la forma en que se ilustra en la Figura 4.8 En esta figura, tambin se puede observar la geometra de un medidor Parshall, mas el detalle de sus dimensiones.

Esquema de un aforador Parshall

Las dimensiones para diferentes magnitudes Parshall y las relaciones altura (H) caudal (Q), se indican en el Cuadro 4.2. La identificacin de los diferentes Parshall se la hace en base a su magnitud ms representativa,el ancho de la garganta (W).

Magnitudes de los aforadores Parshall ms usados.

Este medidor bsicamente consta de las siguientes partes:a) Una seccin de entrada formada por dos muros convergentes, sobre un piso horizontal, a nivel, donde est ubicada la escala de medida, a 2/3 del punto final de la seccin de convergencia.

b) Una garganta que es un elemento bsico de medida y que puede tener diversas dimensiones, a la cual se le ha asignado la letra W. Esta garganta est formada por dos muros paralelos verticales sobre un piso inclinado hacia abajo con pendiente de 2.67:1 que en conjunto se denomina cuello, es decir, la garganta es la interseccin de la entrada con el cuello.

b) Una seccin de salida formada por dos muros divergentes apoyados en un piso inclinado hacia arriba.

Las medidas del medidor Parshall deben ser cuidadosamente respetados para poder utilizar las mismas tablas dadas por el autor; pues de variar es necesario efectuar ensayos de calibracin para ajustar los coeficientes de medida y correccin.

4.6.1.USOS Y VENTAJAS

Permite medir con precisin tanto caudales pequeos como grandes, para tal fin se construyen de diversos materiales.

Soluciona el problema de azolve muy comprometido y notorio en los vertederos, por mantenerse libre de obstrucciones gracias a su geometra y la velocidad en la garganta.

El caudal no est influenciado por la velocidad de llegada.

Las prdidas de carga son insignificantes frente a otras estructuras.Su uso est recomendado tanto para el aforo de canales de riego, canales de drenaje as como de ros pequeos.La velocidad de aproximacin no afecta las medidas de caudal cuando el aforador es construido de acuerdo a las dimensiones dadas y son usadas cuando el ingreso de flujo es uniformemente distribuido y libre de turbulencia

DESVENTAJAS.

Son generalmente ms caros en su construccin que los vertederos.No pueden ser usados en lugares cercanos a las derivaciones.El flujo de entrada debe ser uniforme y la superficie del agua relativamente suaveSus mediciones son satisfactorias solo si la construccin es cuidadosa y exacta.Si no se construye con las dimensiones exactas la tabla de magnitudes no es confiable.Los pequeos aforadores requieren una pequea perdida de carga para la medicin de flujo modular; aunque las calibraciones de flujo sumergido son confiables no es recomendable disear aforadores para flujo no modular porque el manejo de las dos cargas consume tiempo y da como resultado mediciones de baja exactitud.Este aforador tiene el grave inconveniente de no poder adaptarse a nuestras condiciones topogrficas accidentadas, como lo que es ms insalvable an, el hecho de tener que afrontar la gran dificultad de su construccin con los siguientes problemas de calibracin y de poca adaptacin a la forma de canales de riego; razn por la cual su empleo se hace cada vez ms restringido.

Aforador sin cuello

Este medidor relativamente conocido con el nombre de CutthroatFlume fue desarrollado en EE.UU., y al igual que los aforadores Parshall, las dimensiones estn definidas por la amplitud de la garganta W y por lalongitud total L. La construccin es ms simple que el Parshall, y est compuesta por dos partes fundamentales, as como lomuestrala Figura N 4.9.

La unin de estas dos secciones forma una contraccin en la estructura, conocida comogarganta de aforador, (W) la cual carece de cuello, de all su denominacin, tanto la seccin de entrada como la de salida tienen un mismo ancho (B) que es funcin de la garganta y de la longitud del aforador (L) de acuerdo a la relacin:

VENTAJAS

Tal como se indic en lneas anteriores, la ventaja de este aforador es evidentemente la facilidad de su construccin, ya que todas las dimensiones de su estructura giran en torno a los valores de L y W.

Para medir el caudal de los aforadores sin cuello se miden las cargas Ha y Hb, para luego hallar el grado de sumersin de acuerdo a S = Hb/Ha. Para cuatro dimensiones de L de este medidor son:L = 0.90 m S = 65 %L = 1.80 m S = 74 %L = 2.70 m S = 80 %L = 5.40 m S = 83%Cuando estos medidores trabajan a descarga libre, la ecuacin del caudal es:

Donde los valores de K y n se determinan en funcin a la longitud L, siendo estos los siguientes:

L = 0.90 mK = 3.90n = 1.84L = 1.80 mK = 2.50n = 1.66L = 2.70 mK = 2.10n = 1.57L = 5.40 mK = 2.00 n = 1.41

4.6.2.FUNCIONAMIENTO HIDRULICO

El medidor Parshall funciona en dos caos bien diferenciados.Con descarga libre.Con descarga sumergida y ahogada.

a) DESCARGA LIBRE.

Cuando el escurrimiento es libre, el caudal aguas debajo de la estructura no obstaculiza a la descarga por la garganta y en este caso la descarga Ha, la descarga libre puede acontecer de 2 maneras:

Sin salto hidrulico: este caso se presenta cuando el tirante aguas abajo del medidor es muy pequeo en relacin al nivel de la cresta del medidor y fsicamente se manifiesta con una circulacin libre del agua en el medidor, sin producir ninguna turbulencia o cambio brusco del Tirante de agua.

Con salto hidrulico: este caso se presenta, cuando el tirante aguas abajo del medidor es suficientemente grande con respecto al nivel de la cresta y por lo tanto el agua trata de recuperar el nivel de aguas abajo, lo cual se hace bruscamente, producindose el salto hidrulico, siempre y cuando el salto hidrulico se produzca fuera de la garganta el escurrimiento ser libre.

b) DESCARGA SUMERGIDA

Cuando el caudal aguas debajo de la estructura obstaculizaba la descarga por la garganta, se tiene escurrimiento sumergido, y en este caso la carga Hb difiere poco de la carga Ha siendo el caudal funcin de dos cargas: Ha y Hb ; es decir , cuando la mira en b marca una altura de agua (Hb) se dice que el medidor funciona con cierto grado de sumergencia.

4.6.3.CRITERIOS PARA LA ELECCIN DEL TAMAO MS ADECUADO DEL PARSHALL

CONCLUSIONES

Se concluye que el ngulo que forma el eje del canal con el aleros de transicin influye en la longitud de transicin del canal, pues a mayor ngulo esta longitud decrece y viceversa.

En terrenos de pronunciadas pendientes donde se va alojar el canal es indispensables diseo transiciones hidrulicas de tal manera que la energa en el canal aguas arribas sea igual a la energa en el punto donde inicia la cada, es decir son obras que salvan desniveles de consideracin.

La condicin de flujo critico de un canal sebe ser crtico.

Un vertedero lateral no permite eliminar todo el excedente del caudal, siempre quedar un excedente que corresponde tericamente a unos 10cm. Encima del tirante normal.

Para evitar la erosin es usar un cierto control en el fondo del canal, el cual aumentar la profundidad aguas abajo y as asegurar un salto dentro del lecho protegido.

Es necesario tener muy presente las dimensiones del sifn para que la velocidad no provoque daos en la estructura

RECOMENDACIONES

Se recomienda que el ngulo que forma el eje del canal y los aleros de transicin sea de 22.5 pues nos permite tener menos costos de mantenimiento y operacin.

Se recomienda ubicar aliviaderos laterales en tramos rectos y en exista peligros de desborde a consecuencia de las mximas precipitaciones y las aguas del talud pues aumentara el caudal ya que se vuelve una zona colectora a lo largo del canal.

Se recomienda para mejorar la eficiencia de un aliviaderos lateral tenga una corona o cresta redondeado para que la prdida de agua sea mnima ya que permite a la lmina de agua est pegada a la superficie.

Se recomienda que un sector de riego deba realizar los trabajos de limpieza de una canal a fin de evitar acumulacin de sedimentos rocas y malezas de arbustos que puedan afectar el buen funcionamiento de las obras de arte como un sifn.

Hacer mantenimiento al desarenador aguas arribas al sifn, adems limpiar las rejillas de entrada y salida de un sifn, evacuar los lodos acumulados en la vlvula de purga para evitar la obstruccin total o parcial del sifn en su parte inferior.

En los tramos donde exista cada o rpida, el aumento de la rugosidad es muy importante porque evita que el salto hidrulico aumente considerablemente causando erosin de las paredes del canal.

En el diseo de la transicin de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura del sifn, est ligeramente debajo de la superficie normal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida como sello de Agua y en el diseo se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifn 1.1 como mnimo o tambin 3.

BIBLIOGRAFA

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capitulo-4-irrigacion

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