diseã‘o de compuertas[1]

Tomas-Medida de QCALCULO HIDRAULICO : TOMAS CON MEDICION DE CAUDAL EN CANALESPg 1 N11N9N8

N5 BlaN10 BLrN6 BlaH Sdh Ha V1 HdY1Y2V2 N1 Vt D N7N2Vo N3 N4

0.10st=0.02

L =9.00Lt =3.00

Caractersticas del Canal AlimentadorCanal de Derivacin

Caudal (m3/s)Qa =0.625Caudal (m3/s)Qa =0.185Ancho de Base (m)ba =0.400Ancho de Base (m)ba =0.300TaludZ =1.500TaludZ =1.500Pendiente (m/m)Sa =0.0005Pendiente (m/m)Sd =0.0005Rugosidad n =0.014Rugosidad n =0.014Altura de agua (m)Y1 =0.63Altura de agua (m)Y2 =0.40Velocidad (m/s)V1 =0.74Velocidad (m/s)V2 =0.55Carga de velocidad (m) :V1^2/2*ghv1 =0.04Carga de velocidad (m)hv2 =0.03Altura de Canal (m)Ha =0.84~0.85Altura de Canal (m)Hd =0.53~0.55

Sabemos que la velocidad en el conducto de la estructura de toma debe ser similar a la del canal derivado,es decir, Vt = Vd; por lo tanto :

A (m2) : Qa / V2A =0.336Valores de " f " para Tuberas Lisas y Limpias de Hierro Colado, de Acero y de ConcretoLuego se har un tanteo para escoger la compuerta que se ajuste a una seccin cuadrada o tubera de talmanera que nos permita pasar el caudal sin prdidas apreciables.DimetroVelocidad ( Vt ) en m/s0.300.610.911.221.521.832.443.054.576.10Probaremos con una compuerta deslizante Tipo ARMCO Modelo 5.00 de :24x24pulgadas(Pulg)(m)fy un tubo de dimetro D =24pulgadas =0.61m40.100.02850.02550.02400.02300.02250.02200.02100.02000.01900.018050.130.02750.02450.02300.02250.02150.02100.02000.01950.01850.0175Area del Tubo (m2) : * D^2 / 4At =0.2960.150.02650.02400.02250.02150.02100.02000.01950.01900.01750.017080.200.02550.02300.02150.02050.02000.01950.01850.01800.01700.0160Velocidad en el tubo (m/s) : Qd / AtVt =0.63>0.55OK !100.250.02450.02200.02050.02000.01900.01850.01800.01750.01650.0155120.300.02350.02150.02000.01900.01850.01800.01750.01700.01600.0150Nota :En el caso que la velocidad Vt > Vd, se aumentar el dimetro hasta que : Vt ~ Vd140.360.02330.02100.01970.01880.01830.01780.01700.01650.01550.0148160.410.02280.02050.01940.01850.01800.01750.01670.01620.01520.0145Como esta velocidad " Vt " es similar a la del canal derivado, podemos pasar a calcular las prdidas de carga :180.460.02200.02000.01900.01800.01750.01700.01650.01600.01500.0140200.510.02150.01950.01850.01750.01700.01650.01600.01550.01450.0140dh (m) : (Vt^2 / 19.62) * [1 + (0.78 / Cc^2) + f * (L / D)]240.610.02100.01900.01800.01700.01650.01600.01550.01500.01400.0135300.760.02000.01850.01750.01650.01600.01550.01500.01450.01350.0130Coeficiente de Contraccin en la Tubera : Cc =0.644(valor normal, cuando la toma es perpendicular al canal)360.910.01950.01800.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01300.0125Factor de friccinf =0.0190(en el cuadro, con D =24" y Vt =0.63m/s)421.070.01900.01750.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.0125481.220.01850.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01350.01250.0120Reemplazando valores en la frmula, se tiene :601.520.01800.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.01200.0115721.830.01750.01600.01500.01450.01400.01350.01300.01250.01200.0115dh =0.064842.130.01700.01550.01450.01400.01350.01300.01250.01200.01150.0110Asumimos :dh =0.07(prdida de carga en la toma)962.440.01650.01500.01400.01350.01300.01250.01200.01200.01100.0105

Pg 2Fuente :" Hidrulica " , de George E. Russell, pg. 231, sexta edicin 1976El valor de " dh ", se aproxima por encima ya que de haber aproximado dh =0.06m, no tendramos garanta de que va a pasar el caudal necesario; en tanto que aproximando a :0.07m, el caudal aumentary podr controlarse con la compuerta

Determinada la prdida de carga en la toma (dh), pasaremos a esquematizarla.

Cota de Rasante de fondo de Canal Alimentador " N1 ", en (msnm)

Supongamos un valor de :N1 =99.669

Nivel d' Agua Canal Alimentador:N1+Y1N5 =100.299

Cota de Rasante de fondo de Canal Derivado " N4 ", en (msnm)

N7 =N5 - dh - Y2N7 =99.829

Con el fin de obtener una medicin del caudal bastante aproximada, la sumergencia " S " debe ser igual al dimetro del conducto, es decir : S = D; por lo tanto se tiene que la :

Cota de Captacin : N5 - 2 * DN3 =99.079

Se asume un valor de 0.10 m, por el empotramiento de la compuerta

Cota del escaln : N3 - 0.10N2 =98.979

Nivel d' Agua Canal Derivado : N1 - dhN6 =99.599

Cota:salida del conducto : N3 - L * StN4 =98.899

N8 =N1 + BLr + Ha

Altura del Relleno (m)BLr =0.20Altura del canal alimentador (m)Ha =0.85

Nivel de subrasante (msnm)N8 =100.719

N9 =N8 + Bla

Bordo libre de afirmado (m)Bla =0.20

Nivel de Carretera C. Alimen. (msnm)N9 =100.919

N10 = N7 + Hd + Blr

Altura del canal derivado (m)Hd =0.55Bordo libre de afirmado (m)BLr =0.20

Nivel de Carretera C. Derivado (msnm)N10 =100.579

N11 = N3 + (D / 2) + H

Valor obtenido del manual Compuertas de Control Tipo ARMCO; para compuertas Modelo 5.00 yTamao d' Abertura:24x24pulgadas, se tieneH =4a8pies

tomaremos :H =5.5piesH = 1.68

Pg 3Nivel superior de la pantalla de concreto (N11) donde se empotra la compuerta

N11 =101.064>N9 =100.919OK !

PARTIDOR HUAYTO 5 M3CALCULO HIDRAULICO : TOMAS CON MEDICION DE CAUDAL EN CANALESPg 1 N11N9N8


0.10st=0.002

L =10.00Lt =2.00


Caudal (m3/s)Qa =5.000Caudal (m3/s)Qa =1.000Ancho de Base (m)ba =1.400Ancho de Base (m)ba =1.000TaludZ =1.000TaludZ =0.000Pendiente (m/m)Sa =0.0020Pendiente (m/m)Sd =0.0020Rugosidad n =0.014Rugosidad n =0.014Altura de agua (m)Y1 =0.97Altura de agua (m)Y2 =0.71Velocidad (m/s)V1 =2.16Velocidad (m/s)V2 =1.41Carga de velocidad (m) :V1^2/2*ghv1 =0.11Carga de velocidad (m)hv2 =0.07Altura de Canal (m)Ha =1.3~1.60Altura de Canal (m)Hd =0.95~1.00


A (m2) : Qa / V2A =0.709Valores de " f " para Tuberas Lisas y Limpias de Hierro Colado, de Acero y de ConcretoLuego se har un tanteo para escoger la compuerta que se ajuste a una seccin cuadrada o tubera de talmanera que nos permita pasar el caudal sin prdidas apreciables.DimetroVelocidad ( Vt ) en m/s0.300.610.911.221.521.832.443.054.576.10Probaremos con una compuerta deslizante Tipo ARMCO Modelo 5.00 de :12x12pulgadas(Pulg)(m)fy un tubo de dimetro D =12pulgadas =0.305m40.100.02850.02550.02400.02300.02250.02200.02100.02000.01900.018050.130.02750.02450.02300.02250.02150.02100.02000.01950.01850.0175Area del Tubo (m2) : * D^2 / 4At =0.07360.150.02650.02400.02250.02150.02100.02000.01950.01900.01750.017080.200.02550.02300.02150.02050.02000.01950.01850.01800.01700.0160Velocidad en el tubo (m/s) : Qd / AtVt =13.7>1.410OK !100.250.02450.02200.02050.02000.01900.01850.01800.01750.01650.0155120.300.02350.02150.02000.01900.01850.01800.01750.01700.01600.0150Nota :En el caso que la velocidad Vt > Vd, se aumentar el dimetro hasta que : Vt ~ Vd140.360.02330.02100.01970.01880.01830.01780.01700.01650.01550.0148160.410.02280.02050.01940.01850.01800.01750.01670.01620.01520.0145Como esta velocidad " Vt " es similar a la del canal derivado, podemos pasar a calcular las prdidas de carga :180.460.02200.02000.01900.01800.01750.01700.01650.01600.01500.0140200.510.02150.01950.01850.01750.01700.01650.01600.01550.01450.0140dh (m) : (Vt^2 / 19.62) * [1 + (0.78 / Cc^2) + f * (L / D)]240.610.02100.01900.01800.01700.01650.01600.01550.01500.01400.0135300.760.02000.01850.01750.01650.01600.01550.01500.01450.01350.0130Coeficiente de Contraccin en la Tubera : Cc =0.644(valor normal, cuando la toma es perpendicular al canal)360.910.01950.01800.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01300.0125Factor de friccinf =0.0190(en el cuadro, con D =12" y Vt =13.7m/s)421.070.01900.01750.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.0125481.220.01850.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01350.01250.0120Reemplazando valores en la frmula, se tiene :601.520.01800.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.01200.0115721.830.01750.01600.01500.01450.01400.01350.01300.01250.01200.0115dh =33.52842.130.01700.01550.01450.01400.01350.01300.01250.01200.01150.0110Asumimos :dh =35(prdida de carga en la toma)962.440.01650.01500.01400.01350.01300.01250.01200.01200.01100.0105

Pg 2Fuente :" Hidrulica " , de George E. Russell, pg. 231, sexta edicin 1976El valor de " dh ", se aproxima por encima ya que de haber aproximado dh =33.52m, no tendramos garanta de que va a pasar el caudal necesario; en tanto que aproximando a :35m, el caudal aumentary podr controlarse con la compuerta






N7 =N5 - dh - Y2N7 =303.335







N8 =N1 + BLr + Ha



N9 =N8 + Bla



N10 = N7 + Hd + Blr

Altura del canal derivado (m)Hd =1Bordo libre de afirmado (m)BLr =0.20


N11 = N3 + (D / 2) + H


tomaremos :H =5.5piesH = 1.68

Pg 3Nivel superior de la pantalla de concreto (N11) donde se empotra la compuerta

N11 =340.27>N9 =340.07OK !

Toma de ParcelaCALCULO HIDRAULICO : TOMAS DE PARCELASPg. 1 N5

N4

N6 H Ha V1Y1 N2 N3N1Vo D Vt Terreno de Cultivo0.10St =0.02L =3.00


Caudal (m3/s)Qa =0.625Caudal (m3/s)Qa =0.050Ancho de Base (m)ba =0.400Valores de " f " para Tuberas Lisas y Limpias de Hierro Colado, de Acero y de ConcretoTaludZ =1.500Pendiente (m/m)Sa =0.0005DimetroVelocidad ( Vt ) en m/sRugosidad n =0.0140.300.610.911.221.521.832.443.054.576.10Altura de agua (m)Y1 =0.63(Pulg)(m)fVelocidad (m/s)V1 =0.7440.100.02850.02550.02400.02300.02250.02200.02100.02000.01900.0180Carga de velocidad (m) :V1^2/2*ghv1 =0.0450.130.02750.02450.02300.02250.02150.02100.02000.01950.01850.0175Altura de Canal (m)Ha =0.84~0.8560.150.02650.02400.02250.02150.02100.02000.01950.01900.01750.017080.200.02550.02300.02150.02050.02000.01950.01850.01800.01700.0160Sabemos que la velocidad en el conducto de la estructura de toma debe ser similar a la del Caudal derivado,100.250.02450.02200.02050.02000.01900.01850.01800.01750.01650.0155es decir, Vt = Vd; por lo tanto :120.300.02350.02150.02000.01900.01850.01800.01750.01700.01600.0150140.360.02330.02100.01970.01880.01830.01780.01700.01650.01550.0148Asumiendo una velocidad en el tubo Vt =0.80m/s, entonces, el rea en el tubo es :160.410.02280.02050.01940.01850.01800.01750.01670.01620.01520.0145180.460.02200.02000.01900.01800.01750.01700.01650.01600.01500.0140At (m2) : Qa / V2At =0.781valor muy alto, por lo que haremos unos reclculos :200.510.02150.01950.01850.01750.01700.01650.01600.01550.01450.0140240.610.02100.01900.01800.01700.01650.01600.01550.01500.01400.0135Luego se har un tanteo para escoger la compuerta que se ajuste a una seccin cuadrada o tubera de tal300.760.02000.01850.01750.01650.01600.01550.01500.01450.01350.0130manera que nos permita pasar el caudal sin prdidas apreciables.360.910.01950.01800.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01300.0125421.070.01900.01750.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.0125Probaremos con una compuerta deslizante Tipo ARMCO Modelo 5.00 de :14x14pulgadas481.220.01850.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01350.01250.0120y un tubo de dimetro D =14pulgadas =0.356m601.520.01800.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.01200.0115721.830.01750.01600.01500.01450.01400.01350.01300.01250.01200.0115Area del Tubo (m2) : * D^2 / 4At =0.100842.130.01700.01550.01450.01400.01350.01300.01250.01200.01150.0110962.440.01650.01500.01400.01350.01300.01250.01200.01200.01100.0105Velocidad en el tubo (m/s) : Qd / AtVt =0.50 Vd, se aumentar el dimetro hasta que : Vt ~ VdV0.300.0233Como esta velocidad " Vt " es similar a la del canal derivado, podemos pasar a calcular las prdidas de carga :0.610.0210-0.310.0023a) Prdidas por Friccin (hf)0.20XX =-0.0015hf (m) : f * (L / D) * Vt^2 / 19.62f =0.0218

Factor de friccinf =0.0218(en el cuadro con D=14" y Vt =0.50m/s)

Reemplazando valores en la frmula, se tiene :

hf =0.0023

Pg. 2b) Prdidas por Entrada (he)

he (m) : Ke * Vt^2 / 19.62

En la cual " Ke " es un coeficiente que depende del grado de abocinamiento de la entrada, a tal efecto, en nuestro caso trabajaremos con Ke =0.50

reemplazando :he =0.0064

c) Prdida de Carga Total (Hf)

Hf (m) : hf + heHf =0.01

Determinada la prdida de carga en la toma (Hf), pasaremos a esquematizarla.





Cota del escaln : N1 + 0.10N2 =99.769


Nivel d' Agua en la Salida : N3 + D - HeN6 =100.055

N5 = N2 + (D / 2) + H

Valor obtenido del manual Compuertas de Control Tipo ARMCO; para compuertas Modelo 5.00 yTamao d' Abertura:0xQa =pulgadas, se tieneH =4a8pies

tomaremos :H =4piesH = 1.22

N5 =101.167

TOMA HUAYTOCALCULO HIDRAULICO : TOMAS CON MEDICION DE CAUDAL EN CANALESPg 1 N11N9N8


0.10st=0.002

L =4.00Lt =0.00


Caudal (m3/s)Qa =5.000Caudal (m3/s)Qa =1.000Ancho de Base (m)ba =1.400Ancho de Base (m)ba =1.000TaludZ =1.000TaludZ =0.000Pendiente (m/m)Sa =0.0020Pendiente (m/m)Sd =0.0020Rugosidad n =0.014Rugosidad n =0.014Altura de agua (m)Y1 =0.97Altura de agua (m)Y2 =0.71Velocidad (m/s)V1 =2.16Velocidad (m/s)V2 =1.41Carga de velocidad (m) :V1^2/2*ghv1 =0.11Carga de velocidad (m)hv2 =0.07Altura de Canal (m)Ha =1.3~1.6Altura de Canal (m)Hd =0.95~1


A (m2) : Qa / V2A =0.709Valores de " f " para Tuberas Lisas y Limpias de Hierro Colado, de Acero y de ConcretoLuego se har un tanteo para escoger la compuerta que se ajuste a una seccin cuadrada o tubera de talmanera que nos permita pasar el caudal sin prdidas apreciables.DimetroVelocidad ( Vt ) en m/s0.300.610.911.221.521.832.443.054.576.10Probaremos con una compuerta deslizante Tipo ARMCO Modelo 5.00 de :36x36pulgadas(Pulg)(m)fy un tubo de dimetro D =36pulgadas =0.914m40.100.02850.02550.02400.02300.02250.02200.02100.02000.01900.018050.130.02750.02450.02300.02250.02150.02100.02000.01950.01850.0175Area del Tubo (m2) : * D^2 / 4At =0.6660.150.02650.02400.02250.02150.02100.02000.01950.01900.01750.017080.200.02550.02300.02150.02050.02000.01950.01850.01800.01700.0160Velocidad en el tubo (m/s) : Qd / AtVt =1.52>1.41OK !100.250.02450.02200.02050.02000.01900.01850.01800.01750.01650.0155120.300.02350.02150.02000.01900.01850.01800.01750.01700.01600.0150Nota :En el caso que la velocidad Vt > Vd, se aumentar el dimetro hasta que : Vt ~ Vd140.360.02330.02100.01970.01880.01830.01780.01700.01650.01550.0148160.410.02280.02050.01940.01850.01800.01750.01670.01620.01520.0145Como esta velocidad " Vt " es similar a la del canal derivado, podemos pasar a calcular las prdidas de carga :180.460.02200.02000.01900.01800.01750.01700.01650.01600.01500.0140200.510.02150.01950.01850.01750.01700.01650.01600.01550.01450.0140dh (m) : (Vt^2 / 19.62) * [1 + (0.78 / Cc^2) + f * (L / D)]240.610.02100.01900.01800.01700.01650.01600.01550.01500.01400.0135300.760.02000.01850.01750.01650.01600.01550.01500.01450.01350.0130Coeficiente de Contraccin en la Tubera : Cc =0.644(valor normal, cuando la toma es perpendicular al canal)360.910.01950.01800.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01300.0125Factor de friccinf =0.0155(en el cuadro, con D =36" y Vt =1.52m/s)421.070.01900.01750.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.0125481.220.01850.01700.01600.01550.01500.01450.01400.01350.01250.0120Reemplazando valores en la frmula, se tiene :601.520.01800.01650.01550.01500.01450.01400.01350.01300.01200.0115721.830.01750.01600.01500.01450.01400.01350.01300.01250.01200.0115dh =0.347842.130.01700.01550.01450.01400.01350.01300.01250.01200.01150.0110Asumimos :dh =0.4(prdida de carga en la toma)962.440.01650.01500.01400.01350.01300.01250.01200.01200.01100.0105

Pg 2Fuente :" Hidrulica " , de George E. Russell, pg. 231, sexta edicin 1976El valor de " dh ", se aproxima por encima ya que de haber aproximado dh =0.35m, no tendramos garanta de que va a pasar el caudal necesario; en tanto que aproximando a :0.4m, el caudal aumentary podr controlarse con la compuerta




Nivel d' Agua Canal Alimentador:N1+Y1N5 =100.643984015045lito quispe


N7 =N5 - dh - Y2N7 =99.534







N8 =N1 + BLr + Ha



N9 =N8 + Bla



N10 = N7 + Hd + Blr

Altura del canal derivado (m)Hd =1Bordo libre de afirmado (m)BLr =0.20


N11 = N3 + (D / 2) + H


tomaremos :H =8piesH = 2.44

Nivel superior de la pantalla de concreto (N11) donde se empotra la compuerta

N11 =101.712>N9 =101.669OK !

Hoja2

diseã‘o de compuertas[1]

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