mch bocatoma baquedano

Av. Apoquindo 4900, Of. 187 Tel.: (56-2) 378 4930 Fax: (56-2) 426 1063 www.edic.cl Las Condes, Santiago de Chile

INVERSIONES BAQUEDANO LTDA.

PEQUEA CENTRAL HIDROELCTRICA

BAQUEDANO

MEMORIA DE CLCULO HIDRULICO

BARRERA MVIL Y OBRA DE TOMA

437-09-10-MC-HI-01

14.01.2011 A

REVISIN FECHA REVISIN N REVISIN

PREPAR JEG

REVIS RLR

APROB

Proyecto: Pequea Central Hidroelctrica Baquedano

Obra: Diseo Barrera Mvil y Obra de Toma Hoja : 2 de 31

Calcul: JEG Revis: RVR Fecha : 14.01.2011

Pequea Central Hidroelctrica Baquedano Diseo Barrera Mvil y Obra de Toma

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INDICE

1. INTRODUCCIN ...................................................................................... 3 2. ANTECEDENTES ...................................................................................... 4

2.1 TOPOGRAFA ..................................................................................... 4

2.2 HIDROLOGA DE CRECIDAS ................................................................ 4

2.3 EJES HIDRULICOS DEL RO CHOLGAN .............................................. 4

3. CRITERIOS DE DISEO HIDRULICO ...................................................... 6 4. BARRERA MVIL ..................................................................................... 7

4.1 LUGAR DE IMPLANTACIN .................................................................. 7

4.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA BARRERA MVIL ........................................ 8

4.3 CAPACIDAD DE ARRASTRE EN EL CANAL DESRIPIADOR ........................ 10

4.4 ENTREGA DEL CAUDAL ECOLGICO .................................................... 12

4.5 PROTECCIN AL PIE DE LA BARRERA MVIL ........................................ 13

4.5.1 Socavacin Local..................................................................... 13

4.5.2 Enrocado estable .................................................................... 17

4.5.3 Seguridad al piping ................................................................. 17 5. OBRA DE TOMA ..................................................................................... 19

5.1 EJE HIDRULICO EN LA OBRA DE TOMA, TRAMO DESDE S1 A S6. .......... 21

5.1.1 Entrada a la obra de toma con angostamiento (Seccin S1-S2). ... 21

5.1.2 Zona de rejas de entrada (Seccin S2-S3). ................................ 21

5.1.3 Angostamiento paulatino largo (Seccin S3-S4). ......................... 23

5.1.4 Entrada a zona de compuertas (Seccin S4-S5). ......................... 24

5.1.5 Prdidas en machn de zona de compuertas (Seccin S5-S6). ...... 24

5.2 CLCULO DEL DISIPADOR DE ENERGA, TRAMO DESDE S6 A S9. ........... 24

5.3 EJE HIDRULICO EN LA OBRA DE TOMA, TRAMO DESDE S6 A S10.......... 29

5.3.1 Grada de bajada del disipador de energa (Seccin S6-S7). .......... 29

5.3.2 Escurrimiento en el disipador de energa (Seccin S7-S8). ........... 29

5.3.3 Grada de subida en el disipador de energa (Seccin S8-S9). ....... 30

5.3.4 Transicin de la obra de toma a la aduccin (Seccin S9-S10). ..... 30

5.4 RESUMEN DEL EJE HIDRULICO EN LA OBRA DE TOMA. ........................ 31





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1. INTRODUCCIN

La Pequea Central Hidroelctrica Baquedano se ubica en la cuenca del ro Cholgun, VIII Regin. El proyecto considera la captacin de las aguas del ro Cholgan, inmediatamente aguas abajo de la confluencia del estero Las Mulas y las devuelve en el mismo ro, aproximadamente 9,5 km aguas abajo.

La bocatoma est compuesta por una barrera y una obra de toma lateral. A su vez, la barrera comprende una barrera mvil, donde se ubican las compuertas radiales que permiten evacuar las crecidas, y una barrera fija, la cual est constituida por una presa de rellenos. La obra de toma lateral se disea para poder captar un caudal de diseo de 20 m3/s, el cual es conducido hacia el inicio del canal de aduccin. Esta obra considera una reja en su inicio para evitar el ingreso de elementos indeseados, un conjunto de compuertas de servicio que permiten aislar la aduccin, un disipador de energa aguas abajo de las compuertas, una grada de subida y finalmente una zona de transicin entre la obra de toma y el canal de aduccin.

En este informe se define la ubicacin de la bocatoma y se determinan las dimensiones principales de la barrera mvil y de la obra de toma.





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2. ANTECEDENTES

2.1 TOPOGRAFA

Los antecedentes topogrficos disponibles para el diseo de las obras son los siguientes:

Levantamiento lser escala 1:500 con curvas de nivel cada 0,50 m realizado por AEROTOP (Enero 2010).

Nueve perfiles topobatimtricos de la zona de la bocatoma. Los perfiles estn separados cada 200 m y se ubican desde aguas arriba de la junta con el estero Las Mulas hasta 1.600 m aguas abajo. El perfil N 3 se ubica en la seccin donde se proyect la bocatoma en la etapa de prefactibilidad del proyecto.

2.2 HIDROLOGA DE CRECIDAS

El informe tcnico "Central Hidroelctrica ro Cholgun - Revisin de Estudios Hidrolgicos Anteriores, preparado por Pablo Isensee (marzo 2009) presenta los caudales de crecida en la zona de la bocatoma de la PCH Baquedano para distintos periodos de retorno. La informacin se presenta en el Cuadro 2.1.

Cuadro 2.1 Hidrologa de crecidas

Periodo de retorno

Caudal mximo instantneo

aos m3/s

2 306 5 431 10 513 20 592 50 695 100 771 200 848 250 873 500 949 1000 1024

El caudal medio anual del ro Cholgun es 21,47 m3/s.

2.3 EJES HIDRULICOS DEL RO CHOLGAN

A travs de la informacin de los perfiles topobatimtricos y de los caudales de crecida es posible generar un modelo del escurrimiento en el ro Cholgun. El eje hidrulico en rgimen natural (sin proyecto) se calcula para los caudales 873 m3/s (Tr = 250 aos), 949 m3/s (Tr = 500 aos) y 1024 m3/s (Tr = 1.000 aos). La informacin se presenta





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para el perfil N 3 de la topografa, donde se ubica la bocatoma de la central, para un perfil ubicado aguas abajo (Perfil 4) y para 3 perfiles ubicados aguas arriba de la bocatoma.

En el Cuadro 2.2 se presentan las caractersticas hidrulicas del ro Cholguan para las distintas crecidas de inters (1:250, 1:500 y 1:1.000 aos).

Cuadro 2.2 Ejes hidrulicos en rgimen natural (sin proyecto)

Perfil N DKM Q ZF ZH ZB J U A b Fr

Topo Hec-Ras m m3/s m snm m snm m snm m/s m2 m

0 8 805 706 462,05 465,53 466,51 0,010521 4,48 171,81 71,84 0,83

768 462,05 465,68 466,72 0,010505 4,62 182,81 75,73 0,84

829 462,05 465,80 466,92 0,010692 4,79 192,28 78,93 0,85

1 7 605 706 459,19 462,54 463,79 0,015242 5,60 184,23 116,65 1,01

768 459,19 463,10 463,90 0,008508 4,67 254,61 134,32 0,78

829 459,19 463,29 464,07 0,007856 4,64 280,93 140,35 0,75

2 6 405 706 456,81 459,81 460,65 0,017636 4,19 184,68 139,42 0,99

768 456,81 459,76 460,82 0,022856 4,69 178,32 128,75 1,12

829 456,81 460,10 460,94 0,014642 4,21 225,72 142,18 0,92

3 5 205 873 452,79 457,32 458,04 0,008866 3,91 247,34 108,59 0,75

949 452,79 457,50 458,24 0,008396 3,97 266,75 109,17 0,74

1025 452,79 457,68 458,44 0,007865 4,00 287,30 109,77 0,72

4 4 0 873 450,00 455,09 456,50 0,010691 5,66 192,03 61,35 0,88

949 450,00 455,34 456,77 0,010183 5,74 207,25 64,78 0,87

1025 450,00 455,64 457,04 0,009223 5,71 229,97 85,01 0,84

Donde:

ZF : es la cota de fondo mnima del ro en la seccin.

ZH : es la cota de agua, ZB es la cota de energa o Bernoulli.

J : es la pendiente de la lnea de energa.

U : es la velocidad media del escurrimiento en la seccin.

A : es el rea de la seccin, b es el ancho superior del escurrimiento.

Fr : es el nmero de Froude del escurrimiento.





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3. CRITERIOS DE DISEO HIDRULICO

Los principales criterios de diseo considerados para el diseo de la bocatoma son los siguientes:

La barrera mvil debe ser capaz de evacuar las crecidas que se generan en el ro Cholgun, por lo cual las obras se disean para un caudal de 873 m3/s (Tr = 250 aos). El diseo se debe verificar para un caudal de 949 m3/s (Tr = 500 aos).

La cota de coronamiento se define de forma de mantener una revancha mnima de 1,00 m al evacuar la crecida de diseo por la barrera mvil con una compuerta fuera de servicio.

El nivel de la poza se define de forma que no exista inundacin fuera de los lmites establecidos por el derecho de agua. Segn lo anterior, en el lmite del derecho no se debe sobrepasar el nivel de energa en rgimen natural, el cual es de 457,62 m snm. Para que esto ocurra, en la cercana de la barrera el nivel de energa no debe superar los 457,30 m snm

La cota superior de las compuertas cerradas se define considerando una revancha de 0,20 m sobre el nivel de la poza.

Se considera un canal desripiador, el cual se ubica adosado a la obra de toma.

La velocidad del escurrimiento en la reja de entrada a la obra de toma, considerando la seccin bruta de la reja, debe estar comprendida entre 1,00 y 1,20 (m/s). El objetivo de esta medida es evitar que las barras de la reja de entrada entren en resonancia, lo que disminuye considerablemente la vida til de la obra.

El umbral de la obra de toma se fijar tomando en consideracin la velocidad admisible en las rejas, la topografa, los niveles de agua antes y despus de la obra de toma y la cantidad de sedimentos en el ro. Se considera una altura mnima de la grada de 1,50 m.

El plano de la reja debe disponerse con una inclinacin con respecto a la horizontal con un ngulo comprendido entre 65 y 85, para facilitar la limpieza de la reja sea esta manual o mecanizada.

El caudal ecolgico se debe entregar de forma continua hacia aguas abajo de la barrera. Se consideran caudales variables segn la poca del ao, es decir, 2,15 m3/s en el periodo diciembre-abril y 3,22 m3/s en el periodo mayo-noviembre.





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4. BARRERA MVIL

4.1 LUGAR DE IMPLANTACIN

La ubicacin de la barrera en el ro Cholgan se fij considerando una serie de criterios tcnicos y econmicos. Se consider que el lugar de emplazamiento permita tener una barrera de un tamao adecuado y permita la ubicacin de todas las obras necesarias para su buen funcionamiento, como: barrera fija, barrera mvil con compuertas radiales para evacuacin de crecida, canal desripiador y obra de toma lateral. Adems, se busc que la barrera no sea demasiado ancha o profunda, y que la poza generada no inunde una parte importante del sector.

La barrera de la PCH Baquedano se ubica aguas abajo de la confluencia del estero Las Mulas, en la zona donde se encuentra el perfil topobatimtrico N 3. Este punto fue definido en la etapa de prefactibilidad y se presenta como el lugar ms adecuado para el emplazamiento de las obras. En la Figura 4.1 presenta la ubicacin de la barrera y obra de toma.

Figura 4.1 Ubicacin bocatoma.





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4.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA BARRERA MVIL

Las dimensiones de la barrera mvil se definen de forma que cumplan con los criterios presentados en el captulo 3. Segn lo anterior, la cota de coronamiento de la barrera se considera igual al nivel de energa en los vanos ms una revancha de 1,00 m para la crecida de diseo con una compuerta radial fuera de servicio. La cota superior de las compuertas es igual al nivel de la poza ms una revancha de 0,20 m. El diseo se verifica para una crecida con periodo de retorno de 500 aos.

Las caractersticas de la barrera mvil se definen considerando que existe crisis en los vanos, por lo que se utiliza la siguiente ecuacin:

3/12

5,15,1

==

gL

QhB ecc

Donde:

Bc : energa crtica en los vanos de la barrera mvil, en m.

hc : altura crtica en los vanos de la barrera mvil, en m.

Q : caudal que escurre por la barrera mvil, m3/s.

Le : ancho efectivo, en m. Para el clculo del ancho efectivo se considera

una relacin entre la contraccin () y el ancho del machn (e) de 05,0=e

,

por lo que el ancho efectivo se calcula a travs de la siguiente ecuacin:

( )1205,0 = NebL ve Donde:

Le : ancho efectivo total de los vanos, en m.

bv : ancho total de los vanos sin contraccin, en m.

N : numero de vanos en la barrera mvil.

e : ancho del machn, en m.

El ancho total de la barrera mvil queda definido por la siguiente ecuacin:

( ) eNNbL vb += 1 Donde:

Lb : ancho total de la barrera mvil, en m.

bv : ancho de cada vanos de la barrera mvil.

N : cantidad de vanos en la barrera mvil.

e : espesor de los machones, en m.





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El diseo de la bocatoma considera una poza de inundacin con una cota tal que no produzca influencia sobre algn derecho ubicado aguas arriba de la obra. Segn lo anterior, la cota de la poza se define en 457,30 m snm, con lo cual la poza no inundara fuera de los lmites impuestos por el derecho de agua constituido en el ro Cholgun y no afectara otros derechos aguas arriba en el ro. El caudal de diseo de la barrera mvil es 873 m3/s (crecida con periodo de retorno de 250 aos), siendo verificado su funcionamiento para 949 m3/s (crecida con periodo de retorno de 500 aos).

La barrera mvil considera un sistema de siete (7) compuertas radiales de 4,40 m de ancho, las cuales se encuentran separadas por machones de hormign armado y punta elptica de 1,50 m de ancho. La cota de coronamiento de las compuertas se define considerando una revancha de 0,20 m sobre el nivel de la poza, es decir, las compuertas tienen una altura de 5,00 m y el coronamiento se produce a los 457,50 msnm. El radier de la obra se ha dispuesto a la cota 452,50 m snm. En la Figura 4.2 se presenta un esquema de la barrera mvil.

Figura 4.2 Perfil transversal de la barrera mvil.

Considerando la metodologa anterior, en el Cuadro 4.1 se presentan las caractersticas del escurrimiento en la barrera mvil para la crecida de diseo con una compuerta fuera de servicio y para crecidas con distintos periodos de retorno y todas las compuertas abiertas.

Cuadro 4.1 Escurrimiento en barrera mvil con 7 vanos.

N b Tr Q Le Hc Uc Bc ZBc m aos m3/s m m m/s m m snm 7 4,40 250 873 29,83 4,44 6,59 6,66 459,16 6 4,40 250 873 25,35 4,95 6,96 7,42 459,92 7 4,40 500 949 29,83 4,69 6,78 7,04 459,54 7 4,40 1000 1025 29,83 4,94 6,96 7,41 459,91

Los datos anteriores permiten definir que el coronamiento de la barrera se ubica en la cota 461,30 m s.n.m, para lo cual se tendra una revancha de 1,38 m para la crecida de diseo con una compuerta fuera de servicio. Adems, es posible notar que el





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diseo se verifica para la crecida con periodo de retorno de 500 aos, para la cual existira una revancha de 1,76 m.

4.3 CAPACIDAD DE ARRASTRE EN EL CANAL DESRIPIADOR

El canal desripiador se ubica en el vano de la barrera mvil ms cercano a la obra de toma. El canal est limitado lateralmente por el umbral de la obra de toma y un muro lateral, y el radier se define con una pendiente fuerte de forma que el escurrimiento se desarrolle como un torrente para arrastrar el material depositado.

Para el clculo de la capacidad de arrastre se calcula el eje hidrulico a lo largo del canal desripiador y se utiliza la frmula planteada por Lamble (1958):

( ) 6111 hRsDn

v = Donde:

v : velocidad mnima para arrastrar una partcula de dimetro D, en m/s.

n : coeficiente de rugosidad de Manning, n = 0,016.

D : dimetro medio de la partcula arrastrada, en m.

: coeficiente adimensional = 0,06 (coeficiente propuesto por Lamble, La Houille Blanche, 1958).

s : relacin de los pesos especficos piedra/agua = 2,65.

Rh : radio hidrulico, en m.

El canal desripiador se ubica en el vano izquierdo de la barrera mvil, tiene 4,40 m de ancho, seccin rectangular, 12 m de longitud total y una pendiente del 2%. El canal est formado lateralmente por el umbral de la obra de toma y por un muro paralelo, ambos con una cota de coronamiento a 454,90 m snm. Al inicio del canal desripiador se considera una grada de 0,60 m de altura. El radier de entrada se ubica a la cota 452,74 m snm y en el vano de salida a la cota 452,50 m snm.

El canal desripiador tiene un funcionamiento efectivo con escurrimiento torrencial sin recibir rebases laterales o con poco caudal vertiendo por el muro lateral izquierdo. Para el clculo del arrastre se considera escurrimiento crtico sobre la grada al inicio del canal desripiador y se impone que el canal desripiador se opera en la poca de estiaje (caso ms desfavorable), es decir, con un caudal de 6,06 m3/s. En la Figura 4.3 se presenta un perfil del canal desripiador y en la Figura 4.4 se presenta un esquema de la grada en el extremo de aguas arriba del canal desripiador.





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Figura 4.3 Perfil del canal desripiador.

Figura 4.4 Grada al inicio del desripiador.

El anlisis del escurrimiento y de la capacidad del desripiador requiere definir el efecto de la grada inicial en el flujo. En el Cuadro 4.2 se presentan las condiciones del escurrimiento suponiendo altura crtica sobre la grada (seccin A) y en el Cuadro 4.3 se presentan las condiciones del escurrimiento al inicio del canal desripiador, para lo cual se considera una prdida singular debido a la grada (seccin B).

Cuadro 4.2 Condiciones de escurrimiento sobre la grada.

a ZFA HA AA UA BA ZBA m m m m2 m/s m m snm

0,600 453,340 0,578 2,544 2,382 0,867 454,207





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Cuadro 4.3 Condiciones de escurrimiento al inicio del disipador.

ZFB HB RhB UB BB B ZBB m snm m m m/s m m m snm

452,740 0,296 0,261 4,657 1,401 0,066 454,141

Con las condiciones del flujo al inicio del canal desripiador es posible calcular el eje hidrulico y la capacidad de arrastre a lo largo del canal desripiador. En el Cuadro 4.4 se presentan esta informacin.

Cuadro 4.4 Eje hidrulico en el canal desripiador.

h A Pm Rh U B J Hf X X F d (m) (m2) (m) (m) (m/s) (m) ( - ) (m) (m) (m) ( - ) (mm)

0,296 1,30 4,99 0,26 4,657 1,401 0,0333 0,00 0 2,735 88 0,298 1,31 4,70 0,28 4,625 1,388 0,0300 0,036 1,13 1,13 2,707 85 0,300 1,32 4,70 0,28 4,593 1,375 0,0294 0,039 1,32 2,45 2,679 83 0,302 1,33 4,70 0,28 4,562 1,363 0,0287 0,040 1,38 3,83 2,652 82 0,304 1,34 4,70 0,28 4,531 1,350 0,0281 0,041 1,45 5,29 2,625 81 0,306 1,35 4,71 0,29 4,500 1,338 0,0275 0,043 1,53 6,82 2,599 79 0,308 1,36 4,71 0,29 4,470 1,327 0,0269 0,044 1,62 8,44 2,573 78 0,310 1,36 4,71 0,29 4,441 1,315 0,0263 0,046 1,72 10,16 2,547 77 0,312 1,37 4,71 0,29 4,412 1,304 0,0258 0,048 1,84 12,00 2,522 76

A partir de los clculos mostrados en el cuadro anterior, se obtiene que el canal desripiador tiene la capacidad de arrastrar partculas de hasta 88 mm de dimetro durante la poca de estiaje, aumentando la capacidad del canal con caudales mayores en el ro.

4.4 ENTREGA DEL CAUDAL ECOLGICO

En la barrera mvil debe ser capaz de entregar el caudal ecolgico hacia aguas abajo de la bocatoma, por lo que se consideran una serie de orificios en las compuertas radiales de la barrera mvil. El caudal entregado por cada orificio se determina utilizando la siguiente expresin:

HgACQ = 2 donde,

Q : caudal entregado por un orificio, en m3/s.

C : coeficiente de descarga, C=0,85 (Acevedo y Acosta, 1976).

A : rea del orificio, en m.

H : carga aguas arriba del orificio, en m.





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De acuerdo a la resolucin que otorga los derechos de agua el caudal ecolgico mnimo es de 0,247 m3/s. La entrega se dimensiona para poder entregar el caudal establecido en el derecho, es decir 0,247 m3/s. Adems se consideran 2 entregas adicionales que permiten descargar 0,50 m3/s cada una. El caudal ecolgico adecuado para las caractersticas del ro, y por lo tanto para el diseo de la entrega, deber ser validado, necesariamente, a partir del estudio ambiental respectivo.

La entrega hacia aguas abajo se realiza considerando 1 orificios sin vlvula de 250 mm de dimetro y dos orificios de 350 mm con vlvulas de cierre, los cuales se ubican a la misma cota del umbral de entrada de la obra de toma, es decir, 454,90 m snm.

En el Cuadro 4.5 se presenta la capacidad de entrega de los orificios para distintos niveles de la poza.

Cuadro 4.5 Entrega del caudal ecolgico.

Qunitario (m3/s)

Zpoza H Orificio Orificio (m snm) (m) D = 250 mm D = 350 mm 457,30 2,40 0,29 0,56

457,00 2,10 0,27 0,52

456,70 1,80 0,25 0,49

456,40 1,50 0,23 0,44

456,10 1,20 0,20 0,40

455,90 1,00 0,18 0,36

4.5 PROTECCIN AL PIE DE LA BARRERA MVIL

4.5.1 Socavacin Local

El umbral de la barrera mvil estar provisto de zarpas en los extremos de aguas arriba y de aguas abajo para proteger la estructura de la socavacin local que se pudiera producir, estabilidad al volcamiento y deslizamiento como al piping. Para calcular la socavacin al pie de la barrera es necesario conocer la altura de agua y la velocidad del chorro supercrtico. Estos valores se pueden calcular en funcin de la curva de descarga de la compuerta radial, determinando la abertura para la cual la condicin es la ms desfavorable.

La descarga a travs de la compuerta radial puede ser calculada utilizando la siguiente expresin:

Bgba c = 2C Q c Donde:

Cc : coeficiente de contraccin (-)





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a : abertura de la compuerta (m)

bc : ancho de la compuerta (m)

B : Bernoulli aguas arriba de la compuerta (m)

En la Figura 4.5 se presenta un esquema de una compuerta radial de la barrera mvil, donde R es el radio de la compuerta y c es la altura del centro del arco de circunferencia que representa la compuerta, medida desde el apoyo del sello inferior de la compuerta.

Figura 4.5 Esquema de Definicin de Compuerta Radial

Para este caso, el valor del radio R es de 6,0 m y la altura del centro de giro c es 4,17 m, por lo que c/R = 0,695. La cota de operacin de la poza es 457,30 m snm y la cota de fondo de la barrera es 452,50 m snm, por lo que la altura de agua en la poza es 4,80 m y la relacin h/R es 0,80.

En el Cuadro 4.6 se presenta la curva de descarga de una compuerta radial, de ancho igual a 4,40 m.

Cuadro 4.6 Curva de descarga de compuerta radial y escurrimiento del chorro crtico

a (m)

a /R Cd q

(m3/s/m) h2 (m)

U2 (m/s)

2,10 0,35 0,535 10,58 1,27 8,32 2,30 0,38 0,526 11,34 1,39 8,18 2,50 0,42 0,518 12,07 1,50 8,05 2,70 0,45 0,511 12,77 1,61 7,91 2,90 0,48 0,504 13,42 1,73 7,76 3,10 0,52 0,499 14,11 1,86 7,60 3,30 0,55 0,498 14,82 2,00 7,41





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a (m)

a /R Cd q

(m3/s/m) h2 (m)

U2 (m/s)

3,50 0,58 0,496 15,48 2,14 7,22 3,70 0,62 0,494 16,09 2,30 7,01 3,90 0,65 0,490 16,61 2,44 6,80

Para estimar la socavacin mxima aguas abajo de la zarpa de proteccin de la barrera se utilizar la ecuacin de Bormann & Julien, la cual est basada en experiencias de laboratorio, prototipos y modelos de medida. La expresin de la frmula de Bormann y Julien corresponde a:

( ) ps

s DsenodgvqKD

= '4,08,006,0

Donde,

( )( ) ( )

8,02

'

+

=

s

d BsenosenoCK

v0 : velocidad sobre la grada (m/s)

q : caudal unitario (m3/s/m)

Dp : altura de la grada respecto del fondo del ro (m)

: peso especfico del agua (kg/m3) s : peso especfico del sedimento (kg/m3) ds : dimetro medio del sedimento (m)

: ngulo de reposo sumergido del sedimento B : relacin del coeficiente de friccin (B=2,0)

Cd : coeficiente de difusin del chorro (Cd=2,0)

Ht : altura del escurrimiento aguas abajo de la barrera mvil (m)

: ngulo del pie de proteccin H0 : Altura de agua sobre la grada (m)

K : constante de la ecuacin de erosin

: ngulo de chorro cercano al fondo Ds : profundidad de socavacin (m)

En la Figura 4.6 se presenta un esquema de socavacin aguas abajo de la zarpa de proteccin de la barrera.





16

Figura 4.6 Socavacin local aguas abajo de la barrera

La socavacin se ha calculado para distintas aberturas de las compuertas y considerando que no existe un desnivel entre el sector de control y el fondo del ro, que la cua tiene un talud 1/1 (H/V) y que el dimetro medio del material del ro es similar al d90, es decir, 363 mm. En el Cuadro 4.7 se presenta el clculo de la socavacin para las diferentes condiciones en las compuertas.

Cuadro 4.7 Socavacin mxima segn Bormann y Julien

a

(m)

U0 (m/s)

q

(m3/s/m)

Ds (m)

2,10 8,32 10,58 1,97

2,30 8,18 11,34 2,01

2,50 8,05 12,07 2,03

2,70 7,91 12,77 2,05

2,90 7,76 13,42 2,06

3,10 7,60 14,11 2,06

3,30 7,41 14,82 2,05

3,50 7,22 15,48 2,03

3,70 7,01 16,09 2,00

3,90 6,80 16,61 1,96

De acuerdo a los resultados anteriores la socavacin mxima es de 2,06 m, por lo que se ha adoptado un diente de 3,10 m de profundidad, con un factor de seguridad de 1,5.





17

4.5.2 Enrocado estable

Para determinar el peso y dimetro del enrocado de proteccin, se utilizar la expresin de Isbach, considerando una crecida con periodo de retorno de 250 aos y una compuerta fuera de servicio.

La expresin de Isbach es la siguiente:

ss d

gv

=

12,12

22

Donde:

v : velocidad del flujo (m/s)

: peso especfico del agua (1.000 kg/m3) s : peso especfico del sedimento (2.650 kg/m3) ds : dimetro de roca del enrocado (m)

Las caractersticas del flujo quedan definidas por el escurrimiento crtico en la zona de compuertas, con lo cual se tiene que la velocidad es 6,96 m/s. A travs de la frmula anterior se obtiene que el dimetro medio del enrocado es ds = 1,04 m, o equivalentemente un enrocado de peso 1,56 toneladas.

Como medida de seguridad se opt por utilizar un enrocado consolidado con hormign de Wc= 600 Kg, dispuesto en dos capas.

4.5.3 Seguridad al piping

La longitud de ruptura compensada se determina mediante la siguiente expresin:

3H

VRC

LLL +=

Donde,

LRC : longitud de carga compensada, en m.

LV : suma de las longitudes verticales de la obra, en m.

LH : suma de las longitudes horizontales de la obra, en m.

En la Figura 4.7 se presenta una figura representativa donde se identifican las variables de inters para el clculo de la longitud de carga compensada.





18

Figura 4.7 Esquema para el clculo de la longitud de carga compensada.

El clculo de la longitud de carga compensada permite definir el coeficiente CW, el cual permite estimar el tipo de suelo donde sera seguro emplazar la obra. La ecuacin que permite calcular este coeficiente es la siguiente:

HLC RCW =

Donde,

LRC : longitud de carga compensada (m)

H : carga hidrulica en la barrera (m)

Los valores necesarios para el clculo de la seguridad al piping son los siguientes:

LV = 17,0 m LH = 25,8 m LRC= 25,6 m

Considerando que H (carga efectiva de la presa) aguas arriba de la compuerta es igual a 4,80 m se obtiene que la relacin de carga compensada es:

3,580,4

6,25===

HLC RCW

Para este valor de CW la presa estara segura sobre arenas gruesas, el cual es un suelo de peor calidad que el existente en el lecho del ro.





19

5. OBRA DE TOMA

La Obra de Toma se ubica en la ribera sur del ro Cholgun y permite conducir el caudal captado hasta la aduccin de la central. La obra se compone de una entrada con angostamiento, una zona de rejas que impiden el ingreso de material a la aduccin, una zona en curva de transicin entre secciones, una zona de compuertas que permite aislar la aduccin de la obra de toma, un disipador de energa con grada final de subida y un cambio de seccin para empalmar con la aduccin.

El diseo se realiza considerando que la cota de la poza de inundacin es 457,30 m snm, lo cual define el nivel de energa al inicio de la obra de toma.

Es importante destacar que la obra de toma deber ser capaz de contener la altura del agua durante un evento de crecida con sus compuertas de toma cerradas, lo que permitir evacuar el caudal de crecida solo por los vanos de la barrera mvil. Debido a lo anterior, la cota de coronamiento de los muros de la obra de toma est a 461,00 m snm hasta la zona de compuertas, disminuyendo en el disipador de energa y en la zona de empalme con la aduccin.

El clculo de las prdidas de energas en la obra de toma considera prdidas en la seccin de entrada, en la reja, en la curva con angostamiento, en la seccin de compuertas, en sector del disipador de energa y en la transicin a la aduccin. En la Figura 5.1 se presenta un esquema en planta de las obras y en la Figura 5.2 se muestra un corte de la obra de toma con la ubicacin de las secciones de control consideradas en el clculo.

Figura 5.1 Planta de la obra de toma.





20

Figura 5.2 Corte de la obra de toma.

El anlisis del escurrimiento en la obra de toma debe considerar prdidas friccionales y singulares en los distintos puntos de inters. Las prdidas friccionales se calculan utilizando la ecuacin de Manning, las cuales se calculan con la siguiente ecuacin:

( )2

3/2

21

2

=

+=

ihii

f

RAn

QJ

LJJB

Donde:

Bf : Prdidas friccionales, en m.

Ji : Prdidas friccionales unitaria en las secciones aguas arriba y aguas abajo del tramo analizado, en m/m.

L : Longitud, en m.

Q : Caudal de diseo, m3/s.

n : Coeficiente de Manning (0,016 para el hormign).

Ai : rea de escurrimiento, m2.

Rhi : Radio hidrulico, en m.

Las prdidas singulares existentes a lo largo de la obra de toma se calculan utilizando la ecuacin:

gvkBs 2

2

=

Donde:

Bs : prdida de energa, en m.

k : coeficiente de prdida de energa singular.

v : velocidad media del escurrimiento, en m/s.





21

A continuacin se presenta el dimensionamiento de la obra de toma y el eje hidrulico para el caudal de diseo de la central.

5.1 EJE HIDRULICO EN LA OBRA DE TOMA, TRAMO DESDE S1 A S6.

5.1.1 Entrada a la obra de toma con angostamiento (Seccin S1-S2).

En el inicio de la obra de toma se consideran perdidas por angostamiento, donde el coeficiente de prdida singular es 0,06. Se considera que en la entrada el canal es rectangular, con un ancho basal de 9,00 m y una grada de subida de 2,40 m que impide la entrada de material a la toma. Las aristas en la entrada se consideran redondeadas con un radio de 0,20 veces el ancho del canal, es decir, se considera un radio de 1,80 m.

Considerando lo anterior, en el Cuadro 5.1 se presentan las condiciones del escurrimiento al inicio de la obra de toma, considerando que la cota de diseo de la poza es 457,30 m snm.

Cuadro 5.1 Caractersticas hidrulicas en la entrada de la obra de toma.

Lr ao ZFgrada H A U B Ba ZB

m m m snm m m2 m/s m m m snm

9,00 2,400 454,90 2,352 21,166 0,945 2,397 0,003 457,297

Donde:

Lr : ancho de la seccin de rejas, en m.

a0 : altura de la grada de subida a la toma, en m.

5.1.2 Zona de rejas de entrada (Seccin S2-S3).

Inmediatamente aguas abajo de la entrada con angostamiento se considera una zona de rejas. Debido a la longitud de la reja, se considera un machn central de 1,00 m de ancho y punta circular, con lo que la reja se ubica en dos vanos de 4,00 m de ancho.

El machn produce una prdida singular por cambio de seccin, por lo cual se considera que la perdida de energa ms importante ocurre en el ensanche de reaccin que ocurre luego de la compresin del flujo al comienzo del machn. Segn Rehbock (Dominguez, 1978) la relacin entre la contraccin y el ancho del machn es de 0,10 para machones con punta circular. La prdida de carga se calcula utilizando la siguiente ecuacin:

( )gvvhvhvB ecoecomachn

==2

22





22

Donde:

Bmachn: prdida de energa debido al machn, en m.

hvco : altura de velocidad en la zona contrada del flujo, en m.

hve : altura de velocidad en el ensanche de reaccin del flujo, en m.

vco : velocidad del flujo en la zona contrada, en m/s.

ve : velocidad del flujo en el ensanche de reaccin, en m/s.

En la Cuadro 5.2 se presentan las condiciones del escurrimiento aguas arriba de la reja, es decir, en el angostamiento y posterior ensanche de reaccin del flujo debido al machn.

Cuadro 5.2 Efecto del machn en el flujo.

H U A Rh B ZF ZB m m/s m2 m m m snm m snm

Angostamiento 2,336 1,098 18,220 1,063 2,397 454,900 457,297 Ensanche de

reaccin 2,336 1,070 18,687 1,077 2,394 454,900 457,294

El clculo de las prdidas singulares de energa en la reja se realiza definiendo el coeficiente de prdida con la ecuacin de Berezinski:

( ) ( )( ) LbbLbLf

senobLfpKKk fdr++=

=

4,23,28

6,1

Donde:

kr : coeficiente de prdida en la reja.

Kd : Coeficiente de detritus (4 para limpieza manual).

Kf : Coeficiente de forma (0,51, barras rectangulares).

p : Razn entre rea de llenos y rea total de la reja.

L : Longitud de los barrotes en el sentido del flujo.

b : Separacin entre los barrotes.

: ngulo de la reja con respecto a la horizontal.

Los parmetros utilizados para el clculo de la reja se presentan en la Cuadro 5.3.





23

Cuadro 5.3 Parmetros de la reja de entrada.

Kd 4,00 Coeficiente de detritos

Kf 0,51 Coeficiente de forma de los barrotes

P 0,26 Relacin de rea de fierros a rea total de la seccin

() 70 ngulo de la reja con respecto a la horizontal

F(L/b) 12,76

Lbar (cm) 12,0 Longitud de los barrotes en el sentido del flujo

b (cm) 10,0 Separacin entre los barrotes

s (cm) 1,5 Espesor de los barrotes

Considerando las caractersticas del flujo aguas abajo del ensanche de reaccin y las caractersticas de la reja, se estima que la prdida de energa son 0,165 m. Considerando lo anterior, en Cuadro 5.4 se presentan las caractersticas del escurrimiento aguas abajo de la reja.

Cuadro 5.4 Condiciones de escurrimiento aguas abajo de la reja.

H A U Breja B ZF ZH ZB m m2 m/s m snm m m snm m snm m snm

2,161 17,284 1,157 0,165 2,229 454,900 457,061 457,129

5.1.3 Angostamiento paulatino largo (Seccin S3-S4).

Despus de la reja de entrada se considera un angostamiento paulatino largo, en el cual existe un cambio de direccin del canal y una reduccin del ancho. Este angostamiento comienza aguas abajo del trmino del machn intermedio existente en la zona de rejas. La longitud del angostamiento es de 24,64 m y la seccin del canal se mantiene rectangular, cambiando de un ancho de 9,00 m a 5,50 m.

Se considera que existen prdidas friccionales a lo largo del angostamiento, las cuales se calculan con un coeficiente Manning de 0,016 para el hormign. La prdida singular al inicio del angostamiento debido al cambio de seccin existente al trmino del machn de las rejas se calcula como la diferencia entre la altura de velocidad (0,014 m) y la prdida debido al cambio de seccin en el angostamiento paulatino se calcula considerando un coeficiente de prdida de 0,06.

Las caractersticas hidrulicas aguas arriba y aguas abajo del angostamiento paulatino se presentan en la Cuadro 5.5.

Cuadro 5.5 Caractersticas hidrulicas en el angostamiento paulatino largo.

H A U J Bf Bs B ZF ZH ZB m m2 m/s m snm m snm m m snm m snm m snm

Inicio 2,161 19,445 1,029 0,00016 - - 2,214 454,900 457,061 457,114

Trmino 2,031 11,171 1,790 0,00067 0,010 0,010 2,194 454,900 456,931 457,094





24

5.1.4 Entrada a zona de compuertas (Seccin S4-S5).

Luego del angostamiento paulatino existe una zona de compuertas de servicio que permiten controlar el flujo que ingresa a la aduccin durante las crecidas. Se consideran dos compuertas planas de 2,25 m de ancho y 6,1 m de altura, las cuales estn divididas por un machn intermedio de 1,00 m de ancho y punta circular.

Las prdidas de energa en esta zona se deben principalmente al ensanche de reaccin que ocurre luego de la compresin del flujo debido al machn. La relacin entre la contraccin del flujo en el vano de la compuerta y el ancho del machn es de 0,10 para machones con punta circular. Las caractersticas del flujo se calculan con la metodologa utilizada para en el ensanche de reaccin existente en la zona de rejas, es decir, considerando la prdida de energa como la diferencia de las alturas de velocidad y despreciando la diferencia de altura del escurrimiento.

En el Cuadro 5.6 se presentan las caractersticas del escurrimiento en la zona de compuertas.

Cuadro 5.6 Caractersticas del escurrimiento en zona de compuertas.

H U Atotal Rh B Bs ZF ZH ZB m m/s m2 m m m snm m snm m snm m snm

Angostamiento 1,884 2,469 8,100 0,684 2,194 - 454,900 456,784 457,094 Ensanche de

reaccin 1,884 2,359 8,476 0,704 2,167 0,027 454,900 456,784 457,067

5.1.5 Prdidas en machn de zona de compuertas (Seccin S5-S6).

A lo largo del machn intermedio de la zona de compuertas de la obra de toma se producen prdidas de energa. Para el clculo se desprecia el efecto de las ranuras de las compuertas, por lo que slo se consideran prdidas friccionales a lo largo del machn con un coeficiente de Manning de 0,016.

El machn tiene una longitud total de 6,00 m y las compuertas se ubican a 2,00 m del inicio del machn. Adems, el machn tiene un ancho de 1,00 m, con lo cual se tiene un ancho en cada vano de la seccin de compuertas de 2,25 m. Las caractersticas del flujo se presentan en el Cuadro 5.7.

Cuadro 5.7 Caractersticas del escurrimiento en zona de compuertas.

H Atotal U J Bf B ZF ZH ZB m m2 m/s m snm m m snm m snm m snm

1,870 8,417 2,376 0,00229 0,009 2,158 454,900 456,770 457,058

5.2 CLCULO DEL DISIPADOR DE ENERGA, TRAMO DESDE S6 A S9.

En un tramo ubicado aguas abajo de las compuertas (entre secciones S6 y S9) se considera un disipador de energa durante la toma durante un crecida. En este caso se





25

operan las compuertas de la toma, para lo cual se consideran las prdidas de energa hasta las compuertas y se produce un resalto controlado en el disipador. En la grada de subida aguas abajo del disipador existe crisis y el resalto queda confinado entre las secciones S7 y S8. En la Figura 5.3 se presenta un esquema con estas condiciones de escurrimiento.

Figura 5.3 Corte longitudinal del disipador de energa con funcionamiento de compuertas de servicio.

El anlisis del escurrimiento en la compuerta permite definir que el caudal posible de descargar vara en funcin de la abertura de la compuerta y de la altura de escurrimiento aguas arriba de este control hidrulico. La abertura de la compuerta necesaria para descargar el caudal de diseo para una altura de escurrimiento conocida aguas arriba de la compuerta se calcula a partir de la siguiente ecuacin:

hgbaCQ d = 2 Donde:

Q : caudal de diseo, en m3/s.

a : abertura de la compuerta, en m.

b : ancho de la seccin de escurrimiento, en m.

h : altura de escurrimiento aguas arriba de las compuertas, en m.

Cd : coeficiente de descarga. Este valor se define utilizando las siguientes ecuaciones:

( ) 21''

C

d

haCK

haKC

=

=

Donde:

C1 y C2 : coeficiente de ajuste definidos por los valores 0,5094 y -0,5636 respectivamente.





26

a : abertura de la compuerta, en m.

h : altura de escurrimiento aguas arriba de las compuertas, en m.

La apertura de las compuertas necesaria para descargar el caudal de diseo se calcula considerando el nivel de operacin normal en la poza, es decir, 457,30 m snm y por razones de seguridad no se consideran las prdidas a lo largo de la obra de toma hasta aguas arriba de las compuertas. El nivel de energa aguas arriba de las compuertas se presenta en el Captulo 5.1.4 y tiene un valor de 457,067 m snm.

En el Cuadro 5.8 se presentan las condiciones hidrulicas aguas arriba de las compuertas y las apertura de las compuertas necesaria para permitir la entrega del caudal de diseo.

Cuadro 5.8 Condiciones de escurrimiento aguas arriba de las compuertas.

H A U B ZF ZB a a / H Kd Cd Q

m m2 m/s m m snm m snm m m3/s

1,884 8,476 2,360 2,167 454,900 457,067 1,409 0,748 0,600 0,519 20,00

El diseo del disipador de energa se realiza definiendo la longitud de la obra, la altura de las gradas al inicio y la altura de la grada de subida al final del disipador asumiendo que existe altura crtica sobre ella. Adems, la altura de las gradas del disipador se define considerando la cota necesaria para el empalme de la obra de toma con la aduccin, lo cual debe producirse a la cota 453,50 m snm.

Segn lo anterior, se deben cumplir las siguientes condiciones para el diseo:

938

527

BaBBaB

++=

Donde:

Bi : Bernoulli en la seccin i, en m.

a2 : altura de la grada de bajada al inicio del disipador, en m.

a3 : altura de la grada de subida al trmino del disipador, en m.

El diseo del disipador de energa se realiza a travs del siguiente procedimiento:

1. Se define el nivel de energa aguas arriba de la compuerta (B5) como el nivel de captacin en la poza menos las prdidas de energa correspondientes.

2. Se calcula la apertura de la compuerta necesaria para descargar el caudal de diseo.





27

3. Para un valor de a2 se calculan las caractersticas del flujo al inicio del disipador de energa despreciando las prdidas entre la zona de compuertas y el inicio del disipador, y considerando 527 BaB += .

4. Como se considera que el resalto queda contenido dentro del disipador, la altura de escurrimiento aguas abajo del resalto (seccin S8) queda definida por la ecuacin de alturas conjugadas, es decir:

( )[ ]1815,0 5,027708 += FrhCh Donde:

h8 : altura de escurrimiento aguas abajo del resalto, en m.

C0 : factor de seguridad igual a 1,05.

h7 : altura de escurrimiento aguas arriba del resalto, en m.

Fr7 : numero de Froude aguas arriba del resalto.

5. La altura de la grada a3 al trmino del disipador de energa se calcula utilizando la ecuacin de momentas presentada anteriormente y considerando crisis sobre la grada (seccin S9). Se debe cumplir que 938 BaB + .

6. La longitud del disipador de energa se calcula con las siguientes ecuaciones (A. J. Peterka):

rd

r

LLhL

=

=

1,12,6 8

Donde:

Lr : longitud de resalto, en m.

Ld : longitud del disipador de energa, en m.

Considerando la metodologa anterior, en el Cuadro 5.9 se presenta las caractersticas hidrulicas en el disipador de energa, donde se considera una altura de la grada al inicio del disipador de 2,40 m. Adems, se presentan las condiciones del escurrimiento aguas abajo del resalto, lo que se calcula determinando las alturas conjugadas del flujo.

Cuadro 5.9 Caractersticas hidrulicas en el disipador de energa.

a2 a2+B5 H7 U7 Fr7 B7 H8 U8 B8 m m m m/s m m m/s m

2,400 4,567 0,418 9,018 4,453 4,567 2,556 1,423 2,659





28

La altura de la grada de subida ubicada al final del disipador de energa se determina considerando igualdad de momenta aguas arriba y abajo de esta grada e imponiendo que existe altura crtica sobre ella, es decir, la momenta sobre la grada debe ser 1,50. Con esto se calcula la altura terica que debera tener la grada (a3) y se define una altura real considerando un valor redondeado que cumpla con la condicin:

938 BaB +

La ecuacin de momentas que permite definir las caractersticas del escurrimiento se presentan a continuacin (F.J. Dominguez):

( )

c

c

c

hhX

haK

hhX

XKXCX

XM

99

3

88

8

28

29

91

221

=

=

=

+=+=

Donde:

M : momenta

hi : altura de escurrimiento en la seccin de control i, en m.

a3 : altura de la grada de subida, en m.

hc : altura de escurrimiento crtica, en m.

C : coeficiente igual a 0,95.

En el Cuadro 5.10 se presenta el clculo de la altura de la grada de subida, la longitud del resalto y la longitud del disipador.

Cuadro 5.10 Caractersticas hidrulicas aguas abajo del resalto.

H8 X8 M8 K a3' Lr Ld m m m m

2,556 2,313 1,500 0,814 0,899 15,85 17,43

Segn lo anterior, la grada de bajada al inicio del disipador se considera de 2,40 m de altura, la longitud del disipador se define en 17,50 m y la grada de subida es de 1,00 m. La cota de fondo del disipador de energa queda definida en 452,50 m snm y la cota inicial del canal de aduccin en 453,50 m snm. Las caractersticas del escurrimiento sobre la grada de subida se presentan en el Cuadro 5.11.





29

Cuadro 5.11 Caractersticas hidrulicas sobre la grada.

H9 U9 B9 a3+B9 m m m m

1,105 3,291 1,658 2,658

Una vez que se han definido las dimensiones del disipador de energa, es posible continuar definiendo el eje hidrulico a lo largo de la obra de toma para la situacin en que no se operan las compuertas existentes en la obra de toma, es decir, sin que el disipador de energa este funcionando como tal, y considerando la poza con su nivel de diseo.

5.3 EJE HIDRULICO EN LA OBRA DE TOMA, TRAMO DESDE S6 A S10.

5.3.1 Grada de bajada del disipador de energa (Seccin S6-S7).

Despus de la zona de compuertas se encuentra la grada de bajada al disipador de energa de 2,40 m, por lo cual se considera una prdida de energa singular por ensanche. Esta prdida se estima como la diferencia entre las alturas de velocidad del flujo. En el Cuadro 5.12 se presentan las caractersticas hidrulicas del escurrimiento aguas arriba y aguas abajo de la grada.

Cuadro 5.12 Caractersticas hidrulicas en la grada de bajada.

Ubicacin H U B Be a2 ZF ZH ZB

m m/s m m m m snm m snm m Aguas arriba de la

grada 1,870 2,376 2,158 - - 454,900 456,770 457,058

Aguas abajo de la grada 4,270 0,852 4,307 0,251 2,400 452,500 456,770 456,807

5.3.2 Escurrimiento en el disipador de energa (Seccin S7-S8).

En el disipador de energa, aguas abajo de la grada de bajada, no existen elementos singulares, por lo que entre las dos gradas slo se consideran prdidas friccionales. Las caractersticas del flujo se presentan en el Cuadro 5.13.

Cuadro 5.13 Caractersticas del flujo al trmino del disipador de energa.

H U A P Rh B J Bf ZB m m/s m2 m m m m m snm

4,269 0,852 23,479 14,038 1,673 4,306 0,000082 0,0015 456,806





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5.3.3 Grada de subida en el disipador de energa (Seccin S8-S9).

Al trmino del disipador de energa existe una grada de subida de 1,00 m. Las caractersticas de escurrimiento se calculan como una grada brusca de subida mediante el teorema de Momenta presentado anteriormente.

Considerando la ecuacin de momenta presentada anteriormente, el clculo de las caractersticas del escurrimiento se presentan en el Cuadro 5.14.

Cuadro 5.14 Caractersticas del escurrimiento sobre la grada de subida.

H X M U B ZF ZH ZB

m m/s m m snm m snm m

3,151 2,851 4,416 1,154 3,219 453,500 456,651 456,719

5.3.4 Transicin de la obra de toma a la aduccin (Seccin S9-S10).

Entre las secciones S9 y S10 se considera un cambio de seccin desde una rectangular a una trapecial, de forma de poder empalmar la obra de toma con la aduccin. Se considera que existen prdidas friccionales, con un coeficiente Manning de 0,016 para el hormign, y prdidas singulares, las cuales se calculan con la siguiente expresin:

( )gvvBs

= 2

5,02

102

9109

Donde:

Bs9-10 : prdida de energa en la transicin, en m.

v9 : velocidad al inicio de la transicin, en m/s.

v10 : velocidad al trmino de la transicin, en m/s.

La transicin se produce de una seccin rectangular de 5,50 m de base a una trapecial de 2,50 m de base, talud lateral de 1/1 (H/V), una altura de 3,70 m y un ancho superficial de 9,90 m, la cual corresponde a la seccin del primer tramo de la aduccin. La transicin tiene una longitud de 10,00 m y se ubica a una cota de 453,50 m snm.

En el Cuadro 5.15 se presentan las caractersticas del escurrimiento al trmino de la transicin

Cuadro 5.15 Caractersticas del escurrimiento al trmino de la transicin.

H A U P Rh J Bf Bs B ZH ZB m m2 m/s m m m m m m snm m snm

3,151 17,805 1,123 11,412 1,560 0,00016 0,0017 0,0018 3,215 456,651 456,715

mch bocatoma baquedano

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