presentacion hidraulica basica

5/11/2018 PRESENTACION HIDRAULICA BASICA - slidepdf.com

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Facilitador: Ing. MSc. Américo Vásquez G.HIDRAULICA BASICA

Fecha: 3, 4 y 5 Noviembre 2011



TEMA I: INTRODUCCION

• Historia Ingeniería hidráulica en Venezuela

• Ámbito

• Ciclo Hidrológico y Proyectos Hidráulicos

• Usos del agua y Proyectos Hidráulicos

• Proyectos Hidráulicos y desarrollo

• Etapas Proyecto hidráulico



TEMA II: FLUJOS DE AGUA

• Descripción

• Tipos de flujo

• Estados de flujo

• Regimenes de flujos



TEMA III: CAUDAL DISEÑO OBRAS

HIDRAULICAS

• Definición

• Cuenca u Hoya hidrográfica

• Métodos de calculo

• Registro pluviométrico

•

Curvas Intensidad –

Duración –

Frecuencia (IDF)• Método Racional

• Hidrograma unitario



TEMA IV: INFORMACION TOPO - CARTOGRAFICA

• Levantamientos topográficos

• Fotointerpretación de planos Cartográficos (Paresestereoscopicos)

• Interpretación

• Sistemas de Información Geográficas (SIG), Programas

Arc-View, gvSIG, etc.

• Google - Earth



TEMA V: FLUJO UNIFORME – ECUACIONES BASICAS

• Flujo Uniforme, Características

• Velocidad, Ecuación de Manning

• Factores afectan Coeficiente rugosidad (n)



TEMA VI: DISEÑO CANALES y PEQUEÑAS OBRASHIDRAULICAS

• Condiciones normales

• Determinación Sección Transversal

• Obras drenaje transversal (Alcantarillas, cajones)

• Protección de torrentes (Gaviones)

• Líneas de flujo en Presas

• Curvas de embalses



INTRODUCCION

DEFINICION Y ASPECTOS HISTORICOS

La Ingeniería hidráulica es la rama de la ingeniería civil que se ocupa de planificar, proyectar,

construir y operar las obras hidráulicas, entendiéndose por estas, las obras civiles cuya

función es captar, regular, controlar, transportar, distribuir, recolectar y disponer de las

aguas o bien protegerse de ellas.

Primeras obras hidráulicas en Venezuela – Ingenieros militares - servicio corona española

Siglo XIX – Dique de Caujarao (1863) para el acueducto de Coro – Acueducto de Caracas (1870) –

Acueducto de Valencia (1877) – Control de inundaciones y riego de Carinicuao (1874) –

Canalización del Catatumbo (1884) – Canalización del río Guarico para riego (1874 – 1905) –

En 1897 primera planta hidroeléctrica en el país , posiblemente en Suramérica por Ing. Ricardo

Zuloaga en el Encantado, río Guaire – Primera mitad siglo XX no se realizaron obras

hidráulicas.



Entre 1950 – 1980, época de oro Ingeniería Hidráulica, se construyeron Presas y Embalses

para abastecimiento de agua, riego y control de inundaciones: Majaguas, Guarico,

Lagartigo, Camatagua, Ocumarito, Cumaripa, Dos Cerritos, Agua Viva, Tiznados.

Desarrollos hidroeléctricos: Santo Domingo y Guri

Acueducto submarino: Sucre – Isla de Margarita

Sistema Hidráulico: Turimiquire

NOTA: Últimos 30 años muy pocas obras hidráulicas de importancia en Venezuela y

dificultades para finalizar proyectos hidroeléctricos como: Uribante – Caparo y Yacambu –

Quibor.

Estudios de Ingeniería Hidráulica en Venezuela, datan años 60 con Departamentos de

hidráulica en la UCV, ULA, LUZ y UCAB.

UDO: Primer Postgrado en Ingeniería Hidráulica en Barcelona, 1968. Organizado M.O.P.

U.S.B. y CIDIAT: Postgrados en Ingeniería de los Recursos Hidráulicos

COPLANARH: Cumplió su objetivo de Planificar



USOS DEL AGUA Y PROYECTOS HIDRAULICOS

• Agua se utiliza con fines de aprovechamiento

Abastecimiento urbano

Riego con fines agrícolas

Hidroelectricidad

Navegación

Recreación

Conservación flora y fauna

• Suministran protección contra los efectos dañinos del agua

Disposición de aguas servidas

Drenaje urbanoDrenaje agrícola

Control de crecidas

Control erosión

Control estructural de los suelos



PROYECTOS HIDRAULICOS Y DESARROLLOEl desarrollo que se desea dar a una región no puede alcanzarse por escasez de

agua, recurriéndose a traer agua desde otras regiones (Trasvases)

ETAPAS EN LA PLANIFICACION DE PROYECTOS HIDRAULICOS

Reconocimiento e inventarioEstudio preliminar

Anteproyecto

Proyecto definitivoConstrucción

Operación y funcionamiento



CLASIFICACION FLUJOS DE AGUA

El flujo de agua en un conducto puede ser Flujo en canal abierto o flujo en tuberías,similares en muchos aspectos, diferencia principal, el de canal abierto tiene unasuperficie libre, en tubería no la tiene.

ENFASIS EN CANALES ABIERTOS

TIPOS DE FLUJOS:En canales muchos tipos de acuerdo al criterio, puede ser de acuerdo aPROFUNDIDAD, respecto al TIEMPO y al ESPACIO:

TIEMPO:

Flujo Permanente y no permanente: Tiempo como criterio, profundidad cambia o noSe cumple ecuación de continuidad: Q = V * A en todo el trayecto canal o río

Q1 = V1 * A1 = Q2 = V2 * A2 = Qn = Vn * An

Flujo espacialmente variado o discontinuo: No cumple ecuación de continuidad



ESPACIO:

Flujo Uniforme: Profundidad la misma en cada sección del canal o río

FLUJO UNIFORME PUEDE SER PERMANENTE O NO PERMANENTE

Flujo Variado: Profundidad flujo cambia a lo largo del canal o río

FLUJO VARIADO PUEDE SER PERMANENTE O NO PERMANENTE

FLUJO VARIADO: RAPIDAMENTE VARIADO O GRADUALMENTE VARIADO

Profundidad flujo cambia rápidamente abrupta en distancias cortas: Caídas, Resalto

FLUJO FUNDAMENTAL: FLUJO UNIFORME PERMANENTE



ESTADOS DE FLUJO:

Gobernados por VISCOSIDAD y GRAVEDAD en relación a las FUERZAS INERCIALES

del flujo.

EFECTO VISCOSIDAD: LAMINARTURBULENTOTRANSICIONAL

Se representan con el Numero de Reynolds: R = V * L / u

EFECTO GRAVEDAD: CRITICOSUBCRITICOSUPERCRITICO

Se representan con el Numero de Froude: F = V / g*L



REGIMENES DEL FLUJO:

En canal abierto combinacion de viscosidad y gravedad, produce 4 regimenes:

.- SUBCRITICO – LAMINAR : F menor que la unidad y R rango laminar

.- SUPERCRITICO – LAMINAR : F mayor unidad y R laminar

.- SUPERCRITICO – TURBULENTO : F mayor unidad y R turbulento

.- SUBCRITICO – TURBULENTO : F menor unidad y R turbulento

FLUJO IMPORTANTE: UNIFORME – PERMANENTE , Aplican ecuaciones Hidráulicas,tales como Manning y Continuidad



CAUDAL DE DISEÑO PARA OBRASHIDRAULICAS

CAUDAL DE DISEÑO:Caudal o cantidad de agua generada por una Hoya o cuenca Hidrográfica,base para el calculo hidráulico.

CUENCA U HOYA HIDROGRAFICA:

Territorio rodeado de alturas, cuyas aguas fluyen todas a un mismo río,lago o mar.



REGISTROS PLUVIOMETRICOS (MARNR)

PRECIPITACIONES MAXIMAS ESTACION JUAN GRIEGO

PRECIPITACIONES MAXIMAS ESTACION TACARIGUA

CALCULO CURVA IDF (Intensidad – Duración – Frecuencia)

ANALISIS DE FRECUENCIA (Método de Gumbell)



Curvas de intensidad - Duración - Frecuencia para diferentes períodos de retorno Cuenca del Río

Caracas, Estación La Asunción, Período 1975 - 1996

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20

Duración (horas)

I n t e n s i d a d ( m m / h o r a s )

Tr = 2,33 años Tr = 5 años Tr = 10 años Tr = 25 años Tr = 50 años Tr = 100 años



METODO DEL HIDROGRAMA UNITARIO

• SE DIVIDE EL PLANO DE LA CUENCA EN VARIAS SUBCUENCAS. (ISOCRONAS)

• SE CALCULAN LAS ÁREAS DE LAS SUBCUENCAS.

• SE EXPRESAN EN PORCENTAJE DEL ÁREA TOTAL DE LA CUENCA Y SE

CONSTRUYE UN DIAGRAMA DE PORCENTAJE DE ÁREA CONTRA TIEMPO .

Tiempo (horas) Area %

1 15.50

2 19.80

3 28.50

4 9.70

5 26.50



• AL DIAGRAMA OBTENIDO DEBE APLICÁRSELE EL EFECTO ALMACENADOR DE LA

CUENCA EMPLEANDO EL MÉTODO DE MUSKINGUM; PARA ELLO; DEBE

CONOCERSE LA CONSTANTE K LA CUAL ES APROXIMADAMENTE IGUAL AL TIEMPO

DE RETARDO TL, ESTA SE DETERMINÓ MEDIANTE LAS GRÁFICAS QUE

REPRESENTAN LA RELACIÓN ENTRE TL Y TC.



• CON ESTE VALOR DE K, SE RESUELVEN LAS ECUACIONES CORRESPONDIENTES

PARA APLICAR EL MÉTODO DE CLARK.



Tiempo (horas) Area de cuenca Acumulada

(km2) area-tiempo % Modificación por Almacenaje

(HUI) m3/seg HU/ 1 HORAm3/seg

(Co+C1)*3 C2*6 4+5

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0 0 0 0 0 0 0 1 5.8900 15.5000 4.6500 0 4.6500 0.5115 0.25575 2 13.4150 19.8000 5.9400 3.2550 9.1950 1.01145 0.761475 3 24.2450 28.5000 8.5500 6.4365 14.9865 1.648515 1.3299825 4 27.9500 9.7000 2.9100 10.4906 13.4006 1.4740605 1.5612878 5 38.0200 26.5000 7.9500 9.3804 17.3304 1.90634235 1.6902014 6 12.1313 12.1313 1.33443965 1.620391 7 8.4919 8.4919 0.93410775 1.1342737 8 5.9443 5.9443 0.65387543 0.7939916 9 4.1610 4.1610 0.4577128 0.5557941 10 2.9127 2.9127 0.32039896 0.3890559 11 2.0389 2.0389 0.22427927 0.2723391 12 1.4272 1.4272 0.15699549 0.1906374 13 0.9991 0.9991 0.10989684 0.1334462 14 0.6993 0.6993 0.07692779 0.0934123 15 0.4895 0.4895 0.05384945 0.0653886 16 0.3427 0.3427 0.03769462 0.045772 17 0.2399 0.2399 0.02638623 0.0320404 18 0.1679 0.1679 0.01847036 0.0224283 19 0.1175 0.1175 0.01292925 0.0156998 20 0.0823 0.0823 0.00905048 0.0109899 21 0.0576 0.0576 0.00633533 0.0076929 22 0.0403 0.0403 0.00443473 0.005385 23 0.0282 0.0282 0.00310431 0.0037695 24 0.0198 0.0198 0.00217302 0.0026387

HIDROGRAMA UNITARIO POR EL MÉTODO DE CLARK



HIDROGRAMA UNITARIO CAUDAL MÁXIMO PARA 1 HORA.



INFORMACION TOPOCARTOGRAFICA PARA EL DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS

- LEVANTAMIENTOS TOPOGRAFICOS.

- FOTOINTERPRETACION DE PLANOS CARTOGRAFICOS (PARES

ESTEREOSCOPICOS).



DESARROLLO DEL FLUJO UNIFORME Y DELAS ECUACIONES BASICAS DE HIDRAULICA



Tipo de canal y Descripción Calidad del Material

Buena Regular Conductos cerrados parcialmente llenos A. Tubo de concreto 0.013 0.014 B. Tubos de metal corrugado 0.019 0.021 C. Concreto 1. Formaletas rugosas de madera 0.017 0.020 Canales revestidos o fabricados 1. Concreto sin terminar/Fondo de concreto terminado con

lechada, con paredes de piedra acomodada en mortero. 0.017 0.020

2. Piedra cortada y acomodada 0.015 0.017 Cursos naturales. Planicie crecida. 1. Pequeños arbustos y árboles 0.035 0.060 Cursos Naturales. Cursos de aguas importantes

1. Sección irregular y áspera 0.035 0.100

VALORES DEL COEFICIENTE DE RUGOSIDAD DE MANNING



• Por lo general, se le atribuye a la circulación del agua en canalizaciones o cauces, encontacto con la atmósfera, un movimiento permanentemente uniforme. En este tipo demovimiento, los hilos de corriente son paralelos .

• En un régimen de movimiento permanente se verifica la siguiente condición :

• Donde: A * V = A1 * V1 = A2 * V2

• A= Superficie de la sección del agua.

•

V = Velocidad del agua.

• A1 = Superficie de la sección del agua en el punto 1

• V1 = Velocidad del agua en la sección S1

• A2 = Superficie de la sección del agua en el punto 2.

• V2 = Velocidad del agua en la sección S2



• Cuando el régimen de movimiento de agua es permanente, el caudal circulante que vienedado por la siguiente ecuación, se mantiene constante (Ley de Continuidad).

• Donde: Q = V * A

• Q = Caudal circulante que se puede dar en m3 /seg

• V = Velocidad del agua

• A = Superficie de sección del curso del agua que se puede dar en m2 (superficie mojada en

un plano perpendicular al canal).

• El movimiento permanente, a su vez, puede ser uniforme y variado.

• Cuando la velocidad y las secciones del agua se mantienen constante a lo largo de todo elrecorrido por los canales, se dice que tiene un movimiento permanente uniforme.

• Cuando las velocidades y las secciones varían en el recorrido por los canales,manteniendo constante el valor de caudal en todas ellas, se dice que el agua tiene un

movimiento permanente variado .

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