diseno de rapidas

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Universidad Nacional de Cajamarca Irrigación ___________________________________________________________________________________ ______Ingeniería Civil DISEÑO DE RÁPIDA En un tramo de su perfil longitudinal tiene que atravesar un perfil como se mues Diseñar una rápida de sección rectangular. 15.40 S = 0.0005 H = 2.00 m S = 0.01887 106.00 m Tramo de un perfil longitudinal 1.- Diseño de canal, aguas arriba y aguas abajo de la rápida Determinacion del tirante Q = ### n = 0.025 (Canal trazado en tierra) S = 0.0005 b = 0.75 m Z = 1 g = ### Por Manning: Evaluacion del tirante = 0.391 = 0.391 Características del canal En un proyecto de riego, se tiene un canal lateral que conduce un caudal de 0.3 tierra (n = 0.025) de sección trapezoidal con un talud Z = 1, ancho de solera 0 1 2 * Q n s 2 1 3 2 1 Q AR S n 2 3 2 2 2 2 1 by Zy by Zy b y Z

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hidraulica

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RPIDADISEO DE RPIDAEn un proyecto de riego, se tiene un canal lateral que conduce un caudal de 0.35 m3/seg, trazado en tierra (n = 0.025) de seccin trapezoidal con un talud Z = 1, ancho de solera 0.75 m, y trazado con una pendiente de 0.5 .

En un tramo de su perfil longitudinal tiene que atravesar un perfil como se muestra en la figura.

Disear una rpida de seccin rectangular.

15.40

S = 0.0005

H = 2.00 mS = 0.0188713.40

12.90

S = 0.0005106.00 m

Tramo de un perfil longitudinal1.- Diseo de canal, aguas arriba y aguas abajo de la rpidaDeterminacion del tirante

Q =0.35 m/segn =0.025(Canal trazado en tierra)S =0.0005b =0.75 mZ =1g =9.81 m/seg2

Por Manning:

Evaluacion del tirante

=

0.391=0.391

Caractersticas del canal

A = by + Zy20.82 m2.46 mR = A/P0.33 mT = b + 2Zy1.96 my =0.60 m

Tirante normal (y)= 0.6029 mPermetro (P) = 2.4553 mrea hidrulica (A)= 0.8157 m2Radio Hidrulico (R) = 0.3322 mEspejo de agua (T)= 1.9558 mVelocidad (v) = 0.4291 m/segNmero de Froude (F)= 0.21214Energa (E ) = 0.6123 m - kg/kgTipo de FlujoSubcrtico

BL = 0.20 m

y = 0.60 m

b = 0.75 m2.- Clculo del ancho de solera en la rpida y el tirante en la seccin de control.

Asumimos un valor del ancho de la solera del canal de la rpida:

b =0.40 m

Clculo del tirante critico de la seccin rectangular:

0.0125 =0.0125

yc = 0.43 m

b = 0.40 m

Tirante crtico (yc)= 0.4278 mPermetro (P) = 1.2556 mrea hidrulica (A)= 0.1711 m2Radio Hidrulico (R) = 0.1363 mEspejo de agua (T)= 0.4000 mVelocidad (v) = 2.0453 m/segNmero de Froude (F)= 1.00000Energa (E ) = 0.6410 m - kg/kg

Clculo del tirante normal de la seccin rectangular:

yn = 0.37 m

b = 0.40 m

Debido a que el canal de la rpida presenta una velocidad erosiva se tendr que revestir con concreto:n =0.015

Por Manning:

Evaluacion del tirante

=

0.038=0.038

Tirante normal= 0.3722 mPermetro (P) = 1.1444 mrea hidrulica (A)= 0.1489 m2Radio Hidrulico (R) = 0.1301 mEspejo de agua (T)= 0.4000 mVelocidad (v) = 2.3509 m/segNmero de Froude (F)= 1.23029Energa (E ) = 0.6539 m - kg/kgTipo de flujoSupercrtico

3.- Diseo de la transicin entre la seccin del canal y la seccin de control

TransicinL

Canalb1 = 0.75 mb2 = 0.40 mRpidaZ2 = 0

Z1 = 1

Para el caso de una transicin recta la ecuacin utilizada es:

L =1.88 m

Para nuestro caso asumiremos una longitud de transcin de:

L =1.90 m

4.- Clculo hidrulico en el canal de la rpida

4.1.- Clculo de los tirantes y las distancias

xy0.000.427810.600.359921.200.373331.800.372142.400.372253.000.372263.600.372274.200.372284.800.372295.400.3722106.000.3722

4.2.- Borde Libre

El borde libre en el canal de la rpida se puede obetener utilizando la frmula emprica:

xyvBL0.00 m0.428 m2.045 m0.66 m10.60 m0.360 m2.431 m0.66 m21.20 m0.373 m2.344 m0.66 m31.80 m0.372 m2.352 m0.66 m42.40 m0.372 m2.351 m0.66 m53.00 m0.372 m2.351 m0.66 m63.60 m0.372 m2.351 m0.66 m74.20 m0.372 m2.351 m0.66 m84.80 m0.372 m2.351 m0.66 m95.40 m0.372 m2.351 m0.66 m106.00 m0.372 m2.351 m0.66 m

5.- Clculo de las coordenadas y elevaciones de la trayectoria

La trayectoria parablica pares (x,y) de la rpida como se muestra en la figura, se calcula dando valores horizontales de x y calculando y con la siguiente ecuacin:

S

Origen de coordenadas

Y

X

Fig. Trayectoria Parablica

xyElevacin0.00 m0.000 m13.400 m0.10 m-0.006 m13.394 m0.20 m-0.020 m13.380 m0.30 m-0.041 m13.359 m0.40 m-0.071 m13.329 m0.50 m-0.108 m13.292 m0.60 m-0.155 m13.245 m

yc = 0.43 m

0.70 m1

Z = 2y1

0.60 m1.40 m

Tomando Bernoulli entre los puntos 1 y 2, para calcular y1:

1.34 m=1.34 m

y1 =0.184 m

Clculo del tirante conjugado y2:

Y1 =0.1836202672V1 =4.765 m/sh1 =1.1573797325

Numero de Froude : F1

F1 = V1 / [ g x Y1 ]0.5 =3.55

Y2 / Y1 = 0.5 x [ (1 + 8F)0.5 - 1] =4.55

Y2 =0.835 m

Debido a que el Nmero de Froude es 3.55 se utilizar utilizar un estanque tipo I (bloques de canal de descarga), segn recomendacin de la BUREAU OF RECLAMATION.

Clculo de los dados:

Bloques del Canal de descarga:

d1 = y1

2d1d1 =0.18362026722 d1 =0.3672405344

2d1Espacio = 2,5 x WE =0.459050668E =0.9

6.- Clculo de la longitud del colchn

Para calcular la longitud del colchn puede usarse la frmula de Siechin:

L =3.26 m

7.- Clculo de la profundidad del colchn amortiguador:

La profundidad del colchn amortiguador se calcula con la siguiente forma:

Elevacin del canal

Elevacin del colchn0.229525334

&"Script MT Bold,Normal"&U&K06-024Universidad Nacional de Cajamarca&"Script MT Bold,Normal"&U&K06-024Irrigacin

&"Script MT Bold,Normal"&K06-017_________________________________________________________________________________________Ingeniera Civil

12 d1

CLCULO DE Y - MET.TRAMOS FIJOSClculo del perfil por el mtodo de tramos fijos

xxS0xyAPRR2/3vv2/2gEE + S0xSE010.600.20000.42780.17111.25560.13630.26482.04530.21320.64100.84100.0134--- 10.6010.600.20000.35990.14401.11980.12860.25472.43120.30130.66120.86120.02050.01700.17980.8409 21.2010.600.20000.37330.14931.14660.13020.25692.34400.28000.65330.85330.01870.01960.20790.8612 31.8010.600.20000.37210.14881.14410.13010.25672.35180.28190.65400.85400.01890.01880.19930.8533 42.4010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20010.8540 53.0010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20000.8539 63.6010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20000.8539 74.2010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20000.8539 84.8010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20000.8539 95.4010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20000.8539 106.0010.600.20000.37220.14891.14430.13010.25672.35120.28180.65390.85390.01890.01890.20000.8539

&"Script MT Bold,Normal"&U&K06-024Universidad Nacional de Cajamarca&"Script MT Bold,Normal"&U&K06-024Irrigacin

&"Script MT Bold,Normal"&K06-024___________________________________________________________________________________________________________________________Ingeniera Civil

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