Diseño Hidráulico Poza Disipadora

7/25/2019 Diseo Hidrulico Poza Disipadora

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DISEO HIDRAULICO DE POZA DISIPADORA DE ENERGIA Nro 01

EN CANAL MOSOCTOMA

Proyecto: "Mejoramiento y Rehabilitacin del Servicio de Agua para Riego de la Comunidad de Maycunaca,

distrito de Ichua, Prov. Gral. Sanchez Cerro - Moquegua"

Se realiza la memoria de clculos utilizando el Software Mathcad 15.0. Asimismo se desarrolla el diseo

hidraulico utilizando el Software RAPIDAS V1.0

a) Datos del canal aguas arriba

Caudal : Q 0.042m

3

s

Ancho base del canal: bo 0.30m

Talud : z 0

Pendiente : S 0.1917

Rugosidad : n 0.014s m

1

3

yo root Q

bo z yo( ) yobo z yo( ) yo

bo 2 1 z2

yo

2

3

S

n yo 0.01m 0.2m

yo 0.043 m ;tirante normal

Area (a):

a bo z yo( ) yo 0.013 m2

voQ

a3.249

m

s ;velocidad

Nmero de Froude (Fo)

Fovo

g yo4.997

if Fo 1 "flujo supercrtico" "flujo subcrtico"( ) "flujo supercrtico"

b) Datos del canal aguas abajo

Ancho base del canal : b3 0.30m

Talud : z 0

Pendiente : S3 0.0336

Rugosidad : n 0.014s m

1

3

y3 root Q

b3 z y3( ) y3b3 z y3( ) y3

b3 2 1 z2

y3

2

3

S3

n y3 0.01m 2m

y3 0.078 m ;tirante normal


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Area m2( )

a b3 z y3( ) y3 0.023 m2

v3Q

a1.804

m

s ;velocidad

Nmero de Froude (F3)

F3v3

g y32.068

if F3 1 "flujo supercrtico" "flujo subcrtico"( ) "flujo supercrtico"

c) Cotas del perfil longitudinal del terreno

Co 3790.5247m C3 3790.2984m


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d) Clculo de los ti rantes conj ugados y1, y2 del resalto hid ralico en la poza

Estableciendo balance de energas al inicio de la cada y al pie de la poza, entre los puntos 0 y 1:

Eo Co yovo

2

2 g 3791.106 m

v1Q

B Z y1( ) y1

B hf 0.1v1

2

2 gv1

;perdida de energa

E1 C1 y1v1

2

2 g hf

v1

Eo E1 hf E1 Ecuacin 1( )

Estableciendo balance de energa a la salida del resalto y canal aguas abajo, entre los puntos 2 y 3:

K 120% ;Ahogamiento del resalto hidrulico en la poza

v2Q

B Z y2( ) y2

B

E2 C2 1 K( ) y2v2

2

2 g

v2

E3 C3 y3v3

2

2 g 3790.542 m

E3 E2 E2 Ecuacin 2( )

Ordenando y simplificando las Ecuaciones 1 y 2 y teniendo en cuenta que las cotas C1 = C2, resulta:

f1 1 K( ) y2v2

2

2g

y1 1.1

v12

2g

C3 y3

v32

2g

Co yo

vo2

2g

v2Ecuacin 3( )

Por otro lado aplicando la ecuacin de momentum en la poza, lugar donde se desarrolla

el resalto, se tiene:

Ecuacin 4( )

f2

Q v2

g

B

2

Z y2

3

y22

Q v1

g

B

2

Z y1

3

y12

v2

Por otro lado el ancho de la poza B, debe ser menor que el ancho que alcanza un chorro natural en pendiente a

una distancia igual a la longitud total de la poza, es decir:

Ecuacin 5( )

Ecuacin 6( )


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De las ecuaciones 3, 4 y 6, se obtiene un sistema de 3 Ecuaciones No lineales con tres variables (y1, y2, B):

Valores iniciales para iniciar el clculo:

y1 0.08m

y2 1.0mB 0.50m

Z 0 ;Talud de la poza para seccin rectangular

Z1 1.50 ;Talud de la rampa de ingreso a la poza

Given

1 K( ) y2

Q

B Z y2( ) y2

2

2g

y1 1.1

Q

B Z y1( ) y1

2

2g

C3 y3

v32

2g

Co yo

vo2

2g

0=

QQ

B Z y2( ) y2

g

B

2

Z y2

3

y22

QQ

B Z y1( ) y1

g

B

2

Z y1

3

y12

0=

B bo 2 1 Z12

Co C3 y3v3

2

2 g

1 K( ) y2

Q

B Z y2( ) y2

2

2g

3 Fo

0=

Y Find y1 y2 B( ) Y

0.02

0.286

0.45

m

y1 Y0 0.02m ;Tirante conjugado menor

y2 Y1 0.286 m ;Tirante conjugado mayor

B Y2 0.45m ;Ancho de la base de la poza, calculado

B 18.78m

2.5

s0.5

Q

10.11m

3

sQ

0.379 m ;Ancho de la base de la poza, calculado por la frmulaemprica

B 0.60m ;ancho de poza asumido

Recalculado los tirantes conjugados con el ancho de poza asumido

Given

1 K( ) y2

Q

B Z y2( ) y2

2

2g

y1 1.1

Q

B Z y1( ) y1

2

2g

C3 y3

v32

2g

Co yo

vo2

2g

0=


5/8

QQ

B Z y2( ) y2

g

B

2

Z y2

3

y22

QQ

B Z y1( ) y1

g

B

2

Z y1

3

y12

0=

Y Find y1 y2( )0.016

0.243

m

y1 Y0 0.016 m ;Tirante conjugado menor

y2 Y1 0.243 m ;Tirante conjugado mayor

v1Q

B Z y1( ) y14.413

m

s

v2Q

B Z y2( ) y20.288

m

s

e) Cota de fondo de la poza (C1)

C1 C3 y3v3

2

2 g

1 K( ) y2

v22

2g

3789.998 m

f) Profundidad de la poza(h )

h C3 C1 0.301m

g) Nmero de Froude (F1)

F1v1

g y1

11.19

h) Longitud de la poza (Lp)

Lp 5 y2 y1( ) 1.137 m

i) Long itud de transici n de salida (LTs)

LTSB b3

2tan 12.5

180

0.677 m

j) Veri ficacin del funcionami ento de l a poza

N 1 2 10

QN11 N( ) Q

10 p Co C1 yo

vo2

2g

r

1.1 Q2

2g B2

AA

p2

3 BB

2 p3

27 r

27

TH acos

BB

2

AA

3

3

Y1 2

AA

3 cos

TH 4

3

p

3

Y2N root

QN

QN

B Z y2( ) y2

g

B

2

Z y2

3

y22

QN

QN

B Z Y1N Y1N

g

B

2

Z Y1N

3

Y1N

2

y2


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TW2N C1 Y2N

Y3N root QN

b3 z y3( ) y3b3 z y3( ) y3

b3 2 1 z2

y3

2

3

S3

n y3

TW3N C3 Y3N

VerificacinN if TW2N TW3N "Ok" "----"

N

1

2

34

5

6

7

8

9

10

QN

0.042

0.038

0.0340.029

0.025

0.021

0.017

0.013

-38.410

-34.210

m3

s

Y1N

0.016

0.014

0.0130.011

0.009

0.008

0.006

0.005

0.003

0.002

m

Y2N

0.243

0.231

0.2180.205

0.19

0.174

0.156

0.135

0.111

0.079

m

TW2N

3790.241

3790.229

3790.2163790.202

3790.188

3790.172

3790.154

3790.133

3790.109

3790.076

m

TW3N

3790.376

3790.371

3790.3653790.359

3790.353

3790.347

3790.34

3790.333

3790.325

3790.316

m

VerificacinN

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

"Ok"

Grfico de los niveles de energa

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.053790

3790.1

3790.2

3790.3

3790.4

TW2N

TW3N

QN

TW2 = nivel de energa a final del resalto

TW3 = nivel de energia en el canal aguas abajo


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X 439.87m

Y 3790.333m

i 1 4

Ti

Y 10m SY

Y 2m S3

Y 5m S3

xti

X 10mX

X 2m

X 5m

D 1.0m

L1 Co C1( ) Z1 0.791 m

L2 Lp 1.137 m

Pi

S D Y

C1

C1

C1 h

xpi

X D

X D L1

X D L1 L2

X D L1 L2

Pi

3790.525

3789.998

3789.998

3790.298

m

xpi

438.87

439.661

440.797

440.797

m

436 438 440 4423789

3790

3791

3792

Terreno

Poza

Perfil de Poza disipadora Nro 01

Estation

Elevacin

Ti

Pi

xti xpi


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K) Resultados:

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