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=
B Z y2( ) y2
g
B
2
Z y2
3
y22
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=
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B Z y2( ) y2
g
B
2
Z y2
3
y22
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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