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7/26/2019 Ao de La Consolidacin Del Mar de Grau Informe
1/25
AO DE LA CONSOLIDACIN DEL MAR DEGRAU
FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
TEMA:
EJERCICIOS DE RPIDAS Y CADAS
INTEGRANTES:
CUZCA IZAGUIRRE, Cyntia
FRANCISCO TAPIA, Daryn
MANTILLA ALFARO, Massi!
SANGAMA TORRES, Nati"i#a#
DOCENTE:
ING$ MAZA ESPONIZA OSCAR
ASIGNATURA:
O%RAS &IDRULICAS
NUEVO CHIMBOTE 2016
7/26/2019 Ao de La Consolidacin Del Mar de Grau Informe
2/25
ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
NDICE
I. INTRODUCCIN$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$'II. OBJETIVOS$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(
2.1. OBJETIVO RINCIAL$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(
2.2. OBJETIVOS SEGUNDARIOS$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(
III. MARCO TERICO$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$)
!.1. R"IDAS$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$)
($*$*$ DATOS DE CAMPO NECESARIO PARA EL DISE+O &IDRULICO$$$$$)
($*$'$ PARTES DE UNA RPIDA$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$)
($*$($ ALCANCES DEL PROCEDIMIENTO DE DISE+O$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
!.2. CADAS$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$-
($'$*$ ELEMENTOS DE UNA CADA .ERTICAL$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$-
($'$'$ TIPOS DE CADAS .ERTICALES$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/
($'$($ CRITERIOS DE DISE+O DE UNA CADA$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$0
IV. EJERCICIOS$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$**
V. CONCLUSIONES$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$'1
I. INTRODUCCIN
En 2n 3r4y5t4 # ri64, !a 3art 54rrs34n#int a s2 54n535i7n, #8ni#4
34r s2 3!anta9int4 :i#r;2!i54, tin 3rin5i3a! i934rtan5ia, # #4n# s #tr9inan !as strat6ias # ?2n5i4na9int4 #! sist9a
# ri64 , 34r !4 tant4, 3ara #sarr4!!ar ! 3!anta9int4 :i#r;2!i54 #!
3r4y5t4 s tin =2 i93!9ntar !4s #is@4s # !a in?rastr25t2ra
i#nti85a#a n !a ta3a # 5a934 5ana!s, 4
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
Un4 # !4s as35t4s =2 6nra!9nt 9r5 s35ia! atn5i7n n !
#is@4 # 4a
5inti5a =2 a#=2ir 2n 5:4rr4 !>=2i#4 34r ! in5r9nt4 # !a "!45i#a# #
24$ Esta sit2a5i7n s 3rsnta n "rt#r4s # H5#n5ias, str25t2ras
# 5a>#a, #s?462s # ?4n#4, sa!i#as # a!5antari!!as, t5$
En st tra#a, a !a " "r94s #4s
r5i5i4s #4n# n4s 92stra ! #is@4 # !!as$
II. OBJETIVOS
II.1. OBJETIVO RINCIAL
C4n45r ! 3r45s4 # #is@4 # 2na r;3i#a y 2na 5a>#a, #ntr4 #
2na 4#a$ I#nti85ar y s!55i4nar !4s ti34s # r;3i#as =2 s 32#n 2ti!iar n
2na 4
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IMAGEN *K SE MUESTRA UNA RPIDA$
ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
sri # 5a>#as s5a!4na#as st; s23#ita#4 a 2n st2#i4 54n79i54
5493arati"4$
III$*$*$ DATOS DE CAMPO NECESARIO PARA EL DISE+O &IDRULICO
S r=2ir 54n45r !as 3r43i#a#s :i#r;2!i5as y !"a5i4ns #
!a rasant y # !as s55i4ns #! 5ana! a62as arri
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
#4n# sa r=2ri#4, 3r9itir !a "a52a5i7n # !as a62as #!
5ana! 52an#4 !a 43ra5i7n # !a r;3i#a sa s2s3n#i#a$
'$ SECCIN DE CONTROL
Es !a s55i7n #4n# !a 54n#255i7n a29nta !as 54n#i5i4ns #! 24 s4n !as # r6i9n
5r>ti54$ M#iant !a s55i7n # 54ntr4!, s intnta #is9in2ir !as
a!tas "!45i#a#s n !a ntra#a a !as r;3i#as 3r4#25i#as 34r !
ani94 34si
# !a 3n#int$ E! r6i9n # 24 n !a r;3i#a s s23r5r>ti54 y
!a s23r85i #! a62a si62 2na 52r"a =2 s a5r5a
asint7ti5a9nt a! tirant n4r9a!$
)$ POZA DISIPADORA
O sa!i#as 54n 4a n st ti34 # str25t2ras$
S 2
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IMAGEN 'K PARTES DE UNA RPIDA$
ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
1$ UNA TRANSICIN DE SALIDA
Ca9a n ! ini5i4 # !a s55i7n #
!a r;3i#a$ Ca!52!ar !as "aria
r;3i#a$ Dtr9inar !a 6ra#int # nr6>a n ! 5ana! a62as #a #s32s
#! sa!t4 :i#r;2!i54$
Dtr9inar !a !4n6it2# # !a 34a$
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IMAGEN (K SE MUESTRA UNA CADA$
ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
.ri85ar !a 34sin62, s4n str25t2ras 2ti!ia#as n
a=2!!4s 32nt4s #4n# s n5sari4 sa!"ar #sni"!s #a s 54n#25ir a62a #s# 2na !"a5i7n a!ta
:asta 2na !"a5i7n a 6nra#a 34r sta
#i?rn5ia # ni"!s$ La #i?rn5ia # ni"! n ?4r9a # 2na 5a>#a, s
intr4#25 52an#4 sa n5sari4 # r#25ir !a 3n#int # 2n 5ana!$
La 5a>#a "rti5a! s 32# 2ti!iar 3ara 9#ir ! 5a2#a! =2 "irt s4
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IMAGEN )K PARTES DE UNA CADA .ERTICAL$
ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
*$ Transicin de entrada:Un 34r 9#i4 # 2n str5:a9int4
3r46rsi"4 !a s55i7n #! 5ana! s23ri4r 54n !a s55i7n #
54ntr4!$'$ Seccin de control: Es !a s55i7n 54rrs34n#int a! 32nt4
#4n# s ini5ia !a 5a>#a, 5r5an4 a st 32nt4 s 3rsntan !as54n#i5i4ns 5r>ti5as$
($ Cada en s: La 52a! s # s55i7n r5tan62!ar y 32# sr
"rti5a! 4 in5!ina#a$)$ P4a 4 54!5:7n a94rti62a#4rK Es # s55i7n r5tan62!ar, sin#4
s2 F2n5i7n !a # a#a$1$ Transicin de salida: Un !a 34a # #isi3a5i7n 54n ! 5ana!
a62as aas # 5492ni5a5i7n B5arrtras, ">as ?rras 2 4tr4 5ana!$
III$'$'$ TIPOS DE CADAS .ERTICALES
*$ CADAS .ERTICALES CON O%STCULOS PARA EL C&OUE
E! %2ra2 4? R5!a9ati4n, :a #sarr4!!a#4 3ara sa!t4s
3=2@4s, 2n ti34 # 5a>#a 54n 4
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IMAGEN 1K CADA .ERTICAL CON O%STCULO$
IMAGEN K CADA .ERTICAL SIN O%STCULO$
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# nr6>a 3ara 2na a93!ia "aria5i7n # !a 3r4?2n#i#a# # !a
!;9ina a62as a#as$ L4n6it2# transi5i7n # ntra#a$ An5:4 #! 5ana! n ! tra94 # !a 5a>#a$ Dis@ar !a 34a #isi3a#4ra n ?2n5i7n # !a a!t2ra # 5a>#a$ %4r# !i#a$
R264si#a# n ! ?2n5i4na9int4 # !a 5a>#a$ .nti!a5i7n
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
IV. EJERCICIOS1. DISEO DE UNA R"IDAEs 2n 3r4y5t4 # ri64, s tin 2n 5ana! !atra! =2 54n#25 2n 5a2#a! #
0.35m3/s , traa#4 n tirra (n=0,025) # s55i7n tra34i#a! 54n 2n
ta!2# Z=1 , an5:4 # s4!ra b=0,75m , y traa#4 54n 2na 3n#int #
0,5 . $
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
T
$0.%& '
(
*
)
En 2n tra94 # s2 3r8! !4n6it2#ina! tin =2 atra"sar 2n 3r8! 5494 s
92stra n !a 862ra$
Dis@ar 2na r;3i#a # s55i7n r5tan62!ar$
SOLUCIN:
1. DISEO DEL CANAL AGUAS ARRIBA ) AGUAS DEBAJO DE LAR"IDA:
DATOS:
Z *$
< $-1 9$
n $'1
S $1
$(1 9(s
A= (b+Zy )y
P=b+2y 1+z2
y=?
De la ecuacin de Manning
Q=1
n A R
2 /3 S
1 /2
Q=1
n
A5/3
P2 /3 S
1 /2
Hallando y
Q n
S1 /2
=3A
5
P2
R=A
P
T=b+2z
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
B*
B'
B(
( Q nS1 /2 )3
=A
5
P2
Despejando A y P:
A= (b+Zy ) y
A= (0.75+y )y+y
A=0.75y+y2
P=b+2y 1+z2
P=0.75+2y 2
P=0.75+2.83y
Reepla!ando en "#$:
( 0.350.0250.0051 /2 )= (0.75y+y2 )5
(0.75+2.83y )2
0.002= (0.75y+y2 )5
(0.75
+2.83y
)
2
Ta%ulando:
y f(y)
&'(& &'&
&')*&'&&&+
,
0.35 0.002&'*& &'&)&
0.002=(0.75(0.35)+(0.35)2 )5
(0.75+2.83(0.35))2
0.002=0.002
y=0.35
Repla!ando y en ")$ y "($
A=0.75y+y2
A=(0.35)y+(0.35)2
A=0.39 m2
P=0.75+2.83y
P=0.75+2.83(0.35)
P=1.74 m
Hallando radio -idr.ulico yespejo:
R=A
P
R=0.39
1.74
R=0.22m
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T=b+2zy
T=0.75+2 (0.35)
T=1.45m
Hallando /elocidad0 energacin1tica y energa especi2ca:
V=Q
A
V=0.35
0.39
V=0.90
hv=v
2
2 g
hv= (0.90 )2
29.81
hv=0.041m
E=y+hv
E=0.35+0.041
E=0.391m
2. CALCULO DEL ANCHO DE
SOLERA EN LA R"IDA ) EL
TIRANTE EN LA SECCIN DE
CONTROL:
Anc-o de la solera en lar.pida:
Seg3n Daren4o/:
b=0.765Q2/5
b=0.765(0.35)2/5
b=0.50m
Tirante en la seccin de
control:
YC=3
Q
2
b2
g
YC=3
(3.35)2
(0.50)2 9.81
YC=0.22m0.25m
!. DISEO DE LA TRANSICIN
DE ENTRADA:
L= T
1T
2
2tan (22.5 )
L= 1.450.502tan(22.5 )
L=1.15m
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*.
CALCULO HIDR"ULICO EN EL
CANAL DE LA R"IDA
+'#' CA5C657 D8
T9RAT8S ; D9STAC9AS:
y A RV=
Q
AV
2
2 g E=y+
V2
2g
&')
*
&'#
)*
&'#
)*
)'< &'#
+&'(=
&'))
&'##
&'##>
('#< &'*#*
&'>(*
&')
&
&'#
&
&'#
#('*&
&',
)+&'
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
EGE=(15.40.05 )+0.25+0.14
EGE=1.16
Cuando y &'))
EGE=(15.40.05 )+0.22+0.515
EGE=1.505
Cuando y &')&
EGE=(15.4
0.05
)+0.20
+0.624
EGE=1.594
*')' CA5C657 D8 5A C6R@A 858@AC9 T9RAT8 C7E6FAD7
M87R:
y1
=0.20 b=0.50 Q=0.35
y2=y
1
2+2
Q2
g y1
+y
1
2
4
y2=0.20
2
+
2(0.35)2
b(9.81)0.20
+0.20
2
4
y2=0.41m
6. CALCULO DE LA RO+UNDIDAD DEL COLCHN AMORTIGUADOR
h=!!va"#$n"ana!!va"#$n"$"h$n
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
E!va"# % n d! "ana :(h)
%. CALCULO DE LA LONGITUD DEL COLCHN
L=&(y2y1)
L=5(0.410.20)
L=01.05m
T/' L = 1. 00m
. TRANSICIN DE SALIDA IGUAL A TRANSICIN DE ENTRADA.
L=1.15m
h=y+10'L
h=0.35+0.10
h=hy2
h=0.450.41
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
EJEMLO N3 02: DISEO DE UNA CADA.
En ! 3r4y5t4 # ri64 s tin =2 54nstr2ir 2n 5ana! !atra! =2 54n#25a
0.5m3/s .
D a52r#4 a !as 54n#i5i4ns t4346r;85as ! 3r8! !4n6it2#ina! #! 5ana!
tin 2na t4346ra?>a 5494 s 92stra n !a i9a6n a#2nta$
A3r4"5:an#4 # s2s 54n45i9int4s n str25t2ras :i#r;2!i5as s ! 3i#54!a
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
($ Dis@ar 2na 5a>#a "rti5a! =2 sir"a 3ara sa!"ar !as #i?rn5ias #
!"a5i7n$
SOLUCIN
1. DISEO DEL CANAL DE TIERRA.
*$*$ DISE+O DE CANAL AGUAS ARRI%A
Suponiendo el diseGo del canal aguas arri%a0 consideraos ue es de
.Iia e2ciencia -idr.ulica y nia in2ltracin:
R=Y
2
b
y=3 tan( (2 )
y
<
DATOS:
n=0.025
S=0.001
Q=0.5m3/s
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
B*
b
y=3 tan( 902)
b=3 y
D !a 52a5i7n # Mannin6K
Q=1
n A R
2 /3 S
1 /2
Q n
S1 /2 =A R2 /3
C4nsi#ra94s 2na r264si#a# # $'1 34r sr 2n 5ana! n tirraK
0.50.025
(0.001 )1/2=A R2 /3
Ca!52!an#4 ;ra #! 5ana! tra34i#a! a62as arri
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
0.395=3y2 (Y2)2/3
0.395=3y2 y
2 /3
1,5874
0.3951,5874=3y 2 y2/3
0.627=3y8/3
0.209=3
y8
(0.209)3=y8
8
0.2093=y
0.56m=y
NOTA:! 5ana! a62as arri
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
Resol/iendo las ecuaciones:
%ASEK
b=3 y
b=3(0.56)
b=1.68m
REAK
A=by
A=1.68) 0.56
A=0.94m2
PERMETROK
P=2 y+b
P=2 (0.56 )+1.68 P=2.8m
ESPEJOK
T=b
T=1.68m
RADIO &IDRULICOK
R=A
P
R=0.34m
DISEO DE CADAS VERTICALES
Calculo del anc-o de la cada y el tirante en la seccin de control'
ANC&O DE LA CADAK
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
b=0.765) Q2
5
b=0.765)0.502
5
b=0.58m
E93>ri5aK
b=18.78Q
10.11+Q
b=1.25m
TIRANTE CRITICOK
Y"=3 Q
2
b2
g
Y"=3 0.50
2
1.2529.81
Y"=0.25m
DiseGo de transicin de entrada:
L=T1T22*g 22.5
L=1.681.252 *g 22.5
L=0.52m
Calculo de transicin de salida "igual a la transicin de entrada$'
L=0.52m
Diensiones de la cada:
: #sni"!
* Q 00$' $/ 9
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
CADAS .ERTICALES SIN O%STCULOS
uero de cadas
+=(Y"h
3
)
+=0.031
Par.etros de la cada /ertical
Ld=4.30h +0.27
Ld=4.30 (0.8)0.0310.27
Ld=1.35m
y1=0.59 h +0.27
y1=0.59(0.8)0.0310.27
y1=0.11m
y2=1.66h +0.27
y2=1.66(0.8)0.0310.27
y2=0.52m
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y,=h +0.22
y,=(0.8)0.0310.22
y,=0.37m
5ongitud del resalto
L=5(Y2Y1)
L=5(0.520.11)
L=2.05m
5ongitud total del colc-n
=Ld+L
=1.35+2.05
=3.40m
V. CONCLUSIONES
Para !
str25t2ras s4YP ES LA ALTURA UE APUNTA EL IMPULSE &ORIZONTALNECESARIO PARA UE EL C&ORRO DE AGUA MARC&E &ACIA
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ESCUELA DE INGENIERA CIVIL
EHistn #i"rs4s ti34s # str25t2ras 3ara ! #is@4 # r;3i#as !a 52a!
s !6ir; #3n#in#4 # !a t4346ra?>a #! trrn4 4 ! #sni"! =2
Hista n ! 5ana!$
C4n !a ay2#a # !4s #4s r5i5i4s :94s 34#i#4 5493rn#r a!64
94r !4s t9as # 5a>#as y r;3i#as$
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