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UNIVERSIDAD “CESAR VALLEJO” – TRUJILLO

Facultad de Ingeniería Escuela Profesional de Ingeniería Civil

TEMA

: SALTOS DE AGUA Y SIFON

NOMBRE DEL CURSO

: OBRAS HIDRAULICAS

PROFESOR

: ING. OSCAR MAZA ESPINOZA

FECHA

: Trujillo

03 de Noviembre del 2014

Nº

INTEGRANTES

1

CHIRINOS ASCOY, Ramón

2

ESTRADA SALAZAR, Pamela

3

NEYRA CARBONELL, Pamela

4

UCEDA MOSTACERO, Vania

CÓDIGO

2102058782

OBSERVACIONES:

1.- ………………………………………………………………………………………

2.- ………………………………………………………………………………………

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas 3.- ………………………………………………………………………………………

NOTA: …….............................

EN NÚMERO

EN LETRA

...........................................

FIRMA DEL PROFESOR

INFORME Nº 04 – 2014 I – UCV/FI/EIC DE

: VANIA UCEDA MOSTACERO

AL

: ING. ORCAR MAZA ESPINOZA

ASUNTO

: “SALTOS DE AGUA Y SIFON”

FECHA

: TRUJILLO 03 DE NOVIEMBRE DEL 2014

Me es grato dirigirme a su persona para saludarla cordialmente y así mismo presentarle el desarrollo del informe: “SALTOS DE AGUA Y SIFON”. Es todo cuanto tengo que presentar.

Atentamente.

Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

__________________________ Vania Uceda Mostacero

INTRODUCCIÓN Muchas veces en los proyectos hidráulicos como canales, se requiere salvar desniveles bruscos en la rasante de fondo, es aquí donde se requiere de los llamados “saltos de agua”, que son estructuras de caída. Una estructura de caída es una estructura de regulación que disminuye el nivel del agua a lo largo de su curso. En general, la pendiente de un canal es más moderada que la del terreno, como resultado de lo cual un canal construido en corte en su cabecera, pronto superará la superficie del terreno. Para evitar rellenos excesivos, el nivel del lecho del canal aguas abajo se disminuye y los dos tramos se conectan mediante una estructura de caída apropiada Gómez Navarro hace una diferenciación de estas obras y conviene en llamarles caídas cuando los desniveles son ¡guales o menores a 4m. Para desniveles mayores a 4.0m la estructura toma el nombre de rápida y en estos casos es conveniente un estudio económico entre rápida o una serie de caídas, denominadas gradas. En el presente trabajo de investigación, se presentara los saltos de agua como: caídas verticales, caídas inclinadas. Así como los criterios necesarios para el diseño hidráulico de las mismas, así mismo se presentara ejemplos de aplicación a manera de la mejor comprensión del tema.

Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

OBJETIVOS Objetivo General -

Dar a conocer los requerimientos para el diseño de

saltos de agua

(caídas, gradas escalonadas y rápidas) así como de sifones y brindar herramientas complementarias para el análisis de éstos, todo coordinado y trabajado en equipo.

Objetivos Específicos -

Conocer y manejar las ecuaciones básicas de cada uno de los criterios de

-

diseño. Definir los parámetros geométricos e hidráulicos para el diseño de caídas de

-

agua y sifones. Conceptualizar y diferenciar los tipos de caídas de agua.

Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

-

Resolver ejercicios prácticos sobre caídas de agua (gradas) y sifones invertidos.

SALTOS DE AGUA Se le denomina saltos de agua a las estructuras hidráulicas proyectadas para salvar desniveles, entre ellas tenemos: CAIDAS VERTICALES CAIDAS CAIDAS INCLINADAS SALTOS DE AGUA

GRADAS ESCALONADAS

RAPIDAS

Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

FIGURA: LOCALIZACION DE CAIDAS DE UN CANAL

1. Caídas. Son estructuras proyectadas en canales o drenes para salvar desniveles bruscos en la rasante del fondo. Las caídas se localizan de tal manera que los cortes y rellenos del canal se equilibren en lo posible. Para controlar la velocidad en tramos de alta pendiente se pueden utilizar combinaciones entre caídas verticales, escalonadas o rápidas según las variaciones del terreno. Las caídas del canal pueden utilizarse para desarrollos hidroeléctricos, utilizando turbinas de tipo propulsión o bulbo. Al hablar sobre caídas se debe de tener en cuenta el concepto de sección de control; que no es más que una sección donde ocurre el tirante crítico y por lo tanto se puede medir el flujo o cantidad de agua que está circulando, pero no significa que tenga que medirse en forma obligada, ya que una sección de control siempre va a ocurrir en una caída y el objetivo de la caída no es medir el flujo, ahora que quiera aprovecharse la ocurrencia de la sección de control para medir el caudal, es otra cosa, que depende ya de los criterios de planificación del sistema de riego.

1.1 Caídas verticales Las caídas verticales pueden ser de varios tipos y se podría decir que no tienen limitaciones en cuanto al caudal y altura de caída, sin embargo, es recomendable su uso hasta desniveles de 1.0 m y solo cuando la naturaleza del problema así lo exija, se construirán para desniveles mayores a 1.0 m. Existen ciertas limitaciones de orden técnico, que impiden el uso de una caída vertical. a) El asentamiento inaceptable del

canal en la parte superior de la caída

ocasionando por la excavación para construir la poza de disipación. Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas b) Problemas de tubificación debido a la remoción del material para la construcción de la caída. c) Al ser la longitud total de la caída vertical menor que la longitud total de una caída inclinada, resulta un gradiente hidráulico más fuerte, en el caso de la caída vertical, el chorro cae con más fuerza siendo necesario ventilar el vacío que se forma debajo del chorro de caída. A. Elementos de una caída vertical En el diseño de una caída, se pueden distinguir los siguientes elementos:

ELE MENTOS DE UNA CAIDA VERTICAL



Transición de entrada: une por medio de un estrechamiento



progresivo la sección del canal superior con la sección de control. Sección de control: es la sección correspondiente al punto donde se inicia la caída, cercano a este punto se presentan las condiciones



críticas. Caída en sí: la cual es de sección rectangular y puede ser vertical o



inclinada. Poza o colchón amortiguador: es de sección rectangular, siendo su



función la de absorber la energía cinética del agua al pie de la caída. Transición de salida, une la poza de disipación con el canal aguas

abajo. B. Clasificación A continuación presenta una diferenciación entre los tipos de caídas más usuales: 1. Caída con poza de disipación de sección rectangular, que puede ser. a) De poza con obstáculos para el choque b) De poza con obstáculos para el choque - tipo SAF 2. caída vertical con muro de mampostería de piedra y poza rectangular sin obstáculos 3. caída vertical con poza de disipación de sección trapezoidal. C. Criterios de diseño Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas 1. Se construyen caídas verticales, cuando se necesitan salvar un desnivel de 1m como máximo, solo en caso excepcionales se construyen para desniveles mayores. 2. Se recomienda que para caudales unitarios mayores a 300 l/seg. x m de ancho, siempre se debe construir caídas inclinadas, además manifiesta que la ejecución de estas obras debe limitarse a caídas y caudales pequeños,

principalmente

en

canales

secundarios

construidos

en

mampostería de piedra donde no se necesita ni obras de sostenimiento ni drenaje. 3. Cuando el desnivel es < 0.30m y el caudal < 300 l/seg. x m de ancho canal, no es necesario poza disipación. 4. El caudal vertiente en el borde superior de la caída se calcula con la fórmula para caudal unitario “q":

q=1.48 H 3/ 2 Siendo el caudal total:

2 Q= μ∗B∗√ 2 g H 3 /2 3 Dónde:

μ=0.50

B=ancho de lacaida . 5.

La caída vertical se puede utilizar para medir la cantidad de agua que

vierte sobre ella si se coloca un vertedero calibrado. 6. Por debajo de la lámina vertiente en la caída se produce un depósito de agua de altura Yp que aporta el impulso horizontal necesario para que el chorro de agua marche hacia abajo. 7. Rand (1955) encontró que la geometría del flujo de agua en un salto vertical, puede calcularse con un error inferior al 5% por medio de las siguientes funciones:

Y2 =1.66∗D0.27 ∆Z

Ld 0.27 =4.30∗D ∆Z

YP =1.00∗D0.22 Lj=6.9 ( Y 2 −Y 1 ) ∆Z Y1 =0.54∗D1.425 ∆Z Dónde: 2

D=

q 3 g∗∆ Z

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas Que se le conoce como numero de salto y:

Cosθ=

√

1.06 ∆Z 3 + Yc 2

FIGURA: CARACTERISTICAS DE UNA CAIDA VERTICAL

8. Al caer la lámina vertiente extrae una continua cantidad de aire dela cámara indicada en la figura anterior la cual se debe reemplazar para evitar la cavitación o resonancias sobre la estructura. 9. Para facilitar la aireación se puede adoptar cualquiera de las soluciones siguientes: a. Contracción lateral completa con cresta vertiente, disponiéndose de este modo de espacio lateral para el acceso de aire debajo de la lámina vertiente.

b. Agujeros de ventilación, cuya capacidad de suministro de aire en m3/s x m de ancho de cresta de la caída, es igual a: Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

qa=

0.1∗qw Yp 1.5 ( ) Y

Dónde:

qa=¿ Suministro de aire por metro de ancho de cresta Y =¿ Tirante normal aguas arriba de la caída qw=¿ Maxima descarga unitaria sobre la cresta. ρa V a2 P fl = (Ke+ + Kb+ Kex) pϑ ρw D 2g

( ) Dónde:

( pϑP )=¿

Baja presión permisible debajo de la lámina vertiente, en

metros de columna de agua (Se puede suponer un valor de 0.04 m de columna de agua)

Ke=¿ Coeficiente de perdida de entrada (Usar Ke=0.5)

f= coeficiente de fricción en la ecuación de Darcy Weisbach.

L ∗V 2 D h f =f 2g

L=¿ Longitud de la tubería de ventilación (m) D=¿ Diametro del agujero de ventilación (m) Kb=¿ Coeficiente de perdida por curvatura (usar Kb=1.1) Kex=¿ Coeficiente de perdida por salida (Kex=1.0) Va=¿ Velocidad media del flujo de aire a través de la tubería de ventilación.

ρa =¿ Aproximadamente 1/830 par aire a 20°C. ρw

D. Procedimiento para el diseño de una caída sin obstáculos 1. Diseño del canal, aguas arriba y aguas abajo de la caída Utilizar las consideraciones prácticas que existen para el diseño de canales. 2. Cálculo del ancho de la caída y el tirante en la sección de control En la sección de control se presentan las condiciones críticas. Para una sección rectangular las ecuaciones que se cumplen son las siguientes:

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas Se puede asumir que Emin, = En (energía específica en el canal), para inicio de los cálculos y realizar la verificación. También se puede suponer un ancho en la sección de control de la caída, calcular el tirante crítico y por la ecuación de la energía calcular el tirante al inicio de la transición. Existen fórmulas empíricas para el cálculo del ancho de la rápida, las cuales son: 



De acuerdo a Dadenkov, puede tomarse:

Otra fórmula empírica:

Por lo general el ancho de solera con esta última fórmula, resulta del mayor magnitud que con la fórmula de Dadenkov. 3. Diseño de la transición de entrada Para el caso de una transición recta la ecuación utilizada es:

T1 = espejo de agua en el canal T2 = b = ancho de solera en la caída 4. Cálculo de la transición de salida Se realiza de la misma forma que la transición de entrada 5. Dimensiones de la caída  Caídas pequeñas: De acuerdo con los diseños realizados por el SENARA, en canales con caudales menores o iguales que 100 l.p.s (Q < 0.1 m3/s), se tiene:

Dónde: Y E. Proceso de cálculo de una caída sin obstáculos El proceso de cálculo para caídas verticales sin obstáculos es como sigue:  Calcular el número de caída utilizando la siguiente relación:

q= ;

sabiendo:

Q b

Donde: Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas



D= numero de la caida yc=tirante critico de la seccion de control h=desnivel q= caudal unitario. Calcular los parámetros de la caída vertical, Estos parámetros, según Rand (1955), se calculan con un error inferior al 5 %, con las siguientes ecuaciones:

Yp es la altura que aporta el impulso horizontal necesario para que el chorro de agua marche hacia abajo.

CAIDA VERTICAL SIN OBSTACULOS



Calcular la longitud del resalto, se puede calcular con la formula se Sieñchin:



Debe evitarse que en la cámara de aire se produzca vacío, porque esto produce una succión que puede destruir la estructura por cavitación, para evitar esto se puede hacer agujeros en las paredes laterales o



incrementar en la poza 10 o 20 cm a ambos lados. Para filtraciones que se producen en la pared vertical se recomienda hacer lloraderos (drenes de desagüe).

F. Caídas verticales con obstáculos para el choque El bureau of reclamation, ha desarrollado para saltos pequeños, un tipo de caída con obstáculos donde choca el agua de la lámina vertiente y se ha obtenido una buena disipación de energía para una amplia variación de la profundidad de la lámina aguas abajo, a tal punto que puede considerarse independiente del salto.

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

FIGURA: CAIDA VERTICAL CON OBSTACULOS PARA EL CHOQUE

Anchura y espaciamiento de los obstáculos =0.4Yc, Longitud mínima de la cubeta = Ld+2.55Yc

Ld=4.30∗D0.27∗H 2

D=

q=

q 3 gH

Q B

Con contracciones laterales

Q=C∗L∗H

3/ 2

Sin contracciones laterales 3

2 1 h Q= ∗B∗h 2 (0.605+ +0.08 ∗√ 2 g) 3 1050 h−3 P Dónde: B = Ancho de la caída Q = Caudal en vertedero o caudal de la caída P = El mínimo valor de P, será la diferencia de energías aguas arriba de la cresta y en la cresta donde se produce Yc h = Carga sobre cresta Se calcula primeramente B, puesto que “Q” es el caudal en el canal y por lo tanto es ya conocido. La anchura y espaciamiento entre los obstáculos será aproximadamente 0.4 Yc.

1.2 Caídas rectangulares inclinadas Una caída rectangular inclinada es una estructura de forma rectangular y de ancho constante que lleva agua de un lugar alto a uno de menor elevación. La altura de la caída puede estar comprendida entre 90 cm y 4,5 m. Estas caídas no sólo conducen agua, sino también aquietan el agua una vez que llega a la parte Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas inferior de la estructura, disipando el exceso de energía. La estructura de ingreso debe servir de control para regular el tirante aguas arriba de la caída. Las caídas rectangulares inclinadas son de fácil diseño, construcción y operación. Las entradas y salidas pueden ser fácilmente adaptadas a canales de tierra o con recubrimiento. Las entradas pueden ser hechas para incluir una estructura de control, inspección (check), o un vertedero. Los principales elementos hidráulicos de una caída rectangular inclinada son, la transición de aguas arriba, la entrada, el canal inclinado, el cuenco disipador, la salida y la transición de aguas abajo.

Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas A. Elementos: Transición de aguas arriba: La transición de aguas arriba produce un cambio gradual en la velocidad desde el canal a la estructura. Cuando se usa un control de entrada no hay un cambio en la elevación del fondo del canal y la transición de entrada usualmente debe proveer un decrecimiento gradual de la elevación de solera desde el canal a la abertura de la estructura. La pendiente de fondo de un control de entrada no debe ser mayor que 4:1. Una transición de tierra puede requerir una protección contra la erosión. Entrada: la entrada a una caída rectangular inclinada puede ser alguna de las que se describe a continuación: 1) Sección de control por tirante crítico (control): en un canal de tierra que no requiere una estructura de control, la entrada a la caída debe ser diseñada para proveer una sección de control, la cual prevendrá la aceleración de la corriente aguas arriba y la erosión del canal. La entrada debe ser diseñada entonces para la máxima capacidad de descarga de la caída con tirante normal en el canal. La entrada debe ser simétrica con respecto al eje, y siempre que sea posible, a una distancia suficiente de una curva horizontal aguas arriba tal que limite la acción indeseable de las ondas debido al flujo asimétrico. El control de tirante crítico trapezoidal debe guardar una proporción entre el ancho de fondo y la pendiente del talud para una variación del flujo de diseño a uno del 20% del caudal de diseño. Para cualquier flujo dentro de este rango la muesca hace que el tirante del canal aguas arriba sea o esté muy cerca del tirante normal. Esto también puede ser regulado para controlar sólo una descarga específica. Las paredes laterales de sobre-flujo, (figuras 12 y 13) son lo suficientemente largas como para permitir que el flujo de diseño vaya encima de las paredes laterales con la muesca completamente bloqueada. El fondo de la estructura de entrada (El. B, figuras 12 y 13) se sitúa lo suficientemente bajo como para que el flujo al principio de la inclinación no afecte al flujo que atraviesa la muesca de control. Expresado de otra manera, la elevación B se sitúa lo suficientemente baja como para prevenir que el flujo en la sección inclinada controle el nivel del agua en el canal. La estructura de entrada además tiene muros de ala y obturadores con el fin de contener el terraplén del canal y para reducir la filtración en el mismo. 2) Inspección (check): Las estructuras de inspección están habitualmente combinadas con la entrada de las caídas. Las inspecciones en estos casos son utilizadas como un control para prevenir la aceleración de la corriente de agua Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas aguas arriba de la entrada, además de la función usual de levantar el nivel del agua para permitir la desviación a través de ella aguas arriba durante los períodos de flujo parcial en el canal. Las inspecciones deben además ser usadas para interrumpir el flujo del canal si existe algún desperfecto tal como una pérdida aguas arriba para permitir que el flujo del canal se derive hacia otra parte. Esta interrupción en la entrada puede proveer un aislamiento de la extensión del canal en caso de falla de almacenamiento o para propósitos de mantenimiento. El área de la apertura de la entrada debe estar proporcionada para limitar la velocidad del flujo de diseño aproximadamente a 1 m/s. Esta velocidad es considerada como la máxima deseable para un fácil manejo de la barrera de tablas. El ancho es usualmente el mismo que el determinado como ancho requerido para el cuenco disipador. La elevación de la apertura de entrada puede ser la misma o más baja que la del fondo del canal, pero nunca

mayor.

Las

compuertas

de

deslizamiento

pueden

ser

operadas

automáticamente. 3) Vertedero: algunas veces es necesario poner a la entrada de una caída rectangular inclinada un vertedero de medición. Para un canal revestido, generalmente la revancha mínima en la entrada debe ser la misma que para el resto del canal con recubrimiento. Para canales sin recubrimiento con capacidades mayores que 2,7 m³/s, la mínima revancha debería ser de 15 cm para tirantes de agua de 37,5 cm, 22,5 cm para tirantes de 38 cm a 60 cm, 30 cm para tirantes de 61 cm a 1,50 m, 37,5 cm para tirantes de 1,51 m a 2,10 m, y de 45 cm para tirantes de 2,11 m a 2,7 m. Canales rectangulares inclinados: el canal es de sección rectangular, y esto es usualmente práctico para hacer el mismo ancho de base que el requerido por la pileta o por la sección de entrada. La altura vertical delas paredes deben ser determinadas computando el tirante en la sección con velocidad teórica y agregando una revancha de 30 cm para flujos por arriba de 2,7 m³/s. La parte inclinada puede tener una pendiente de 1½:1 pero es usual 2:1. Las caídas rectangulares inclinadas con flujos de más de 2,7 m³/s no requieren trayectorias curvadas, por lo tanto la inclinación interceptara el nivel de fondo en la entrada, y también el nivel de fondo de la pileta. Cuenco disipador: los cuencos disipadores para saltos hidráulicos están ubicados en la parte más baja del final de las caídas rectangulares inclinadas para obtener las pérdidas de energía requeridas entre la parte más baja del canal inclinado y la pileta aguas abajo. La transición de salida, aguas abajo del cuenco disipador, reduce la velocidad y la turbulencia del agua, minimizando la erosión en el canal aguas abajo. Los distintos tipos de disipadores de energía se ven en la sección correspondiente. Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas 1) Salida: la salida de una caída rectangular inclinada conecta el cuenco disipador con un canal de tierra, un canal recubierto de hormigón, o un canal natural y previene o disminuye la erosión aguas abajo. Algunos de los tipos de salida más utilizados son: las transiciones de espaldón quebrado, muros divergentes verticales curvos o rectos, y un canal rectangular recto con paredes verticales cuya altura disminuye desde la altura de las paredes del cuenco hasta la altura del canal aguas abajo. Una porción de la transición debe ser hecha de tierra procurando que la velocidad en el final no sea demasiado grande para el suelo. En la sección de transición con la tierra se usa piedra bola o grava como protección.

B. Procedimiento de cálculo Los datos que se deben conocer son: El caudal (Q), la elevación aguas arriba de la caída (ElA), la elevación aguas abajo de la caída (ElD), la geometría y propiedades hidráulicas del canal. Los pasos para la resolución son los siguientes: Datos del canal: 1. Tipo de canal, se debe conocer el tipo de revestimiento del canal. 2. Determinación del tipo de transición a ser utilizado aguas arriba de la estructura de caída y de la protección necesaria si el canal es de tierra. 3. Determinación de las propiedades hidráulicas del canal, tirante normal (dn), velocidad (V), altura de velocidad (hvC). 4. Determinación del tipo de estructura a realizar. 5. Determinación del nivel de la superficie de agua, aguas arriba de la caída (punto A).

NS A A=E I A + d n 6. Determinación de la altura de energía aguas arriba de la caída (punto A).

E A =NS A A +h v A 7. Determinación de la elevación del borde del canal. 8. Determinación del nivel de la superficie de agua, aguas abajo de la caída (punto D).

NS A D =E I D + d n 9. Determinación de la altura de energía aguas abajo de la caída (punto D).

E D=NS A D +h v D 10. Determinación del tipo de estructura de entrada a utilizar. Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas Determinación de las dimensiones de la estructura de entrada: 11. Determinación del ancho de base de la caída y de la estructura de entrada.

√

18.46∗ Q( b ( m )=

3

Q

m3 ) s

( ms )+9.91

Las dimensiones estándar se obtienen de la tabla 2 y 3, en función del caudal. Estas dimensiones son: ancho de base de la caída (b), longitud de la estructura de control (Lo), altura de las paredes de la estructura de control (Ho), altura de las paredes a la entrada de la caída (HF), muro de ala a la entrada de la caída (a). 12. Si se utiliza a la entrada una estructura de control, se procederá como se explica a continuación.

Un control es una estructura constituida por una caja de hormigón con una ranura en forma trapezoidal ubicada aguas arriba. Esta estructura se exige para minimizar la erosión en el canal para flujos que van desde el caudal de diseño al 20% de este. Se determina la altura de energía para el caudal de diseño (E1=dn+hv) y la altura de energía para el 20% del caudal de diseño (E2=d20% +hv20%). Para determinar el tipo de control adecuado, se utiliza el grafico 21 del anexo, se selecciona la figura que tiene el valor de P más pequeño que abarca el rango lleno de descarga del caudal de diseño y del 20% de dicho caudal. Luego se entra al gráfico con el valor de la energía (E1), se mueve verticalmente hasta la intersección con la línea horizontal correspondiente al caudal de diseño y se lee el valor de S de la curva que esté ubicada a la derecha del punto. Posteriormente se verifica de la misma manera (se entra al gráfico con el valor de la energía, E2, se mueve verticalmente hasta la intersección con la línea horizontal correspondiente al caudal del 20% del de diseño y se lee el valor de S de la curva que está ubicada a la derecha del punto) para ver si la misma curva controlará al 20% del caudal de diseño. Si la curva de pendiente (S) no es la misma para los dos rangos de caudales, se vuelve a repetir el procedimiento Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas expuesto para los próximos valores mayores de P hasta que se verifica que la misma curva controla los dos rangos de caudales. Una vez que esto sucede se obtiene de la figura correspondiente los siguientes valores: Ancho de base de la ranura de control (P). Pendiente de la ranura de control (S). Altura de la muesca del control (T): T ≥ dn. Ancho de boca del control (N): N = P + 2—S—T (U. S. Bureau of Reclamation, 1978) Luego se verifica la altura de las paredes de la estructura de control: Ho>T. Altura de las paredes a la entrada a la caída: HF = Ho + 0,45m. Ancho de base mínimo de la estructura de control: bmín = N + 2—0,075m (se adopta el mayor valor de b calculado). Determinación de la elevación de la muesca: Elevación de muesca = Elevación A + T Determinación de la elevación del piso del control (punto B): Elevación de B = Elevación de la muesca – Ho. 13. Si se utiliza a la entrada una estructura de inspección (check), el procedimiento para determinar sus dimensiones es el siguiente. Una inspección es una estructura tipo caja, cuyo ingreso esta constituido por una abertura prevista para la instalación de una compuerta o barreras. Determinación de la altura máxima de las paredes: Altura máx = NSAA Determinación de la elevación del piso del chequeo (punto B): Elevación de B = NSAA – Ho (mínimo) < Elevación A. Determinación de las dimensiones de la compuerta: el tamaño de la compuerta, la altura del marco y el número de plataformas se obtienen en función del caudal de diseño. Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas Diseño hidráulico de la estructura de disipación. 14. Determinación de la mínima energía en el punto D (E’D). El mínimo gradiente de energía aguas abajo se calcula mediante el uso de un valor de n reducido (n’). Esta reducción debe ser del 80% del valor de n de Manning asumido para el diseño del canal. Esta reducción se realiza como factor de seguridad por si el nivel de agua en el canal es inferior al indicado por el valor de rugosidad n. Con n’=80%—n se calcula mediante la fórmula de Manning, el tirante normal (dn’), la velocidad (V’) y la altura de velocidad (hv’). E’D = Elevación D + dn’ + hv’ 15. Determinación del desnivel. Desnivel (H): H = EA – E’D. De las tablas 2 y 3 del anexo, se obtienen en función del caudal y el desnivel, las dimensiones de la caída rectangular inclinada y de la pileta de aquietamiento. Longitud de la estructura de entrada a la caída (LF). Longitud desde el inicio de la estructura de disipación hasta la primera hilera de bloques (LB). Longitud de la estructura de disipación (Lp). Altura de las paredes de la estructura de disipación (Hp). (d2 + hv2). Altura de los bloques (h). Longitud del bloque (1,25—h). Ancho del bloque = 0,20 m. Espesor de las paredes de la estructura de disipación (t). Espesor de la losa de la estructura de disipación (t’). Longitud a la salida de la estructura de disipación (LT). Número de bloques en la estructura de disipación (c). Distancia del primer bloque a las paredes (d). Ancho de base a la salida de la estructura de disipación (bT). Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas Número de drenes. Armadura transversal. Armadura longitudinal en la losa. Armadura longitudinal en las paredes. 16. Elevación al inicio y final de la estructura de disipación (punto C). Elevación C = Elevación D – (d2+hv2) 17. Determinación del tipo de transición a ser utilizado aguas debajo de la estructura de disipación y de la protección necesaria.

1.3 Gradas: Diseño Ejemplo Son caídas verticales continuas, que se proyectan para salvar desniveles abruptos siendo recomendable no proyectar en este caso caías o gradas con alturas mayores s 0.80 m. Por considerarlo un ejemplo didáctico, a continuación se presenta el ejercicio desarrollado por Domínguez (3) Pág. 390, el cual resulta de bastante utilidad práctica. Ejercicio 2: Proyectar un desnivel en forma de gradas siendo éstas de 0.5, 0.30, 0.8, 0.5 y la última de 0.40 m en un canal de 2.00 m de anchura, cuyo gasto es de 1.4 m3/s, de tal manera que entre grada y otra se asegure la formación perfecta del flujo supercrítico que sigue a cada grada, el canal aguas arriba y aguas abajo tiene pendiente 1% y es de tierra. Solución Figura 3

Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

Es lógico suponer que en la sección 1 se va a producir un tirante crítico cuyo valor

es:

¿

Q 1.4 3 = =0.7 m /s∗m B 2

luego:Yc=0.368 m El análisis hidráulico consiste en llegar a determinar la longitud necesaria para grada y grada siendo necesario confeccionar el siguiente cuadro:

Columna 1: Número de grada Columna 2: Altura de grada Columna 3: Resulta de dividir la altura de grada entre el tirante crítico que se produce en la primera grada, es decir en el punto 1 y cuyo valor es de 0.368 m. Columna 4: En la grada 1 se tiene: Agua arriba: Yc = Yo = 0.368 Aguas abajo: Y1= tirante de flujo supercrítico y a la vez es el valor Yo aguas arriba de la segunda grada. Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas En la primera grada se tiene:

X0=

Yo 0.368 = =1 Yc 0.368

Con este valor y la respectiva altura de grada: Xo = 1 y K = 1.359 el valor

Y1 =0.53 ∴Y 1=0.53∗0.369=0.196 Yo Y 1=0.169 m Columna 5: Sería el valor Xo = 1 Columna 6: El valor obtenido en la fig. 4.22:

Y1 =0.53 Yo Columna 7: Sería el valor: Y1 = 0.53 x 0.369 Y1= 0.196 m Desde la columna 4 hasta la columna 7, la operación se repite de la siguiente manera: En la grada 2: tenemos Yo = 0.196

0.196

Xo= 0.368 =0.533

y X=0.815

Y1 =0.91 Yo Y1=0.178 m En la grada 3: Yo = 0.178

0.178

Xo= 0.368 =0.484

y k=2.174

Y1 =0.02 Yo Y1=0.146 m Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas FIG. 4 GRADAS DE BAJADA ANTECEDIDAS Y SEGUIDAS DE FLUJO SUPERCRITICO

FIG.5 DISTANCIA ENTRE GRADAS EN FLUJO SUPERCRITICO

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

En la grada 4: Yo = 0.146:

0.146

Xo= 0.368 =0.397

k=1.359

Y1 =1.05 Yo Y 1=0.153 m En la grada 5: Yo = 0.153

0.153

Xo= 0.368 =0.416

k=1.087

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

Y1 =1.05 Yo Y 1=0.16 m Columna 8 y 9: se obtiene de la Fig. 4 Grada 1: K = 1.359 Xo = 1.0 Se obtiene:

Grada 2: K = 0.815 Xo = 0.533 Se obtiene:

d=3.3x0.368 d=1.21 m

d = 3.4 x 0.368 d = 1.25 m

Grada 3: K = 2.174 Xo = 0.484 Se obtiene:

Grada 4: K = 1.359 Xo = 0.397 Se obtiene:

d=5.3x0.368 d=1.95 m

d = 4.8 x 0.368 d = 1.77 m

d Yc =3.3

d Yc =3.4

d Yc =5.3

d Yc =4.8

Grada 5: K = 1.087 Xo = 0.416 Se obtiene:

d Yc =4.2

d=4.2x0.368 d=1.55 m

Figura 6.

En la grada 5 la situación es la siguiente: Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas El tirante conjugado menor es: 0.16 Luego: A = 0.15 x 2 A = 0.50 m2 V = 4.67 m/s El tirante conjugado mayor será:

√

−0.16 0.162 2∗0.16∗4.62 2 Y 2= + + 2 4 9.81 Y 2=0.77 m V 2=0.91 m/s Longitud del resalto: Lr = 6 ( Y 2

–

Y1 )

Lr = 4.50 m Profanidad del colchón: Si: b = 2.0 m n = 0.025 S = 0.001 Z = 0 (rectangular) Q = 1.4 m3/s El tirante normal Yn es: Yn = 0.91 m Vn = 0.77 m/s La situación final sería: Figura 7

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Como Yn > Y2 en 0.19 m no es necesario colchón o poza, pero por seguridad podría considerarse una profundidad de colchón de unos 0.3 ó 0.25 m, según criterio del diseñador.

DISEÑO HIDRÁULICO DEL SIFÓN INVERTIDO 1. Teoría Del Sifón Invertido Para cruzar una depresión, se debe recurrir a una estructura de cruce, en cada caso se escoge la solución más conveniente para tener un funcionamiento hidráulico correcto, la menor pérdida de carga posible y la mayor economía factible. Los cuales pueden ser:   

Puente canal Sifón invertido Alcantarilla

1.1 Elección del tipo de estructura 

Cuando el nivel del agua es menor que la rasante del obstáculo, se puede utilizar una alcantarilla.



Cuando el nivel de la superficie libre del agua es mayor que la rasante del obstáculo, se puede utilizar como estructura de cruce; un puente canal o un sifón invertido o la combinación de ambos.



El puente canal se utilizará cuando la diferencia de niveles entre la rasante del canal y la rasante de la quebrada o río, permita un espacio libre, suficiente para lograr el paso del agua.



El sifón invertido se utilizará si el nivel de la superficie libre del agua es mayor que la rasante del obstáculo.

1.2 Concepto de acueducto Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas

El puente canal es una estructura utilizada para conducir el agua de un canal, logrando atravesar una depresión. Está formado por un puente y un conducto, el conducto puede ser de concreto, acero, madera u otro material resistente, donde el agua escurre por efectos de la gravedad.

1.3 Concepto de sifón invertido Los sifones invertidos son conductos cerrados que trabajan a presión, se utilizan para conducir el agua en el cruce de un canal con una depresión topográfica o quebrada, también para pasar por debajo de un camino, una vía de ferrocarril, un dren o incluso otro canal.

1.4 Criterios de Diseño 

Las dimensiones del tubo se determinan satisfaciendo los requerimientos de cobertura, pendiente del tubo, ángulos de doblados y sumergencia de la entrada y salida.



En aquellos sifones que cruzan caminos principales o debajo de drenes, se requiere un mínimo de 0.90 m de cobertura y cuando cruzan caminos parcelarios o canales d riego sin revestir, es suficiente 0.6 m. Si el sifón cruza un canal revestido se considera suficiente 0.30 m de cobertura.



En el caso particular del cruce con una quebrada o río de régimen caudaloso, deberá hacerse un estudio de profundidad de socavación para definir la profundidad en la que deberá cruzar o enterrar la estructura de forma segura sin que esta sea afectada.



La pendiente de los tubos doblados, no debe ser mayor a 2:1 y la pendiente mínima del tubo horizontal debe ser 5 o/oo. Se recomienda transición de concreto a la entrada y salida cuando el sifón cruce caminos principales en sifones con ∅ mayor o igual a 36’ y para velocidades en el tubo mayores a 1 m/s.



Con la finalidad de evitar desbordes agua arriba del sifón debido a la ocurrencia fortuita de caudales mayores al de diseño, se recomienda aumentar en un 50% o 0.30 m como máximo al borde libre del canal en una longitud mínima de 15 m a partir de la estructura.

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas 

Con la finalidad de determinar el diámetro del tubo en sifones relativamente cortos con transiciones de tierras, tanto a la entrada como a la salida, se puede usar una velocidad de 1 m3



Las pérdidas de carga por entrada y salida para las transiciones tipo “Cubierta Partida”, se pueden calcular rápidamente con los valores 0.4 y 0.65 hv respectivamente (Ver. Fig. 2.15) o con lo manifestando en los ítems 2.4 y 2.5. /s, en sifones con transiciones de concreto igualmente cortos se puede usar 1.5 m/s y entre 3 a 2.5 m/s en sifones largos con transiciones de concreto cono sin control en la entrada.



A fin de evitar remansos aguas arriba, las pérdidas totales computadas se incrementan en 10%.



En el diseño de la transición de entrada se recomienda que la parte superior de la abertura del sifón, esté ligeramente debajo de la superficie normal del agua, esta profundidad de sumergencia es conocida como sello de agua y en el diseño se toma 1.5 veces la carga de velocidad del sifón o 1.1 como mínimo o también 3”.



En la salida la sumergencia no debe exceder al valor Hte/6.



En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para permitir un drenaje del tubo para su inspección y mantenimiento.



En sifones largos bajo ciertas condiciones de entrada puede no sellarse ya sea que el sifón opere a flujo parcial o a flujo lleno, con un coeficiente de fricción menor que el sumido en el diseño, por esta razón se recomienda usar n = 0.008 cuando se calcula las pérdidas de energía.



Con la finalidad de evitar la cavitación a veces se ubica ventanas de aireación en lugares donde el aire podría acumularse.



Con respecto a las pérdidas de carga totales, se recomienda la condición de que estas sean iguales o menores a 0.30 m.



Cuando el sifón cruza debajo de una quebrada, es necesario conocer el gasto máximo de la creciente.



Se debe considerar un aliviadero de demasías y un canal de descarga inmediatamente aguas arriba de la transición de ingreso.



Se recomienda incluir una tubería de aeración después de la transición de ingreso



Se debe analizar la necesidad de incluir válvulas rompe presión en el desarrollo de la conducción a fin de evitar el golpe de ariete, que podría hacer colapsar la tubería (solo para grandes caudales).

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Saltos de Agua, Gradas Escalonadas 

Se debe tener en cuenta los criterios de rugosidad de Manning para el diseño hidráulico



Se debe tener en cuenta los criterios de sugerencia (tubería ahogada) a la entrada y salida del sifón, a fin de evitar el ingreso de aire a la tubería.

1.5 Cálculo hidráulico de un sifón Para que cumpla su función el diseño del sifón, se debe de proceder como sigue:

Analizaremos en las posiciones 1 y 2, para lo cual aplicamos la ecuación de energía

especifica:

Ei=Z i+ y i+

v 2i 2g

Dónde: Zi: carga de posición Zi: carga de presi6n

V 21 /2g: carga de velocidad (g =9.81 m/s2) ΔH: carga hidráulica

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Se debe de cumplir que la AH debe de ser mayor a la suma de todas las pérdidas que se generen en el sifón. Esto se demostrará en el cálculo del siguiente capítulo. A. Partes de un sifón invertido Los sifones invertidos, constan de las siguientes partes: a. Transiciones de entrada y salida Como en la mayoría de los casos, la sección del canal es diferente a la adoptada en el conducto o barril, es necesario construir una transición de entrada y otra de salida para pasar gradualmente de la primera a la segunda. En el diseño de una transición de entrada y salida es generalmente aconsejable tener la abertura de la parte superior del sifón un poco más abajo de la superficie normal del agua. Esta práctica hace mínima la posible reducción de la capacidad del sifón causada por la introducción del aire. La profundidad de sumergencia de la abertura superior del sifón se recomienda que este comprendida entre un mínimo de 1.1 hv y un máximo de 1.5 hv. hh = carga de velocidad = V

2

/2g

Donde: v: velocidad en el canal (m/s) g: aceleración gravedad (9.81 m/s) b. Rejilla de entrada y Salida: La rejilla de entrada se acostumbra hacerla con varillas de 3/8" de diámetro o varillas cuadradas de 0.95 x 0.95 cm2(3/8" x 3/8") colocados a cada 10 cm, y soldadas a un marco de 2.54 x 1.27cm2 (1" x 1/2"). Su objeto de la rejilla de entrada es el impedir o disminuir la entrada al conducto de basuras y objetos extraños que impidan el funcionamiento correcto del conducto y la rejilla de salida para evitar el ingreso de objetos extraños o personas. c. Tuberías de presión: Son tuberías que transportan agua bajo presión. Para que los costos de mantenimiento sean bajos hay que colocar soportes y los anclajes de la tubería en pendientes estables y encontrar buenos cimientos. No deber haber peligro de erosión por desprendimiento de laderas, pero si acceso seguro para hacer mantenimiento y reparación. c.1 Material usado para tubería de presión: El acero comercial fue fabricado con plancha de acero roladas y soldada. En general las tuberías de acero que están protegidas por una capa de pintura u otra capa de Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas protección pueden durar hasta 20 años. Además, son efectivas en resistencia a impactos pero son pesadas, se unen mediante bridas, soldadura o juntas metálicas. Evitar enterrar las tuberías de presión debido a que corren el riesgo de corroerse. c.2 Velocidades en el conducto: Las velocidades de diseño en sifones grandes es de 2.5 - 3.5 m/s, mientras que en sifones pequeños es de 1.6 m/s. Un sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor que 500 veces el diámetro. d. Funcionamiento del sifón: El sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada y a la salida. Aplicamos Energía en 1 y 2:

Otra fórmula usada es:

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Polikouski y Perelman Donde: Vt: velocidad media en la tubería (m/s) D: diámetro de la tubería de acero (m) El sifón funciona por diferencia de cargas, esta diferencia de cargas debe absorber todas las pérdidas en el sifón. La diferencia de carga AZ debe ser mayor a las pérdidas totales. e. Válvula de purga de agua y lodos: Se coloca en la parte más baja de los barriles, permite evacuar el agua que se quede almacenada en el conducto cuando se para el sifón o para desalojar lodos. Para su limpieza o reparación, y consistirá en válvulas de compuerta deslizante de las dimensiones que se estime conveniente de acuerdo con el caudal a desalojar. Ejemplo de diseño Diseñar un sifón invertido en el cruce de un canal con la panamericana las características del cruce se presenta en la Fig. 1 y las características del canal arriba y aguas debajo del cruce son: Z = 1.5 3 Q = 1 m /s S=1% b = 1.0 m n = 0.025 Y = 0.7 m V = 0.7 m/s 2

V 2 g = 0.025 m La pendiente aguas arriba y aguas abajo es de 1 % y las cotas según el perfil del canal son: Km. 1 + 030 = 46.725 m.s.n.m. Km 1 + 070 = 46.443 m.s.n.m. FIGURA 1

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Solución Con la información topográfica del perfil del terreno en el cruce y el perfil del canal, se efectúa el dimensionamiento previo de la figura adjunta, el cual si cumple con los requisitos hidráulicos necesarios, se puede aceptar como solución al problema, en caso contrario, se hará los ajustes necesarios. 1.

Selección del diámetro del tubo Asumimos una velocidad de 1.5 m/seg A=Q/V=1.0/1.5 A=0.67 m

2

D21 π A= 4 Di = 0.92, escogemos Di = 36” = 0.9144 m El nuevo valor del área será: A=0.637

m2

Y la velocidad de diseño: V = 1.52 m/s

V2 =0.118 m 2g 2. Longitud de transiciones T1 = b + 2 Z Y = 1 + 2 x 1.5 x 0.7 = 3.1 T2= 0.9144 m

T 1 −T 2 ∝ Lt= 2 tg ∝/2 ; para 2 =25 ° Lt = 2.35 m Lt = 4 Di Lt = 3.67 ≈ 3.70 Escogemos: Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas Lt = 3.70 m α/2 = 16º30’ 3. Nivel de agua en 1 Del km 1+030 al punto 1 según la Fig. 2 adjunta, hay 6.41 m, luego la cota de fondo en 1 será:

36 46.725 – (6.41 x 0.001) = 46.719 m.s.n.m. El nivel del agua en 1: 46.719 + 0.7 = 47.419 m.s.n.m. 4.

Cota de fondo en 2 FIGURA 2

Cota de fondo en 2: 47.419 = (Hte – 1.5 Hv)

Di

0.9144

Hte= cos 12° = 0.9787 =0.935 m

1.5 hv=

(

2 Vt 2 V 1 − =1.5(0.118−0.025) 2g 2g

)

1.5hv=0.14 m Cota de fondo en 2: 46.344 m.s.n.m. 5.

Cota de fondo en 3 α1= 12º escogido previamente Sen 12º = h/5.0 h = 1.04 m Luego: 46.344 – 1.04 = 45.304 Cota de fondo en 3: 45.304 m.s.n.m.

6.

Cota de fondo en 4 Longitud de tubo horizontal: 10 m 10 x 0.005 = 0.05 45.304 – 0.05 = 45.254 Cota de fondo en 4: 45.254 m.s.n.m.

7. Cota de fondo en 5 Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

Saltos de Agua, Gradas Escalonadas α2= 12º Sen 12º = h/4 h = 0.8316 m Luego: 45.254 + 0.8316 = 46.086 Cota de fondo 5: 46.086 m.s.n.m. 8.

Cálculo del valor P en la salida FIGURA 3

El máximo valor en P en la entrada debe ser ¾ D y en la salida ½ D; luego P en la salida: 0.9144÷ 2 = 0.4572 De otro lado se tiene que la cota en 6 será: La distancia entre el punto 6 y el km 1 + 070: 7.388 La cota en 6 es: 46.443 – 0.0074 = 46.436 m.s.n.m. Cota 6 – cota 5 = 46.436 – 46.086 = 0.35 m Escogemos el valor P = 0.35 para que la cota 6 de la transición coincida con la de la rasante del canal. 9. Inclinación de los tubos doblados (codos)

4.89

A la entrada: 1.04 =4.7 4.7:1 es más plano que 2:1, se acepta la inclinación

3.912

A la salida: 0.832 =4.7 4.7:1 igual que la entrada aceptamos la inclinación 10. Carga hidráulica disponible Cota 1 + tirante = 46.719 + 0.7 = 47.419 m.s.n.m. Cota 6 + tirante = 46.346 + 0.7 = 47.136 m.s.n.m. Carga disponible = 0.283 m Ramón Chirinos Ascoy , Vania Uceda Mostacero, Pamela Neyra Carbonell, Pamela Estrada Salazar

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11. Cálculo de las pérdidas de carga Pérdida por entrada: 0.4 (0.0938) = 0.037 Pérdida por salida: 0.65 (0.0939) = 0.060

L Vt 2 Pérdidas por fricción: f D 2 g =0.061 Pérdidas por codos: Pcod. f = 0.025 L = 19.0 m D = 4R = 0.9144 Pcod. =

[ √ 0.25

]

12° Vt 2 x =0.022 90 ° 2 g

Para mayor seguridad las pérdidas totales se incrementaran en un 10%. Luego: 1.1 x 0.16 = 0.198 m Podemos deducir que la carga disponible menos las pérdidas totales son de: 0.283 – 0.198 = 0.085 m Lo que significa que no habrá problema hidráulico. 12. Cálculo de la sumergencia a la salida Altura de sumergencia (0.70 + 0.35) – Hte

Di

0.9144

Hte= cos 12° = 0.9787 =0.935 m Altura de sumergencia: 1.05 – 0.035 = 0.115 m Este valor no debe exceder a:

Hte =¿ 156.06m 6

Luego: 0.115 < 0.156 Se acepta el valor de sumergencia puesto que es menor a la altura permisible. 13. Longitud de protección con enrocado Lp = 3 Di = 2.74 ≈ 2.80 m El proyecto preliminar trazado en la Fig. 6 - 3, se considera la solución al problema puesto que cumple con los requisitos hidráulicos.

CONCLUSION -

La calidad de la información es vital para realizar los cálculos en el diseño tanto de saltos de agua como de sifones, ya que de no ser así se realizarán

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estructuras que no se ajuste a las necesidades y alcance los fines para los que fue destinada su construcción. -

Se dio a conocer a la perfección las ecuaciones básicas que servirán para el diseño de caídas de agua y sifones.

-

Se han desarrollado ejercicios de diseño de sifón y caídas, en concordancia a las Normas Técnicas Vigentes y la buena práctica de la ingeniería hidráulica comprendiendo a fondo los temas ya mencionados.

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