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SOLUCIONARIO DE SEGUNDO EXAMEN PARCIAL DE IRRIGACIONES

P2.- Para un sector riego de 800 has la demanda se calcula con un MR=0.9 l.p.s.h, donde el canal

principal tienen que pasar una autopista de ancho 25m, taludes de corte 0.75 y relleno sobre la

clave de 1.20, mediante un sifón invertido , Antes se elimina un 25% del gasto se pide :

a. Evaluar el funcionamiento actual

b. Evaluar su funcionamiento futuro, si el ancho de vía se duplica manteniendo las cotas

indicadas.

SOLUCION:

DATOS

3330.950 m.s.n.m SENTIDO3328.950 m.s.n.m DE CALCULO

Cota plataforma 3326.950 m.s.n.m Q

0.54 m3/s ❻ y1

2.5 m/s ❶0.002

0.01864

0.75

22.5

12.5

45

45

25 m

1.- CALCULAR LAS DIMENSIONES DEL CANAL

b = 1 y

A = b x y

P = b + 2y

y= 0.551 m

0.225073658 0.08097748

Dimensiones finales del canal

b = 0.551 m 0.60 m

y = 0.551 m 0.55 m

V= 1.633 m/seg

2.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CONDUCTO

A= 0.216 m2

D = 0.52 m

D = 20.65 pulg.

Dcomercial = 10 pulg. = 0.254 m

Calculo de los otros parametros hidraulicos:

a.-Perimetro Mojado P= 0.80 m

b.-Area A= 0.051 m2

c.-Velocidad corregida V= 10.66 m/seg

d.-Radio Hidraulico R= 0.064 m

d.-Numero de Reynold Re= 2706880.891 5.48*105 FLUJO TURBULENTO

Z =

αi

αs

b

g

A =

Cota de Ingreso

Cota de Salida

Qdemanda

Velocidad

S=

n =

nP

SAQ

.

.3/2

2/13/5

A

D4

5

34

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3.- CALCULO DE TRANSICIONES (INGRESO Y SALIDA)

CALCULO DE LAS TRANSICIONES EXTERIORES DE TRAPEZOIDAL A RECTANGULAR:

Transicion de ingreso: 0.4176579 m 0.4 m

Transicion de salida: 0.7803507 m 0.8 m

CALCULO DE LA TRANSICION INTERIOR DE RECTANGULAR A CIRCULAR:

Li = 0.381 m

4.- CALCULO DE LA CARGA DISPONIBLE

Calculo de las diferencias ∆z

∆z = 2.00 m

Calculo de perdidas totales aproximadas

hf = SE . L

Para una tuberia llena se considera: R = D/4

SE = 1.557

αi

Calculo de la longitud del sifon

L = hi/Senαi+Ancho plataforma+hs/Senαs

L= 33.49 m

hf = = 52.145

= 65.181

= 65.181 m < 2 m OK

gtT

L e tan2

ft hh 25.1

2

3

2

3969.0

.

D

nvS E

Zht

DLi

5.1

L

D

nvh f

2

3

2

3969.0

.

ft hh 25.1

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hs = 1.788 m

P3/ϒ = 3.122 m

Calculo de P4/ϒ y hf4-3

Z4-Z3 = Diferencia de cotas entre los puntos 4 y 3

y4 = y3 = D

V4=V3=V = Velocidad en el ducto

L = 33.49 m

hf4-3 52.145 m

hcodos = 2.04657 m

Cota 3 = Cota 2 Cota 1- L tang αs 3328.150 m.s.n.m

Cota 4 = Cota 5 Cota 6- L tang αi 3330.550 m.s.n.m

34

2

3

33

2

44

44 22

fcodoshh

g

vyZ

g

vpyZ

LD

nVh

f.

3969.0

.2

3/234

22

3

29025.0

g

Vh

CODOS

P4/ϒ = 51.791 m

Calculo de y5 y he

Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 5 y 4

Z5 = Z4

y4 = D

he= 2.894 m

Z5 = Z6-L Tang b 3330.550 msnm

Resolviendo por tanteos para y5 = 0.32

2.569681965 = 8.93686633

Calculo de y6 y hte

Se aplica la ecuacion de Bernoulli entre 6 y 5

Z6 - Z5 = Diferencia de cotas entre estos dos puntos

Calculo del % de ahogamiento: CALCULO DEL % DE AHOGAMIENTO:

eh

g

vpyZ

g

vyZ

22

2

44

44

2

5

55

24 )2

(g

VKh

ete

teh

g

vyZ

g

vyZ

22

2

5

55

2

6

66

100% 2 xd

dyA

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d = D/ Cos g 0.3592109

%A = 10.92% > 10% OK

hte = 0.52842488 m

CALCULO DE LAS PERDIDAS TOTALES

ht = hte + he + hf + hcodos + hs + hts

ht = 58.90155 m

OK!

)2

(

2

6

2

52

g

vvKh

stte

Zht

a. Para el primer caso se puede observar que el sifón funciona exitosamente

b. Para el caso segundo caso si el ancho se duplica ,manteniendo las cotas indicadas se puede observar en la hoja de cálculo que funciona sin ningún problema

P3.- En un canal principal se conduce un gasto de 3.00 m3/seg, para un sub sector de riego

particional el caudal de la forma que el caudal pasante es el 75% y el caudal saliente se de 25%.Se

pide realizar el diseño hidráulico de un partidor de barrera triangular para esa condición.

caudal (m3/s) porcentaje (%)3 100

2.25 75.000.75 25.00

0.0001 m

1.- ANALISIS DEL CANAL ENTRANTE

calculo de la altura critica del canal de entrada

hc = 451.015 m

canal entrante (Qe)canal pasante (Qp)canal saliente (Qs)

b

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2.- ANALISIS DEL CANAL SALIENTE

Q 0.75 m3/sb3 1 mZ 1.5S 0.001n 0.025 para canal l impion 0.03 para canal sucio

ubicación de cuchilla divisoria debe ser proporcional a los derechos del agua

b2 0.000

hn2 (m) 0.604 hn2 (m) 0.661V2 (m/s) 0.643 V2 (m/s) 0.562

lo que interesa conocer es h1 al termino del resalto. Para esto se realiza un balance energetico entre 1 y 2

A 0.9*h1

h1 (m) 0.56 h1 (m) 0.625V1 (m/s) 1.468 V1 (m/s) 1.315

L2 2.983 mLTA 5.2 m

CANAL LIMPIO CANAL SUCIO

CANAL LIMPIO CANAL SUCIO

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3.- ANALISIS DEL CANAL PASANTE

Q 2.25 m3/sb4 2 ancho bazal canal trapezoidalZ 1.5S 0.0006 para canal l impion 0.025 para canal sucion 0.03

ubicación de cuchilla divisoria debe ser proporcional a los derechos del agua

b4 0.000075 m

hn2 (m) 0.719 hn2 (m) 0.792V2 (m/s) 0.603 V2 (m/s) 0.528

lo que interesa conocer es h1 al termino del resalto. Para esto se realiza un balance energetico entre 1 y 2

A 1.6*h1

h1 (m) 0.691 h1 (m) 0.769V1 (m/s) 1.21 V1 (m/s) 1.084

L2 4.376 mL TA 6.9 m

4.- DISEÑO GEOMETRICO DE LA BARRERA

las dimensiones de la barrera a definir son las siguientes

X1 1.88

si K = 0.8

a 0.33 m

reemplazando en las ecuaciones anteriores se tiene

LB 1.773 m2c 0.482 mrc 1.23 me 0.025 m

este ultimo valor de h1 = 0.769 m es el que definira la altura que deben tener las cuchillas, para que estas no sean rebasadas, por lo anterior se utilizara un alto de cuchilla de 0.9 m como

minimo

CANAL SUCIO

CANAL LIMPIO CANAL SUCIO

CANAL LIMPIO

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5.- CALCULO DEL LARGO DEL RESALTO

Se estudiara el desarrollo del resalto en ambos canales considerando sus cauces limpios

canal saliente

X1 1.37

X0 0.65

2.11

con los datos obtenidos se calcula L = 5

por lo tantoRCS 2.05 m

esto indica que el canal de salida debe medir por lo menos 2.05 m

canal pasante

X1 1.685

X0 0.65

2.6

con los datos obtenidos se calcula L = 6

por lo tantoRCp 2.46 m

0.246 m2.214 m

por lo tanto el canal pasante debe medir menos de 2.214 m

LONGITUD DEL RESALTO EN LA BARRERALONGITUD DEL RESALTO EN LA BARRERA

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P4.- En un canal principal se conduce un gasto de 0.8 m3/seg; para un sub sector de riego se tiene

que derivar un caudal, de tal forma que el caudal a derivar sea el 20%. Se pide realizar el diseño

hidráulico de la forma lateral para esa condición.

SOLUCION:

DATOS DEL CANAL DATO DEL CANAL

LATERAL

n 0.015 n’ 0.015

S 0.003 S’ 0.002

B 0.90m b’ 0.50m

Z 0.75 Z’

L

0.5

3.00

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De un canal trapezoidal, se desea derivar a un canal lateral un caudal de 250lps; las caracteristicas dedichos canales son:

0.8

0.003

0.75

0.015

3200

0.160.5

0.0020.5

0.0150.483

0.4844

Diseñar la obra de toma sabiendo que la cota de fondo del canal principal en el sitio de toma es de3250 msnm y que la longitud de tuberia es de 5m.

5

CANAL PRINCIPAL TRAPEZOIDAL

CANAL LATERAL

Q(m3/s)b(m)

COTA FONDO CANAL

n

Q(m3/s)

S

Z

SZny

v(m/s)

Longitud de tuberia (m)

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SOLUCION:

I) Hallar el tirante en el canal principal:

Para el canal trapezoidal Principal:

Para una MEH:

b/y: 1 b: 0.606y

y: 0.431

0.21908902 0.17228033

Por similutud del tanteo: y 0.431b 0.26

II) Como recomendación el libro de Maximo Villon, sugiere que la velocidad en el conducto NO debe ser mayor a 1.07 m/s.Por lo tanto tomamos el dato del problema v= 0.4844 m/s ( por ser menor que el valor recomendado).

III) Calculamos el area:

A: 0.33

IV) Diametro de la tuberia:

D(m): 0.648D(pulg): 25.51

Dcomercial(pulg): 32Dcomercial(m): 0.813

n

SRAQ

2/13/2 **

22( 1 )b

Z Zy

2( )A b zy y by zy

212 zybP

3/22

3/52

2/1)12606.0(

)106.2(*

yzy

y

S

nQ

v

QA

AD

DA

4

4

* 2

22 5.1606.0 yyA

212606.0 zyyP

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V) Recalculamos el area:

A: 0.519

VI) Recalculamos la velocidad:

v: 0.308

VII) Calcular la carga de velocidad en la tuberia:

hv: 0.005

VIII) Calcular la carag total ∆h:

Ke1

0.780.5

0.230.1

0.004

Considerando: Tuberia de concreto: n: 0.015Entrada con arista angulo recto: Ke: 0.5

∆h: 0.008

Entrada con arista l igeramente redondeada

FORMA DE ENTRADA

Entrada con arista completamente redondeada r/D =0.15

Compuerta en pared delgada-contracion suprimida en los lados y en el fondo

Entrada abocinada circular

Tubo entranteEntrada con arista en angulo recto

g

vhv

2

2

hvD

Lh *)*028.05.1(

333.1

g

v

D

Lnkh e 2

*)579.124

1(22

333.1

2

IX) Calcular la sumergencia a la entrada (Sme):

Sme: 0.085

X) Calcular la sumergencia de la salida (Sms):

Nota: en Sms la hv=0

Sms: 0.0762 (3")

XI) Calcular los lados de la caja de entrada:

B: 1.118

XII) Calcular la carga en la caja:

h: 0.182

B=Longitud de la cresta,que en este caso se considerara igual al ancho de la caja de entrada de la toma ya que se calcula como un vertedero de pared delgada

0762.078.1 hvSme

0762.078.1 hvSme

mSms 0762.0

3/22/3 )*84.1

(**84.1B

QhhBQ

mDB 305.0

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XIII) Calcular cotas:

3200.4313200.2493199.5333200.3463199.4313200.4233199.5343199.940

XIV) Calcular la longitud de salida

De acuerdo a HINDS: T:Espejo de aguaD:Diametro de la tuberia

Hallando espejo de agua en canal lateral:

Considerando trapezoidal: T: 0.983

L(m): 0.205

Por calculo la longitud de salida es MENOR a Lmin=1.525m; y por ello se toma el valorrecomendado para la longitud de salida:

L(m): 1.525

XV) Calcular el talud de la transicion de salida:

Para ello:∆H: 0.410L: 1.525Z: 3.72

TALUD:

Cota E = SLAL -y2

SLAC=Cota fondo del canal principal +y1Cota A=SLAC -hCota B=SLAC -Sme -DCota B¨= Cota B + DCota C=Cota B- 4pulg.=Cota B-0.1016mSLAL=SLAC-∆hCota D= SLAL-Sms -D

mL 525.1min

zybT 2

º5.222Tg

DTL

1:4:maximoTalud

1/4