02 Diseño azud disipación método 1

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Diseño hidráulico del azud
a. Calculo de la carga sobre el vertedero.
Ec. 1
Q: Caudal máximo de crecida para T años de periodo retorno [m
3/s]
H: Carga efectiva sobre el azud [m]
B: Ancho del azud [m]
C: Coeficiente de descarga.
Según Konavalov, el coeficiente de descarga se calcula con la siguiente expresión.
Ec. 2
De la ecuación 1 y 2 se obtiene.
Q= 10 m
3/s
B= 12.63 m
W= 1 m
Mediante iteracines sucesivas se encuentra Ho
Q= 10 Objetivo
Ho= 0.550068 m
C= 1.94076
DISEÑO DE PRESA DERIVADORA MÉTODO 1
Donde:
Datos
𝑸 = 𝑪𝑩𝑯
𝟑
𝟐
𝑪 = 𝟐𝒈 𝟎. 𝟒𝟎𝟕 +
𝟎. 𝟎𝟒𝟓𝑯
𝑯𝒐 +𝑾
𝟏 + 𝟎. 𝟐𝟖𝟓
𝑯𝒐
𝑯𝒐 +𝑾
𝟐
Q= 𝟐𝒈 𝟎. 𝟒𝟎𝟕 +
𝟎.𝟎𝟒𝟓𝑯𝒐
𝑯𝒐+𝑾
𝟏 + 𝟎. 𝟐𝟖𝟓
𝑯𝒐
𝑯𝒐+𝑾
𝟐
𝑩𝑯𝒐𝟑/𝟐
Perfil tipo Creager
El perfil tipo Creager estan en función de la carga hidráulica por encima de la cresta del vertedero.
X/Ho Y/Ho X/Ho Y/Ho
0.00 -0.125 2.00 -1.393
0.05 -0.066 2.25 -1.795
0.10 -0.033 2.50 -2.247
0.15 -0.014 2.75 -2.749
0.20 -0.004 3.00 -3.303
0.30 0.000 3.25 -3.904
0.40 -0.011 3.50 -4.556
0.50 -0.034 3.75 -5.259
0.75 -0.129 4.00 -6.013
1.00 -0.283 4.25 -6.815
1.25 -0.487 4.50 -7.668
1.50 -0.739 4.75 -8.571
1.75 -1.041 5.00 -9.523
Donde x e y son las coordenadas del perfil.
Q= 10 m
3/s
B= 12.63 m
Ho= 0.550068 m
hd= 0.550068333 m
Tabla 26. Coordenadas para un perfil tipo Creager
Datos
Condición
Pruebas en modelos sobre vertederos han demostrado que el efecto de la velocidad cuando la relacion W/Ho es mayor a 1.33.
Ho: Carga hidráulica total aguas arriba del azud.𝑯𝒅 = 𝑯𝒐 +
𝑸𝟐
𝟐𝒈 𝑩(𝑯𝒐+ 𝑷) 𝟐
𝑾
𝑯𝒐
> 𝟏. 𝟑𝟑 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑯𝒅 = 𝑯𝒐
𝑾
𝑯𝒐
< 𝟏. 𝟑𝟑 𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑯𝒅 = 𝑯𝒐 + 𝒉𝒂 𝒉𝒂 =
𝑸
𝑾+𝑯𝒐 𝑩
𝟐
𝟐𝒈
a. Coordenadas del perfil Creager para: Hd= 0.550068 m
X/Ho Y/Ho X Y
0.00 -0.125 0.00 -0.069
0.05 -0.066 0.03 -0.036
0.10 -0.033 0.06 -0.018
0.15 -0.014 0.08 -0.008
0.20 -0.004 0.11 -0.002
0.30 0.000 0.17 0.000
0.40 -0.011 0.22 -0.006
0.50 -0.034 0.28 -0.019
0.75 -0.129 0.41 -0.071
1.00 -0.283 0.55 -0.156
1.25 -0.487 0.69 -0.268
1.50 -0.739 0.83 -0.407
1.75 -1.041 0.96 -0.573
2.00 -1.393 1.10 -0.766
2.25 -1.795 1.24 -0.987
2.50 -2.247 1.38 -1.236
2.75 -2.749 1.51 -1.512
3.00 -3.303 1.65 -1.817
3.25 -3.904 1.79 -2.147
3.50 -4.556 1.93 -2.506
3.75 -5.259 2.06 -2.893
4.00 -6.013 2.20 -3.308
4.25 -6.815 2.34 -3.749
4.50 -7.668 2.48 -4.218
4.75 -8.571 2.61 -4.715
5.00 -9.523 2.75 -5.238
Disipación de energía
a. Obtención del tirante conjugado menor y1.
Q: Caudal máximo de crecida para T años de periodo retorno [m
3/s]
Ht: Carga efectiva sobre el azud [m]
B: Ancho del azud [m]
k: Coeficiente de pérdidas que varia entre 0.1 a 0.2
y1: Tirante conjugado menor 
Cuando se construye un azud o un dique en un río, existe una diferencia de energía entre aguas arriba y aguas abajo del azud, 
que si no se disipa puede producir erosión al pie de este poniendo en peligro la obra.
Donde:
y = 0.01763x3 - 0.81202x2 + 0.20858x - 0.02854
R² = 0.99995
-6.00
-5.00
-4.00
-3.00
-2.00
-1.00
0.00
0
.0
0
0
.5
0
1
.0
0
1
.5
0
2
.0
0
2
.5
0
3
.0
0
Y
X
Perfil Creager
𝒚𝟏 =
𝑸 𝟏 + 𝒌
𝑩 𝟐𝒈 𝑯𝒕 − 𝒚𝟏
Inicialmente sin dentellón p=0, de spues de verifica si es necesario y se recalcula y1. p= 0 m
Q: 10 m
3/s
B: 12.63 m
Hd: 0.550068 m
W: 1 m
k: 0.2
Cálculos Ht= 1.550068 m
y1= 0.166468 m
y1= -1E-06 Objeto
F1= 3.721924 Supercrítico
Cáculo del tirante conjugado mayor.
y2= 0.796929 m
F2= 0.355331 Subcrítico
Tirante normal aguas abajo el cuenco amortiguador.
Qd= 10 m
3/s
S= 0.005 m
B= 12.63 m
n= 0.028 m
yn= 0.514479 m
Qd= 10 Objeto
Propiedades geometricas 
z= 0
yn= 0.514479
A= 6.497867 m
2
F= 0.685032
P= 13.65896 m V= 1.538966 m/s
Rh= 0.475722 m E= 0.635193 m
T= 12.63 m
D= 0.514479 m
a. y2 es mayor que yn En este caso, es resalto se traslada hacia abajo.
Datos
Datos
Datos
𝑯𝒕 = 𝑾+𝑯𝒅 +p
𝑭𝟏 =
𝑸
𝑩 𝒈𝒚𝟏
𝟑
𝒚𝟐 = −
𝒚𝟏
𝟐
+
𝒚𝟏
𝟐
𝟒
+
𝟐𝑸𝟐
𝒈𝑩𝟐𝒚𝟏
𝑸 =
𝟏
𝒏
(𝑩𝒚𝒏)
𝟓/𝟑
(𝑩 + 𝟐𝒚𝒏)
𝟐/𝟑
𝑺𝟏/𝟐
Primera iteración.
Q: 10 m
3/s p= 0.28245 m
B: 12.63 m
Hd: 0.550068 m
W: 1 m
k: 0.2
Cálculos Ht= 1.832518 m
y1= 0.151004 m
y1= 2.97E-07 Objeto
F1= 4.308039 Supercrítico
Cáculo del tirante conjugado mayor.
y2= 0.847581 m 0.847581 = 0.796929
F2= 0.323959 Subcrítico
Segunda iteración
Q: 10 m
3/s p= 0.333102 m
B: 12.63 m
Hd: 0.550068 m
W: 1 m
k: 0.2
Cálculos Ht= 1.88317 m
y1= 0.14868 m
y1= -2E-11 Objeto
F1= 4.40945 Supercrítico
Cáculo del tirante conjugado mayor.
y2= 0.855788 m 0.855788 = 0.847581
F2= 0.31931 Subcrítico
Datos
Datos
𝒛 = 𝒚𝟐 − 𝒚𝒏
𝑯𝒕 = 𝑾+𝑯𝒅 + 𝒑
𝒚𝟏 =
𝑸 𝟏 + 𝒌
𝑩 𝟐𝒈 𝑯𝒕 − 𝒚𝟏
𝒚𝟐 = −
𝒚𝟏
𝟐
+
𝒚𝟏
𝟐
𝟒
+
𝟐𝑸𝟐
𝒈𝑩𝟐𝒚𝟏
𝒛 = 𝒚𝟐 − 𝒚𝒏
𝑯𝒕 = 𝑾+𝑯+ 𝒛
𝒚𝟏 =
𝑸 𝟏 + 𝒌
𝑩 𝟐𝒈 𝑯𝒕 − 𝒚𝟏
𝒚𝟐 = −
𝒚𝟏
𝟐
+
𝒚𝟏
𝟐
𝟒
+
𝟐𝑸𝟐
𝒈𝑩𝟐𝒚𝟏
Tercera iteración
Q: 10 m
3/s p= 0.341309 m
B: 12.63 m
Hd: 0.550068 m
W: 1 m
k: 0.2
Cálculos Ht= 1.891378 m
y1= 0.148314 m
y1= -2.4E-11 Objeto
F1= 4.425787 Supercrítico
Cáculo del tirante conjugado mayor.
y2= 0.857097 m 0.857097 = 0.855788
F2= 0.318579 Subcrítico
Datos
𝒛 = 𝒚𝟐 − 𝒚𝒏
𝑯𝒕 = 𝑾+𝑯+ 𝒛
𝒚𝟏 =
𝑸 𝟏 + 𝒌
𝑩 𝟐𝒈 𝑯𝒕 − 𝒚𝟏
𝒚𝟐 = −
𝒚𝟏
𝟐
+
𝒚𝟏
𝟐
𝟒
+
𝟐𝑸𝟐
𝒈𝑩𝟐𝒚𝟏