DISEÑO HIDRAULICO DE TUNELES

1. DIAMETRO DEL TUNEL DE DESVIO

Gasto de diseño (Q): 75 m3/sg

Longitud aproximada (L): 129 m

Pendiente (S): 0.0222 m/m

Revestido (Concreto n) : 0.015

Velocidad recomendada para el paso del agua sobre el concreto es V = 8 m/s

El diámetro del tunel se calculo con la formula:

D (Calculado)= 3.45 m

D (Asumido) = 3.50 m

Cálculo del tirante Normal.

At = Area hidraulica tubo lleno:

At= 9.62 m2

Vt = Velocidad para tubo lleno = Q/A

Q= 75.00 m3/sg

Vt= 7.80 m/sg

Radio hidraulico para tubo lleno: A/P

D= 3.50 m

P= 11.00 m

Rt= 0.87 m

V'm= Velocidad promedio entre la salida del tunel y las del tubo lleno.

Vc= 5.10 m/sg

V'm= 6.45 m/sg

R'm= Radio hidraulico promedio entre los radios hidraulicos de la salida del tunel y del tubo lleno.

Rc= 1.36 m

R'm= 1.12 m

n= coeficiente de rugosidad del concreto: 0.015

h + 5625 3.50 m + 1.25 * 5625

19.62 * Ar2 1816.15

h + 286.70 7.37 m

Q=A∗V

At=〖 πD〗^2/4

h+Q^2/〖 2g∗Ar〗^2 =Ye+(1+Ke)∗Q^2/(2g∗〖 At〗^2 )=

=

Ar^2

Con: h= 7

Ar= 300

h+ 0.003 7.37 m

Area de Rejillas.

Tunel de desvio - Caudal: 75.00 m3/sg

Tunel de servicio - Caudal: 86.00 m3/sg

Q= 11.00 m3/sg

v= 1.00 m/sg

A= 11.00 m2

A(asumida)= 11.00 m2

2. DIAMETRO DEL TUNEL DE SERVICIO

Gasto de diseño (Q): 86 m3/sg

Longitud aproximada (L): 276 m

Pendiente (S): 0.0222 m/m

Revestido (Concreto n) : 0.015

Velocidad recomendada para el paso del agua sobre el concreto es V = 8 m/s

El diámetro del tunel se calculo con la formula:

D (Calculado)= 3.70 m

D (Asumido) = 4.00 m

Cálculo del tirante Normal.

3. PERDIDAS DE CARGA

1.- Pérdidas por Entrada (he).

k= 0.25 aristas redondeadas.

he= 0.013 m

2.- Pérdidas por Rejillas (hr):

Ag= 19.20 m2

An= 14.40 m2

Vn= 0.76 m/sg

Arej=Q/V

he=(kV^2)/2g

k_t=1.45-0.45∗An/Ag (An/Ag)^2

Vn=Q/An

=

=

Q=A∗V

Kt= 1.26

hr= 0.002 m

3.- Pérdias por Fricción (En los rieles):

n= 0.015

L= 80.00 m

A= 11.00 m2

D= 3.74 m2

P= 11.76 m

R= 0.94 m

hf1= 0.020 m

4.- Pérdidas en el codo (Cambio de Dirección).

k= 0.21

hc= 0.01 m

5.- Pérdidas por fricción en el Tunel de desvio.

V= 1.00 m/sg

n= 0.015

L= 129.00 m

A= 9.62 m2

D= 3.50 m2

P= 11.00 m

R= 0.87 m

hf1= 0.035 m

6.- Pérdidas por cambio de diámetro. Se propone diametro de: 4.00 m

V= 7.80 m/sg

A= 12.57 m

P= 12.57 m

R= 1.00 m

hred= 3.10 m

7.-Pérdidas por fricción del tunel de servicio de 4.0m de diámetro.

L= 276.00 m

hf= 3.774 m

8.- Pérdidas por Válvulas de mariposa.

hr=k_t∗(Vn/2g)^2

hf1=(Vn/R^(2⁄3) )^2∗L

k_t=1.45-0.45∗An/Ag (An/Ag)^2

hc=(kV^2)/2ghf1=(Vn/R^(2⁄3) )^2∗L

hred=KR∗〖 Vm〗^2/2g KR=d/D

hf=(Vn/R^(2⁄3) )^2∗L

Cq= 1.62

Q= 75 m3/sg

AH= 0.853 m

9.- Válvula de chorro divergente.

Elevación de la plantilla en la estación de la válvula divergente. 2533.25

Altura libre debajo del tubo 2.41

Radio del tubo 2

===========

Elevacion eje tubo y válvula 2537.66

Elevación mínima de operación: 2572.53

Diferencia = 2572.53 m - 2537.66 m = 34.87 m

Sumatoria de Pérdidas.

h1= 0.01 m

h2= 0.00 m

h3= 0.02 m

h4= 0.01 m

h5= 0.03 m

h6= 3.10 m

h7= 3.77 m

h8= 0.85 m

7.80 m

Aplicando la fórmula:

H= 34.87 m - 7.80 m = 27.07

Cd= 0.82 (Válvula totalmente abierta)

Q= 237 m3/sg

Q= 237 m3/sg > 86 m3/sg ok

Q=Cq∗D^2∗√(g∗AH)AH=Q^2/(〖 Cq〗^2∗D^4∗g)

Q=Cd∗A∗√2gH

Q=Cd∗A∗√2gH