HIDRÁULICA APLICADA AL DISEÑO DE OBRAS [PDF]
Autor: Horacio Mery M.
RIL Editores
Primera Edición 2013 - Chile
PRESENTACIÓN
La Sociedad Chilena de Ingeniería Hidráulica, fiel a sus estatutos, en el sentido de propender a la difusión de la disciplina hidráulica, ha decidido auspiciar y patrocinar la edición del libro “Hidráulica aplicada al diseño de obras” de don Horacio Mery Mery, que sin duda será una obra de consulta para todos aquellos que nos dedicamos a la práctica de la ingeniería hidráulica, ya sea como profesional, académico o investigador.
Esta obra contiene tres partes, a saber: “Temas generales del Diseño Hidráulico”, que abarca la temática del gasto sólido, erosión, sedimentos, protección de enrocados y socavación. “Válvulas, Compuertas y otras Obras Específicas”, donde se desarrollan temas como vertederos, sifones, transiciones, alcantarillas, rejas, etc., además de válvulas y compuertas. En la tercera parte “Bocatomas y Canales”, aparecen muy bien explicados los temas de los diferentes tipos de bocatomas, en ríos de llanura, de montaña y en embalses y lagos, como también canales revestidos y no revestidos. En cada una de las partes del libro, los diversos temas se muestran en forma didáctica, actualizada y muy bien documentada, matizado por la experiencia de su autor.
Don Horacio Mery M. distinguido Ingeniero Hidráulico con una gran experiencia profesional y docente en Ingeniería Hidráulica en general y Obras Hidráulicas en particular, nos entrega en este libro parte de su fructífera y larga experiencia desarrollada en Endesa y otras instituciones en que trabajó con la claridad de gran académico.
Este libro está llamado a ser un valioso libro de consulta, absolutamente fundamental en la biblioteca de cualquier Ingeniero Hidráulico. Esperamos, que más temprano que tarde, don Horacio finalice las partes dedicada a “Tuberías y Túneles” y a los “Escurrimientos Transitorios”. ya sea para complementar
esta obra o editar una nueva.
José Vargas Baecheler
CONTENIDO
I parte. Temas generales del diseño hidráulico
1.1. Introducción
1.1.1 Gasto Sólido
1.1.2. Acarreo de fondo
1.1.3. Acarreo en suspensión
1.1.4. Arrastre de cuerpos flotantes
1.2. Gasto líquido
1.2.1 Medición del caudal líquido
1.2.2 Régimen de caudales
1.2.3 Crecidas
1.3. Hidráulica de las corrientes aluviales
1.3.1. Nociones de morfología fluvial
1.3.2. Relaciones empíricas de formas
1.3.3. Caudal dominante
1.3.4. Características de los cauces naturales
1.3.5. Fórmula racional
1.3.6. Distribución de velocidades en el flujo turbulento
1.3.7. Perfil de velocidad en un canal aluvial
1.3.8. Aplicación
1.3.9. La fórmula empírica de Manning
1.3.10. Aplicación
1.3.11. Cálculo del eje hidráulico en un curso natural
1.3.12. Método de cálculo
1.3.13. Aplicación
1.4. Acarreo de sólidos
1.4.1. Generalidades
1.4.2. Propiedades de las partículas individuales de los sedimentos
1.4.3. Mezcla de sedimentos
1.4.4. Concentración de sedimentos
1.4.5. Aplicación
1.4.6. Distribución del tamaño de las partículas
1.4.7. Velocidad de caída de una partícula de sedimento
1.4.8. Ángulo de reposo
1.5. Movimiento de los sedimentos por el fondo
1.5.1. Fuerzas actuantes sobre las partículas de sedimento
1.5.2. Observaciones experimentales
1.5.3. Aplicación
1.5.4. Factores que afectan el inicio del movimiento de los sedimentos
1.5.5. Fluidización del lecho
1.5.6. Aplicación
1.6. Inicio del movimiento en suspensión
1.6.1. Aplicación
1.7. Mecanismo del transporte de sedimentos
1.7.1. Transporte de fondo (bed-load). Fórmulas empíricas
1.7.2. Cálculo del transporte de fondo (bed-load) usando un método racional
1.7.3. Aplicación
1.7.4. Teoría sobre el sedimento en suspensión
1.7.5. Tasa de transporte de sedimento en suspensión
1.7.6. Cálculo de la tasa de transporte en suspensión
1.7.7. Aplicación
1.8. Protección con enrocados
1.8.1. Generalidades sobre enrocados
1.8.2. Determinación del tamaño de un enrocado estable en una superficie horizontal
1.8.3. Fórmulas experimentales para fijar el tamaño de los enrocados
1.8.4. Aplicación
1.8.5. Enrocados en taludes
1.8.6. Aplicación
1.9. Socavación general del lecho
1.9.1. Consideraciones generales
1.9.2. Metodología del USBR
1.9.3. Aplicación
1.9.4. Método de Lischtvan-Lebediev
1.9.5. Método de C.R. Neill
1.9.6. Criterio para la determinación de la socavación general del lecho considerando la capacidad de acarreo del río
1.10. Socavación Local
1.10.1. Introducción
1.10.2. Socavación local en torno a un machón de puente
1.10.3. Aplicación
1.10.4. Socavación al pie de un umbral
1.10.5. Aplicación
1.10.6. Otras relaciones para estimar la socavación al pie de un umbral
1.10.7. Socavación aguas abajo de un salto de esquí
II parte. Válvulas, compuertas y otras obras específicas
2.1. Válvulas
2.1.1. Introducción
2.1.2. Válvulas intermedias
2.1.3. Válvulas terminales
2.1.4. Disposición de una válvula terminal con válvula de seguridad
2.1.5. Aplicación
2.1.6. Aplicación
2.2. Compuertas
2.2.1. Tipos de compuertas
2.2.2. Compuertas sumergidas
2.2.3. Cierre de emergencia. Compuerta de mantención y stoplogs
2.2.4. Elementos de una compuerta para sellar contra las partes fijas
2.2.5. Determinación del caudal entregado por una compuerta
2.2.6. Compuerta lateral
2.3. Entrega lateral o bifurcación de un canal
2.3.1. General
2.3.2. Aplicación
2.4. Diseño de vertederos
2.4.1. Introducción
2.4.2. Vertimiento de un evacuador de crecidas
2.4.3. Diseño de la cresta del vertedero
2.4.4. Vertedero de pared gruesa
2.4.5. El vertedero de pared delgada
2.4.6. El vertedero de cresta Ogee
2.4.7. Otros aspectos de interés en el diseño de un vertedero Ogee
2.4.8. Formas de crestas tipo Ogee
2.4.9. Aplicación
2.5. Vertedero lateral en un canal
2.5.1. General
2.5.2. Caudal de vertimiento
2.5.3. Fórmulas experimentales:
2.5.4. Aplicación
2.5.5. Aplicación
2.6. Canal Colector
2.6.1. General
2.6.2. Teoría y cálculo del eje hidráulico (E.H)
2.6.3. Pendiente crítica en un canal colector
2.6.4. Pendiente transversal en el escurrimiento en el canal colector
2.7. Sifón Evacuador
2.7.1. Descripción del evacuador
2.7.2. Caudal evacuado por el sifón
2.7.3. Caudal máximo de un sifón evacuador
2.7.4. Recomendaciones de diseño
2.7.5. Aplicación
2.8. Sifón invertido
2.8.1. Utilización del sifón invertido
2.8.2. Componentes del sifón
2.8.3. Tubería sifón
2.8.4. Transiciones
2.8.5. Obras de vaciado e inspección
2.8.6. Elementos de protección
2.8.7. Criterios de diseño hidráulico
2.8.8. Aplicación
2.9. Transiciones
2.9.1. General
2.9.2. Transición alabeada recta
2.9.3. Transición alabeada curva
2.9.4. Transición tipo cuña
2.9.5. Transición de muros cilíndricos
2.9.6. Transición de sección rectangular a circular
2.9.7. Pérdidas de carga en las transiciones
2.9.8. Transiciones en régimen supercrítico
2.9.9. Aplicación
2.10. Escurrimientos supercríticos
2.10.1. General
2.10.2. Cálculo del eje hidráulico en un canal de fuerte pendiente
2.10.3. Curvas en el plano vertical
2.10.4. Aplicación
2.10.5. Cavitación. Predicción y disminución de los daños
2.10.6. Subpresiones en un rápido evacuador
2.10.7. Ondas rodantes
2.11. Disipadores de energía
2.11.1. Mecanismo de la disipación de energía
2.11.2. Tanques disipadores de energía
2.11.3. Fluctuación de la presión en el fondo del tanque
2.11.4. Disipador de energía de grada vertical
2.11.5. Aplicación
2.11.6. Salto de esquí
2.11.7. Aplicación
2.12. Caída de paramento vertical
2.12.1. General
2.12.2. Características hidráulicas de la caída
2.12.3. Aplicación
2.13. Alcantarillas
2.13.1. General
2.13.2. Condiciones de diseño hidráulico
2.13.3. Diseño de una alcantarilla estándar
2.13.4. Fórmulas para estimar el caudal de una alcantarilla
2.14. Rejas
2.14.1. General
2.14.2. Pérdida de carga producida por una reja
2.14.3. Condiciones de diseño de rejas
2.15. Subpresiones, filtraciones bajo estructuras fundadas en lecho fluvial
2.15.1. General
2.15.2. Criterio de Bligh y Lane
2.15.3. Aplicación
2.16. Diseño de Obras de Desarenación
2.16.1. General
2.16.2. Desripiación
2.16.3. Desarenación
2.16.4. Aplicación
2.16.5. Efecto de la turbulencia y la concentración del sedimento en suspensión
2.16.6. Aplicación
2.16.7. Efecto de la turbulencia en la sedimentación de las partículas en un desarenador
2.16.8. Aplicación
2.16.9. Diseño de la cámara de desarenación
2.16.10. Aplicación
III parte. Bocatomas y canales
3.1. Bocatomas
3.1.1. Introducción
3.1.2. Bocatomas en ríos de llanura
3.1.3. Bocatomas en embalses y lagos
3.1.4. Bocatomas de montaña
3.2. Canales de aducción
3.2.1. Canales no revestidos
3.2.2. Canales revestidos
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Atentamente,
Admin de Hidro SM
