Diseno de Captacion

 

CAUDAL DE DISEÑO

 

Q dis 1 =

0.004

Perdidas que se generán: tenemos:  por aplicación

Qperdido

m³/seg

5%

0 m3/s 2

Q

0.0042

 Q diseño =

1

 AxR 3 xS 2 =

Qdem. Neta =

n

0.004

m³/seg ECUACIÓN DE EQUILIBRIO

Se tendra:

Q río(mín) = Q r a =

 Q diseño = Q pa =

m³/seg m³/seg

0.43 0.20

m³/seg m³/seg

0.004 0.14

Qdis = caudal de diseño Qpa = caudal de preservación ambiental Qra = caudal de requerimiento aguas abajo  

Q di s = 0.0042 m3/ seBgA R R A J E M O V ILIL

Q aa = 0.20 m3/s Q rio rio = 0.43 m3/seg

< Qrío

Q dis + Q aa + Q pa

VENTANA DE CAPTACION

donde :

Qpa = (1/3)*Qrío

BARRAJE FIJO AZUT

m³/seg < 0.35 0.43 Por lo que se optará por una barraje de derivación debido a que el tirante normal es menor que al tirante mínimo de derivación (0.4m) Conclusión: La estructura de captación se tratará de un barraje . Que luego se analizará si se trata de una toma directa o de una toma mixta.

DISEÑO DE CAPTACION DATOS DE DISEÑO: como el tir a an nte mín. en zona de captacion rre esultó :

Ymín = 0.15 m

Se tiene en en cuenta que el tirante mínimo para una toma directa es mayor de 0,40 m y nuestro tirante mínimo es de 0.15 m Q d is = 0 . 0 0 4 2 m 3 /s /s e g Por lo que optamos por una toma con barraje mixto

DIMENSIONAMIENTO DE LA VENTANA DE CAPTACION Q r io io = 0 .4 . 4 3 m 3 /s /s e g

Dimensionamiento del angulo de derivación

α = cos   −1

   V  r 

donde:

V e

por lo que :

= 25.8 = 26

O

α = 26o α θ = 64o π = 75o  asumido   β = 0

o

consideramos : Vr = 0.9 Ve = velocidad de ingreso se recomienda (Ve = 1m/s) O O O = 90 − 26 =64

θ 

 asumido 

 Altura de la ventana de capatación Mediante la formula de orificio ahogado:

h= Donde:



2/3

 

  Q C . N   ..  Ln

Q : Ca Caudal de derivación (Qd) 0.0042 C : Para el perfil Creager este valor será C = h: Altura de la ventana de captaci captacion on en mt. N: n nú úmero de ventas N= 1 Ln: Ancho de la ventana de captación Ln =

m3/seg 1.5

h=

0.384 m

recalculamos: Qco corr rreg eg.. - Qd =

0.04 Qcorreg. = 0.24 0.240 0

mt. Consideramos : h = 0.24

0.35

m3/seg ( c ca audal que entra por la ventana)

m3/s 3/s , (c (cau aud dal para para el ca cana nall de desri sripea peador dor o de desa sare ren nad ador or))

Q pa = 0.14 m3/seg

 

DISEÑO DE REJILLAS:

 

PERDIDA DE CARGA POR LAS REJILLAS Mediante la formula:

he

= 1,32 ( ( Ø .V ) / e )² . Sen Ω .( Sec Sec α )^( 15 / 8 ) Q dis = 0.54 m3/seg

Donde: h e : Perdida de carga en pulgadas en la ventana de captación. captación. Ø :Espes :Espesor or de la pl plat atin ina a (r (rej ejil illa la)) en en pu pulg lgad adas as 1/4" 1/4" V : Velocidad de iingreso ngreso a traves de la rejilla en (pies/seg). (pies/seg). Se recomienda 1 m /seg = 3.28 Pies / seg Ω : Angulo de rejilla con la horizon horizontal. tal. π = 75o α : Angulo de aproximación. e : Se Sepa para raci ción ón entr entre e ejes ejes de ca cada da plat platin ina. a.Se Se recom recomie iend nda a e= 2"

he = 1.32.



 

1 / 4∗3 . 2 8 1 2

o





. sen 75 . sec26

he =0.63 pulg =.

0.016

Qdiseño=0.0042m3/s

Pu Pulg lg

15 / 8

mt

 Altura total de de la ventana de captación captación (ht):

ht = 0.016 + 0.384 = 0.40 m

ht = 0.40 m Ancho corregido de la ventana de captación Número de rejillas (Nr)

 Nr =

 Ln   −1 e

donde:

 

Nr =

0. 5

−1

Nr =

0.0508

Ln = Ancho de la ventana asumida inicialmente = e = espa espaci ciam amie ient nto o entr entre e rej rejil illa las s (mt) (mt) = 2" =

5.89

Nrcorreg=

0.05 0.05

0.35 mt

Como el ángulo de dirección frontal es diferente diferente de cero ,utili ,utilizamos zamos :

b=

    L

cos θ 

6

 φ .  Nr 

donde: b= ventana (mts) L = ancho anchocorregido asumida de inicialmente inicialmente

θ   = = ángulode desviaciónf desviaciónfrontal  rontal 

Ø = diámetro de r e ejjillas ( m mtts)

Ø = 1/4" =

reemplazando valores se tiene:

0.01

b =

mt

0.930582

b = 1.0 1.00m 0m cálculo de la carga hidraulica en estiaje hv =

2 /3

   Q c.b

donde : C=2.21 C=2.21 b=7 m Q = Qmin - Qdiseño hv = 0.12 m

cálculo de la carga hidraulica en avenidas (hv) hv =

2 /3

   Q c.b

donde : C=2.21 C=2.21 b=7 m Q = Qmáx - Qdiseño hv = 0.4 m

  altuCOMPUERTA ra de barraje =DE LIMPIA: 0.6+0.4 DISEÑO DE LA caudal de diseño para el área de compuerta

1.00 m

Lo ideal es que todo el caudal que pasa por encima del barraje se desfogue por la compuerta movil Q pasa por compuerta = Qmáx - Qdis. = 2.72 m3/seg Hc = 0.85 A = Q C = 0.6   C.√ 2 . g . Hc g = 9.81 m/s2

Area =

1.1101

Optamos una compuerta de: Tipo A3 - P   h ( compuerta ) =   L (compuerta ) =  A (área compuerta ) =

Q d is = 0 . 0 0 4 3 m 3 /s /s e g

1.20 0.85 1.02

Número de compuertas =

1.0883

ancho del rio = anch ancho o to tota tall de la las s co comp mpue uert rtas as = ancho restante =

7 0.92 0.9250 508 8 6.07

Q (pasa por el azud) =

2.50

Q ave = 2.72 m3/seg

m2

m3/seg

 

CARGA SOBRE EL PERFIL CREAGER: Del grafico tenemos :

Qdis =0.0042m3 /seg

Qave=2.72m3/seg

Debemos calcular el Hd mediante la siguiente formula:

Q = 2 .( μ . b . √ 2 . g ) ..[[ ( Hd . V² V² )^(3/2) )^(3/2) - ( V² )^(3/2) ]   3 2. g 2.g Donde: μ  b v Q Hd

: 0,75 para perfil creager  : Ancho del vertedero. : Velocidad de acercamiento acercamiento del río : Caudal que pasa por encima encima del perfil perfil creager. : Altura de la carga hidraulica.

Reemplazando valores tenemos: μ  = b = v = Q =

0.75 5.3 0.13 2.50

adimensional m m/seg m3/s Con la sgte. Formula resulta igual: Hd =

Relación

0.37

h   Hd Hd

=

1.00 0.37

h Hd

=

2.73

 

m

>1.33

(menor que 5)

Q= C= b=

2.50 2.21 5.3

m3/seg

Hd =

0.36

m

Se debe de considerar la carga de elevación por velocidad:

He = He

Hd + V² /2.g =

1.00

m

TRAZO DEL PERFIL HIDRODINAMICO DISEÑO DE LAS COORDENADAS DEL PERFIL:  Altura del azud = 1.00 m Para una altura unitaria del azud tenemos la siguiente Coordenadas: x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.4 1.5 1.7 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8

y 0.000 0.007 0.025 0.053 0.090 0.135 0.190 0.252 0.323 0.401 0.488 0.683 0.909 1.032 1.301 1.446 1.758 2.097 2.463 2.856 3.276

X = 1.50

Y = 1.00

PERFIL TIPO CREAGER CREAGER 0

0.5

1

1.5

0.000 0.500 1.000      A       R       U        T      L      A

2 /3

 

 Q  H d = C . b

1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 DISTANCIA EN "X"

2

2.5

3

m3/seg

 

DISEÑO DEL RESALTO O COLCHON DISIPADOR: Las formulas a usar son las siguientes:

h1 =

h2 =

Qu V

dn+r

dn  = tirante normal del rio = 0.23m r = entre 0.5 y1.0 m (r=0.85)

Donde: Qu : Caudal de agua so sobre bre el azud por metro lineal. h1 : Profundidad o espesor de la lamina al pie del azud. h2 : profundidad aguas abajo.

s= =0.0042m 3/seg Qdis Enrocadodedisipacióndeenergia

Qave= 2.72m3/se g

  Suponiendo un ∆h =   Qu =   Calculamos V1  = Luego hallamos el caudal= Tendremos como alt.final = Finalmente calculamos calculamos la longitud longitud con L =

1.20 0.41 4.85 0.41 1.20 :

m m3/s/m m/seg m3/s/m m

2.76

m

h1=

0.08

m

h2=

0.64

m

L = 5 ( h2 - h1 ) : longitud del colchon disipador 

UTILIZAREMOS L=3.00m

 

ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR: e

Por formula sabemos que:

h

 Ademas : Donde :

=

= ( 4 / 3 ) . ( h / ( SGs-1 ))

∆h - h f

hf = ∆h ( Sp / St )

e : Espesor del colchon , míninmo de: 0.9 m SGs : Gravedad especifica del suelo 1.8 Sp : Camino de percolación percolación parcial St : Camino de percolación total h : Diferencia de presión presión hidrostatica , en la junta de construcción. h f : Valor de subpresión e en n la junta de construcción construcción

s= =0.0042m 3/seg Qdis Enrocadodedisipacióndeenergia

Qave= 2.72m3/se g

 

X + L =

4.26

m

Tendremos: Sp =   St = hf = h =

4.50 5.76 0.94 0.26

m m m m

X+L=4.00m

Finalmente e tendremos = 0como .44 espesor m del colchon disipador (e) :

UTILIZAREMOS e=0.50 ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERIA (RIP-RAP): Se tiene la siguiente formula:

 L s =1 . 2 5 . C . D Donde :

1 /2

    

. 1.12.

q.

 D b

1/ 2

−1

 D1

C : Co Coeficiente de BLIGH C = 4.6 Para arenas y gravas Db : Altura comprendida entre la cot cota a de extremo aguas abajo del colchon dis disipador ipador y la cota de la cresta del barraje vertedero. D1 : Altura comprendida entre el niv nivel el de agua en el extremo aguas abajo del colc colchon hon disipador y la cota de la cresta del barraje vertedero en m Qu : Caudal unitario

s= =0.0042m 3/seg Qdis Enrocadodedisipacióndeenergia

Qave= 2.72m3/se g

D1 Db

= =

0.65 0.34

m m

Finalmente se tendra la longitud de escollera de :

Ls = 1.4865 Ls =1.50m

m