DISEÑO 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

1

AxR 3 xS 2 Q= Qdem. Neta = n Q diseño =

0.0042

0.004

m³/seg

ECUACIÓN DE EQUILIBRIO Se tendra: Q río(mín) = Q ra =

m³/seg m³/seg

0.43 0.20

Q diseño = Q pa =

m³/seg m³/seg

0.004 0.14

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

Q d is = 0 .0 0 42 m 3 /s eBgA R R A J E

donde :

Qpa = (1/3)*Qrío

B A R R A J E F IJ O A ZU T

0.35 m³/seg < 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 tirante mín. en zona de captacion resultó :

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 e g Por lo que optamos por una toma con barraje mixto DIMENSIONAMIENTO DE LA VENTANA DE CAPTACION

Q rio = 0 .4 3 m 3 /s e g

Dimensionamiento del angulo de derivación

α =cos

−1

  V

r

donde:

Ve

α=25. 8=26O

por lo que :

α=26 o θ =64 o π=75 o  asumido  β=0 o  asumido 

consideramos : Vr = 0.9 Ve = velocidad de ingreso se recomienda (Ve = 1m/s)

θ =90O −26O =64O

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

h= Donde:



Q C . N . Ln

2 /3



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

m3/seg 1.5

h=

0.384 m

recalculamos: Qcorreg.- Qd =

0.04 Qcorreg. = 0.240

mt. Consideramos : h = 0.24

M O V IL

Q a a = 0 .20 m 3 /s e g Q rio = 0 .43 m 3/s eg

< Qrío

Q dis + Q aa + Q pa

V E N TA N A D E C A P TA C IO N

0.35

m3/seg (caudal que entra por la ventana)

m3/s , (caudal para el canal desripeador o desarenador)

Q p a = 0 .1 4 m 3/s e g

DISEÑO DE REJILLAS: PERDIDA DE CARGA POR LAS REJILLAS Mediante la formula: he

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

Donde: h e : Perdida de carga en pulgadas en la ventana de captación. Ø : Espesor de la platina (rejilla) en pulgadas 1/4" V : Velocidad de ingreso a traves de la rejilla en (pies/seg). Se recomienda 1 m /seg = 3.28 Pies / seg Ω : Angulo de rejilla con la horizontal. π =75o α : Angulo de aproximación. e : Separación entre ejes de cada platina.Se recomienda e = 2"

he =1.32.



Qdiseño=0.0042m3/s

Pulg



1/4∗3.281 15/8 . sen75o .  sec26 2

he =0.63 pulg =.

0.016

mt

Altura total de la ventana de 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 0 .0508

Nr =

Ln = Ancho de la ventana asumida inicialmente = e = espaciamiento entre rejillas (mt) = 2" =

5.89

Nrcorreg=

0.05

0.35 mt

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

b=

6

 

L φ . Nr cosθ

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

θ = ángulode desviaciónfrontal

Ø = diámetro de rejillas (mts)

Ø = 1/4" =

reemplazando valores se tiene:

0.01

mt

b = 0.930582 b = 1.00m

cálculo de la carga hidraulica en estiaje hv =

2 /3

  Q c .b

donde : 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 b=7 m Q = Qmáx - Qdiseño hv = 0.4 m altura de barraje = 0.6+0.4 1.00 m DISEÑO DE LA COMPUERTA DE LIMPIA: caudal de diseño para el área de compuerta 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 e g

1.20 0.85 1.02

Número de compuertas =

1.0883

ancho del rio = ancho total de las compuertas = ancho restante =

7 0.92508 6.07

Q (pasa por el azud) =

2.50

Q a ve = 2.7 2 m 3 /s e g

m2

m3/seg

CARGA SOBRE EL PERFIL CREAGER: Del grafico tenemos :

Qdis=0.0042m 3/seg

Qav e=2.7 2m 3/seg

Debemos calcular el Hd mediante la siguiente formula: Q = Donde: μ b v Q Hd

2 .( μ . b . √ 2 . g ) .[ ( Hd . V² )^(3/2) - ( V² )^(3/2) ] 3 2. g 2.g

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

=

1.00 0.37

h Hd

=

2.73

m

>1.33

(menor que 5)

Q C.b

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: 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 0

0.5

1

1.5

0.000 0.500 1.000 ALTURA

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

2 /3

 

H d=

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 sobre el azud por metro lineal. h1 : Profundidad o espesor de la lamina al pie del azud. h2 : profundidad aguas abajo.

Qdis=0.0 0 42m 3/se g En rocad od edisipacióndeen ergia

Qav e=2 .7 2m 3 /seg

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

1.20 0.41 4.85 0.41 1.20 :

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

L = 2.76 m UTILIZAREMOS L=3.00m

L =

h1=

0.08

m

h2=

0.64

m

5 ( h2 - h1 )

: longitud del colchon disipador

ESPESOR DEL COLCHON DISIPADOR: Por formula sabemos que: e Ademas : Donde :

h

=

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

∆h - hf

hf = ∆h ( Sp / St )

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

Qdis=0.0 0 42m 3/se g En rocad od edisipacióndeen ergia

Qav e=2 .7 2m 3 /seg

X + L =

4.26

m

X+L= 4.00m

Tendremos: Sp = 4.50 m St = 5.76 m hf = 0.94 m h = 0.26 m Finalmente tendremos como espesor del colchon disipador (e) : e = 0.44 m UTILIZAREMOS e=0.50 ENROCADO DE PROTECCION O ESCOLLERIA (RIP-RAP): Se tiene la siguiente formula:

   

L s =1. 25.C . D1 /2 . 1 .12. q. Donde :

Db D1

1/2

−1

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

Qdis=0.0 0 42m 3/se g En rocad od edisipacióndeen ergia

Qav e=2 .7 2m 3 /seg

D1 Db

= =

0.65 0.34

m m

Finalmente se tendra la longitud de escollera de : Ls = 1.4865 m Ls = 1.50m