DISEÑO DE UNA BOCATOMA DE FONDO PARA CAPTACION DE CONSUMO HUMANO

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA

La Universidad Católica de Loja

MEMORIA TÉCNICA

AUTOR: FLORES CHAMBA LEONEL EDUARDO

DOCENTE: ING. EDUARDO CARRION CORONEL

ASIGNATURA: HIDRAULICA III

LOJA – ECUADOR 2012

P á g i n a |2

TABLA DE CONTENIDO 1.

ESTUDIOS ESTUDIOS PRELIMINARES PRELIMINARES ........................................................................................... 4 1.1.

INFORMACIÓN INFORMACIÓN GEOGRÁFICA GEOGRÁFICA .......................................................................... 4

1.1.1.

UBICACIÓN UBICACIÓN ................................................................................................. 4

1.1.2.

LIMITES.......................................................................................................... 4

1.1.3.

LATITUD Y ALTITUD ALTITUD ....................................................................................... 4

1.2.

DIVISIÓN POLÍTICO............................................................................................. POLÍTICO............................................................................................. 4

1.2.1.

CLIMA E HIDROLOGÍA HIDROLOGÍA ................................................................................ 4

1.2.2.

RELIEVE DE LA ZONA ................................................................................... 4

1.3.

INFORMACIÓN INFORMACIÓN SOCIAL, SOCIAL, ECONÓMICA Y SALUD ............................................ 5

1.3.1.

SOCIAL ........................................................................................................ 5

1.3.2.

AGRICULTURA AGRICULTURA ............................................................................................. 6

1.3.3.

GANADERÍA GANADERÍA ................................................................................................ 6

1.3.4.

SALUD .......................................................................................................... 6

1.4.

ASPECTOS ASPECTOS DE INFRAESTRUCTU INFRAESTRUCTURA RA ..................................................................... 6

1.4.1. 2.

VÍAS DE ACCESO ACCESO ........................................................................................ 6

OBJETIVOS OBJETIVOS ................................................................................................................. 6 2.1.

OBJETIVO OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 6

2.2.

OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................... ESPECÍFICOS.................................................................................... 7

3.

PARAMETROS PARAMETROS HIDROLOGICOS HIDROLOGICOS Y CAUDAL CAUDAL MAXIMO ............................................ 7

4.

PARÁMETROS PARÁMETROS DE DISEÑO PARA EL CAUDAL CAUDAL A CAPTAR ...................................... 10

5.

4.1.

PERÍODO DE DISEÑO ....................................................................................... 10

4.2.

POBLACIÓN FUTURA FUTURA ........................................................................................ 10

4.3.

DOTACIÓN ....................................................................................................... 11

4.4.

VARIACIONES VARIACIONES DE CONSUMO CONSUMO ......................................................................... 11

4.4.1.

CAUDAL CAUDAL MEDIO DIARIO: DIARIO: .......................................................................... 11

4.4.2.

CAUDAL CAUDAL MÁXIMO DIARIO: ...................................................................... 12

PARAMETROS DE DISEÑO DE DE LA PRESA O BOCATOMA DE FONDO ............ ...... ............. ....... 12 5.1.

DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL VERTEDERO VERTEDERO CON CON PERFIL PERFIL TIPO CREAGER ................... 12

5.2.

DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DE LAS REJAS (KROCHIN) (KROCHIN) ............................................ 17

P á g i n a |2

TABLA DE CONTENIDO 1.

ESTUDIOS ESTUDIOS PRELIMINARES PRELIMINARES ........................................................................................... 4 1.1.

INFORMACIÓN INFORMACIÓN GEOGRÁFICA GEOGRÁFICA .......................................................................... 4

1.1.1.

UBICACIÓN UBICACIÓN ................................................................................................. 4

1.1.2.

LIMITES.......................................................................................................... 4

1.1.3.

LATITUD Y ALTITUD ALTITUD ....................................................................................... 4

1.2.

DIVISIÓN POLÍTICO............................................................................................. POLÍTICO............................................................................................. 4

1.2.1.

CLIMA E HIDROLOGÍA HIDROLOGÍA ................................................................................ 4

1.2.2.

RELIEVE DE LA ZONA ................................................................................... 4

1.3.

INFORMACIÓN INFORMACIÓN SOCIAL, SOCIAL, ECONÓMICA Y SALUD ............................................ 5

1.3.1.

SOCIAL ........................................................................................................ 5

1.3.2.

AGRICULTURA AGRICULTURA ............................................................................................. 6

1.3.3.

GANADERÍA GANADERÍA ................................................................................................ 6

1.3.4.

SALUD .......................................................................................................... 6

1.4.

ASPECTOS ASPECTOS DE INFRAESTRUCTU INFRAESTRUCTURA RA ..................................................................... 6

1.4.1. 2.

VÍAS DE ACCESO ACCESO ........................................................................................ 6

OBJETIVOS OBJETIVOS ................................................................................................................. 6 2.1.

OBJETIVO OBJETIVO GENERAL ........................................................................................... 6

2.2.

OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................... ESPECÍFICOS.................................................................................... 7

3.

PARAMETROS PARAMETROS HIDROLOGICOS HIDROLOGICOS Y CAUDAL CAUDAL MAXIMO ............................................ 7

4.

PARÁMETROS PARÁMETROS DE DISEÑO PARA EL CAUDAL CAUDAL A CAPTAR ...................................... 10

5.

4.1.

PERÍODO DE DISEÑO ....................................................................................... 10

4.2.

POBLACIÓN FUTURA FUTURA ........................................................................................ 10

4.3.

DOTACIÓN ....................................................................................................... 11

4.4.

VARIACIONES VARIACIONES DE CONSUMO CONSUMO ......................................................................... 11

4.4.1.

CAUDAL CAUDAL MEDIO DIARIO: DIARIO: .......................................................................... 11

4.4.2.

CAUDAL CAUDAL MÁXIMO DIARIO: ...................................................................... 12

PARAMETROS DE DISEÑO DE DE LA PRESA O BOCATOMA DE FONDO ............ ...... ............. ....... 12 5.1.

DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL VERTEDERO VERTEDERO CON CON PERFIL PERFIL TIPO CREAGER ................... 12

5.2.

DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DE LAS REJAS (KROCHIN) (KROCHIN) ............................................ 17

P á g i n a |3

5.3. DIMENSIONAMIENTO DE LOS CANALES DE ADUCCIÓN Y RECOLECCIÓN (RICARDO (RICARDO LÓPEZ)....................................................................................................... 19

6.

5.3.1.

DISEÑO DE LA PRESA ................................................................................ 19

5.3.2.

DISEÑO DEL CANAL CANAL DE ADUCCIÓN ADUCCIÓN ........................................................ 19

5.3.3.

DISEÑO DE LA CAMARA CAMARA DE RECOLECCIÓN........................................... RECOLECCIÓN........................................... 20

5.3.4.

ALTURA ALTURA DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN CONTENCIÓN.............................................. 21

5.3.5.

CAUDAL CAUDAL DE EXCESOS............................................................................... 21

5.4.

DISEÑO DEL COLCHÓN DE AGUAS (CUENCO AMORTIGUADO) ............ ...... ........... ..... 22

5.5.

ANÁLISIS ANÁLISIS DE DE ESTABILIDAD ESTABILIDAD DE LA SECCIÓN VERTEDORA................................ VERTEDORA................................ 26

BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 28

PLANOS........................................................................................................................... 29 ANEXOS .......................................................................................................................... 30

P á g i n a |4

1. ESTUDIOS PRELIMINARES 1.1. INFORMACIÓN GEOGRÁFICA 1.1.1. UBICACIÓN La parroquia “El Paraíso de Celen”, se encuentra ubicada a 31km de

la cabecera cantonal de Saraguro, provincia de Loja, en las estribaciones de la cordillera Occidental de los Andes, al Sur del Ecuador. 1.1.2. LIMITES

Limita al Norte con la parroquia Selva Alegre, delimitando una quebrada llamada Capa Rosa; por el Sur con la parroquia San Pablo de Tenta, delimitando con el cerro de Oso Colmillo y la Cordillera de Monte Negro; por el Este con la parroquia San Pablo de Tenta delimitando el Rio Mater; y por el Oeste con la provincia de El Oro y la parroquia Manú, delimitando con cerro Negro y cerro de Caña Bravas. 1.1.3. LATITUD Y ALTITUD

El Paraíso de Celen se encuentra a 30 grados de Latitud Norte y cuenta con una altitud de 2650 m.s.n.m. 1.2. DIVISIÓN POLÍTICO

En cuanto a la división política se divide en trece barrios Rurales desglosados de la siguiente manera: Cerquen, Gañil, San José, Pacay, Buena Vista, Tuzhi, San Fernando, Santa Rosa, Buena Ventura, Moras, Arenal, Turupamba, y la Parroquia urbana de Celen. 1.2.1. CLIMA E HIDROLOGÍA

El clima es de tipo frío con temperaturas de 18 a 28 0 C, y precipitaciones pluviométricas muy notable y frecuente especialmente en los meses de Enero, Febrero y Marzo con más de 90mm y los meses más secos son: Julio, Agosto, Septiembre, Octubre y Noviembre. La cantidad de lluvia anual es de 768.67mm. La humedad relativa tiene un promedio anual de 15%, sus variaciones mensuales son significativas. 1.2.2. RELIEVE DE LA ZONA

La topografía de este sitio es muy variada y se caracteriza por ser muy irregular, hay lugares con poca vegetación, otras, con pendientes rodeadas del páramo que envuelve el paisaje montañoso onduladoregular. A sus alrededores existe un paisaje muy llamativo con diferentes elevaciones.

P á g i n a |5

1.3. INFORMACIÓN SOCIAL, ECONÓMICA Y SALUD 1.3.1. SOCIAL

La Parroquia Paraíso de Celen está entre las Parroquias rurales más numerosas del Cantón Saraguro con una población de 2757 habitantes de acuerdo al último censo realizado en año 2010 por el INEC. En lo que respecta a la incidencia de la pobreza de estas zonas correspondientes a la parroquia Paraíso de Celen, Según la Geografía de la Pobreza en el Ecuador, El porcentaje de Indigencia es del 8%, Décil de Indígena 31,7%, Porcentaje de Pobreza 85,1% y Décil de Pobreza 8%.

P á g i n a |6

1.3.2. AGRICULTURA

En la parroquia El Paraíso de Celen, cuenta con tres pisos ecológicos: frio, templado y cálido. La zona fría tiene una topografía irregular  deforestada, aquí tiene su origen la sub-cuenca del rio Celen. Actualmente el uso del suelo es para pastos y cultivos. La zona cálida o baja está dedicada a una diversidad de cultivos como: trigo, arveja, maíz, patatas, los que abastecen en gran parte al mercado de Saraguro, así como también el de Loja y Cuenca. 1.3.3. GANADERÍA

El 63% de los terrenos agrícolas están dedicados al cultivo de pastos para la ganadería siendo el ganado vacuno, bobino, caballar, lanar y porcino, como los más representativos del sector, cabe señalar que el 90% de la población se dedica a las faenas del agro. 1.3.4. SALUD

Las condiciones de salud que muestran las comunidades, son de lo más desfavorables, lo cual obedece en gran medida a la falta de una elemental infraestructura de saneamiento ambiental, a la falta de atención médica extensiva a la mayoría de la población, y al bajo nivel de ingresos de los pobladores que se traducen en mala alimentación. 1.4. ASPECTOS DE INFRAESTRUCTURA 1.4.1. VÍAS DE ACCESO

La Parroquia El Paraíso de Celen se encuentra a 26 Km comunicada con la cabecera cantonal por una vía lastrada y a unos 64 Km con una vía de pavimento rígido hasta la ciudad de Loja, cabecera Provincial.

2. OBJETIVOS 2.1. OBJETIVO GENERAL

Diseñar una Bocatoma de fondo (Presa de Hormigón), de captación para consumo humano para la parroquia El Paraíso de Celen del cantón Saraguro, provincia de Loja; que permitirá mejorar las condiciones de vida de los habitantes.

P á g i n a |7

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

-

Definir y ubicar el punto de captación. Delimitar y determinar parámetros de la cuenca partiendo desde punto de captación según la topografía. Definir población y caudales a captar del sector  Dimensionar y diseñar una Bocatoma de fondo, según los componentes del sistema de acuerdo al modelamiento hidráulico de los mismos.

3. PARAMETROS HIDROLOGICOS Y CAUDAL MAXIMO La cuenca del río CELEN es de régimen pluvial, precipitaciones pluviométricas muy notable. Tiene una hoya de 19,45 km2 (Ver Gráfico 3.1) con una longitud aproximada de 5,57 km y una diferencia de niveles aproximada de 900 m entre su punto más alto con respecto a la cota de bocatoma. La altitud en bocatoma es de aproximadamente 2900 m.s.n.m.

Gráfico 3.1 – Delimitación de la Cuenca del Rio Celen, ArcGIS 10.

P á g i n a |8

En el siguiente cuadro se resumen los parámetros Hidrológicos de la cuenca PARAMETROS DETERMINADOS -

Área Total de la Cuenca

19.57 km2

-

Perímetro de la Cuenca

16.74 km

-

Pendiente de la Cuenca

31.20 %

-

Pendiente del Cause

16.33 %

3.1. DETERMINACIÓN DEL CAUDAL DE DISEÑO, MÉTODO RACIONAL

Para determinar el Caudal Instantáneo Máximo de descarga de la cuenca hidrográfica se aplicara el Método Racional, para ello se calculó los siguientes parámetros: o

Tiempo de Concentración, Tc



Donde

L = 5.51 km, Longitud del cauce principal. S = 0.16 m/m, Pendiente promedio del cauce mayor  Entonces

Tc = 1.55 Horas o

Coeficiente de Uniformidad, K

      

Entonces

K = 1.11 o

Intensidad Máxima De acuerdo a los datos de intensidad del “Estudio de lluvias intensas”, la Estación de Saraguro M142, para un periodo de retorno de 100 años, nos da la siguiente ecuación para determinar la Intensidad Máxima del sector El Paraíso de Celen. Donde

  

  

= 4 mm/hora, Intensidad de retorno. t = 92.91minutos, Tiempo de concentración en minutos Entonces

26.83 mm/hora

P á g i n a |9

o

Coeficiente de Simultaneidad, Ka

  

Entonces

Ka = 0.91 o

Precipitación Máxima



Donde

I*t

I = 28.83 mm/hora, Intensidad Máxima. t = 24 horas, Tiempo Entonces

P = 643.86 mm x ka =  588.53 mm o

Coeficiente del Número de la Curva Se utilizó el Método de los números de escurrimiento, o precipitación efectiva para máximos caudales, en la tabla 3.1 y 3.2 se determina el número de curva según los parámetros del suelo Tabla 3.1 – Grupo hidrológico del suelo

TIPO DE SUELO A B

TEXTURA DEL SUELO Arenas con poco limo y arcilla; Suelos muy permeables. Arenas finas y limos.

C

Arenas muy finas, limos, suelos con alto contenido de arcilla

D

Arcillas en grandes cantidades; suelos poco profundos con sub horizontes de roca sana; Suelos muy impermeables.

Tabla 3.2 – Numero de la curva, según la ocupación del suelo

TIPO DE SUELO C B A

%AREA 40% 25% 25%

D

10%

OCUPACION DEL SUELO Bosque en buenas condiciones. Cultivos en hileras estrechas. Pastos de pastoreo. Maleza mezclada con pasto de semilla

CN 70 73 49 83

P á g i n a | 10

               66.8

Entonces

Po = 24.85, Umbral de escurrimiento

o

Coeficiente de Escorrentía, C

Donde

Pd = 588.53 mm, Precipitación máxima diaria. Po = 24.85, Umbral de escurrimiento Entonces

o

C = 0.88 Caudal de Máxima Crecida, QMAX

    

QMAX = 141.73 m3/s

4. PARÁMETROS DE DISEÑO PARA EL CAUDAL A CAPTAR 4.1. PERÍODO DE DISEÑO

El sistema de abastecimiento de agua potable debe garantizar la rentabilidad en el período de diseño de 30 años, siendo una referencia la tabla V.2 de la norma EX - IEOS. 4.2. POBLACIÓN FUTURA

Para el cálculo de la población futura se consideró los siguientes datos: Población censada 2010 2757 hab. INEC Afluencia turística 3% Población flotante

336 hab.

Población actual

3093 hab.

Período de diseño

30 años

Índice de crecimiento

1.5 %

P á g i n a | 11

Según las condiciones socio-economías de la población El Paraíso de Celen se asume un 3% de afluencia turística, la misma que es de un 3 al 15% según EX-IEOS. Para la determinación de la población flotante se consideró un 5% (Afluencia turística) de la población censada y 253 habitantes por población estudiantil, dando una población flotante de 336 habitantes. Para la determinación de la población actual se utilizó la siguiente formula: Pa = Pc + Pf. Pa = 3093 hab.

MÉTODO GEOMÉTRICO Se ha optado por este método para determinar la población futura ya que tiene su base en la aplicación de un índice de crecimiento constante:

      

La población futura de diseño estimada por este método es de 4834 habitantes al final del período de diseño de 30 años. 4.3. DOTACIÓN

Para satisfacer las necesidades de l a población se considera las condiciones climáticas del lugar, necesidades de agua potable para la industria, necesidades de la población y otros requerimientos, de acuerdo a las dotaciones recomendadas en la norma EX  –  IEOS de la tabla V.3 es de 250 l/hab/día. 4.4. VARIACIONES DE CONSUMO 4.4.1. CAUDAL MEDIO DIARIO:

El consumo medio diario es la multiplicación de la dotación por la población al final de periodo de diseño según la norma EX-IEOS

  

Qmd = 13.98 l/s, Entonces, Qmd = 0.014 m3/s

P á g i n a | 12

4.4.2. CAUDAL MÁXIMO DIARIO:

El consumo máximo diario se basa en la multiplicación del caudal medio diario por el factor de mayoración máximo diario (KMD), el cual varía desde 1.30 a 1.50 según la noma EX-IEOS para poblaciones mayores a 1000 habitantes. En este caso se consideró un QMD de 1.5

 QMD = 0.021 m3/s

5. PARAMETROS DE DISEÑO DE LA PRESA O BOCATOMA DE FONDO 5.1. DETERMINACIÓN DEL VERTEDERO CON PERFIL TIPO CREAGER

Grafico 5.1 – Perfil Tipo Creager 

-

tirante de agua que pasa sobre el vertedero , Despejamos Ho

Dónde:

     

Q = 141.73 m3/s, Caudal Máximo de crecida C = 2.21, Coeficiente de descarga del vertedero Creager  L = 25.00 m, Longitud del vertedero Entonces: Ho = 1.874 m

-

Altura del agua sobre la cresta del vertedero según Bazin

   

Entonces, d = 1.30 m

P á g i n a | 13

-

Velocidad horizontal del agua sobre la cresta Vh = Q / (L x d) Dónde:

Q = 141.73 m3/s, Caudal Máximo de crecida L = 25.00 m, Longitud del vertedero d = 1.30 m, Tirante del agua sobre la cresta Entonces

Vh = 4.38 m/s -

Velocidad vertical del agua producida por la gravedad

 √ 

Dónde:

g = 9.81 m/s, Gravedad y = 3.00 m, Profundidad del Azud Entonces: Vv = 7.67 m/s

-

Calculo del perfil aguas arriba Ecuaciones:

TABLA 5.1 – Valores para el Perfil aguas arriba

 x1 = 0.284 Ho, y1 = 0.127 Ho  x2 = 0.147 Ho, y2 = 0.021 Ho

x -0,528 -0,328 0,000

y -0,238 -0,039 0,000

PERFIL CREAGER AGUAS ARRIBA -0,600

-0,400

-0,200

0,000 0,000 -0,050 -0,100 -0,150 -0,200 -0,250

Grafico 5.2 – Perfil Tipo Creager para aguas arriba, (Libro) Pequeñas Presas

-

Calculo del perfil aguas abajo

   

, Despejamos X, entonces

P á g i n a | 14

   (⁄)                 

Punto de tangencia

Punto Tangencia x y 2,67 -1,80

PERFIL CREAGER AGUAS ABAJO 0 -0,5

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

-1 -1,5 -2 -2,5 -3 -3,5 -4 -4,5 -5

Grafico 5.3 – Perfil Tipo Creager para aguas abajo TABLA 5.2 – Valores para el Perfil aguas abajo

x 0,00 0,27 0,53 0,80 1,07 1,34 1,60 1,87 2,14 2,40 2,67

y 0 -0,03 -0,09 -0,19 -0,33 -0,50 -0,70 -0,93 -1,19 -1,48 -1,80

5,00

P á g i n a | 15

Ecuación de la Recta Tangencial al Punto de Tangencia Pendiente con el punto de tangencia m1 = x / y m1 = 1.00/1.50 m1 = 0.67 m2 x m1 = -1.00





Entonces, m2 = -1.50

Ecuación Punto Pendiente de la recta y - y1 = m (x - x1) y – 1.80 = -1.50 (x – 2.67) y = 2.20  – 1.50 x, Ec.



TABLA 5.3 – Valores para el Perfil pendiente de la recta

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

X 2,67 3,34 4,01 4,68 5,35 6,02 6,69 7,36 8,03 8,70 9,37

Y -1,804 -2,809 -3,814 -4,819 -5,824 -6,829 -7,834 -8,839 -9,844 -10,849 -11,854

Radio de Caída , Derivamos la expresión que define el perfil

                Entonces

Angulo (Radianes) = 0.99 Angulo (Grados) = 56.52 Angulo = 33.48 0.58



P á g i n a | 16

      Radio Mediante Trigonometría

Ecuación de la circunferencia, Donde h = 6.68, k = -0.60 y r = 4.01 (X - h)^2 + (Y - K)^2 = r^2

   

Ecuaciones para el Origen de la circunferencia

                   

Profundidad Total PTotal = Altura del Azud (P)  – Profundidad del colchón (e) PTotal = -4.60 m, Desplazamiento de la curva en Y

PERFIL CREAGER 0 -1,00

-0,5

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

-1 -1,5 -2 -2,5 -3 -3,5 -4 -4,5 -5

Grafico 5.4 – Perfil Tipo Creager (Aguas Arriba, Aguas Abajo, Recta y Perfil de Caída

P á g i n a | 17

TABLA 5.3 – Valores para el Perfil de caída

x 3,34 3,54 3,74 3,94 4,14 4,33 4,53 4,73 4,93 5,13 5,33 5,53 5,72 5,92 6,12 6,32 6,52

y -2,81 -3,08 -3,32 -3,52 -3,69 -3,85 -3,98 -4,10 -4,20 -4,29 -4,37 -4,43 -4,49 -4,53 -4,57 -4,59 -4,60

5.2. DIMENSIONAMIENTO DE LAS REJAS (KROCHIN)

-

Coeficiente de reducción en el área efectiva disponible para el paso del agua.

    

Donde

f = 30%, Porcentaje de la superficie que queda obstruida s = 1 cm, Espaciamiento entre barrotes t = 1 cm, Diámetro del barrote Entonces

K = 0.350

Inclinación -

     

Coeficiente de contracción que varía en función de la disposición de los barrotes de la rejilla Condiciones

  

Co = 0.60, Si la relación e/s >4 Co = 0.50, Si la relación e/s < 4

P á g i n a | 18

Relación e/s = 40, Se utiliza un Co = 0.60.

e = 40 cm, Alto de los barrotes

Entonces C = 0.48

-

Ancho Efectivo de la rejilla

Donde

  

Q = 0.021 m3/s, Caudal de Diseño a captar  C = 0.48, Coeficiente de contracción L = 0.40 m, Ancho del canal mínimo – Ricardo López Entonces

b = 0.37m, Redondeando, b = 0.40 m -

Numero de pletina o barrotes N° Espacios = b/s N° Barrotes = N° Espacios + 1 Donde

s = 1 cm, Espaciamiento entre barrotes b = 0.40 cm, Ancho efectivo de la rejilla Entonces

N° Espacios = 40 y N° Barrotes = 41 Unidades -

Ancho total de la rejilla

       b’ = 81 cm, Entonces

b’ = 0.80 m

P á g i n a | 19

5.3. DIMENSIONAMIENTO DE LOS CANALES DE ADUCCIÓN Y RECOLECCIÓN

(RICARDO LÓPEZ) 5.3.1. DISEÑO DE LA PRESA

-

Lámina de Agua en condiciones de Diseño

   

Donde

Q = 0.021m3/s, Caudal de diseño L = 25.00 m, Longitud de la presa Entonces

H = 0.005 m -

Corrección por las dos contracciones laterales

   

Entonces

L’ = 24.99 m

-

    

Velocidad del rio sobre la presa

5.3.2. DISEÑO DEL CANAL DE ADUCCIÓN

Pendiente (S) = 0.004 Borde Libre (BL) = 0.15 m -

Ecuación del alance del chorro

-

Ancho del canal de Aducción

               

B = 0.20 m < 0.40 m, Entonces B = 0.40 m

P á g i n a | 20

-

Niveles de agua en el canal Aguas Arriba

Aguas Abajo

he = 0.104 m

ho = 0.143 m

 ⁄      

                  

Longitud del Canal

                

-

Altura total de los muros del canal de aducción

                                

5.3.3. DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCIÓN

-

Ecuación del alcance del chorro

      

               0.26 m

Por facilidad de acceso y mantenimiento, se adopta una cámara de B cámara= 1,2 m L cámara = 1,5 m

P á g i n a | 21

Grafico 5.5 – Corte de la cámara de recolección

5.3.4. ALTURA DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN

   

Donde

Q = 141.73 m3/s, Caudal Máximo L = 25.00 m, Longitud de la presa BL = 0.33 m, Borde libre para los muros Entonces

H = 1.88 m + BL La altura de los muros será, H muro = 2.20 m 5.3.5. CAUDAL DE EXCESOS

Donde

   

Q = 0.014 m3/s, Caudal medio del rio L = 25.00 m, Longitud de la presa Entonces

H = 0,004 m

-

Caudal Captado

    √   

Donde

Cd = 0.3, Coeficiente de la descarga H = 0.004 m, Altura del caudal de excesos

P á g i n a | 22

Entonces

        0.027 m3/s

-

Caudal de Excesos

0.006 m3/s

-

Condiciones en el vertedero de Excesos

                

, Entonces, H excesos = 0.02 m

, Entonces, V excesos = 0.289 m3/s

, Entonces, Xs = 0.22 m

El vertedero de excesos estará colocado a 0.52 m

5.4. DISEÑO DEL COLCHÓN DE AGUAS (CUENCO AMORTIGUADO)

Datos P = 3.00 m, Altura del azud L = 25.00 m, Ancho del azud Q = 141.73 m3/s, Caudal de máxima crecida do = 1.681 m, Profundidad del Rio (Calculado en Hcanales) GRAFICA 5.6 k = 0.95, Coeficiente para vertedero sin compuerta qu = 5.67 m3/s, Caudal Unitario

Grafico 5.6 – Sección del resalto hidráulico

P á g i n a | 23

Grafico 5.7 – Determinación de la profundidad del Rio en H CANALES, do = 1.681 m

-

Tirante sobre la cresta

          []   [    ]            √  〈 〉   , Despejamos Ho,

-

Energía total

CASO 2 Para que el resultado se produzca inmediatamente al pie del azud tiene que d2 < do.

            

P á g i n a | 24

Entonces 2.851 > 1.681, NO CUMPLE



d2 > do,

Por lo cual se requiere profundizar el cauce para formar un colchón

Grafico 5.8 – Nuevo esquema del Colchón de Aguas

-

Profundidad del colchón

-

Recalculo de la Nueva Energía total

                         √  〈 〉                  Entonces

3.18 m < 3.28 m, SI CUMPLE

d2 < do + e

P á g i n a | 25

-

Longitud del Resalto Formulas L2 = 4.5 d2, Safranetz L2 = 2.5 (1.9 d2  – d1), Pavloski L2 = 5 (d2  – d1), Bakhmetev – Maztke

  

L2 = 14.288 m L2 = 12.453 m L2 = 13.108 m

La longitud del resalto seleccionado es la del Método de Safranetz el mismo que es de L2 = 14.288 m

Grafico 5.9 – Determinación de la Longitud del resalto en H CANALES, L = 14.61 m

P á g i n a | 26

5.5. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LA SECCIÓN VERTEDORA

Grafico 5.10 – Definición de la Geometría y datos básicos de la presa

Grafico 5.11 – Definición de los Tirantes Aguas Arriba y aguas abajo en operación e inundación

P á g i n a | 27

Grafico 5.11 – Esquema de la presa con los tirantes de aguas en operación e inundación en aguas arriba y aguas abajo en la sección

Los resultados obtenidos de la estabilidad de la presa se presentan en los Anexos, los mismos que son satisfactorios.

Usual combination (stability analysis) 

P á g i n a | 28

6. BIBLIOGRAFIA -

ELEMENTOS DE DISEÑO PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADO, de Ricardo López Cuealla. 2da Edición  –  Editorial: Escuela Colombiana de Ingeniería (Impreso en Colombia – Printed in Colombia), páginas 87 a 133.

-

ACUEDUCTOS TEORIA Y DISEÑO, de Freddy Corcho Romero y José Ignacio Duque Serna. 3ra Edición  –  Editorial: Universidad de Medellín 2005 (Impreso en Medellín  –  Colombia).

-

DISEÑO HIDRAULICO, de Sviatoslav Krochin. 3ra Edición /Junio 2011  –  Editorial: Universidad Técnica Particular de Loja (Impreso en Loja  – Ecuador)

-

Página de Internet: INSTITUTO GEOGRAFICO MILITAR - ECUADOR (IGM) http://www.igm.gob.ec/site/index.php

SOFWARE AUTILIZADOS -

H CANALES, Versión 3.0. Autoría: Ing. Máximo Billón ARC GIS, Versión 10.0. Autoría: ESRI (Arq. Jack Dangermond) CADAM, version 1.4.3. Department of Civil, Geological and Mining Engineering. École Polytechnique de Montréal

P á g i n a | 29

PLANOS