Tema 10 Parametro Diseño Captacioness

7/23/2019 Tema 10 Parametro Diseo Captacioness

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DISEO DE CAPTACIONES


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5.1.1.4


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4.2.3 Parmetros de diseo

4.2.3.1 Perodo de d iseo

Se debe considerar un perodo de diseo de 30 aos, y se definir dentro de este perodo lptimas de construccin de las obras y sus tamaos

4.2.3.2 Capac id ad de diseo La capacidad de los componentes de las obras de captacin deben disearse con una capa

lo indicado por la normativa. (Tabla V.5) Para el dimensionamiento de azudes, cuencos de disipacin, muros de ala y obras de prote

considerar el caudal de crecida para un perodo de retorno de 50 aos. Si existe posibilidadaguas abajo, el diseador justificar perodos de retorno mayores.

4.2.3.3 Veloc idad de aproximacin

Los principales elementos de la captacin (orificios, rejillas, ductos y canales de limpieza, enivel de los sedimentos, se deben disear mediante clculos hidrulicos para el caudal de dcondiciones de nivel mnimo.

Las dimensiones de los orificios de captacin, se calcularan considerando las velocidades da las rejillas.

Para condiciones normales de captacin, se asumir velocidades de aproximacin iguales Para tomas por derivacin directa no sumergidas 0,6 m/s.

Para tomas de derivacin directa sumergidas 0,3 m/s.


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Parmetros de diseo

Caudal de diseo

Para un sistema por gravedad se debe considerar el caudal mximo

la poblacin de diseo ms un 20%.Determinacin del nivel del ro

Debe obtenerse los niveles mximos y mnimos anuales en estaciones cercanas; en caso de falta de datos hidrolgicos se investigar loperiodos de crecidas y estiaje, apoyndose en informacin dconocedoras de la regin.

Estudio de las condiciones del lecho del ro y dimensionamiento de l

estabilizacin Deben ser verificadas las condiciones de la seccin del curso de agu

a la necesidad de su estabilizacin, en especial en los casos en que scon bajas pendientes o se encuentren sujetas a un rgimen muy flujos.


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5.1.2.1


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4.2.3.5 Rejil lasPermiten limitar la entrada de material flotante hacia las estructuras de captacin.

Caudales:correspondiente al mnimo en el ro, caudal de dotacin del proyecto y caudal de crede retorno mnimo de 20 aos.

Inclinacin de las rejillasEn el caso de rejillas utilizadas para la captacin de aguas superficiales en cursos de agua de zonala rejilla debe estar inclinada entre 10% y 20% hacia la direccin aguas abajo.

Separacin entre barrotes

En captaciones de ros con transporte de gravas gruesas, la separacin entre barrotes debe ser ey en ros con transporte de gravas finas de 20 mm y 40 mm.

Ancho de la rejilla

El ancho de la rejilla debe depender del ancho total de la estructura de captacin.

Velocidad del flujo en la rejilla

La velocidad efectiva del flujo a travs de la rejilla debe ser inferior a 0.15 m/s, con el fin de evimateriales flotantes.

La velocidad mxima en las condiciones ms desfavorables, ser de 0,5 m/s. El espaciamiento libre mximo entre las barras ser de 0,02 m.


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4.2.4 Desripiador y DesarenadorToda captacin de rio debe contar con un desripiador y desarenador. Cuando se trate de obraacequias, canales, etc., se determinar la necesidad de utilizar o no estas estructuras.

Desripiador

Su diseo debe impedir el paso del material de fondo (material grueso, mayor a 2.5 cm.), hacia e

tubera de conduccin.Debe ubicarse dentro o junto a la estructura de captacin para evitar los efectos erosivocomponentes del sistema de captacin y conduccin de agua. La estructura tendr compuertas p

Desarenador

Se ubicara en el primer tramo de la conduccin, lo ms cerca posible a la captacin. Debe tenemdulos independientes. En la eficiencia de retencin del desarenador, se considerar la calidadpara su potabilizacin y otros usos que se den en la conduccin, as: generacin elctrica, bomb

garantizar la retencin de sedimentos que puedan afectar instalaciones o equipos.Ubicacin

El rea debe ser suficientemente grande para posibles ampliaciones futuras. Asegurar que la limpieza de los sedimentos se haga a gravedad y que la longitud de la tubera

sea excesiva.Capacidad hidrulicaCada uno de los dos mdulos del desarenador debe disearse para el 60% del caudal de dise

dispondr de compuertas para limpieza.


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PASOS PARA EL DISEO DE UN DIQUE-TOMA

1. Seleccionar las longitudes tentativas de los vertederos de rebose y de crecida, en btransversal del cauce.

2. Determinar la altura del vertedero central o de rebose en base al caudal de aforo medi

3. Determinar para el caudal mximo la altura necesaria para el vertedero de crecida.

4. Dimensionar y disear el vertedero de crecida es ms utilizado es el vertedero de form


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Vertedero Trapezoidal: El vertedero trapezoidal Tambin llamado Cipolleti, tiene forma deparedes laterales con pendiente 1:4 (horizontal : vertical). Con esta forma se elimina lalaterales que sufre la corriente de agua en los vertederos rectangulares. Por elloproporcional a la longitud de la cresta del vertedero (L).

El caudal se calcula mediante la siguiente frmula:

Q = 1.86 x L x H3/2

Donde:

Q :Caudal o gasto en metro cbsegundo.L :Ancho de la base del vertede

H :Carga o altura de agua en me


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DETERMINACION DE CAUDAL CON AFORO TRAPEZOIDAL


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5. Dimensionar las Rejas: El rea efectiva de paso a travs de las rejas ser dos vecnecesaria para el ingreso del caudal de diseo.

El rea total de la reja se calcular considerando el rea de las barras metlicas y el redel flujo de agua.

AfAsAt

Siendo:

nxsxlAs

KxVa

cxQAf

Donde:

At= rea total de la rejas (m2)As= rea total de las barras metlicas (m2)

Af= rea necesaria de flujo (m2)

n = Nmero de barrass = Ancho de cada barra (m)l = longitud de cada barra (m)c = Coeficiente de mayoracin por efectos de colmk = Coeficiente de contraccin de la vena de agu

k= 0,82 (barras rectangulares). k= 0,9 (barras circuk= 0,98 (barras con curvas parablicas)Q = Caudal de diseo (m3/s)Va= Velocidad de aproximacinVa= 0,6 a 1,0 para flujo laminarVa= Variable para flujo turbulento, deber determi


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a) Frmula de Manning:

n

SRV

2/13/2

b) Formula de Bazin:

3/2

2/187

R

RSV

HP

AR

Donde:V = Velocidad de agua (m/s)

R = Radio hidrulico (m)

A = Superficie de la seccin del agua de e(m2)PH= Permetro mojado del agua (m)S = Pendiente del canal en un tramoN = Coeficiente de Manning = Coeficiente de bazin


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7. Dimensionamiento del Dique: El dimensionamiento de la seccin transversal del dique proteccin contra los efectos de volcamiento y deslizamiento causado por el empuje de sedimentos e impactos sobre el dique.Las fuerzas de impacto pueden calcularse por la ecuacin de cantidad de movimiento Cm = la velocidad del rio, y el tamao, peso y velocidad de los objetos arrastrados.


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EJERCICIO

Disee un dique-toma para captarun caudal de 10 l/s. Se conoce

que:

smQ

smQ

smQ

medio

/02.0

/035.0

/60.0

3

min

3

3

max


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Procedimiento:

Se dimensiona el vertedero central o de aguas medias.

A partir de la topografa de la seccin transversal se fija una longitud

vertedero. Es usual entre 1 a 2 metros.

Sea L1=1,5 m

Por la frmula de Francis

Para el caudal medio se tiene:

2/3.. HLCQ

2/3

184.1 HLQmedio

2/3)5.1(84.1035.0 H


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Luego H= 0.05 m = 5 cm

La velocidad media con la que fluye la lmina de agua sobre el verted

Valor aceptable

Luego, el vertedero central de aguas medias se puede tener las siguien

dimensiones:

H1= 0,07 m L1= 1.5 m

smA

QV /466.0

05.0*5.1

035.0


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Lo cual significa que el vertedero tendr una capacidad total de desc

Se calcula la carga de diseo a partir del caudal de diseo, en la frm

slQ

smQ

/51

/051.0)07.0)(5.1)(5.1(84.1 32/3

mx

H

HLQ

d

dC

024.0

5.184.1

010.0

84.1

2/3

2/3

1


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Se calcula la carga sobre el vertedero asociada al caudal mnimo.

Hd


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Se dimensiona el vertedero de crecidas

Se asume un valor de longitud de cresta del vertedero de L2= 4.0 m

valor del caudal de descarga por el vertedero de crecidas as:

Obtenemos la carga sobre la cresta del vertedero de crecida para e

smQ

QQQ

/549.0051.06.0 3

2

1max2

cmH

mxL

QH

7.17

177.0484.1

549.0

84.1

2

3/23/2

2

2


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En la prctica podemos tomar un valor de H2= 20 cm esto prev la

evacuar un caudal de crecida mayor al esperado. El vertedero de proyectarse con las siguientes dimensiones:

H2= 20 cm L2= 4 m

Clculo del rea de captacin.La ecuacin para orificio sumergido establece que:

gHACQ d 2


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donde:

Q: caudal en m3/s

Cd: coeficiente de descarga.A: rea de la seccin del orificio.

H: gradiente hidrulico en m.

2

2

min

290

029.0

037.06.1961.0

015.0

2

cmA

mxA

gHC

QA

c

C

d

C

C


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Se asume para el dique un ancho de corona de 0.45 m y para el verte

el de crecidas un ancho E = 0.20 m.

Teniendo en cuenta los datos anteriores se asume un ancho de rejilla F

Se asume un ancho de la barra = 1 cm.

Se asume un espacio entre rejillas = 0.5 cm.

Longitud asumida de la barra, F= 0.10m


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rea espacio parcial =

Numero total de espacios requeridos=

N barras = N espacios-1 = 58-1 = 57 barras

Longitud Total de la Rejilla = 58(0.5) + 57(1.0)= 86 cm

86 cm < 150 cm

La longitud requerida es menor que la longitud disponible del verted

recomendable que el dique tenga la cara aguas abajo con una

perfil de la lmina de agua vertiente. Los perfiles tipo Creager se ajust

tipo de obras que persiguen evitar la socavacin de agua debajo d

y su posible destruccin

255.010 cmx

espaciosa

AC

585

290

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