UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

INGENIERIA SANITARIA

DISEÑO DE LA BOCATOMA DE

FONDO

REALIZADO POR:Emma Burgos Torres

SOLICITADO POR:Ing. Jacinto Rojas

-SEXTO SEMESTRE

GRUPO #1

GUAYAQUIL – ECUADOR

INFORMACIÓN PREVIA

PERIODO DE DISEÑO (N).

Tratándose de la captación para un municipio intermedio, se debe diseñar en una sola etapa, para 20 años a partir de la fecha.

POBLACIÓN DE DISEÑO.

Pf=Pa(1+r )n

Pf=(4000hab)(1+0,029)20

Pf=7086hab

De acuerdo con la proyección de población realizada anteriormente, se tiene que la población para el año 2035 es de 7086 habitantes.

CAUDALES DE DISEÑOCaudal medio diario (cmd)

cmd=(Población ) (Dotación )

86.400

cmd=(7086hab )(200 ¿

hab.dia )

86.400cmd=16,4 ¿

s

Caudal máximo diario (CMD)

CMD=cmd . k1

CMD=(16,4 ¿s)(1,3)

CMD=21,32 ¿s

Perdida en la aducción

Perdidaaducción=5 %CMD=5 % (16,4 ¿s )=1.066 ¿

s

Perdida en la planta de purificación

Perdida planta purificación=4 % cmd=4 %(13,2778 ¿s )=0 ,8529 ¿

s

Caudal de diseño

Qd=Perdidaaducción+Perdida plantade purificación+CMD

Qd=(1,066+0,8529+21,32 ) ¿s

Qd=23,24 ¿s=0,0 2324

m ³s

AFORO DEL RIO

El caudal del rio en tiempo seco es de 0,25 m³/s, el caudal medio es de 0,7 m³/s y el caudal máximo es de 2 m³/s.

ANCHO DEL RIO.

El ancho de rio en el lugar de captación es de 3 m.

DISEÑO DE LA BOCATOMA DE FONDO

DISEÑO DE LA PRESA

El ancho de la presa se supone de 1,7 m.La lámina de agua en las condiciones de diseño es de:

H=( Q1,84 L )

23

H=( 0,0 2324m3/s1,84(1,9m) )

23

H=0,0354m

La corrección por las dos contracciones laterales es:

L'=L−0,2HL'=1,9m−0,2 (0,0354m )

L'=1 ,8929m

Velocidad del rio sobre la presa:

Vr= QL' H

Vr= 0,0 2324m3/s(1 ,8929m)(0,03 54m)

=0 ,3473ms

0,3ms<0 ,3473

ms

<3msOK

DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓNEl ancho del canal de aducción (B) se calcula partir d la ecuación del alcance del chorro:

Xs=0,36Vr23+0,60H

47

Xs=0,36 (0,3473ms)

2 /3

+0,60 (0,0354m)4 /7=0,2667m

Xi=0,18Vr4 /7+0,60H 3/4

Xi=0,18 (0,3473ms )

47 +0,60 (0,0354m )

34 =0 ,1587m

B=Xs+0,10B=0 ,2676 1+0,10B=0,3 667m

Se adopta una B=0,40m .

LONGITUD DE LA REJILLA Y NUMERO DE ORIFICIOSSe adoptan barrotes de 3/4” (0,0191 m), con una separación entre ellos de 5 centímetros. Por otra parte, se supone la velocidad entre barrotes igual a 0,2 m/s.

An= Q0,9Vb

An=0,0 2324m3/s

0,9 (0,2ms)

=0 ,1291m ²

An= aa+b

B Lr

Lr=(0 ,1291m2)(0,05m+0,0191m)

(0,05m)(0,4m)=0 ,6905m

Se adopta 0,70 m de longitud de rejilla. Recalculando, se tiene:

An= 0,05m0,05m+0,0191m

(0,4m ) (0,7m)=0,2028m2

El número de orificios es de:

N= AnaB

= 0,2028m2

(0,05m ) (0,4m )=10,1376orificios

Se adoptan 10 orificios, separados entre sí 5 cm, con lo cual se tienen las siguientes condiciones finales:

An=(0,05m ) (0,4m ) (10 )=0,20m2

Vb=0,01846m3/ s0,9(0,20m2)

=0,1291ms

Lr=(0,20m2 ) (0,05m+0,0191m)

0,05m+0,4m=0,6905m

Se adopta Lr mínimo de 0,7 m.

Los niveles de agua en el canal de aducción son: Aguas abajo:

he=hc=( Q 2

g B2 )13

he=( (0,01846m3 /s)2

(9,81m /s ²)(0,4m)2 )1/3

=0,0601m

Aguas arriba:

Lcanal=Lrejilla+espesor delmuroLcanal=0,7m+0,3m=1m

Se adopta una pendiente i=8 %

ho=[2he2+(he− iLc3 )

2]1 /2

−23iLc

ho=[2 (0,0601m )2+((0,0601m )− (0,08 ) (1m)3 )

2]12−2

3(0,08 ) (1m )

ho=0,0386m

La altura total de los muros del canal de aducción es:

Ho=ho+B . L=0,0386m+0,15m=0,1886mHe=Ho+iLc=0,1886m+(0,08 ) (1m)=0,2678m

La velocidad del agua al final del canal es:

Ve= QB∗he

Ve=0,01846

m ³s

(0,4m)(0,0601m)=0,7678

ms

0,3ms<0,7678

ms<3

msOK

DISEÑO DE LA CÁMARA DE RECOLECCIÓN

Xs=0,36Ve2/3+0,60he4/7

Xs=0,36 (0,7678ms)

2 /3

+0,60 (0,601m)4 /7=0,4222m

Xi=0,18Ve4 /7+0,60 he3 /4

Xi=0,18 (0,7678ms

)4 /7

+0,60(0,0601m)3/4=0,2446m

Bcamara=Xs++0,30m=0,7222m

Por facilidad de acceso y mantenimiento, se adopta una cámara de 1,20 (en el sentido de Bcamara) por 1,50 m de lado.El borde libre de la cámara es de 15 cm, por lo que el fondo de la cámara estará a 55 cm por debajo de la cota del fondo del canal de aducción a la entrega (suponiendo una cabeza de 0,40 m que debe verificarse una vez realizado el diseño de la aducción al desarenador).

CÁLCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE CONTENCIÓNTomando el caudal máximo del rio de 2,0 m³/s, la altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma es:

H=( Q1,84 L )

23

H=( 2m3/s1,84 (1,70m ) )

23=0,7422m

Dejando un borde libre de 26 cm, entonces la altura de los muros será de 1,0 m.

CÁLCULO DEL CAUDAL DE EXCESOS

Dentro de las condiciones iniciales del diseño, se ha puesto un caudal medio del rio de 0,7 m³/s. La altura de la lámina de agua en la garganta y el caudal de excesos son:

H=( Q1,84 L )

23

H=( 0,7m3/s1,84(1,70m))

23=0,3686m

Qcaptado=Cd Aneta√2gH

Qcaptado=(0,3 ) (0,20m2 )√2(9,81ms2 ) (0,3686m )=0,1614

m ³s

Qexcesos=Qcaptado−Qdiseño

Qexcesos=0,1614m ³s

−0,01846m3

s=0,1429

m ³s

Las condiciones en el vertedero de excesos serán:

Hexc=( Qexc1,84∗Bcamara )

23

Hexc=( 0,14291,84∗1,2 )

23=0,1612m

Vexc= QexcHexc∗Bcamara

Vexc= 0,14290,1612∗1,2

=0,7387m /s

Xs=0,36 (Vexc)23 +0,60(Hexc)

47

Xs=0,36 (0,7387)23+0,60(0,1612)

47=0,5056m

El vertedero de excesos estará colocado a 0,8056 m (0,5056m + 0,3m) de la pared de aguas debajo de la cámara de recolección, quedando aguas arriba del mismo una distancia de 0,6944 m (1,5 m – 0,8056m).