2013 CAPTACIÓN

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OBRA HIDRÁULICA

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OBRA HIDRÁULICA

Darwin FABIAN NIOLA GUIRACOCHAMarco ANTONIO VAZQUEZ ROMERO

OBRA HIDRÁULICA

DARRR

Contenido

Captación y Conducción a Gravedad..........................................................................................

1. Introducción...............................................................................................................................................

2. Captación de aguas superficiales...................................................................................................................2.1 Fuentes de aguas superficiales..................................................................................................................2.2 Obras de toma en ríos de montaña............................................................................................................2.3 Ubicación y forma de construcción de la toma...........................................................................................

3. Objetivo.......................................................................................................................................................

4. Desarrollo....................................................................................................................................................

4.1 Rejilla lateral.................................................................................................................................................4.1.1 Condiciones para el diseño........................................................................................................................4.1.2 Valores iníciales para el cálculo.................................................................................................................4.1.3 Valores constructivos................................................................................................................................

4.2 Desripiador.................................................................................................................................................4.2.1 Condiciones para el diseño........................................................................................................................4.2.2 Vertedero de salida....................................................................................................................................4.2.3 Alturas del vertedero, longitud de cámara y canal de salida........................................................................4.3 Transición...................................................................................................................................................4.3.1 Condiciones para el diseño........................................................................................................................4.3.2 Cálculo de la transición..............................................................................................................................4.4 Vertedero de excesos...................................................................................................................................4.4.1 Condiciones para el diseño........................................................................................................................4.4.2 Vertedero de salida....................................................................................................................................

4.5 Desarenador...............................................................................................................................................4.5.1 Condiciones para el diseño........................................................................................................................4.5.2 Cálculo de Vh y Vs.....................................................................................................................................4.5.3 Cálculo de AT y Lc......................................................................................................................................4.5.4 Primera transición del desarenador...........................................................................................................4.5.5 Vertedero de salida....................................................................................................................................4.5.6 Segunda transición del desarenador.........................................................................................................4.5.7 Canal de salida..........................................................................................................................................

4.6 Divisor de caudales...................................................................................................................................4.6.1 Dos vertederos..........................................................................................................................................4.6.2 Primera transición del divisor de caudales.................................................................................................4.6:3 Segunda transición del divisor de caudales...............................................................................................

5. Conclusiones................................................................................................................................................

6. Bibliografía....................................................................................................................................................

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VALOR CREATIVO2013OBRA HIDRÁULICA : CAPTACIÓN Y CONDUCCIÓN A GRAVEDAD

KLEVER MODESTO GIA CORNEJOdARWIn FABIAN NIOLA GUIRACOCHAmARCO ANTONIO VAZQUEZ ROMERO

Darwin FABIAN NIOLA GUIRACOCHAMarco ANTONIO VAZQUEZ ROMERO

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1. INTRODUCCIÓN

Una captación de agua superficial, es la estructura civil, dispositivo o conjunto de ellas que permita captar agua desde un cuerpo superficial de forma continua, segura y sin disminución de las

Una obra de captación se puede definir como una estructura destinada a captar o extraer una determinada cantidad de agua corriente.

En general, las obras de captación dependes de las características de las corrientes de agua que la abastecen, desde este punto de vista encontramos corrientes de montaña y corriente de valle aluviales,, además podemos distinguir dos tipos de corrientes superficiales sin regulación y corrientes superficiales son regulación de caudal.

En el caso de corrientes de agua sin regulación de caudal, el diseño de la obra se basa fundamentalmente en que el caudal de la corriente supera el caudal máximo diario en cualquier periodo, esta consideración es válida principalmente en obras de captación destinadas al abasto de acuerdos rurales.

En estas, se debe asegurar que la altura del agua en la obra de captación que corresponde al caudal requerido debe ser inferior a las alturas asociadas a los caudales mínimos presentados en la naturaleza.

La regulación de una corriente de poco caudal implica el diseño de la obra de captación que intercepte el caudal y que asegure el caudal y que asegure el caudal requerido.

La regulación de una corriente compensa las variaciones de caudal en las épocas de creciente y las épocas de estiaje, por esto en el caso de corrientes de agua con regulación de caudal, el diseño de la obra de captación implica la construcción de un dique o presa de embalse; para seleccionar la captación adecuada es indispensable tener en cuenta los problemas de los sedimentos que provocan y la magnitud de los caudales a captar.

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2. CAPTACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES

Una captación de agua superficial, es la estructura civil, dispositivo o conjunto de ellas que permita captar agua desde un cuerpo superficial de forma continua, segura y sin disminución de las condiciones de vida de las especies animal ni vegetal.

2.1 FUENTES DE AGUAS SUPERFICIALES

Entre los tipos de fuentes de aguas superficiales se consideran:

a)  Cursos de agua natural (ríos, riachuelos, arroyos, quebradas) Son cuerpos de agua que fluyen permanente o intermitentemente a través de depresiones geomorfológicas naturales y pueden ser:

*Cursos de agua de montaña, que se caracterizan por tener pendientes pronunciadas, arrastre intenso de sólidos en forma temporal, tirante bajo y altas velocidades.

*Cursos de agua de llanura, que se caracterizan por tener, pendientes bajas, tirante alto y bajas velocidades.

b) Reservorios de agua (lagos, lagunas, embalses) Son depresiones geomorfológicas naturales que permiten la acumulación de agua con los aportes de afluentes y/o precipitaciones pluviales y pueden ser:

*Reservorios de montaña, que se caracterizan en general por tener áreas de aporte limitadas, deshielos y aguas con bajo contenido de agentes contaminantes.

*Reservorios de llanura, que se caracterizan por tener áreas de aporte mayores a los de montaña.

2.2 OBRAS DE TOMA EN RÍOS DE MONTAÑA

Los ríos de montaña tienen caudales relativamente pequeños, gradientes relativamente

grandes y corren por valles no muy amplios. En crecientes llevan cantidades apreciables de

material sólido.

a) Las tomas se componen de los siguientes elementos principales: Un dique que cierra el

cauce del rio y obliga a que toda el agua que se encuentra por debajo de la cota de su cresta

entre a la conducción. En tiempo de creciente el exceso de agua pasa por encima de este dique o

sea que funciona como vertedero. Este tipo de dique vertedero de llama azud. Para evitar que

creciente entre excesiva agua a la conducción, entre esta y la toma de deja estructuras de

regulación. Una de estas es la compuesta de admisión que interrumpe totalmente el servicio para

el caso de reparación o inspección.

b) Una reja de entrada que impide que pase hacia la conducción material solido flotante

demasiado grueso. Para esto el umbral de la reja se pone a cierta altura sobre el fondo del rio y la

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separación entre barrotes normalmente no pasa de 20 cm. En vista de quede que a pesar de esto,

parte del material solido alcanza a pasar, al otro lado de la reja de deja una cámara llamada

destripador para detenerlo. El destripador debe tener una compuerta hacia el rio a través de la

cual periódicamente se lava el material acumulado en el fondo.

c) Una transición de entrada al canal. Se desea que la mayor parte del material grueso que

llega al destripador se deposite dentro de este y no pase al canal. Por este motivo la conexión

des destripador se hace generalmente por medio de un vertedero cuyo ancho es bastante mayor

que el del canal que sigue. Para evitar que haya perdidas grandes de energía entre la salida del

destripador y el canal las dos estructuras de conectan por medio de una transición.

d) Una compuerta de purga se ubica el exterior del azud, al lado de la reja de entrada.

Generalmente el rio trae en creciente una gran cantidad de piedras que se acumula aguas arriba

de azud pudiendo llegar a tapar la reja de entrada con lo cual el caudal de captación se reduce

considerablemente o puede ser totalmente interrumpido. La función de la compuerta es eliminar

este material grueso. Por lo general la eficiencia de la compuerta de purga es pequeña pero por lo

menos se consigue mantener limpio el cauce a la rejilla.

2.3 UBICACIÓN Y FORMA DE CONSTRUCCIÓN DE LA TOMA

La forma de utilización del agua es generalmente conocida de antemano es decir está

ubicado el sitio apropiado para producir energía eléctrica por medio de una caída, o para la planta

d tratamiento que abastecerá de agua a una población o para la iniciación de la zona de riego. A

este punto de cota conocida debe llegar la línea de conducción (canal o túnel) conveniente y el

trazado de establecer a base de consideraciones económicas, después de un recorrido de

reconocimiento previo. En otras palabras teniendo esta línea de gradiente preliminar se pude

encontrar su intersección con el rio y establecer aproximadamente el sitio de las obras de toma.

La ubicación exacta pude estar desplazada en algunos cientos de metros, por lo general hacia

agua arriba, y se determina en función de las condiciones geológicas y topografías del sitio.

Así por ejemplo, para disminuir la entrada de los sedimentos es conveniente situar las obras

de toma en la orilla cóncava del rio. Por lo general de este lado existe un barranco y la playa se

encuentra al otro lado convexo, y es necesario disponer de un terreno relativamente plano para

situar el destripador y la transición.

3. OBJETIVOS

Realizar el diseño de sistemas de captación y conducción a gravedad de aguas

superficiales.

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4. DESARROLLO

Diseño de una captación y conducción a gravedad con un caudal de diseño (Q= 0,975

m3/seg), realización de los cálculos, planos, ubicación topográfica y la explicación respectiva de

todo el diseño.

4.1 REJILLA LATERAL

El agua se capta por medio de un orificio que se encuentra en una de la orillas. Este orificio

está provisto de barrotes verticales que impiden la entrada del material flotante y piedras mayores

del espacio entre los mismos.

El orificio está dentro de un muro que separa el destripador del rio y aguas abajo se prolonga

a conectarse con la compuerta de purga. El umbral del orificio debe estar a una altura no menor

de 0.60 – 0.80 cm. del fondo. El dintel es generalmente de hormigón armado y debe llegar hasta

una altura superior a la de la mayor creciente. Los barrotes deben ser lo suficiente fuertes para

resistir el impacto de troncos y otro material flotante grueso que ocasionalmente es traído por las

crecientes. Por eso los barrotes se hacen de rieles o de hormigón armado con un ancho no menor

de 10 cm. los barrotes deben estar al ras o sobresalir un poco de la cara del muro para facilitar su

limpieza del material flotante que a veces tiende a tapar la rejilla.

El muro en el cual de ubica la rejilla, por lo general se ubica perpendicular a la dirección del

azud, o sea paralelo a la dirección del rio. Sn embargo es conveniente darle una inclinación

respecto a la dirección del rio, tanto para acortar la longitud necesaria para llegar a terreno alto

para mejorar las condiciones hidráulicas.

La velocidad del rio es variable y se debe escoger la que corresponde al caudal medio

anual. Se recomienda que para facilitar la limpieza de los sedimentos, el plano de la rejilla tenga

un ángulo similar a 70° con la dirección del canal de limpieza.

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4.1.1 CONDICIONES PARA EL DISEÑO

4.1.2

VALORES INÍCIALES PARA EL CÁLCULO

4.1.3 VALORES CONSTRUCTIVOS

Ecuaciones utilizadas:

n=b−ss

B=b+(n∗t )Vo= QHB

z=0,1H

hr=B∗Kr∗( ts )

43∗Vo2

2g∗sen αP3=P2−z

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Q= Caudal de diseño.P= Altura del vertedero de la rejilla desde el rio.P2= Altura del vertedero de la rejilla desde el destripador.H= Altura de la rejilla.Kr= Tipo se sección de los barrotes.B= Base de la rejilla.t= Ancho de los barrotes.s= Separación entre barrotes.α= Angulo de la rejilla.

z= Perdida de la rejilla.

Q 0,45m3/ seg

P 0,8mP2 0,7mH 0,5mKr 1,8β 2t 0.1ms 0,2mα 70°z 0,05m

Obtención de CoCo = 1.777 + 0.221(H/P1)

Co=1,915Calcular S

S = 1.05(1+0.2(H-z)/P2) *(z/H)^(1/3)S=0,550

Obtención de bb = Q/(SCoH^(3/2))

b =1,208

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b n B Vo hr Co S Q1,208 5,04 1,712 0,526 0,016 1,915 0,550 0,4291,25 5,25 1,775 0,507 0,014 1,915 0,550 0,4451,27 5,35 1,805 0,499 0,014 1,915 0,550 0,453

NOTA: El valor inicial de b está de acuerdo al b calculado anteriormente.

Resultados para la construcción:

Bv 1,27N 5B 1,8

4.2 DESRIPIADORComo se ha dicho antes, después de la rejilla de entrada se acostumbra dejar una cámara que se llama destripador y que sirve para detener las piedras que alcanzaron a pasar entre los barrotes y que no deben entrar al canal. Con este objeto la velocidad en el destripador debe ser relativamente baja y el paso hacia el canal debe hacerse por medio de un vertedero sumergido.Entre la rejilla de entrada y el vertedero de salida puede formarse un resalto sumergido y para que este último funcione en una forma normal es conveniente que el ancho del destripador en este sitio sea igual por lo menos a la longitud del resalto.También puede establecerse el ancho del destripador como igual al de una transición que uniera los anchos de la rejilla y del vertedero.Para poner eliminar las piedras que se depositan el fondo del destripador, debe dejarse una compuerta que conecta con el canal de desfogue. El canal debe tener una gradiente suficiente para conseguir una velocidad de lavado alta y que sea capaz de arrastrar todas las piedras.

4.2.1 CONDICIONES DE DISEÑO

Qd 0,45P2 0,7H 0,5Z 0,05

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4.2.2 VERTEDERO DE SALIDA

FR2=Q2Brejilla

g(Brejilla∗Y 1)3 Escriba aquí la ecuación.

P3 = P2-zP3=P4=0,65

Co = 1.777 + 0.221(H/P3)Co= 1,95

S = 1.05[1+0.2(H-z)/P3]*(z/H)^(1/3)S=0,555

b = Q/(SCoH^(3/2))b=1,18

b. constr= 1,2Base constructiva del vertedero es 1,2.

4.2.3 ALTURAS DEL VERTEDER, LONGITUD DE CÁMARA Y CANAL DE SALIDA

Calcular y1 con la ecuación de la energía:

P+H+V^2/(2g) = (P1-P2) + y1 + Q^2/(2g*(B*y1)^2)

B rejilla 1,8y1 0,18A 0,324

Calcular y2 con la ecuación del canal rectangular:

y 2= y12

(−1+√1+8∗FR2)

FR 1,092429689y2 0,191y2 < P3+H 0,191 < 1,15

Longitud de la cámara:

LR=2,5(1,9∗y2− y1)

LR 0,569α Grados 12,5

αRadianes0,21816615

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¿=B(rejilla)−bi2 tan 12,5

LT1,35321255

1

Lc > LTVERDADER

O

Lc> LRVERDADER

OLc constr 2

Canal de salida:

N 0,014

So 0,003

b. canal (impuesto) 1

Calculo para yo:

Q=(bcanal yo )5 /3

n (bcanal+2 yo )2/3h= yo+0,225

4.3 TRANSICIÓN

El agua sale del destripador por medio de un vertedero ancho y con poco calado pasado a un canal que generalmente tiene una sección más estrecha y más profunda. Por lo tanto es aconsejable intercalar entre los dos una transición, es decir una estructura en la cual este cambio de sección se hace en forma gradual a fin de conseguir que la perdida de carga sea mínima.

Se recomienda que el ángulo máximo entre el eje del canal y una línea que une los lados de la transición a la entrada y a la salida no exceda de 12.5°.

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yo 0,34h 0,57hconstruc 0,8

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4.3.1 Condiciones de diseño

P3=P3 del destripador

Q 0,45P3 0,65H 0,5z 0,05

Fórmulas utilizadas:

¿= bf−bi2 tan12,5

yi=P4+H vertedero−zV = Qbi∗y

4.3.2 Cálculo de la transición:

INGRESO FINALbi=Bver 1,2 bf 1Yi 1,10 yf 0,34Vi 0,340909091 Vf 1,32352941

Longitud de la transición:

α Grados 12,5αRadianes 0,218166157LT 0,45107085LT APROXI 1

Cotas del fondo de la transición:

ci 0,3∆x 0,2n 0,014

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Sección b(m) y(m) V(m/s) ∆yo AREA Sf Sfm hf COTA "Z"

0 1,2 1,1 0,3409 0 1,32 8,04279E-05 0 0 3011

0,2 1,1600 0,948 0,4092 0,00339469 1,09968 0,000128232 0,00010433 2,0866E-05 3011,148584

0,4 1,1200 0,796 0,5048 0,0091808 0,89152 0,000220105 0,000174169 5,56998E-05 3011,291348

0,6 1,0800 0,644 0,6470 0,02003586 0,69552 0,000420234 0,00032017 0,000119734 3011,423192

0,8 1,0400 0,492 0,8795 0,04354693 0,51168 0,000948346 0,00068429 0,000256592 3011,531389

1 1,0000 0,34 1,3235 0,1083672 0,34 0,002889551 0,001918949 0,000640382 3011,574381

∆z = 0,5743812

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4.4 VERTEDERO DE EXCESOS

El agua en exceso debe ser evacuada, para ello se hace un vertedero, el cual lo lleva al rio.

Una creciente puede ocurrir en cualquier momento, por este motivo la toma debe diseñarse en tal forma que pueda por si sola permitir el paso de la creciente máxima sin sufrir ningún daño.

Se acepta que en creciente el canal trabajara con una cierta sobrecarga, del 20% del caudal de diseño y se calcula el calado correspondiente. La compuerta de admisión, que debe dejarse en tal posición que en estiaje el agua pasa pocos centímetros por debajo, se sumerge con el aumento de calado y se transforma en orificio. Igual sucede con la reja de entrada.

4.4.1 CONDICIONES DE DISEÑO

a = yo de la transición

4.4.2 VERTEDERO DE SALIDA

Obtener yo con la ecuación de Manning:

Q+20%Q=(bcanal yo )5 /3

n(bcanal+2 yo)2 /3

b = b de la transición

Fórmula para obtener la z (nueva):

znuevo=( QCc (Cv )ab )

2 12g

−Vo2

2g

Q 0,45

So 0,003a 0,34

b VERT.SAL 1,000yo 0,380Cv 0,960

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a/h Cc0,100 0,6150,200 0,6200,300 0,6250,400 0,6300,500 0,6450,600 0,6750,700 0,6900,800 0,7200,900 0,7801,000 1,000

z impuesto h. comp Vo a/h Cc Z nuevo0,200 0,580 0,931 0,586 0,673 0,2640,264 0,644 0,838 0,528 0,664 0,2810,281 0,661 0,817 0,515 0,662 0,2840,284 0,664 0,813 0,512 0,662 0,2850,285 0,665 0,812 0,511 0,662 0,2850,285 0,665 0,812 0,511 0,662 0,2850,285 0,665 0,812 0,511 0,662 0,2850,285 0,665 0,812 0,511 0,662 0,285

Comprobación de la creciente:

Obtengo h2 con la ecuación de la energía:

y 1(nuevo)+ Q+20%Q2

2g (bitransicionh1)2=∆ z+hcompuerta+

Q+20%Q2

2g (bf transicionhcompuerta)2+ci(Vf 2−Vi2

2 g )h1 = 1,095m tabla de interpolación

∆z =Diferencia de cotas

de la transición

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∆z 0,574 yo 0,38b 1,2

Q2 0,54

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Obtención de Y1nuevo = 1,27m

Fórmulas utilizadas para el cálculo de (H', h'', Hve, Co, z'):

H ' '= y1−P3h1=P3+1,1H ' ' Pe=P3+H ' ' y1=h1−Pe

z=P2+H−h1Hvert= y1−PeCo=1,777+0,221 Hmax−zP2

Tabla de datos obtenidos:

H= 0,500P3= 0,650H'= 0,620Y1nuevo= 1,332Hv exceso= 0,182Hmax= 1,000P exceso= 1,150

Hmax =Hrejilla + Hhidrologico y P1 son datos de la rejilla.

S=1,05[1+0,2( Hmax−zP2 )]

3

√ zHmax

H y P2 son datos de la rejilla.

hr=βKr ( ts )4 /3 Vo2

2gsin 70Vo= Q

B rejilla (H rejilla+Hhidrologico )

Qmax=SCobitransicion (Hmax−hr )3/2Qvert=Qmax−Qdiseño

Qver=[1,777+0,221( H vert+H '

H vert+P2 )]bvert

Qver=Qmax−Qd

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Qd= 0,45H'= 0,3Hregilla= 0,5H=H'+Hregilla 0,8Pregilla= 8P2regilla= 0,9Hvert.exce= 0,182β= 2kr= 1,8t= 0,1s= 0,2αgrados= 70α= 1,22173048b= 1B= 1,8

4.5 DESARENADOR

Se llama desarenador a una obra hidráulica que sirve para separar y remover después, el material solido que lleva el agua de un canal. Los desarenadores cumplen una función muy importante y por eso, salvo casos especiales de aguas muy limpias, debe considerárseles como obras indispensables dentro de los proyectos de utilización de recursos hidráulicos.

En la mayoría de las obras de toma la velocidad de la entrada es lo suficientemente grande para arrastrar partículas sólidas. Esto ocurre especialmente en tiempo de creciente cuando puede entrar al canal grades cantidades de sedimentos.

Se ha observado que durante las crecientes la cantidad de sólidos en los ríos de montaña puede llegar a ser del 4% al 6% en volumen del caudal y del 0.2 – 1.0% en los ríos de llanura.

4.5.1 CONDICIONES DE DISEÑO

Q 0,45P2 0,8H 0,5z 0,05

4.5.2 Calcular Vh y Vs

δr arena 2,65diam 0,00016F.S 0,5

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Vh= Fs.12.5.√((ƿr -1)*d)Vh 0,102

Para calcular Vs nos imponemos el Re e iteramos: Viscosidad = 0.00000131

δr arena 2,65diam 0,00016VIZCOSIDAD 0,00000131Vs 0,01

Re Cd Vs Re NUEVO1,22137405 22,705 0,0123 1,506

1,506 18,718 0,0136 1,6591,659 17,136 0,0142 1,7341,734 16,461 0,0145 1,7691,769 16,163 0,0146 1,7851,785 16,029 0,0147 1,7931,793 15,968 0,0147 1,7961,796 15,941 0,0147 1,7981,798 15,929 0,0147 1,798

4.5.3 Calcular AT y LC

AT= QVh

Vh 0,102AT 4,431Vs 0,0147

Damos valores a b

h= ATb

Lc=VhVs

h

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b h Lc Lc.CONSTRU1 4,431 30,612 31,0003 1,477 10,204 10,0004 1,108 7,653 8,000

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Escojo el valor de b=4m y de h= 1,1m

4.5.4 PRIMERA TRANSICIÓN DEL DESARENADOR

INGRESO FINALbi=Bver 1 bf 4yi 0,34 yf 1,108Vi 1,324 Vf 0,101

Datos para la primera transición:

n = 35b = -0,08571429# de secciones 36y = 0,022co 0,5∆x 0,200n 0,014

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Abs b(m) y(m) V(m/s) ∆yo Sf Sfm hf COTA “Z” secciones

0 1 0,34 1,3235 0,0000 0,002889551 0 0 3011,0000 1

0,200 1,085714286 0,3619 1,1451 0,0337 0,001969122 0,002429337 0,00048587 3010,9439 2

0,400 1,171428571 0,3839 1,0007 0,0574 0,001377586 0,001673354 0,00082054 3010,8638 3

0,600 1,257142857 0,4058 0,8820 0,0744 0,000986011 0,001181798 0,0010569 3010,7663 4

0,800 1,342857143 0,4278 0,7834 0,0870 0,000720031 0,000853021 0,0012275 3010,6561 5

1,000 1,428571429 0,4497 0,7004 0,0964 0,000535217 0,000627624 0,00135303 3010,5364 6

1,200 1,514285714 0,4717 0,6301 0,1036 0,000404187 0,000469702 0,00144697 3010,4095 7

1,400 1,6 0,4936 0,5698 0,1091 0,000309602 0,000356894 0,00151835 3010,2769 8

1,600 1,685714286 0,5155 0,5178 0,1134 0,000240212 0,000274907 0,00157333 3010,1400 9

1,800 1,771428571 0,5375 0,4726 0,1168 0,000188556 0,000214384 0,0016162 3009,9996 10

2,000 1,857142857 0,5594 0,4331 0,1196 0,000149586 0,000169071 0,00165002 3009,8564 11

2,200 1,942857143 0,5814 0,3984 0,1218 0,000119828 0,000134707 0,00167696 3009,7110 12

2,400 2,028571429 0,6033 0,3677 0,1236 9,68507E-05 0,00010834 0,00169863 3009,5637 13

2,600 2,114285714 0,6253 0,3404 0,1251 7,89258E-05 8,78883E-05 0,00171621 3009,4150 14

2,800 2,2 0,6472 0,3160 0,1263 6,48098E-05 7,18678E-05 0,00173058 3009,2651 15

3,000 2,285714286 0,6691 0,2942 0,1273 5,35956E-05 5,92027E-05 0,00174242 3009,1141 16

3,200 2,371428571 0,6911 0,2746 0,1282 4,46141E-05 4,91049E-05 0,00175224 3008,9622 17

3,400 2,457142857 0,7130 0,2568 0,1289 3,7366E-05 4,099E-05 0,00176044 3008,8096 18

3,600 2,542857143 0,7350 0,2408 0,1295 3,14753E-05 3,44206E-05 0,00176732 3008,6564 19

3,800 2,628571429 0,7569 0,2262 0,1300 2,6656E-05 2,90657E-05 0,00177314 3008,5027 20

OBRA HIDRÁULICA

4,000 2,714285714 0,779 0,2129 0,1305 2,26888E-05 2,46724E-05 0,00177807 3008,3485 21

4,200 2,8 0,8008 0,2007 0,1308 1,94039E-05 2,10463E-05 0,00178228 3008,1939 22

4,400 2,885714286 0,823 0,1895 0,1312 1,66689E-05 1,80364E-05 0,00178589 3008,0390 23

4,600 2,971428571 0,8447 0,1793 0,1315 1,438E-05 1,55245E-05 0,00178899 3007,8838 24

4,800 3,057142857 0,867 0,1698 0,1317 1,24551E-05 1,34176E-05 0,00179168 3007,7284 25

5,000 3,142857143 0,8886 0,1611 0,1319 1,08287E-05 1,16419E-05 0,001794 3007,5727 26

5,200 3,228571429 0,911 0,1531 0,1321 9,44858E-06 1,01387E-05 0,00179603 3007,4168 27

5,400 3,314285714 0,9325 0,1456 0,1323 8,27247E-06 8,86053E-06 0,0017978 3007,2608 28

5,600 3,4 0,954 0,1387 0,1325 7,26627E-06 7,76937E-06 0,00179936 3007,1046 29

5,800 3,485714286 0,9763 0,1322 0,1326 6,40219E-06 6,83423E-06 0,00180072 3006,9483 30

6,000 3,571428571 0,998 0,1262 0,1327 5,65749E-06 6,02984E-06 0,00180193 3006,7918 31

6,200 3,657142857 1,0202 0,1206 0,1328 5,01348E-06 5,33548E-06 0,001803 3006,6353 32

6,400 3,742857143 1,042 0,1154 0,1329 4,45471E-06 4,73409E-06 0,00180394 3006,4786 33

6,600 3,828571429 1,0641 0,1105 0,1330 3,9684E-06 4,21155E-06 0,00180479 3006,3219 34

6,800 3,914285714 1,086 0,1059 0,1331 3,54387E-06 3,75613E-06 0,00180554 3006,1651 35

7,000 4 1,1080 0,1015 0,1331 3,17222E-06 3,35804E-06 0,00180621 3006,0082 36

∆z 2,651

Página 20

OBRA HIDRÁULICA

Longitud de la transición:

α GRADOS 12,5Α 0,218166157LT 6,766062755LT APROXI 7

4.5.5 VERTEDERO DE SALIDA:

Condiciones de diseño:

b = bf de la transición

h = de la tabla de Lc

Q 0,45B 4H 1,108

Hallar H y P

Q=[1,777+0,221( Hhdesarenador+H )]bvert H 1

3 /2

P=hdesarenador−H

H 0,34P 0,768

Velocidad de paso:

Vpaso= QH bdesarenador

Vpaso tiene que ser < 1

Vpaso 0,331

OBRA HIDRÁULICA

4.5.6 TRANSICIÓN SEGUNDA DEL DESARENADOR

INGRESO FINALbi 4 bf 1yi 1,108 yf 0,34Vi 0,102 Vf 1,324

Longitud de la transición:

α GRADOS 12,5Α 0,218166157LT 6,766062755LT APROXI 7∆x 0,2Ci 0,3N 0,014M 0n = 35b = 0,0857y = 0,0219# de secciones 36

Página 22

OBRA HIDRÁULICA

Abs b(m) y(m) V(m/s) ∆yo Sfm hf COTA “Z” SECCIONES

0 4 1,108 0,102 0,00000000 0 0 3009,500 1

0,200 3,914285714 1,086 0,106 0,00005936 3,35804E-06 6,71609E-07 3009,522 2

0,400 3,828571429 1,064 0,110 0,00080921 3,75613E-06 1,42284E-06 3009,543 3

0,600 3,742857143 1,042 0,115 0,00088273 4,21155E-06 2,26515E-06 3009,564 4

0,800 3,657142857 1,020 0,121 0,00096479 4,73409E-06 3,21197E-06 3009,585 5

1,000 3,571428571 0,998 0,126 0,00105662 5,33548E-06 4,27906E-06 3009,606 6

1,200 3,485714286 0,976 0,132 0,00115964 6,02984E-06 5,48503E-06 3009,627 7

1,400 3,4 0,954 0,139 0,00127554 6,83423E-06 6,85188E-06 3009,647 8

1,600 3,314285714 0,932 0,146 0,00140629 7,76937E-06 8,40575E-06 3009,668 9

1,800 3,228571429 0,911 0,153 0,00155424 8,86053E-06 1,01779E-05 3009,688 10

2,000 3,142857143 0,889 0,161 0,00172218 1,01387E-05 1,22056E-05 3009,708 11

2,200 3,057142857 0,867 0,170 0,00191344 1,16419E-05 1,4534E-05 3009,728 12

2,400 2,971428571 0,845 0,179 0,00213202 1,34176E-05 1,72175E-05 3009,748 13

2,600 2,885714286 0,823 0,190 0,00238274 1,55245E-05 2,03224E-05 3009,768 14

2,800 2,8 0,801 0,201 0,00267146 1,80364E-05 2,39297E-05 3009,787 15

3,000 2,714285714 0,779 0,213 0,00300528 2,10463E-05 2,81389E-05 3009,806 16

3,200 2,628571429 0,757 0,226 0,00339296 2,46724E-05 3,30734E-05 3009,825 17

3,400 2,542857143 0,735 0,241 0,00384528 2,90657E-05 3,88865E-05 3009,843 18

3,600 2,457142857 0,713 0,257 0,00437560 3,44206E-05 4,57707E-05 3009,860 19

3,800 2,371428571 0,691 0,275 0,00500067 4,099E-05 5,39687E-05 3009,877 20

OBRA HIDRÁULICA

4,000 2,285714286 0,669 0,294 0,00574157 4,91049E-05 6,37896E-05 3009,893 21

4,200 2,2 0,647 0,316 0,00662506 5,92027E-05 7,56302E-05 3009,908 22

4,400 2,114285714 0,625 0,340 0,00768542 7,18678E-05 9,00037E-05 3009,923 23

4,600 2,028571429 0,603 0,368 0,00896694 8,78883E-05 0,000107581 3009,935 24

4,800 1,942857143 0,581 0,398 0,01052745 0,00010834 0,000129249 3009,947 25

5,000 1,857142857 0,559 0,433 0,01244321 0,000134707 0,000156191 3009,956 26

5,200 1,771428571 0,537 0,473 0,01481601 0,000169071 0,000190005 3009,963 27

5,400 1,685714286 0,516 0,518 0,01778340 0,000214384 0,000232882 3009,967 28

5,600 1,6 0,494 0,570 0,02153387 0,000274907 0,000287863 3009,967 29

5,800 1,514285714 0,472 0,630 0,02632957 0,000356894 0,000359242 3009,962 30

6,000 1,428571429 0,450 0,700 0,03254131 0,000469702 0,000453183 3009,951 31

6,200 1,342857143 0,428 0,783 0,04070325 0,000627624 0,000578707 3009,932 32

6,400 1,257142857 0,406 0,882 0,05160096 0,000853021 0,000749312 3009,901 33

6,600 1,171428571 0,384 1,001 0,06641662 0,001181798 0,000985671 3009,856 34

6,800 1,085714286 0,362 1,145 0,08697635 0,001673354 0,001320342 3009,790 35

7,000 1 0,340 1,324 0,11618618 0,002429337 0,001806209 3009,694 36

∆z = 0,393

Página 24

OBRA HIDRÁULICA

4.5.7 CANAL DE SALIDA

N 0,014So 0,003b. canal 1

Para yo Q= [A^ (5/3)*So^ (1/2)]/ [n*p^ (2/3)]

Yo 0,34H 0,64H' 0,3

4.6 DIVISORES DE CAUDALES

Es un aparato que se emplea en ingeniería hidráulica para separar un caudal en dos o más. Se emplean por ejemplo en el tratamiento de aguas residuales con el objeto de no saturar los tanques de tratamiento.

También se emplea en diversas técnicas de análisis instrumental como cromatografía de gases y HPLC. En este caso se emplean para obtener un control más fino de los caudales en el interior del sistema. En estos casos también se conocen como Split.

4.6.1 DOS VERTEDERO

Datos iniciales:

P 1Qv1 = 65%Qd 0,2925Qv2 = 35%Qd 0,1575

Calcular H:

[1,777+0,221( HPimpuesto )]H 1/2≤1

H 0,29

Análisis vertedero # 1

Q=[1.777+0.221*(H/P)]bv1*H^(3/2)

VERTEDERO # 1

bv1 0,p6571275

bv1 de constr 1,5

Análisis vertedero # 2

OBRA HIDRÁULICA

Q=[1.777+0.221*(H/P)]bv1*H^(3/2)

VERTEDERO # 2

bv1 0,58

bv1 de constr 0,7

4.6.2 PRIMERA TRANSICIÓN DEL DIVISOR DE CAUDALES

INGRESO FINALbi=Bver 1 bf 1,5yi 0,34 yf 1,29Vi 1,324 Vf 0,233

Longitud de la transición:

α GRADOS 12,5α 0,21816616LT 1,12767713LT APROXI 2b = 0,050n = 10Y = 0,095# SECCIONES 11Co 0,5∆x 0,2n 0,014m 0

Página 26

OBRA HIDRÁULICA

Abs b(m) y(m) V(m/s) ∆yo Sf Sfm hf COTA SECCIONES

0 1 0,34 1,323529412 0 0,00288955 0 0 3009 1

0,2 1,050 0,435 0,985221675 0,059714706 0,001290690,0020901

2 0,00041802 3008,84487 2

0,4 1,100 0,53 0,77186964 0,088375181 0,000669460,0009800

7 0,00061404 3008,66088 3

0,6 1,150 0,625 0,626086957 0,103956057 0,000383450,0005264

5 0,00071933 3008,4612 4

0,8 1,200 0,72 0,520833333 0,113185225 0,000235740,0003095

9 0,00078125 3008,25224 5

1 1,250 0,815 0,441717791 0,119007301 0,000152870,0001943

1 0,00082011 3008,03741 6

1,2 1,300 0,91 0,380388842 0,12286196 0,00010334 0,0001281 0,00084573 3008,8187 7

1,4 1,350 1,005 0,331674959 0,125513901 7,2244E-05 8,7792E-05 0,00086329 3008,59732 8

1,6 1,400 1,1 0,292207792 0,127396385 5,1922E-05 6,2083E-05 0,0008757 3008,37405 9

1,8 1,450 1,195 0,259702785 0,128767933 3,8195E-05 4,5058E-05 0,00088472 3008,1494 10

2 1,500 1,29 0,23255814 0,129789512 2,8661E-05 3,3428E-05 0,0008914 3008,92372 11

∆z 1,126

OBRA HIDRÁULICA

4.6.3 TRANSICIÓN SEGUNDA DEL DIVISOR DE CAUDALES

INGRESO FINALbi=Bver 1,5 bf 1yi 1,27 yf 0,34Vi 0,154 Vf 0,860

Longitud de la transición:

α GRADOS 12,5α 0,21816616LT 1,12767713LT APROXI 2n = 10b = 0,05y = 0,093# SECCIONES 11co 0,5∆x 0,2n 0,014

OBRA HIDRÁULICA

Abs b(m) y(m) V(m/s) ∆yo Sf Sfm hf COTA “Z” SECCION

0 1,5 1,27 0,153543307 0 2,9799E-05 0 0 3009 1

0,2 1,5 1,177 0,171388392 0,004048129 3,9675E-05 3,4737E-05 6,9475E-06 3009,08894 2

0,4 1,4 1,084 0,192738535 0,004642484 5,3875E-05 4,6775E-05 1,6303E-05 3009,17729 3

0,6 1,4 0,991 0,218634376 0,005456922 7,4862E-05 6,4369E-05 2,9176E-05 3009,2648 4

0,8 1,3 0,898 0,250556793 0,006602007 0,00010691 9,0886E-05 4,7353E-05 3009,35115 5

1 1,3 0,805 0,29068323 0,008262407 0,00015782 0,00013236 7,3826E-05 3009,43581 6

1,2 1,2 0,712 0,342345506 0,010762691 0,00024271 0,00020026 0,00011388 3009,51794 7

1,4 1,2 0,619 0,410901173 0,014710651 0,00039334 0,00031803 0,00017748 3009,59605 8

1,6 1,1 0,526 0,505530591 0,021340728 0,00068319 0,00053826 0,00028514 3009,66742 9

1,8 1,1 0,433 0,643352029 0,033446283 0,00130703 0,00099511 0,00048416 3009,72649 10

2 1,0 0,34 0,860294118 0,058385437 0,00288955 0,00209829 0,00090382 3009,7602 11

∆z 0,760

OBRA HIDRÁULICA

5. CONCLUSIONES:

En síntesis, todo el diseño se reduce a un cálculo de vertederos. Hemos podido diseñar con éxito la captación con la excepción de que no se puedo

diseñar el canal de gran pendiente. Pudimos apreciar que también hay que realizarlo más óptimo.

6. BIBLIOGRAFÍA:

Apuntes tomados en clases

"Simon Arrocha" Abastecimiento de agua “Sviatoslav Krochin”. Diseño Hidráulico.

7. ANEXOS

7.1 Planos

OBRA HIDRÁULICA

Facultad de IngenieríaCivil y Gerencia de ConStrucciones