BOCATOMA

DISEÑO DE LA BOCATOMA DE FONDO

1. INFORMACION PREVIA

SIMBOLO VALOR UNDPeríodo de diseño P 20 años

Población de diseño 3833 habCaudal de diseño Q 4.6 l/s

Qseco 0.05 m3/sAforo del río Qmáx 20.0 m3/s

Qpromedio 0.2 m3/sAncho del río 1.5 m

2. DISEÑO DE LA PRESA

CARACTERISTICA SIMBOLO VALOR UND FORMULA OBSAncho de la presa L 0.5 m

Lámina de agua en las H 0.03 m

condiciones dediseño

Correción por las dos L' 0.49 m n=2contracciones laterales

Velocidad del río

sobre la 0.32 m/spresa

Verificación 1 OK

3. DISEÑO DE LA REJILLA Y EL CANAL DE ADUCCION:

Vr

0 .3m /s<V <3 .0m/ s

H=( Q1.84 L )

23

L '=L−0 .1∗n∗H

V=Q

L '*H

B61

Tiempo en el cual el sistema será 100% eficiente.

B62

Es la población futura que podría haber dentro del período de diseño.

B63

Es el caudal máximo diario

D63

Este caudal debe ser inferior al caudal mínimo del río en el sitio de captación

B65

Caudal del río en diferentes estaciones

B67

Es el ancho del río en el lugar de captación

B79

Por estas contracciones laterales se hace la corrección de la longitud de vertimiento

J79

"n" es el número de contracciones laterales

J83

Debe estar comprendida entre 0.3 m/s y 3 m/s

CARACTERISTICA SIMBOLO VALOR UND FORMULA OBS

Alcance

filo 0.25 msuperior

Alcance

filo 0.15 minferior

Ancho del canal de B 0.35 maducción

Se adopta 0.40

Diámetro barrote 1/2" b 0.0127 m f 1/2"Separación entre barrotes a 0.05 m

Coef. De flujo K 0.9

Velocidad entre barrotesSe supone 0.10 m/s

Area neta

de la 0.051rejilla

Longitud de la 0.16 m

Xs

Xi

Vb

An m2

Lr

B=Xs+0 .10

An=Q

K∗V b

X s=0 .36Vr

23

+0 .60H47

X i=0 .18Vr

47

+0.74H34

Lr=An∗(a+b )

a∗B

J111

Ecuación del alcance del chorro

J115


J118


E120

Se adopta este valor, ya que debe ser igual al ancho de la rejilla que tiene una longitud mínima de 0.4m

J142

k=0,9 para flujo paralelo a la sección

E145

La veloc. máxima entre barrotes es 0.2 m/s

rejillaSe adopta 0.70

Nueva Area neta de la 0.223rejilla

Número de N 11.16 orificiosorificios

Se adopta 12

Area neta final de la 0.240rejilla

Velocidad entre barrotes 0.02 m/s

Longitud final de la 0.75 mrejilla


An m2

An m2

Vb

Lr

N=An

a∗B

An=a∗B∗N

V b=Q

K∗An

Lr=An∗(a+b )

a∗B

An=a

a+b∗B∗Lr

Lr=An∗(a+b )

a∗B

E153

Se adopta este valor porque la longitud mínima de la rejilla es 0.70 m

Aceleración de gravedad g 9.81Espesor de muro e 0.30 m

Pendiente fondo canal i 0.03Bordo libre B.L 0.15 m

Niveles de agua en el canal de aducciónProfundidad

aguas 0.02 mabajo

Longitud crítica 1.05 mProfundidad

aguas 0.02 marriba

Altura total del canal de aducción

Aguas arriba 0.17 m

Aguas abajo 0.20 m

Velocidad del agua

al final del canal 0.48 m/s

Verificación 1 OK

4. DISEÑO DE LA CAMARA DE RECOLECCION:

m/s2

he

Lc

ho

Ho

He

Ve

he=hc=( Q2

g∗B2 )13

ho=[2he2+(he−iLc

3 )2]12

−23iLc

Lc=Lr+espesor(muro )

Ho=ho+B . L .

H e=he+(ho−he )+iLc+B . L.

V e=Q

B∗he

0 .3m /s<V e<3 .0m /s


Alcance

filo 0.29 msuperior

Alcance

filo 0.16 minferior

Ancho de la cámara 0.59 mde recolección

Se adopta 1.50 Por la facilidad de acceso y mant

1.50 Se adopta una cámara cuadradaespesor muro 0.30

Borde libre BL 0.15 mFondo (cabeza) 0.60 m

5. CALCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE CONTENCION:


Ancho L 1 mBorde libre BL -3.91 m

Altura de losmuros de H' 4.91 m

contenciónH 1.00

6. CALCULO DE COTASCOTA

Fondo del río en la captación 100.00 Léido del plano topográfico

Lámina sobre la presa: H Diseño 0.03 100.03 Máxima 7.79 107.79 Promedio 0.36 100.36

Corona de los muros de contención 1.00 101.00

Canal de aducción Fondo aguas arriba 0.17 99.83 Fondo aguas abajo 0.20 99.80 Lámina aguas arriba 0.02 99.85 Lámina aguas abajo 0.02 99.83

Xs

Xi

Bcámara

Lcámara

B=X s+0 .30

X s=0 .36Ve

23

+0.60he

47

X i=0 .18Ve

47

+0 .74he

34

H=( Qmáx

1.84 L )23

H=H '+B . L .

Cámara de recolección Cresta del vertedero de excesos 0.15 99.65 Fondo 0.60 99.05

Se adopta en esta etapa del diseño un valor de 60 cm por lás pérdidas de conducciónde la bocatoma al desarenadorTubería de excesos Cota de entrada 99.05 Cota del río en la entrega 97.65 Léido del plano topográfico Cota de salida 97.95La cota del río en el punto de descarga corresponde a la cota máxima del río, 50 metrosaguas debajo de la captación

7. CALCULO DEL CAUDAL DE EXCESOS:


Lámina de agua en las H 0.36 m

condiciones dediseño

Caudal captado

a través de la 0.192rejilla

Coeficiente de descarga 0.3Caudal de

excesos 0.187

Lámina o altura

de excesos 0.17 m**

Volúmen

de excesos 0.75 m

Alcance

filo 0.51 msuperior

El vertedero de excesos estará colocado a 0.8 m de la pared de la cámara de recolección

8. CALCULO DE LA TUBERIA DE EXCESOS:


Perdida i 2.21 %de carga ***

Perdida

Qcaptado m3/s

Cd

Qexcesos m3/s

Hexc.

Vexc.

Xs

H=(Qprom río

1.84 L )23

Qcaptado=Cd An√2gH

Qexcesos=Qcaptado−Qdiseño

V exc .=Q exc .

H exc .∗Bcámara

H exc .=( Qexc .

1 .84 L )23

X s=0 .36Vexc

23

+0 .60Hexc

47

i=Cotaentrada−Cota salida

Longitud∗100

de carga J 0.0221 m/munitaria

Diámetro interno D 0.33 mde la tubería 12.86 "

Se adopta 13 "

Ver resultados >>>>>>>

D=( Qexc

0 .2785∗C∗J0 .54 )12 .63

Resultados del diseño. Planta

B

0.6

0.3 0.2 0.40 0.7

0.05

0.5

1.5 0.70 f 1/2"

A 12 orificios

0.30

0.70 0.8

1.50 13

compuerta

Al desarenador

B

Resultados del diseño. Corte B-B

0.6 0.5 0.3 1.50 0.30

101.00

107.79 Nivel Máx.

100.36 Nivel Prom.

100.03 Nivel Diseño

100.00

99.83

99.80

99.65

1.05

99.05

98.75

Resultados del diseño. Corte A-A

1.00

f "

Tapa H.F f 0.6

Escalones f 3/4" c/0.30

X4

Muro lateral, el ancho siendo concreto ciclópeo es 60 cm

0.3 0.2 0.7

0.40

Resultados del diseño. Detalle del canal0.70 0.30

0.15

0.15

0.17

0.02 0.03 0.20

-0.01

0.02

3 %

1.05

A

al desague

Tapa H.F f 0.6

Escalones f 3/4" c/0.30

DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

01.0 CONSIDERACIONES DE DISENO.

ZONA 1: Cama de aquietamiento, debido a la ampliacion de la seccion, se disipa el exceso de energia de velocidad en la tuberia de llegada. El paso de agua a la zona siguiente se puede hacer por medio de una canal de reparticion con orificios sumergidos.ZONA 2: Entrada al desarenador, constituida entre la camara de aquietamiento y una cortina, la cual obliga a las lineas de flujo a descender rapidamente de manera que se sedimente el material mas grueso inicialemnte.ZONA 3: Zona de sedimentacion, es la zona en donde se sediementan todas las particulas restantes y en donde se cumple en rigor las leyes de sedimentacion..ZONA 4: Salida del desarenador, consituida por una pantalla sumergida, el vertedero de salida y el canal de recoleccion. esta zona debe estar completamente tapada con el fin de evitar la posible contaminacion exterior.ZONA 5: Almacenamiento de lodos: comprende el volumen entre la cota de profundidad util en la zona 3, y el fondo del tanque. El fondo tiene pendientes longitudinales y transversales hacia la tuberia de lavado.

02.0 CONDICIONES DE LA TUBERIA Y/O CANAL DE ENTRADA.

02.1 CANALCaudal de en entrada (Q): 0.01300 m3/segVelocidad (V): 1.09 m/sGradiente (S%):

02.2 CONDICIONES DE DISENO DEL DESARENADOR.Temperatura (T): 15 (°C)Viscosidad cinematica: 0.01059 cm2/sGrado del desarenador: 1 (n)Relacion longitud:ancho 3 L:BCota de la lamina a la entrada del desarenador: 99.05 msnm

03.0 CALCULOS DE LOS PARAMETROS DE SEDIMENTACION.03.1 Velocidad de sedimentacion de las particulas

2.65 gr/cm31 gr/cm3

981 cm/s20.01059 cm2/s0.005 cm0.212 cm/s

03.2 Para un grado de desarenador (n=1), donde las pantallas deflectores son deficientes o no se cuenta con estas se tiene:

n (grado del desarenador)= 1Remocion (%) 75 %

De la tabla del Número de Hazen para las dos condiciones:

El tiempo de demora de la partícula en llegar al fondo (t):

ps: peso especifico de la particula=p: peso especifico del liquido=g: aceleracion de la gravedad=u: viscocidad cinematica del fluido=ds: diametro de la particula (arena muy fina) "ds"Vs: Velocidad de sedimentacion=

ZONA 1: Cama de aquietamiento, debido a la ampliacion de la seccion, se disipa el exceso de energia de velocidad en la tuberia de llegada. El paso de agua a la zona siguiente se puede hacer por medio de una canal de reparticion con orificios sumergidos.ZONA 2: Entrada al desarenador, constituida entre la camara de aquietamiento y una cortina, la cual obliga a las lineas de flujo a descender rapidamente de manera que se sedimente el material mas grueso inicialemnte.ZONA 3: Zona de sedimentacion, es la zona en donde se sediementan todas las particulas restantes y en donde se cumple en rigor las leyes de sedimentacion..ZONA 4: Salida del desarenador, consituida por una pantalla sumergida, el vertedero de salida y el canal de recoleccion. esta zona debe estar completamente tapada con el fin de evitar la posible contaminacion exterior.ZONA 5: Almacenamiento de lodos: comprende el volumen entre la cota de profundidad util en la zona 3, y el fondo del tanque. El fondo tiene pendientes longitudinales y transversales hacia la tuberia de lavado.

Vs=g

18 .u∗( ps−p )∗ds2

θt=3

H: altura del sedimentador (ver grafico) 1.5 mVs: Velocidad de sedimentacion= 0.212 cm/s

t= 707.50 sPor consiguiente el periodo de retencion hidraulica sera:

q = 2122.5 s0.59 hr

NOTA:el periodo de retencion hidraulica debe estar entre: 0.5hr y 4hr.

0.5hr < 0.59hr < 4 hr

03.3 El volumen del tanque (V) sera por consiguiente:V= 27.59 m3

03.4 El area superficial del tanque (As) es:18.395 m2

03.5 Las dimensiones del tanque seran L:BL=3B

B= 2.48 mL= 7.44 m

03.6 La carga hidraulica para este tanque sera:

q= 0.00070671 m3/m2*sq= 61.06 m3/m2.dia

NOTA:La carga hidraulica debe estar comprendida entre: 15 y 80m3/m2.dia

### ### ###

03.7 Como se demostro anteriormente, la carga hidrauilica superficial es igual a la velocidad de sedimentacion de la partícula

Vo=q 0.00070671 m/sVo= 0.07067138 cm/s

03.8 Comprobando. (ds=do)

V=θ∗Q

As=VH

B=√ As

3L=3∗B

q=QA s

t=HV s

θ=3 .0∗t

do=√ V o∗18∗μg∗( ρ s− ρ)

2.65 gr/cm31 gr/cm3

981 cm/s20.01059 cm2/s0.0707 cm/s0.0029 mm

Tambien se demostró que la relación de tiempos es igual a la relación de velocidades:Vs= 0.212 cm/sVo= 0.07067138 cm/s

Vs/Vo= 3

03.9 CALCULO DE LA VELOCIDAD HORIZONTALVelocidad horizontal:

Vh= 0.3495 cm/sVh= 0.3505 cm/s

Velocidad horizontal maxima:Vhmáx = 4.24 cm/s

04.0 CALCULO DE LOS ELEMENTOS DEL DESARENADOR04.1 VERTEDERO DE SALIDA.

Hv= 0.0202 m

Vv= 0.2599 m/s

La velocidad de la cresta en teoria debe ser mayor de 0.30m/s para poder aplicar en rigor la ecuacion de alcance horizontal de la vena vertiente.

Xs= 0.21 m

ps: peso especifico de la particula=p: peso especifico del liquido=g: aceleracion de la gravedad=u: viscocidad cinematica del fluido=Vs: Velocidad de sedimentacion=do: diametro de la particula (arena muy fina) "ds"

do=√ V o∗18∗μg∗( ρ s− ρ)

θt=V s

V o

V h=QW

=V o∗L

H

V hmáx=20∗V s

H v=( Q1 .84∗B )

23

V v=Q

B∗H v

X s=0 .36(V v)23+0.60 (H v )

47

04.2 PANTALLA DE SALIDA0.75 m0.30 m

04.3 PANTALLA DE ENTRADA0.75 m1.86 m

04.4 ALMACENAMIENTO DE LODOS:Profundidad máxima= 0.4 m

2.48 m4.96 m

16.13 %16.13 %8.06 %

04.5 CAMARA DE AQUIETAMIENTO0.50 m0.83 m

Largo (adoptado)= 1.00 m

Profundidad (H/2)=Distancia al vertedor de salida (15Hv)=

Profundidad (H/2)=Distancia a la cámara de aquietamiento (L/4)=

Distancia de salida a la camara de aquietamiento (L/3Distancia de salida al vertedero salida (2L/3)=Pendiente transversal (0.4/B)=Pendiente longitudinal (en L/3)=Pendiente longitudinal (en 2L/3)=

Profundidad (H/3)=Ancho (B/3)=

X s=0 .36(V v)23+0.60 (H v )

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