BocatomaDISEO DE UNA OBRA DE CAPTACIN.Supongamos que se trata de captar un caudal de Q = 2.8 m3/s en estiaje con una reja cuyo umbral se eleva en Y = 1m tanto sobre el fondodel desrripiador se escoge una altura de agua H = 1 m y un desnivel entre las superficies de agua (prdida) igual a Z = 0.10 m.1) Clculo de la ventana de captacin2) Angulo de la pared de la ventana de captacin3) Clculo del DESRRIPIADOR4) Comprobacin de la pendiente del canal de limpia del desrripiador5) Clculo del ancho del vertedero de alimentacin al canal6) Clculo longitud de transicin de vertedero hacia canal de conduccin7) Verificacin de la REGULACINSi Regulacin es suficiente el clculo termina aqu, sino8) Clculo de longitud de Vertedero de DemasasSECCIN A - ADATOS10.2Z1 =0.1m10.1Zv0.1Zt0.07Ho =1hn =0.99.29.1Yo =1Y1 =18.28.2Cd =0.648Cd =0.68Coef. Descarga orificio ventana captacinCoef. Descarga orificio compuerta ingreso canalTablaTablaMKS = Cd =1.00Si la ventana est libreCd =0.68Compuerta descarga libreCd =0.648Si la ventana est sumergidaCd =0.95-0.97Si la compuerta est sumergidaDATOSRIOCANALQestiaje =2.8m3/segQmedio =10m3/segCaudal captadoQmax =200m3/segQcanal =2.8m3/segS ro =0.002S canal =0.0012n (ro) =0.025n (canal) =0.015Z =0Z =0L (ancho ro) =30mb =1.3mVENTANA DE CAPTACINYo =1.0mHo=1.0mZ1=0.1mValor provisional (Luego se coloca el valor redondeado de B28)K1=0.85Coeficiente de prdida debido a contraccin lateral por barrotesCota o =8.2mY1 =1.0mIgual a Yo (Detrs de la ventana)hn =0.9mVERTEDEROZ v =0.1mValor provisionalCota normal v =10.1Vertedero (perfil agua)Hv =1.0Cota umbral v =9.1VertederoCota v =8.2mYv =0.9mVertedero desrripiador.TRANSICINZt =0.07mCalculado en la tabla N 01SOLUCIN1) Clculo de la ventana de captacin. Frmula general para el clculo del caudal que pasa sobre un vertedero. Si el vertedero est sumergido, y si adems tiene contracciones lateralesproducidas por los barrotes.Donde: M = C = Coeficiente de vertedero, generalmente es:M = C =2.1 2.2S =Coeficiente de correcin por sumersinK =Coeficiente por existencia de contracciones y barrotesFrmula 12.10Frmula 12.7SOLUCINS =0.575M =2.038Despejando la frmula de vertederoAncho efectivo de la ventana de captacinb =2.81mSi se asume la separacin entre barrotes:Sep =0.2mAncho barrote0.1mn = b / SepNmero de espaciosn =14.0514.00RedondeadoN barrotes13.00BarrotesB = b + N barrotes x Ancho barrotesAncho total de la ventana de captacinB =4.11m4.10mRedondeadoChequeo prdida de carga en vertedero Z1Q = CA(2gDH)^0.5DH = (Q/CA)^2 / (2g)C =0.700Coeficiente de descarga para orificio ventana captacinA = b x H12.81m2DH = Z 1 =0.103Muy bienSe aproxima bastante a0.12) Angulo de la pared de la ventana de captacinCALCULO DEL RIOA rio = (Yo+Ho+0.2+H)xL46.00m2Vc =1.00m/segQ =10m3/segVr = Qmed/AVelocidad del roZ =0mVr =0.217m/segS =0.0020Vc = Velocidad en la ventana de captacinAlpha =77.40b =124.85A ventana = b x Ho2.81x1.0Vr =0.22m/segn =0.0250Vc= Q canal / A ventana12.60GradosCalado Y =0.368mVc =1.00m/segQn/S^(1/2)((b+ZY)Y)^(5/3)Alfa = Arc Cos (Vrio / Vc)(b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3)Vrio / Vc =0.22Qn / S^0.5 =5.59Alfa =77.40Grados((b+zy)y)^(5/3)590.61Angulo de pared de ventana con alineamiento del rio es:1.53(b+2y(1+z^2)^0.5)^(2/3)25.07812.60Grados((b+ZY)Y)^(5/3)23.553) Clculo del DESRRIPIADOR(b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3)Entre la reja de entrada y el vertedero de salida puede formarse un resaltoy =0.37msumergido y para que ste ltimo funcione en una forma normal es convenienteA =46.00que el ancho del desrripiador en este sitio sea igual por lo menos a la longitudv =0.217m/segdel resalto.hv =0.002mLas velocidades tanto en la compuerta del desrripiador como en la compuertaE =0.371mde purga del azud no deben ser inferiores a 2 m/seg.. Clculo del ancho del desrripiadorDzv =0.08Cresta azud10.78Dz t =0.0410.6110.6110.5310.49DH =0.3810.1910.4010.20Z1 =0.110.1010.009.930.1DZt=Ho =1hn =0.900.079.20Hv10.9Yn =1.57Ycrec =1.83Y1 =19.10Yo =1Yv =0.908.418.208.208.208.364.00mAncho desrripiadorResalto Sumergido IDEAL (Servira para calcular ancho desrripiador)10.2Ho =19.2Y2Yo =18.2Y1EoE1E2Eo = Yo + Ho + Vo^2 / 2gVelocidad de acercamientoAo = (Ho+Yo) x B8.20Vo = Q canal /Ao =0.34m/segEo=2.01Eo = E1 = E2E1 = Y1 + V1^2/2gY1 + V1^2/2g =2.01Y1=0.112m ( Zo / 0.7 )Velocidad de aproximacinV = Q/((Yv+Hv) x bv)V =0.61m/sV2/2g =0.02mZv = Zv +V2/2g0.12mY2 > Zv /0.70.170.20mEntonces el calado de agua, al comienzo de la transicin no puede ser menosde:1.10mEjemplo N 5.4Se tiene una toma con un azud de30mde largo que capta un caudal deQ =2.8m3/segcon obras descritas en los ejemplos anteriores.A continuacin hay un canal con las siguientes caractersticas y de300mde longitud.Se admite que en creciente entra al canal un caudal mayor en20%que el diseo o seaQ = Qest x 1.23.36m3/segL =30mClculo del tirante del canal en crecidan =0.015Rugosidad canalb =1.3mZ =0.0Sc =0.0012Pendiente longitudinalQcrecida3.36m3/segCalado Ycrec =1.83mPor tanteo1.83RedondeadoQn/S^(1/2)((b+ZY)Y)^(5/3)(b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3)Qn / S^0.5 =1.455((b+ZY)Y)^(5/3)4.228(b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3)2.906((b+ZY)Y)^(5/3)1.455Tantear cambiando Calado Y(b+2y(1+Z^2)^0.5)^(2/3)Siendo el tirante normal Yn =1.57mel aumento es de Ycrecida - Yn0.26mLa compuerta de ingreso hacia el canal pasa a trabajar como orificioQ = C A (2gDh)^0.5Donde C =0.68Coeficiente de descarga compuerta hacia canalDh = (Q/CA)^2 / (2g)Dh =0.30m0.30mREDONDEADOQ = C A (2gDh)^0.5Donde C =0.65Coeficiente de descarga orificio ventana CAPTACINDh = (Q/CA)^2 / (2g)Dh =0.17m0.17mREDONDEADOCon la frmula de vertederos (AZUD DE CRESTA ANCHA)M =2.2Q = M L H^(3/2)Q =15.46m3/segCaudal total trado por el roQ +3.36Qt trado ro =18.82m3/segComo el caudal en el ro en creciente es200>18.82LA REGULACIN ES INSUFICIENTE, CALCULAR LONG. DE VERTEDERO DEMASAS8) Clculo de longitud de Vertedro de DemasasSupongamos que los clculos hidrolgicos nos dan un valor en creciente de:200m3/segPara regular el caudal que entra a la captacin se puede dejar un vertedro en la pared del desripiadorde Lv (demasas)=10.25my cuya cresta estara unos0.02mpor encima del nivel normal de agua, osea en la cota10.12mesto quieredecir que en creciente la carga sobre el vertedero sera de0.49my el caudalevacuado seraQ = M Lv H^(3/2)Q evacuado =7.73m3/segEntonces el caudal que pasa por la reja sera= Qevacuado + QcrecienteQ pasa reja =11.09m3/segLa prdida de carga necesaria en la reja serQ = C A (2gZo)^0.5Donde C =0.65Coeficiente de descargaZo = (Qpasa reja/CA)^2 / (2g)Zo =1.89m1.89mREDONDEADOProfundidad del agua antes de la reja1.89+10.61-8.20=4.30mSeccin antes de la reja = B x4.30=17.64m2V = Qpasa reja / seccin0.63m/segVelocidad de aproximacin = V2/2gV2/2g =0.02mZ = Zo - V2/2g1.87mCalculamos el caudal que pasa por el azudCarga = Zo + Nivel agua despus reja - Cota azudCarga =2.10mQpasa azud = M L Hcarga^(3/2)Qpasa azud =201.05m3/segANCHO DE VERTEDERO DE EXCEDENCIAS MUY BIENLong. Vertedero de demasas10.25mCon esta longitud del vertedero el Qpasa azud es=201.05m3/segque es superior al de la creciente, quiere decir que el exceso que entra en la captacin es: