CAPTACION.xls

Para el presente trabajo asumimos el siguiente estudio del material sólido en obtenido en época de avenida,

Representado por la siguiente muetra con un porcentaje de 50% del total de la muestra

Tamiz Abertura Mat.Ret.Total

Nº (mm) Total

4 4.699 1.008 2.362 1.00

10 1.651 2.0014 1.168 2.0020 0.833 2.0035 0.417 2.0065 0.208 100.00

150 0.104 2.00200 0.074 100.00

Cazoleta 25.00237.00

1,1 ,- Selección del diámetro de diseño:En base al análisis granulométrico, adoptamos como partícula dediseño aquella que de tal modo quedase para el sedimentador un porcentaje bajo, para ser tratado en dicha estructura:

Entonces:d = 0.02 cm

1,2 ,- Caudal de diseño:El caudal de diseño para ésta y las demás estructuras previas al re-servorio, será el caudal máximo diario calculado en el primer trabajo.

Qmd = 0.134

Otros datos:

Temperatura del agua ( t ) = 10 ºC

0.0133

Peso específico de los sólidos: "S "= 2.6

A.- Diseño de la zona de sedimentación:

DISEÑO DEL DESARENADOR Y SEDIMENTADOR:

I .- DISEÑO DEL DESARENADOR

* Datos para el diseño:

m3/seg

Viscosidad cinemática: n = cm2/seg

Vs= 2.62 cm / seg

Re = 3.94

Reynolds 3,94 > 1 ; Por lo que no podemos aplicar estokes y vamos a optar la ley de Allen

en términos del diámetro

Remplazando datos obtenemos:

k1*d = 4.14

Con estos valores entramos al grafico Nº 1; para hallar el valor de ( Vs / K2)

( Vs/ k2) = 0.8

Vs = 0,8 * k2

Donde:

k2 = 2.75

Por lo tanto:Vs = 2.20

Re = 3.311

Re > 1 O.K

Notamos que estamos en régimen de transición.

*Aplicando Stokes:

Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n

Hallamos Reynolds:

Re = Vs * d / n

* Aplicando la Ecuación de Hallen:( método gráfico de Fair y Geyer)

K1*d =d*[g (S -1) /n 2]1/3

k2 = [ g*(S-1)*n]1/3

Calculamos Número de Reynolds:

Re = Vs * d / n

Luego calculamos Cd.

Cd = 9.24

Luego aplicando la Ley de Allen encontramos la velocidad real de sedimentación:

Vs = 2.1

Vs (real) = 2.1 < 2.20 ( Vs )

Calculada la velocidad de sedimentación, se determina la zona de sedimentación a base de la velocidad de arrastre, la cual constituira la velocidad máxima teórica que podría permitirse la velocidad horizontal:

Va = 22.77 cm/seg

Asumiendo un factor de seguridad de 1/2 , obtenemos la velocidad horizontal "Vh":

Vh = 11.38 cm/seg

** Fijada la velocidad horizontal podemos calcular la sección transversal "At"

At =Q / Vh

At= 1.18

** Calculamos el área superficial :

(Vh / Vs) = (As / At)

despejando "As"

As = Vh*At / Vs

As = 6.30

Cd = (24/Re) + (3/Re1/2) +0,34

Vs = [ (4/3)*(g/Cd)*(S-1)d]1/2

Va = 161* d1/2

m2

m2

At a P

L

Donde:As = L* aAt = P * a

*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser 30 cm Y para "a" 0,60 cm. Pero el valor más adecuado es el que a/p =2

Ancho (m) Largo (m) Profundidad Relación Relacióna (asumido) L = As/a P = At /a L/p a/p

0.6 10.50 1.96 5.31 0.3060.7 9.00 1.68 5.30 0.4160.8 7.87 1.47 5.42 0.5441.5 4.20 0.78 5.42 1.9121.6 3.94 0.74 5.42 2.175

Se adoptarán las siguientes dimensiones:

Largo: L = 4.20 m.Ancho: a = 1.50 m.

Profundiadad: P = 0.78 m.

B.- Diseño de la zona de entrada : A = Q/V AsumiendoV(m/s) =

A= 0.268

Si b=2h ´ ===> b = (A/2)^½

Asumimos b = 0.4 m y = 0.2 m

Canal

a

L

yP

P'

*** Diseño de Transición para la Entrada:

15°

1.50 0.4

LT1

Remplaznado datos obtenemos:

LT1 = 2.1 mt

Se sabe que:

Donde:

Q = Caudal de demandaTs = Tiempo que se require para limpiar la estructuraC = Caudal de sólidos (estudio) = 0.014 Kg / m²

2670 Kg / m³ Ts para una limpieza semanal (seg) = 604800

Vs = 0.42 m³ a la semana

Para una limpiesa mensual tenemos que el volumen de sólidos es:

Vs = 4 x 0,42 = 1.7 m³

Vs = L x a x P' P' = Vs / ( L * a )

s1

s2

LT1 = [( as-ae)/2] / tg 12,5º

Zona de lodos:

Vs = ( Q x Ts x C) / gs

gs = Peso espeífico de las arenas =

P' = 0.3

Altura total de desarendador: (HT)

HT = P + P' = 1.05 m

Cálculo de S1

S1 = (P - Y) / LT

S1% = 0.28

Calculamos la pendiente S2

S2 = P' / L

S2% = 0.06

S2 = 6%

a = 0.2

b = 0.3

Caudal máximo de salida, se calculará como un orificio;

Cd = 0.6

Qs = 0.16 m³/seg

cálculo del canal de limpia con máxima eficiencia hidráulica:

b = 2yDonde:

AH = 2y * YPm = 2y + 2y = 4y

RH = y/2

Remplazando en mannig:

Donde:

Compuerta de limpia:

Qs = Cd x a x b x ( 2*g*H ) 1/2

2y2

(2y2 / 4y) =

ARh2/3S1/2

Q = ----------------- n

S = 2º/oon = 0,016 (canales revestidos con concreto, condiciones media- mente buenas)

Q = 0.16 m³ /seg

Remplazando datos tenemos:

Y = 0.32 m

Luego b = 0.63 m

Cálculo de la velocidad:

V = Q / A

V = 0,16 / ( 0,32 x 0,63 )

V = 0.82 m /seg

Datos:

Qmd = 0.134

Diámetro de la partícula d = 0.0079 cm

0.0133


Vs= 0.41 cm/seg

Chequeamos el flujo laminar

Re = 0.24 < 1 O,K

y8/3 = Qd x 0,794 x n / S1/2

II.- DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

m3/seg


*Aplicando Stokes:

Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n

Hallamos Reynolds:

Re = Vs * d / n


Va = 14.31 cm/seg


Vh = 7.15 cm/seg

Calculamos Coeficiente de arrastre "cd":

Cd = 98.75

** Sección perpendicular al flujo "At"

At =Q / Vh

At= 1.87

** Sección paralela al flujo :

As = (Q / Vs)

As = 32.75

At a P

LDonde:

As = L* aAt = P * a

*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser 30 cm Pero para nuestro caso asumiremos 80 cm

Ancho (m) Largo (m) Profundidad Relacióna (asumido) L = As/a P = At /a L/p

1.5 21.83 1.25 17.49

Va = 161* d1/2

Cd = 24/Re

Dimensionamiento:

m2

m2

1.6 20.47 1.17 17.491.7 19.26 1.10 17.491.8 18.19 1.04 17.491.9 17.24 0.99 17.492 16.37 0.94 17.49

2.1 15.59 0.89 17.492.2 14.89 0.85 17.492.3 14.24 0.81 17.492.4 13.6 0.8 17.492.5 13.10 0.75 17.49


Largo: L = 13.6 m.Ancho: a = 2.40 m.



12,5º

2.40 0.4

LT1


LT1 = 4.5 mt

POTABILIZACION DEL AGUA

Se recomienda un tratamiento físico químico pasando por los siguientes procesos.- Floculación.- Decantación..- Filtración.- Desinfección.

*** FLOCULACIÓN:

LT1 = [( as-ad)/2] / tg 12,5º

Diseño de la canaleta Parshall como unidad de mezcla:

Sección Gargan- Sección convergente ta divergente Ha Hb

D 2/3A W H C P A

PLANTA

M B F G

superficie

E del agua

hpN x

PERFIL

1,- Ancho del canal de entrada: D = 0.4 m,

2,- Ancho de la garganta:

1/3 D < w < 1/2 D ; 0.133 < w <

asumimos: w = 0.16 ,= 6"Además ha = 50 cm

hp = 15 cmLuego x = 35 cm

3,- De la tabla de dimensiones estandar del aforador Parshall:

w 6" 9" 1'A 62.07 87.95 137.16B 60.96 86.36 134.3C 39.37 36.1 60.98D 39.69 57.47 84.46E 60.96 78.2 91.44F 30.48 30.48 60.96G 60.96 45.72 91.44

MEZCLA RAPIDA:

Canaleta Parshall:

H 30.49 30.48 38.1N 11.43 11.43 22.86P 90.17 107.95 149.23R 40.64 40.64 50

Para W = 6", tenemos

w = 15 cm D = 39,69 cmA = 62,07 cm E = 60,26 cmB = 60,96 cm F = 30,48 cmC = 39,37 cm G = 60,96 cmK = 7,60 cm N = 11,43 cm

4,- Cálculo de un Resalto Hidráulico como unidad de mezcla: Se necesitan los datos siguientes:

a) Capacidad : Q = 0.134 b) Geometría : hallamos las dimensiones "ho"y "D".

donde : (carga disponible en o)

k = 1.842n = 0.636

ho = 0.513 m

Aproximadamente ho = 0,513 m

D = 0,40 ; predimencionado anteriormente

Características Hidráulicas:

a) Condiciones hidráulicas antes del resalto:

- Altura del agua en la sección 1 : h1

Por Manning :

Donde:A1 = w * h1 = 0,15 h1R = A1 / P1 = ( 0,15 h1) / ( 2h1 + 0,15)S = N / F = 0,12 / 0,30 = 0.4

n = 0.013 canaleta de concreto

Reemplazando valores:

h1 (metros)0.110 0.1100.120 0.1230.126 0.131

* Características del canal:

m3 / seg

ho = k * Q n

Q = [A1 * R2/3 * S1/2 ]/n

Q (m3/seg)

0.128 0.134

Interpolando para hallar " h1"

"h1"Qmd = 0.134 0.128 metros

** Velocidad en la sección ( 1 ):

V1 = Q / A1Donde:

Q = 0.134

A1 = w * h1 = 0.0205

V1 = 6.54 m/seg

** Comprobación del tipo de resalto ( con el Nº Froude)

Fr = 5.83

Por lo tanto es un "salto estable" por estar dentro del rango de 4,5 a 9,0

b ) Condiciones hidráulicas después del resalto:

.- Altura después del resalto: "h2"

h2 = 0.99 metros

.- Velocidad en la sección 2:

V2 = Q / A2

V2 =D*h2V2= 0.34 m / seg

.- Extensión del resalto : "L"

L = 6*(h2 -h1)L = 5.20 metros

.- Pérdida de Carga en el resalto: "hp"

hp = ( h2 - h1 )³ / ( 4 * h1 * h2 )

m3/seg

m2

Fr = V1/ (g*h1)1/2

h2 = - (h1/2) + ( (2*V12 h1)/g + h12/4)1/2

1.27

*** Condiciones de Mezcla:

15.4 seg

Diseño de canaleta Parshall como aforador:

En el paso se colocará verticalmente una regleta centimetrada, de donde se obtendrá "ho", para luego de la tabla 2 para w = 6"

Entonces confeccionamos la tabla Nº 1TABLA Nº 1 ( REGLETA PARA AFOROS EN CANALETA PARSHALL)

CARGA (cm) CAUDAL (lt/s) CARGA (cm) CAUDAL (lt/s)1 0.3 38 83.65 0.8 39 87.1

10 1.5 40 90.615 19.4 41 94.220 30.5 42 97.922 35.4 43 101.624 40.6 44 105.426 46.0 45 109.328 51.7 46 113.330 57.6 47 117.331 60.7 48 121.432 63.8 49 125.533 67 50 129.734 70.2 51 134.035 73.5 52 138.436 76.8 53 147.037 80.2 54 160.0

1) Empleando una dosificación máxima de 75 p.p.m. La cantidad máxima de Kg de sulfato de aluminio en 24 horas es:

C = 362.88

2) Con la cantidad diaria máxima ha aplicar, se hace la solución, empleando una solución concentrada al 10%, la cantidad de litros de solución diarios será.

q = 362,88 / 0,10 .= 3629 Lts de sol. / 24 horas

hp =

,- Tiempo de Mezcla: "TM"

TM = L / V2

TM =

ho = 1,842 * Q0,636 y Q = (ho/1,842)1/0,636

DOSIFICACIÓN:

C= (56*86400*75)/106

Kg de Al2(SO4)3/24 horas

3) El equipo dosificador, que será de orificio fijo , con flotador, deberá tener una capacidad de:

q = 3629 / 24 horas .=151,2 Lit / hr

4) Por lo tanto el tanque, se solución deberá tener una capacidad mínima de mil (1000 Lit), para dosificar durante 8 horas; esto quiere decir que se tendrá que preparar solución de sulfato de aluminio 3 veces diarias.

Entrada

válvula de flotador solución Regla graduada

tuvo de 1/2 PVC

orificio dosificador válvula de

desague interconexión manguera flexible

desague dosis

Diseñaremos un floculador de flujo horizontal, por tener caudalmenor de 50 Lt /seg

** Capacidad:Considerare que existe dos sistemas con las mismos condiciones los cuales sediseñaran con la mitad del caudal por repartirse los caudales

caudal Q = 0.067

Tiempo de retención: T = 18 min (asumido)

Para obtener una mejor eficiencia en la floculación emplearemos 2 tramos

1er tramo = T1 = 8 minutos2do tramo= T 2= 10 minutos

Con velocidade en los tramos:

1er tramo = V1 = 0.2 m/seg2do tramo= V2 = 0.14 m/seg

Tanque 1

Tanque 2

FLOCULADOR HIDRÁULICO:

m3 / seg

** Las longitudes de los canales será:

]

L1 = V1*T1 L1= 96 metros


** Las secciones de los canales serán:

A1 = Q/V1 A1 = 0.335

A2 = Q / V2 A2 = 0.479

** Para encontrar el espaciamiento de los canales adoptaremos:,- tabiques planos de asbesto cemento de 1,20 * 2,40 m.,- borde libre 0.15 metros,- Profundidad del canal h = 1.2 metros

Luego:a1 = A1/h a1 = 0.28 metros

a2 = A2/h a2 = 0.40 metros** Los espaciamientos entre la punta del tabique y la pared en cada zona serán:

d1 = 1,5*a1 d1 = 0.42 metros

d2 = 1,5*a2 d2 = 0.60 metros

** El ancho del tanque será:

L1' = 2,4+d1 L1' = 2.82 metros

L2' = 2,4+d2 L2' = 3.00 metros

** Número de tabiques:

N1 = L1/L1' N1 = 34 metros

N2 = L2/L2' N2 = 28 metros

l2

l1 l1

m2

m2

** Encontramos el largo del floculador:

1er tramo; N1*a1 + N1/100 1er tramo = 9.85 metros

2do tramo; N2*a2+ N2/100 2do tramo = 11.45 metros

*** Las dimensiones del floculador incluyendo el espesor de los tabiques (1 cm) será:

11.459.85

3.002.82

** Los valores de las pérdidas de carga, se calcula de acuerdo a la siguiente tabla:

Para los tramos 1 y 2 respectivamente;

con:r1 = 0.175 m.r2 = 0.212 m.n = 0.013

0.0133 cm²/seg ( coeficiente de viscosidad cinemática )

V (cm/seg) h2 = s*L (cm) hf (cm)

1er Ttramo20 0.204 20.85 0.01003 2.83 23.68

2do tramo14 0.100 8.41 0.00432 1.30 9.70

** La potencia disipada y el gradiente son:

P1 = 49.33 gr*cm/seg.LitP2 = 16.17 gr*cm/seg.Lit

G1 = 60.90

G2 = 34.87

< G < okNota. El otro floculador del sistema paralelo tendrá iguales condiciones y dimensiones

por trabajar con los mismos caudales, y suponer condiciones de funcionamientosimilares.

*** DECANTACION:

m =

V2/2g (cm) h1= 3NV2/2g s = (Vn)2 /r2/3

P = g *hf / To

G = ( P / u )1/2

seg -1

seg -1

20 seg -1 70 seg -1

1,1 ,- Selección del diámetro de diseño:En base al análisis granulométrico, adoptamos como partícula dediseño aquella que de tal modo quedase para el sedimentador un porcentaje bajo, para ser tratado en dicha estructura:

Entonces:d = 0.009 cm

1,2 ,- Caudal de diseño:El caudal de diseño para ésta y las demás estructuras previas al re-servorio, será el caudal máximo diario calculado en el primer trabajo.

Qmd = 0.067

Otros datos:

Temperatura del agua ( t ) = 10 ºC

0.0133


1,3,- Número de Unidades: Por efectos de funcionamiento de la Planta de Tratamiento, se optó por diseñar una unidades de decantación por cada sistema:

Zona de entrada Zona de salida

Zona de lodos

A.- Diseño de la zona de sedimentación:

* Datos para el diseño:

m3/seg


Vs= 0.53 cm / seg

Re = 0.36


Va = 15.27 cm/seg


Vh = 7.64 cm/seg

Calculamos Coeficiente de arrastre "cd":

Cd = 66.78


At =Q / Vh

At= 0.88


As = (Q / Vs)

As = 12.62

Donde:As = L* a

*Aplicando Stokes:

Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n

Hallamos Reynolds:

Re = Vs * d / n

Va = 161* d1/2

Cd = 24/Re

Dimensionamiento:

m2

m2

At = P * a

*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser 30 cm


0.5 25.23 1.75 17.550.6 21.03 1.46 17.560.7 18.02 1.25 17.480.8 15.77 1.10 14.380.9 14.02 0.97 17.631 12.62 0.88 17.57

1.4 9.01 0.63 17.331.5 8.41 0.58 17.331.6 7.89 0.55 17.331.7 7.42 0.52 17.331.8 7.01 0.49 17.33


Largo: L = 9.0 m.Ancho: a = 1.40 m.


Tiempo de retención:

t = l / Vat = 59.0 seg

t = 0.98 min

Además sabemos que:

A = Q / Va

A = 0.44

Preveendo un área adicional, por funcionamiento y una altura libre de 30 cm.

A total = A*2

Atotal = 0.88

Cálculo del número de placas.

m2

m2

Carga superficial actual

q = Q/A Q= 5788.8

A = 6.307

q = 917.84 m3/m2/día

Calculo de el área de sedimentación

= 1 radianesSc = 1.00

l = 1.20

L = l/e = 2

A= 3.37990913941

El ancho del tanque es de: 1.4 m, habría que cubrir con placas de asbesto cemento con una longitud de:

Longitud 2.41 metros

Número de placasN= Longitud / 0.06 + 1

41 Placas.

b) Zona de entrada:

Estará compuesta por un tabique difusor, con las características siguientes:

Profundidad : 1.4 metrosAncho ; 1.40 metrosCaudal : 67 Lt / seg

Gradiente de velocidad de la última cámara de floculación:

G = 35

Temperatura = 10 ºC

Con lo cual se hallan los siguientes diámetros de orificio, el caudal que pasa por estos y la velocidad de flujo: (gráfico 2)

DIAMETRO Q POR ORIFICIO VELOCIDAD NUMERO DE

(cm) (Lit / seg) (cm / seg) ORIFICIOS

m3 /día

m2

seg -1

A =Q Sc

q( Senθ+L cosθ)

5 0.33 16 2036 0.51 17 1318 1.12 19 60

10 1.76 21 3812 2.75 23 24

Como: H total = P + 10%L , tenemos

H t = 1.5 m.

Entonces :h/4 = 0.38h/5 = 0.31h/6 = 0.26

**Orificios más bajo. Deberán estar comprendidos entre h/5 y h/4

0,31 <= hi <= 0.38

Adoptamos : hi = 0.35 metros

**Orificios más altos: Deberán estar comprendidos entre h/5 y h/6

0,26 <= he <= 0,31

Adoptamos : he = 0.28 metros

1.400.28

1.5 0.901

0.351.531

Número de orificios y separación :

Optamos por 60 orificios de 8 cm de diámetro, separados:

Verticalmente = 8.4 cm

Horizontalmente = 16.7 cm

c) Zona de salida:

Esta compuesto por por vetederos de pared delgada, un canalde salida y un deflector de viento,

Deflector de viento:

2.41 m

1.53

** Diseño del vertedero triangular:

L

H

Para vertederos triangulares que tienen ángulo recto es aproximadamente:

Q =

H asumido Q vertedero Número de Calculo deVertederos L/H

0.025 0.00013637322 491.299 96.400.05 0.00077144345 86.850 48.20

0.075 0.00212584818 31.517 32.130.1 0.00436394317 15.353 24.10

0.125 0.00762349498 8.789 19.28

Luego el h a utilizar es de 0.1 m utilizando 16 vertederos

1.4

2.41

d) Zona de lodos:

1.38 H 2.50

60°

Con las dimensiones ya definidas se puede hacer el metrado respectivo para la evacuación de lodos.

1.5312.931

0.31.1

1.1 1.12.2

9.81

Volumen de lodos

VL ={ [(2,2*1,1)/2] +(2,2*0,30)+(0,3*4,9)/2}*1

VL = 4.62 m³

Volumen total a evacuar:

VT = 4.62 +(9.81*1.53*1.4)

VT = 25.6 m³

** Válvula de limpieza del Sedimentador:

Para la limpieza se abriá las compuertas del canal by-pass ingresando un caudal igual al del canal de ingreso, por lo que no se necesitará mangueras de limpieza.

Para un tiempo de vaciado de 120 minutos = 2 horas H = 2.931

Q descaraga= Q + ( Vlod/ t)

Q descaraga= 0.071

Además:

A = 0.01 m²

Como la evacuación se hará por tubería, entonces:

m3 / seg

Q = Cd A ( 2 g H)1/2

A = p D2/ 4

D= 0.14 metros

D = 5.4 "Por lo que se considerará

D = 6 "

*** FILTRACIÓN:

Se optó por el diseño de filtros rápidos con lecho mixto.Con las características siguientes:

Lecho ARENA, ANTRACITA.

Caudal Q = 0.067

Capacidad C = 5788.8

Rata o carga superficial de filtración: 117.5

a) Area de Filtros

At = 5788.8 / 117,50 = 49.3

El sistema de lavado es de cada unidad filtración será con el aguaproveniente de otros filtros

Se optará por 4 unidades filtrantes:

Area por unidad:

Au =At / 4

At = 12.3

Dimensiones:

m3 /seg

m3 /día

m3 / m2 /día

m2

m2

ANCHO = 2.0 metros

LARGO = 6.2 metros

b) Lecho filtrante:

ARENA:* Uniforme Cu = 1.6* Diámetro efectivo: E = 0.5( No más del 1% debe ser mayor de 2mm o menor de 0,3 mm)

* Peso específico: Se = 2.65* Profundidad: P = 25 cm

ANTRACITA:* Uniforme Cu = 1.12* Diámetro efectivo: E = 1.2* Peso específico: Se = 1.65* Profundidad: P = 50 cm

GRAVA:* Peso específico: Se = 2.65* Profundidad: P = 40 cm

TAMAÑO Y UBICACIÓN DE CAPAS DE GRAVA

LECHO PROFUNDIDAD TAMAÑO

(cm) (pulgadas)FONDO 10 1 - 1 1/2

PRIMERO 8 1/2 - 3/4SEGUNDO 8 1/4 - 1/2TERCERO 8 1/8 -3/16 GRAVILLA 8 1/12 - 2/22TOTAL 42

Con un porcentaje de 2% de agua usada para el lavadose obtiene una carrera filtrante de 32 horas

* Rata de trabajo:

c) Lavado de filtro:

* Tipo de lavado:Por sistema de válvulas con agua aprovechada deotros filtros, trabajando en paralelo.

* Rata de lavado 300 Lt /min / m²* Tiempo de lavado. 8 minutos* Porcentaje de expansión del lecho filtrante

117,5 m3 /m2 / día

Para arena Expansión: 25%

h arena = 20 x 0,30 = 6.0hT arena = 26 cm

Para antracita: Expansión: 30%

h antracita = 0,5 x 0,3 = 15.0hT antracita = 65 cm

Altura total desde el lecho hasta el borde de la canaleta

H =65 + 26 91 cm

** Sistema de recolección del agua de lavado:

Se hará dos canaleta rectángular: colocada al centro del filtro

* Area del filtro

* Gasto del lavado

QL = 300*A QL= 3690 Lt / min

QL = 0,65* w * ho3/2

Para ho = 25 cm ( con borde libre 35 cm)

w = 45 cm

* Gasto del lavado

QL = 300*A QL= 3690 Lt / minQL= 0.0615 m3/seg

A = 0.01 m²


D= 0.13 metros

D = 5 "

A = 12.3 m2

Q = Cd A ( 2 g H)1/2

A = p D2/ 4

** Altura total del filtro:

Htotal = BL + H fil + H exp + Hcan + Ffilt

H total = 35 +115 +96+35 +20

H total = 3.0 metros

Antracita

Arena

Grava

DESINFECCIÓN : El proceso de desinfección se efectuará en dosis variables de acuerdo a los análisis de laboratorio que se efectuarán en situ

ha

0.2

Considerare que existe dos sistemas con las mismos condiciones los cuales se

El otro floculador del sistema paralelo tendrá iguales condiciones y dimensionespor trabajar con los mismos caudales, y suponer condiciones de funcionamiento

m, habría que cubrir con placas de

Para la limpieza se abriá las compuertas del canal by-pass ingresando un caudal igual

CAPTACION DE RIO

Para el cálculo de los que es sistema de captación de río tomaremosel caudal máximo diario encontrado en el trabajo anterior.

Qd = 0.006936.933 lit / seg

Para el presente trabajo asumiremos los siguientes caudales:

Qr (mín) = 1.20

Qr (máx) = 6.00

La sección del río es de forma trapezoidal, con z= 0.25

1 y

z7.00

Asumimos un ancho de río (B) = 7.00 Metros.

Cota de la captación : 3100 m.s.n.m

Cotas (m.s.n.m) Li (m) a (m)3075 3100 800 25 0.0313100 3125 990 25 0.025

m3/seg

DISEÑO DEL SISTEMA DE CAPATACION

m3/seg.

m3/seg.

*** Cálculo de la pendiente, agua arriba y abajo del eje del barraje:

Tan f

a

li

Pendiente aguas arriba (Sar)º/oo 0.025

Pendiente aguas abajo (Sab)º/oo 0.031

Area (A) = (B+zy)y

Per. Moj (p)=

Rad. Hid (R) = A/p

Por la ecuación de Manning:

Para lecho natural de un río n 0.03

Cálculamos y mediante tanteos:

y (metros)0.1 0.79

0.3 4.800.4 7.650.5 10.98

Interpolando para hallar y(mín), y(máx)

"y"

Qr (mín) = 1.20 0.12 metros

Qr (máx) = 6.00 0.34 metros

*** Cálculo del tirante hidráulico en el cauce natural (y):

B+2y(1+z2)1/2

Q (m3/seg)

AR2/3S1/2

Q = ----------------- n

y y

B =7,00

Piedra emboquillada

Area (A) = 7,yPer. Moj (p)= 7+2y P1 = B

Rad. Hid (R) = A/p P2 = 2Y


np= Rugosidad compuesta ( conreto y piedara emboquillada)

Donde: P es el perímetro mojado.

Cálculamos "y" mediante tanteos:

Rugosidad del Cº (n2) = 0.013Rugosidad piedra emboquillada (n1) = 0.019

y (metros) Para avenida mínimas

0.15 1.26 2.70.2 2.01 P (m) = 5.50

0.4 6.15 0.50.5 8.75 np = 0.0184

"y"Qr (mín) = 1.20 0.15 Metros

Qr (máx) = 6.00 0.39 Metros

*** Cálculo del tirante hidráulico cuando los muros sean construidos (y):

Q (m3/seg)

A (m2) =

Rh (m) =

ARh2/3S1/2

Q = ----------------- np

( P1n12 +2P2n2

2 ) 1/2

np = --------------------------- P1/2

DISEÑO HIDRAULICO DE LA ESTRUCTRA DE CAPTACION

Con los datos anteriormente optenidos tenemos:

Superficie del agua para una máxima avenida ( Qr )

Superficie del agua para el caudal mínimo en el río (Qmín)

hb

Lb

P Baraje fijo

Fondo de río

db

P = altura del barraje fijo.

db = distancia desde el eje del baraje hasta el eje del bocal

La sección queda de la siguiente manera:

Muro de concreto

y y

7.00

DISEÑO DE BARRAJE Y BOCAL:

a) Suponemos una Logitud de bocal (Lb) menor o igual 1,50 veces el ancho de l

So% S3%

A.- Diseño de la ventana de captación o Bocal:

plantilla de canal principal en metros.

Qd = 0.007

Diseño del canal para máxima eficiencia hidraulica

yb

Un canal rectángular de máxima eficiencia hidráulica se obtienecuamdo: cuando el ancho es igual al doble del tirante:

b = 2yDonde:

AH = 2y * YPm = 2y + 2y = 4y

RH = y/2

Además, abemos que:

Q = A * V

V = 0.42 m/seg (velocidad asumida como límite paraarrastrar materiales con un margen de seguridad)

Qmd = 0.007

y = 0.091 m

Luego b = 0.18 m. (ancho , plantilla del canal principal)

Luego:Lb < 0.273 metros

Asumimos (Lb) = 0.60 metros

b) Cálculo de la carga "ho"aplicando la fórmula de gasto en vertedor rectángular de pared delgada.

Lb

m3/seg

2y2

(2y2 / 4y) =

m3/seg

Q = C Lb (ho)3/2

ho

Con C = 1.8

para umbral de la siguiente forma

ho= 0.03 metros

c) Cálculo de la perdida de carga por rejilla (hr):

Donde:

1.905a = Separación entre varillas; ( de 5 a 10 cm) = 8.103V1 = Velocidad del agua frente a la rejilla en cm / seg.

Cálculo de V1: a partir de la fórmula de Manning

de calculos anteriores para Qr (mín), tenemos:

2.7

P (m) = 5.50

0.50

np = 0.02

V1= 0.44 m/seg

hr = 0.34 centimetros

f = Díametro de las varillas de la rejilla en cm.= f3/4 =

A (m2) =

Rh (m) =

** Altura del bocal 'hb":

hr = 2,4 ( f/a) 4/3 (V12/2g)

hb = ho + hr + espacio libre (6,0)

hb = 9.8 centimetros

hb = 0.098 metros

** El bocal presenta la siguiente figura:

superficie libre

a a a a a a 0.10

0.60

HoDescarga ahogada

H

dl V P descarga libre

do ( A )

Eje d3

hb

pb

***.- Diseño del barraje:

V2/2g

So% S3%

a) Calculo de la altura "P" del barraje según:

Donde:

Altura del umbral del bocal (pb) = 0.4 metros (asumido)0.025 (Pendiente aguas arriba)

db = 6.0 metros (asumido)Luego:

P = 0.6 metros

b) Calculamos la carga "Ho"del vertedor tipo Cimacio:

barraje movil

db

T

barraje fijo

*** Barraje fijo:

Tan q =(sº/oo)=

Definimos si la descarga sobre el barraje es libre o ahogada:

Calculamos "do" y "d 3" con la fórmula de Manning.

P = Pb + ho + hr + db. Tan q

AR2/3S1/2

Qr = ----------------- np

T.n12 +2,don2

2 1/2

np = --------------------------- 2.do + T

*** Cálculo de "do"aguas arriba del barraje:

Hacemos:

Qr = Avenida en el río para un período de retorno de dado ( 5 años)

Qr = Qr(máx) (debería ser Qr, con T,R = 4 años)

s º/oo= 0.025 (pendiente aguas arriba)

por tanteos calculamos "do"

do (metros) Para máxima avenida

0.09 0.54

0.15 1.26 2.70.4 6.15 P (m) = 5.490.5 8.75 R (m) = 0.5

np = 0.0184"do"

Qr (máx) = 6.00 0.39 Metros

Vo = 2.18 m/s

*** Calculo de "d3"aguas abajo del barraje:

donde:

Sº/oo = 0.0313 (pendiente del río aguas abajo)

Qr (máx) = 6.00 m3/seg

Para máxima avenida0.3 4.32

0.4 6.84 2.6P (m) = 5.13

R (m) = 0.5np = 0.0184

"d3"Qr (máx) = 6.00 0.37 Metros

V3 = 2.34 m/s

Q (m3/seg)

A (m2) =

mediante tanteos calculamos d3

d3 (metros) Q (m3/seg)

A (m2) =

Deterrminamos si actua como barraje de descarga libre o ahogadaSi, "do" y "d3" < "P", entonces se prevee descarga libre

"P" = 0.6"do" = 0.39"d3" = 0.37

**** Calculo de "Ho" en caso de descarga libre:

Donde:

L = T - lf - (0,4Ho)

6m <= T >= 9m lf = 4.00

Qr (máx) = 6.00

Además: C= 2.2 (asumido)

Por tanteo, Calculamos Ho:

Ho(m)0.5 4.80.6 6.20.7 7.6

Para: Qr (máx) tenemos que:

Qr (máx) = 6.00 Ho = 0.587 metros.

** Calculamos el valor correcto de "C" ; utilizando grafico Nº 1

P/Ho = 1.0 C = 2.16

Calculamos nuevo valor para "Ho"

Por tanteo,

Ho(m)0.5 4.70.6 6.1

0.7 7.4

Qr (máx) = 6.00 Ho = 0.60 metros

Q (m3/seg)

Q (m3/seg)

Qr = C.L.Ho3/2

**Calculamos "H"

Por tanteos hallamos valor de "H"

H (m) Ho (m)0.5 0.530.6 0.63

0.7 0.72

H = 0.56 metros

V = 3.39 m/seg

Verificamos que: db >= 4H

db = 64H = 2.23 OK

De acuerdo al perfil de Bazin:

0,28H

Ho H

0,175H eje x

R1 = 0,5H = 0.28R2 = 0,2H = 0.11 punto de tangencia

*** Cálculo y trazo del perfil de cresta:

x1,85 = 2H0,85y

R1

R2

Ho = H +( V 2/ 2.g)

QrV = -------------------------- (H+ p).T - db. tan q

(xt ; yt)

eje y

***Despejando "y" de la ecuación

Tenemos:

Tabulando:

X Y0.0 0.00 0.0 0.000.1 0.01 0.1 -0.01

0.2 0.04 0.2 -0.040.3 0.09 0.3 -0.090.4 0.15 0.4 -0.15

0.5 0.23 0.5 -0.230.6 0.32 0.6 -0.320.7 0.42 0.7 -0.42

0.8 0.54 0.8 -0.540.9 0.68 0.9 -0.681 0.82 1.0 -0.82

1.1 0.98 1.1 -0.98

b) Cálculo de la carga "ho"aplicando la fórmula de gasto en vertedor rectángular

x1,85 = 2H0,85y

y = (x1,85 / 2H 0,85)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

PERFIL DE CRESTA

Del gráfico calculamos la pendiente de la curva:

m = z = 0.943

Calculamos las coordenadas del punto de tangencia:

9

Luego:

Xt = 0.654 Yt = 0.375

0.654 0.375 )

* cálculo de otros elementos del perfil:

Xc = 0.16 R1 = 0.28Yc = 0.10 R2 = 0.11

El terraplen estará constituido por rocas de diámetro menor a las existentes en el lecho del río, las que se colocaran a mano sin ningún tio de mortero Tendra taludes determinados por el método de estabilidad de equilibrio límite

se colocara directamente sobre el zampeado. En el talud aguas arriba se colocará una capa de arcilla con residuos de vegetales (raices, tallos, etc) para evitar o reducir la filtración.

donde la altura será igual a:

Pf =Ho+ p = 1.18 metros

lf = 2 m

1.18lf

Punto de tangencia = (

B.2 Barraje Fusible:

(0,5)(1,85)(Xt)0,85 1 --------------------------- = ---- H 0,85 z

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

PERFIL DE CRESTA

2.1

*** Cálculo de la profundidad mínima de empotramiento en el lecho del río:

yo

7.00

La profundidad de socavación (ys, yo) se calculará con el criterio de

socavación general:

velocidad real (Vr) sea mayor que la velocidad erosionante (Vc)

Sabemos que:

** "Yo" = profundidad antes de la erosión. "Ys"= Tirante cuya profundidad se desea conocer:

"Vr"= Velocidad real

Tambié:

*** "Vc"= Velocidad no erosionante para el tirante "Ye" "Ys"= Tirante, en metros existente en el punto de estudio. "Vc1"= velocidad no erosinante, correspondiente a un tirante de 1 m.

( b)

Igualando Vr = Vc

( c)

Para una sección irregular (sin muros de encauzamiento)

ym

Vr = a ( Yo 5/3/Ys)

Vc = Vc1.Ys 0,2

a = Qr /( Ym. T. m)

Ys1,2 = a (Yo5/3 / Vc1)

Yo = 0.34 metrosA = 2.57 metros

Para una sección rectángular ( con muros de encauzamiento)

Aplicando la ecuación de Mannig, calculamos "Ym"

Con Qr = (se debe trabajar con Qr par P,R de 31 años)

Ym = 0.39

Ah = 2.75V = 1.09 m/seg

Al no hallarse el valor de la longitud del claro, extrapolamos e interpolamos

Luego:0.945

Remplazando valores en (b), obtenemos

2.31

Cálculo de "Vc1"

Para esto se debe hacer un estudio granulométrico del lecho del ríoy determinar el diámetro medio de una fracción de la muestraasí mismo el peso como porcentaje de esa misma porción.

*** Al no contar con estos datos, para el presente trabajo asumimos:

Dm = 7.1 mm

0.5 m/seg

Remplazando los valores de ( a , Yo , Vc1 ) en (c) obtenemos

Ys = 0.81 metros

m2

Luego en la tabla A-1 , hallamos: m

m =

a =

Con este valor entramos a la tabla A -3 y calculamos Vc1

Vc1 =

muro de encauzamiento

superficie libre hipotetica bl

bl

Ye Yeo Yfo Yf

Muros aguas arriba y abajo del barraje

Yeo = tirante de agua cuando falle el barraje fusible:

Ya = Yeo - dr

b1 = borde libre, >= 0,5 m asumimos , 0.4

Donde las alturas de los muros de encauzamiento esta dada por la expresió:

superficie libre hipotetica

bl

Ye Yeo barraje fijo P Yadr

2 4 2

Calculamos las velocidades en cada sección a partir de la formula de Mannig.

C.- ALTURA DE LOS MUROS DE ENCAUZAMIENTO

****Aguas arriba del Barraje:

Ye = Yeo + b1

Ri2/3S1/2

Vi = ----------------- ni

Con n1, n2 , n3 Rugosidad compuesta en cada sección

n1 = n3 = ( lecho de la subsección)

n2 = muros

De cálculos anteriores o similares procedimientos, tenemos.L' = 3.0 n2 = 0.017

lf/2 = 2 n1 = n3 = 0.036P = 0.6 dr = 0.6

(P-dr) = -0.01 S = 0.025

*** sección 1 igual a sección 3

2. Ya

( 2. Ya) / (2 + 2Ya)

*** sección 2

4,0(Ya - P - dr)

4,0(Ya - P - dr) / (4,0+2(Ya - P - dr))

Fuerzas verticales (Kg)

Además:

( d )

Para las secciones ( 1) y (3) , hacer n = npPara la sección ( 2 ) , hacer n = n2

A1 =

Rh1 =

A2 =

Rh2 =

Por tanteo calculamos "Ya"

Ya (metros) Q (m3/seg)

Ri2/3S1/2

Vi = ----------------- ni

Qr (máx) = V1.A1 +V2. A2 +V3. A3

A1*Rh2/3S1

1/2

Q1= -------------------- n

( lf/2.n12 +2Yan2

2 ) 1/2

np = --------------------------- (2 Ya + lf/2)1/2

0.2 3.060.3 5.720.4 8.89

"Ya"Qr (máx) = 6.00 0.31 Metros

Luego: Yeo = Ya + dr

Yeo = 0.91

También se sabe que: ye = b1 + yeo

ye = 1.31

Altura de muro de encausamiento:

Ye = 1.31 metros

Yf = Yfo + b1

Donde: S = 0.029 (pendiente del tramo)

( e )

q = (v1.A1) / (lf / 2) = Q1 / (lf/2)

rempazando "ya" en la ecuación ( d ), obtenemos " Q1"

0.31 1.23

q = 0.62

Remplazando datos en ( e ) , obtenemos "Yfo"

****Aguas abajo del Barraje:

Ya (metros) Q1 (m3/seg)

Yeo 2.q 2 Yeo2

Yfo = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 gYeo 4

Yfo = 0.04

Luego altura del muro aguas abajo

Yf = 0.44 metros

D .- DISEÑO DEL DISIPADOR DE ENERGIA:

muro de ecauzamiento

Ho 2gH dc

Z p y2y1

m ( a) ( b )

Aplicando la ecuación de energíaentre los puntos (a) y (b), tenemos:

( f )

Considerando un vertedor de sección rectángular se tiene que:

Donde:

Qr = 6.00L = 7.00 m

remplazando valores obtenemos:

dc= 0.42 metros

Luego la velocidad crítica será:

**** Cálculo de "Y1" : Tirante contraído:

V2/

z + p + dc + hvc = Y1 + Yv1 + S hp

dc = ( (Qr2/L2.g))1/3

m3/seg

Vc = Qr / Ac

Vc = 2.03 m/seg

La carga para la velocidad crítica es:

Por lo tanto:

hvc = 0.211 metros

También : Z = P + m

P = 0.6 ( altura del barraje)m =m = 0.15

Luego, Z = 0.74 metros

dc +Z +hvc = 1.37 metros

Remplazando en ( f ) , obtenemos:

1.37 m

Además:

Remplazando valores tenemos que:

hv1 = 0.037

Remplazando este valor en la ecuación de energía tenemos

Resolviendo la ecuación obtenemos:

Y1' = 0 metrosY1" = 0.17 metros

hvc = Vc2 / 2g

db tag q

.= (Y1 + hv1 + S hp)

Consideramos una perdida de carga, (Shp) = 0 por la pequeña diferncia de cotas

hv1 =(V12/2g ) = {[ Qr/(L*Y1)]2/2g}

/Y12

Y13 - 1,44 Y12 + 0,037= 0

Y1'" = -2.410 metros

Tomamos:Y1 = 1.420

V1 = 4.98

También : hv1 = 1.266

m = 1.44 1.37 OK

Entonces aceptamos el valor de "Y1"

Y1 = 0.17 metros

Haciendo los remplazos respectivos tenemos que:

Y2 = 0.85 metros

*** Cálculo del Número de Froude ( Fr ), en la entrada del salto hidráulico

Reemplazando datos:

Fr = 3.836

Como este valor esta comprendido entre 3.5 y 9.0 ; según las experiencias delBureau , el tipo de salto que se tendrá, es el llamado "salto hidráulico estable y equilibardo"

Aproximadamente :

4.69 6.5 metros

**** Cálculo de "Y2" : Tirante conjugado:

Fr = V1/(Y1 g)1/2

LII = 6,9*(Y2 - Y1)

LII=

Y1 2Y1.V1 2 Y12

Y2 = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 g 4

enrocado

Disipador de energía: h2Barraje fijo

Ld

tamaño de enrocado, mayor o igual que 0,30m

LII

1,5 dmáx

dmáx =

*** Profundidad del disipador ( h3)

h3 = 1,8* Y1

h3 = 0.31 metros

*** Cálculo del umbra terminal (h4)

h4 = 1,30*Y1

h4 = 0.22 metros

*** Cálculo del tirante del agua de salida ( Y3):

Y3 = 7,50 * Y1

Y3 = 1.29 metros

E . DISEÑO DEL LIMITADOR DE GASTO:

Estará ubicado a una distancia mayor o igual que 5 Lro

0 1

Qeo hb bl h

y2 Y1Longitud primer tramo >= 5Lro

Ancho de la plantilla = b = Lb + 10cm

b = 0.70

Altura total = Y2 + borde libre.

Consideraciones:

e < 1,5 hb

0.22 < 0.15

Por lo tanto se trata de un orificio de pared delgada

.- Orificio de pared delgada Cd = 0,61

**Determinamos si el orificio es grande o pequeño:

(hb/2) = 0.05 metros

ho = Yeo-[(hb/2)+pb)]

ho = 0.26 metros

2hb= 0.20

Si (hb/2) < ho < 2hb

0.05 0.26 0.196

Por lo tanto se trata de un orificio grande con carga pequeña.

*** la contracción es completa

çomo el orificio es grande:

Con L'b = a ( N +1)

Calculo de Qeoa = 0.081 m

N =( b/ 10) - 1 N = 3

L'b = 0.3

Cd = 0.61 , para orificio de pared delgada.

** Reemplazando valores en la ecuación anterior tenemos:

Qeo = 0.04

*** Caudal a evacuar por el limitador de gasto:

Qv = Qeo - Qd

m3/seg

Qeo = Cd. (2/3)(2g)1/2. L'b [ (ho + (hb/2) )3/2 - (ho - (hb/2) ) 3/2]

Qv = 0.04

*** Cálculo de los tirantes conjugados "Y1" y "Y2" del bocal y logitud del resalto hidráulco

Primeramente calcularemos la velocidad en el bocal, cuando estetrabaja como orificio:

Sabemos que:

Donde:

Cv = 0.69Cc = 0.96

H = 0.26

Reemplazando estos valores en la ecuación, tenemos:

V = 1.56 m/seg

Aplicando la ecuación de energía entre la sección de entrada (O) y

la sección (1), tenemos:

donde:hb = 0.10 metrosZ = pb + hb/2z = 0.45 metros

hv =hv = 0.12 metros

m 0.67

También :

( g )

Luego:

Qeo = 0.04

0.70 metros

Reemplazando en ( g)

0.0002

También sabemos:

m3/seg

V = Cv (2gH)1/2

hb + z + hv = Y1 + hv1 + S hpo-1 (a)

v2/2g

= Y1 + hv1 + S hpo-1

hv1 = V12 / 2g = Qeo2/(2*g*(L1*Y1)2)

m3/seg

L1 = Lb + 0,1=

hv1 = ./ Y12

Donde:

k = 1.10

0.136 metros

0.67

Resolviendo la ecuación, obtenemos:

Y1' = 4E-15Y1'' = 0.030Y1'" = 0.633

2.09 m/seg

0.2218 metros

Luego:

m= 0.67 ******

0.39 OK

Haceptamos "Y1" = 0.030 metros.

Cálculo de "Y2" :

Donde:

V1 = 2.09 m/segY1 = 0.03 m.


Y2 = 0.17 metros.

Shpo-1 = k(V12/2g)

k = (1/Cv2) - 1

Shpo-1 =

Remplazando datos en ( a )

.= Y1+0,0005/ Y12 + 0,136

Y13 - 0,634 Y12 + 0,0005= 0

V1 =

hv1 =

Y1 + hv1 + Shpo-1=

Y2 =( - )* (Y1/2) + { [ ( 2*Y1*V12 / g ) + ( Y1 / 4 ) ] 1/2 }

*** Cálculo de la longitud del resalto hidráulico:

Lr = 5 ( Y2 - Y1 )

donde:Y2 = 0.17 m.

Y1 = 0.03 m.

Remplazando obtenemos

Lr = 0.7 metros

*** Ubicación del vertedero lateral ( longitud del primer tramo) "Lpt"

Lpt = 5 * Lr

Lpt = 3.49 metros

*** Calculo de la longitud del limitador de gasto "Lv"

h3 h4Qeo y2 y4

Pa

Lv

a) Determinaremos primeramente el régimen del canal de llegada:

Sabemos que:

Donde:Yn = Y2 = 0.17 metrosbn = b = 0.70 ( ancho de la plantilla del canal)

Qeo = 0.04

0.29 < 1

Por lo tanto el régimen es SUBCRITICO:

b) Cálculo de otros elementos:

m3 /seg

Qeo / ( bn * yn)------------------------- < 1 ( g.yn) 1/2

Pa = 0,90 (y2 - y4) (Consideración inicial)

Y2 = 0.17

*** Calculo de " Y4":

Hacemos:

Qd =:Caudal de diseño

Qd = 0.01 n = 0.011

s º/oo= 0.002 b= 0.70

por tanteos calculamos "Y4"

Y4 Qd0.06 0.020.08 0.04

"Y4"Con Qd = 0.01 0.212 Metros

0.05


Pa = -0.04 metros

*** Calculo de " h3" y "h4":

h3 = Y2 - Pa

h3 = 0.21 metros

h4 = Y4 - Pa

h4 = 0.25 metros

*** Calculamos el aumento de cargas en el vertedero "Dh"

AR2/3S1/2

Qd = ----------------- n

Aplicando método de los puntos escalonados para un régimen

@ { en valor absoluto }

0.623

Donde:

0.2 (asumido)

C = 1.84

0.04607

con este valor entramos en la ecuación ( @ )

0.00106

es decir, Q = Qeo

Donde:Qeo = 0.04

Cuadro de cálculos del limitador de gasto:

0.2 0.2 0.05 0.05 0.00106

DQ1 = m (2/3) (2g)1/2 .DL1 h43/2 ( b )

m =

DL1 =

Luego la ecuación ( b ) quedará.

Para ello: C = m (2/3)(2.g)1/2

DQ1 = 1,84*DL1*h43/2 ( f )

Remplazando DL1 y h4 en la ecuación ( f )

DQ1 = m3/seg

Dh1 =

Se procede con este cálculo hasta que SDQ + Qd = Q , sea = a Qeo,

DL ( m) DL(acum) DQ ( m3 /seg) DQ (acum.) Dh ( m)

Luego: Q = Qd + SDQ =

Qd DQD h1 = ------------------ ( Qd2.b/A) -g A2

Q = 0.06 Qeo = 0.04

Por lo tanto la LONGITUD DEL LIMITADOR DE GASTO será:

L = 0.2 metros


DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA ESTRUCTURA DE CAPTACION

Esta parte de la estructura se hará para las condiciones mas desfavorables Datos:

* Material del cause del río Arena gravosa.

* Resistencia del terreno : 1.00

* Peso unitario del material w = 1800

* Sobre carga: s/ c = 500* Velocidad del agua: V = 1.09 m /seg

*** altura de muro de contención;

hm = Ye + Ys + 0,90

h = 2.21 3 metros

*** ancho de muro de contención;bm = 0,60*hm

bm = 1.8 metros

.60 .30 .30 . 60

s/c

T140º

T2 W1 f = 0.6h =3,00 Ea

W2

Y W30.9

0.5 W4 b1.8

st = kg / cm2

kg / m3

kg / m2

*/* Dimencionamiento del muro:

F =

F = angulo de friccion interna:

f = coeficiente de fricción

La velocidad real del río, está dada por:( Vr)

Datos:2.31

Yo = 0.34Ys = 0.81

por lo que:Vr = 0.48 m/seg

Comparando las velocidades rea y la que tendrá el río con muros de ecausamiento, observamos que:

Vr = 0.48 < V= 1.09

Por lo tanto no habrá socavación a nivel de Cimentación.

El análisis se hará para un metro líneal.

Xb (m) Mb (Kg -m )

Fuerzas verticales (Kg)5*,30*2300 = 172.5 0.75 173.25W2 = (,30*2,5*2300)/2 = 862.5 1.0 863.5

W3 =,40*,60*2300 = 552 0.3 552.3W4 = ,50*1,80*2300 = 2.07 0.9 2.97

T1 = (,30*2,5*1800)/2 = 675 1.1 676.1T2 = 2,50*,60*1800 = 2700 1.5 2701.5s/c = 500*(,30+,60) = 450 1.2 451.2

5414.07 5420.82

*** Fuerzas horizontales ( en este caso tenemos una sola)0

Ea =( cwh / 2) *( h + 2h' )

h' = s/c / W

Y = [ h ( h + 3h' )] / [ 3 ( h + 2h' ) ]

Vr = a ( Yo 5/3/Ys)

a =

1) Verificación de la Estabilidad:

SMb = Me =SFv =

c = ( 1 - sen F) / ( 1+ sen F)

Remplazando valores, obtenemos

h' = 0.28

c = 0.217

Ea= 2087.45

Luego:Y = 1.08 metros

** Condiciones de estabilidad:

1.1) Por volteo:

C.S.V = (Me / Mv) = (Me / Ea*Y)

C.S.V = 2.41

Por lo tanto según condición de volteo;

C.S.V > 2

2.41 > 2 OK

1.2) Presiones sobre el suelo:

e máx = B / 6

Remplazando valores obtenidos anteriormente:

e máx = 0.30 metros

e = 0.2

Por lo tanto:

e = 0,3031 m. > e máx = 0,3 m

Luego:

smáx = [ 0,01SFv / B] + ( 0,06SFv / B2 )

smín = [ 0,01SFv / B] - ( 0,06SFv / B2 )

e = (B/2) - [ (Me -Mv)/SFv) ]

0.311

Por lo tanto:

0.311 <

También:

0.291 > 0 OK

1.3) Al deslizamiento:

C.S.D = 1.56

Por lo que:

C.S.D = 1.56 > 1.5 OK

*** Fuerzas debido a la presión hidroestática.

Donde:1000 kg/ m3

h1 = H = 0.56 m. h2 = H + P = 1.15 m.

Remplazando datos:

P1 = 557.26 kg / mP2 = 1146.69 kg / m

Además:

Ea = [ (P1 + P2)/2] * ( h2 -h1)

Y = [ ( h2 - h1 ) /3] * [ (2*P1 +P2) / (P1 +P2)]

s máx = Kg / cm2

s máx = st = 1,00 kg / cm2 OK

s mín =

C.S.D = S Fv ( f ) / Ea

P1 = g h1

P2 = g h2

g =

Remplazando valores obtenmos:

Ea = 502.18 Kg

Y = 0.26 m.

MH =Ea*(Y+ 0,3 +0,4)

MH= 482.47 Kg - m

El momento de volteo debido a la Presión Hidrostática MH es:



Tamiz Mat. Retenido (gr)4 228 31

10 2416 1820 32

30 29

40 4260 38580 28

100 120120 390

Cazoleta 30

El analisis granulométrico del banco de arena más sercano nos arrojó lossiguientes resultados:

** El área para dicho diseño es grande

Densidad especifica S = 2.5 (densidd específica del arena)

Datos adjuntos

Temperatura del agua t ºC = 10

Para diseñar el desarenador tenemos como datos

caudal de diseño

Qmd = 0.007

Viscosidad cinemática:

0.00133

Elección del diámetro de la partícula:

*** DISEÑO DEL DESARENADOR Y SEDIMENTADOR:

***A*** DISEÑO DEL DESARENADOR

m3/seg

n = cm2/seg

Para este caso hemos asumido un "d" = 0.02 cm según Degremont

Peso específico de los sólidos:

Contamos con dato asignado de: "S" = 2.65

Vs= 27.05 cm

Re = 4.07




k1*d = 19.42

Con estos valores entramos a la Figura Nº 1 ; y sacamos que:

( Vs/ k2) = 1.03

Vs = 1,02 * k2

Donde:

k2 = 1.29

Por lo tanto: Vs = 1.33

****Aplicando Stokes:

Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n

*** Hallamos Reynolds:

Re = Vs * d / n

*** Aplicando la Ecuación de Hallen:( método gráfico de Fair y Geyer)

K1*d =d*[g (S -1) /n 2]1/3

k2 = [ g*(S-1)*n]1/3

Re = 19.993

Re > 1 O.K

Notamos que estamos en régimen de transición.Luego calculamos Cd.

Cd = 2.21

*** Luego aplicando la Ley de Allen encontramos la velocidad real de sedimentación:

Vs = 4.4

Vs (real) = 4.4 < 1.33 ( Vs )

*** Calada la velocidad de sedimentación, se determina la zona de sedimentación a base de la velocidad de arrastre, la cual constituira la velocidad máxima teórica que podría permitirse la velocidad horizontal:

Va = 22.77 cm/seg


Vh = 11.38 cm/seg


*** Calculamos Número de Reynolds:

Re = Vs * d / n

Cd = (24/Re) + (3/Re1/2) +0,34

Vs = [ (4/3)*(g/Cd)*(S-1)d]1/2

Va = 161* d1/2

At =Q/Vh

At= 0.06


(Vh / Vs) = (As / At)

despejando "As"

As = Vh*At / Vs

As = 0.16

At a P

L

Donde:

As = L* aAt = P * a



0.6 0.26 0.10 2.580.7 0.22 0.09 2.58

0.8 0.20 0.08 2.58


Largo: L = 1.97 m.

Ancho: a = 0.60 m.


m2

m2


caudal de diseño

Qmd = 0.007


0.00133


Para este caso hemos asumido un "d" = 0.007 cmsegún Degremont



Vs= 3.31 cm


Re = 17.44 < 1 O,K


Va = 13.47 cm/seg


Vh = 6.74 cm/seg

*** B *** DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

m3/seg

n = cm2/seg


Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n


Re = Vs * d / n

Va = 161* d1/2


At =Q/Vh

At= 0.10


As = (Q / Vs)

As = 0.21

At a

P

L


*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación

Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser 30 cm


0.8 0.26 0.13 2.030.9 0.23 0.11 2.031.1 0.19 0.09 2.031.2 0.17 0.09 2.031.3 0.16 0.08 2.031.4 0.15 0.07 2.031.5 0.14 0.07 2.031.6 0.13 0.06 2.031.7 0.1 0.1 2.01.8 0.12 0.06 2.03


** Dimensionamiento:

m2

m2

Largo: L = 8.00 m.Ancho: a = 1.20 m.



12,5º

LT1


LT1 = #REF! mtros


Se recomienda un tratamiento físico químico pasando por los siguientes procesos.- Floculación.- Decantación.

.- Filtración

.- Desinfección.

*** FLOCULACIÓN:

A,- Canaleta Parshall:


1,- Ancho del canal de entrada: D = 0.4 m,2,- Ancho de la garganta:

1/3 D < w < 1/2 D ; 0,13< w < 0,2

asumimos: w = 0.15 ,= 6"

3,- De la tabla Nº 2, se tiene:w = 20.0 cm D = 40,0 cm

LT1 = [( as-ad)/2] / tg 12,5º

A = 62,0 cm E = 61,5 cmB = 61,0 cm F = 30,5 cmC = 40,0 cm G = 61,0 cmK = 7,60 cm N = 12,0 cm


Caracetísticas del canal:


donde :

n = 0.636

ho = #REF! m






Por Manning :

Donde:A1 = w * h1 =0,15 h1R = A1 / P1 = ( 0,15 h1) / ( 2h1 + 0,15)S = N / F = 0,12 / 0,30 = 0.4



h1 (metros)0.04 0.0260.05 0.0350.06 0.05


"h1"Qmd = 0.007 0.020 metros

m3 / seg

ho = k * Q n

Q = [A1 * R2/3 * S1/2 ]/n

Q (m3/seg)


V1 = Q / A1Donde:

Q = 0.007

A1 = w*h1 = 0.0031

V1 = 2.27 m/seg


Fr = 5.07




h2 = 0.14 metros


V2 = Q / A2

V2 =D*h2V2= 0.13 m / seg


L = 6*(h2 -h1)

L = 0.70 metros


hp = 0.145

Luego : h1 / h2 = 0.149 < 0.41

m3/seg

m2

Fr = V1/ (g*h1)1/2

h2 = - (h1/2) + ( (2*V12 h1)/g + h12/4)1/2

hp = [( v1 2 / 2 * g) + h1 ] - [( V2 2/ 2 * g ) + h2 ]


TM = 0.060


La canaleta trabajará también como un medidor de régimen críticola medición de esta carga debe realizarse a los 2/3 de la dimensión"A" mediante un paso lateral de aguas tranquilas.


Entonces confeccionamos la tabla Nº 1


TM = h2/ V1

ho = 1,842 * Q0,636 y Q = (ho/1,842)1/0,636

TABLA Nº 1 ( REGLETA PARA AFOROS EN CANALETA PARSHALL)


10 1.5 33 67.015 19.4 34 70.220 30.5 35 73.522 35.4 36 76.824 40.6 37 80.226 46.0 38 83.628 51.7 39 87.130 57.6 40 90.6


C = 362,88


q = 362,88/0,10 .= 3629 Lts de sol. / 24 horas


q = 3629/24 horas .=151,2 Lit / hr

4) Por lo anto el tanque, el tanque se solución deberá tener una capacidad de mínima de 1209 Lit. para dosificar durante 8 horas; esto quiere decir que se tendrá que preparar solución de sulfato de aluminio 3 veces diarias.

B,- Floculador hidráulico:

** Capacidad:

caudal Q = 0.007



C= (56*86400*75)/106


m3 / seg

1er tramo = T1 = 9 minutos

2do tramo= T2= 10 minutos


1er tramo = V1 = 0.21 m/seg

2do tramo= V2 = 0.14 m/seg** Las longitudes de los canales será:

L1 = V1*T1 L1= 113.4 metros



A1 = Q/V1 A1 = 0.033

A2 = Q / V2 A2 = 0.050

** Para encontrar el espaciamiento de los canales adoptaremos:

,- tabiques planos de asbesto cemento de 1,20 * 2,40 m.,- borde libre 0.1 metros,- Profundidad del canal h 1.1 metros


a2 = A2/h a2 = 0.05 metros

** Los espaciamientos entre la punta del tabique y la pared en cada zona serán:

d1 = 1,5*a1 d1 = 0.05 metros

d2 = 1,5*a2 d2 = 0.07 metros


L1' = 2,4+d1 L1' = 2.445 metros

L2' = 2,4+d2 L2' = 2.468 metros


N1 = L1/L1' N1 = 46.38 metros

N2 = L2/L2' N2 = 34.04 metros



m2

m2


**** Las dimensiones del floculador incluyendo el espesor de los tabiques (1 cm) será:

11.10

10.312.47

2.45



con:r1 = 0.175 m.r2 = 0.212 m.n = 0.013

0.0001239 kg/m -s

V (cm/seg) h2 = s*L (cm) hf (cm)21 0.225 31.31 0.00164 1.69 95.6114 0.100 10.21 0.00056 0.63 31.26


P1 = 0.18 kg*m/seg.LitP2 = 0.06 kg*m/seg.Lit

G1 = 37.80

G2 = 21.62

*** DECANTACION:

**** Número de Unidades:

Por efecros de funcionamiento de la Planta de Tratamiento, se optó por diseñar dos unidades de decantación:

a) Zona de sedimentación:

:* Dimenciones:

m =

V2/2g (cm) h1= 3NV2/2g s = (vn)2 /r4/3

P = g *hf / To

seg -1

seg -1

Profundidad "h" = 3.5 [ consideraciones estructu- Ancho del tanque "a"= rales y de operación]

Largo del tanque L = 4 a

( área superficial)

Consideraciones para sedimentadores de ata velocidad:

Espaciamiento entre placas AºCº e = 5 cmLongitud de placas l = 60 cmLongitud relativa L = 12Velosidad de Asentamiento Vac = 0.14 cm/seg

Carga superficial q = 12060º

Constantes críticas del sedimentador:

Láminas paralelas Sc= 1

Sabemos que:

Luego:Vo = 0.954 cm/ seg

Para 12ºC de temperatura del agua, Re sera

Re = 385

385 < 500 O.K.

Lo que establece un flujo laminar .

El tiempo de dacantación será:

t = l / Vot = 62.9 seg

t = 1.05 min


A = Q / Vo

A = 4 a 2

m3/m2/diaAngulo de inclinación de la Placas q =

q= [864 Sc Vo] / [ sen q + L cos q]

Vo = [ q ( sen q +Lcos q)]/ 864Sc

A = 0.73

Preveendo un área adicional, por funcionamiento:

A total = A*2

Atotal = 1.45

Dimensiones de cada unidad:

a = 0.60 metros

Luego ancho a = 0.60 metros

Largo L = 5.00 metros

Número de Placas:.= (480/0,05) - 1

Nº = 95 Por decantoador:

Luego número total de placas:

Nº total = 190

de polietileno de 1,200* 0,60 metros

b) Zona de entrada:


Profundidad : 2.4 metrodsAncho ; 1.2 metrods

Caudal : 51Gradiente de velocidad de la última cámara de floculación:

G = 36


Con lo cual se hallan los siguientes diámetros de orificio, el caudal que pasa por estos y la velocidad de flujo:


m2

m2

A = 4 a2

m3 / seg

seg -1


5 0.33 16.43 1706 0.51 17.68 1108 1.12 19.46 50

10 1.75 21.25 3212 2.75 13.75 20

Como h = 2.7 m.

Entonces :h/4 = 0.675h/5 = 0.54h/6 = 0.45

**Orificios más bajos:0,54 <= h1 <= 0,675

Adoptamos : h1 = 0.55 metros

**Orificios más altos::

0,45 <= he <= 0,54


*** Número de orificios y separación :


Verticalmente = 20 cm

Horizontalmente = 20 cm

c) Zona de salida:

Esta compuesto por por un vertedor de de pared delgada, un canalde salida y un deflector de viento,


** Diseño del vertedero:

Para vertedores de pared delgada, se tiene:

Donde b = B

B = 1,20


h = 0,081 m. h = 8.1 cm

** Diseño del canal:

datos:Q = 0.007

V <=0,20 m/segB = 2*hi

Luego:

B = 76 cm h1 = 38 cm

F = 0,10 ( Flujo subcrítico)

Asumiendo h2 = 17 cm

Se tiene: h' = h1 + h2 = 55 cm

d) Zona de lodos:


Q = (2/3)( 2g) 1/2 m b h 3/2

Volumen de lodos


Para untiempo de vaciaado de 120 minutos = 2 horas H =3,80 m.


Q descaraga= 0.010

Además:

A = 0.004107 metros


D= 0.0723 metros

D = 4"

*** FILTRACIÓN:

Se optó por el diseño de filtros rápidos conlecho mixto.Con las características sigueintes:


Caudal Q = 0.007


Rata o carga superficial de filtración:

a) Area de Filtros

At = 4838,4 / 235 = 20.6

Vt = 22,04 m3

m3 / seg

Q = Cd A ( 2 g H)1/2

A = p D2/ 4

m3 /seg

m3 /día

4 gmp / p2

(235 m3 / m2 /día)

m2


Se optara por 4 unidades filtrantes:

Area por unidad:

Au =At / 4

Au = 5.15

Dimensiones:

ANCHO = 1.80 metrosLARGO = 2.86 metros

b) Lecho filtrante:




GRAVA:* Peso específico: Se = 2.65




PRIMERO 7 1/2 - 3/4SEGUNDO 7 1/4 - 1/2TERCERO 7 1/8 -3/16 GRAVILLA 7 1/12 - 2/22

m2

Con un porcentaje de 2% de agua usada para el lavasose obtiene una carrera filtrante de 32 horas

* Rata de trabajo:* Período de lavado 32 horas cada uno* Producción de agua 98%* Agua para lavado; 2%

b) Lavado de filtro:

* Tipo de lavado:Por sistema de compuertas con agua aprovechada deotros filtros, trabajando en paralelo.

* Rata de lavado* Tiempo de lavado. 8 minutos* Porcentaje de expansión del lecho filtrante

Para arena E = 0,50 mm Expansión: 25%Para antracita: E = 1,20 mm Expansión: 30%

* Pérdidas de carga:

* Lecho filtrante: Para arena:

hf = 0,9 * espesor delechohf = 0,9 * 0,25 = 0,225 m

Para antracita:hf = 0,25 * espesor delechohf = 0,25 * 0,505 = 0,125 m

* En grava;hf = 0,085 m

* En los drenes;

hf = 0,22 m

**Luego la pérdida de carga total será:

hf = ( 0,0250+0,1250+0,085+0,200) m.

hf = 65 cm.

** Presión para el lavado:

* Pérdidas de cargas en los drenes:hf = 20 cm

235 m3 /m2 / día

0,75 m3 /m2 / día

* Pérdidas de cargas por material en el medio granular:

Puesto que va arena y antracita hf = 40 cm.

Luego:hL = 20 + 40 = 60 cm


Se hará en una sola canaleta rectángular: colocada al centro del filtro

* Arena del filtro* Gasto del lavado

* Para ho = 25 cm.

W = 40 cm

* Altura sobre el lecho: Por expansión 25% , el lecho alcanzará 75* 0,2 - 5 = 20 cm

* Altura total: 22 + 25 = 47 cm


Htotal = BL + H filtro +hf +hL + hsl =

H total = 35 + 135 +65 +60 +47 = 3,42 m

H total = 3,42 m

A = 5,20 m2

Q = 0,64 * 5,20 = 3,33 m2 / min

Para el presente trabajo asumimos el siguiente estudio del material sólido en

Representado por la siguiente muetra con un porcentaje de 50% del total de la

Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser

Se recomienda un tratamiento físico químico pasando por los siguientes procesos

CAUDAL (lt/s)

1) Empleando una dosificación máxima de 75 p.p.m. La cantidad máxima de Kg de

**** Las dimensiones del floculador incluyendo el espesor de los tabiques (1 cm)

[ consideraciones estructu-

CAPTACION DE RIO

Para los calculos del presente trabajo se tomaran los caudales promediode los integrantes del grupo.

Qd = 0.22800228 lit / seg

Qo (diseño) = 228.00 lt/seg.

Qr (máx) = 232.00


1 y

z7.00



Cotas (m.s.n.m) Li (m) a (m)3075 3100 800 25 0.0313100 3125 990 25 0.025

a

li



m3/seg


m3/seg.


Tan f

Area (A) = (B+zy)y

Per. Moj (p)=Rad. Hid (R) = A/p


Para lecho natural de un río n = 0.03


y (metros)0.1 #DIV/0!0.3 #DIV/0!0.4 #DIV/0!0.5 #DIV/0!


"y"Qr (mín) = 0.00 #DIV/0! metros

Qr (máx) = 0.00 #DIV/0! metros

y y

B =7,00

Piedra emboquilladaArea (A) = 7,y

Per. Moj (p)= 7+2y P1 = BRad. Hid (R) = A/p P2 = 2Y



B+2y(1+z2)1/2

Q (m3/seg)


AR2/3S1/2

Q = ----------------- n

np= Rugosidad compuesta ( conreto y piedara emboquillada)





0.15 #VALUE! #VALUE!0.2 #VALUE! P (m) = #VALUE!

0.4 #VALUE! #DIV/0!0.5 #VALUE! np = #VALUE!

"y"Qr (mín) = 0.00 #VALUE! Metros

Qr (máx) = 0.00 #VALUE! Metros

Q (m3/seg)

A (m2) =

Rh (m) =

ARh2/3S1/2

Q = ----------------- np

( P1n12 +2P2n2

2 ) 1/2

np = --------------------------- P1/2


El barraje fijo se diseña como un vertedor rectangular



Lb

P Baraje fijo

Fondo de río

db




Muro de concreto

y y

7.00


a) Suponemos una Logitud de bocal (Lb) menor o igual 1,50 veces el ancho de la plantilla de canal principal en metros.

Qd = 0.228

Diseño del canal principal para máxima eficiencia hidraulica

So% S3%


m3/seg

hb

yb

Un canal rectángular de máxima eficiencia hidráulica se obtienecuando: cuando el ancho es igual al doble del tirante:

b = 2yDonde:

AH = 2y * YPm = 2y + 2y = 4y

RH = y/2

Además, sabemos que:Q = A * V


Qmd = 0.228

y = 0.521 m





Lb

ho

Con C = 1.9


2y2

(2y2 / 4y) =

m3/seg

Q = C Lb (ho)3/2

ho= 0.34 metros


Donde:




#REF!

P (m) = #REF!

#REF!

np = #REF!

V1= #REF! m/seg

hr = #REF! centimetros


hb = #REF! centimetros

hb = #REF! metros



A (m2) =

Rh (m) =


hr = 2,4 ( f/a) 4/3 (V12/2g)

superficie libre

a a a a a a #REF!

0.60

HoDescarga ahogada

H

dl V P descarga libre

do ( A )

Eje d3

hb

pb


V2/2g

So% S3%

ANALISIS GRANULOMETRIA: PURHUAY

CALICATA N°1Peso Muestra (1)=4.144 Kg

|

TAMIZPeso retenid

% peso % que pasa

Pulg. mm Retenido2 1/2" 139.7 0.00 0.00 100.00

2" 50.80 0 0.00 100.001 1/2" 38.10 0.462 11.15 88.85

1" 25.40 0.478 11.53 77.323/4" 19.05 0.122 2.94 74.371/2" 12.70 0.18 4.34 70.033/8" 9.53 0.342 8.25 61.78#4 4.75 0.392 9.46 52.32#8 2.38 0.252 6.08 46.24

#16 1.19 1.298 31.32 14.91#30 0.59 0.184 4.44 10.47#50 0.30 0.238 5.74 4.73

#100 0.15 0.032 0.77 3.96#200 0.07 0.066 1.59 2.36

CAZOLETA 0.00 0.097 2.34 0.02

38 mm

58.5 mm

Peso Especifico de sólidos: Purhuay

Wm= Ws 200 Kg

D90 =

Luego D90 promedio D90 =

1 10 1000

20

40

60

80

100

Granulometría Purhuay-Calicata Nº 1

Diámetro (mm)

% Q

pa

sa

1 10 100 10000

20

40

60

80

100


Diámetro (mm)

% Q

pa

sa

Wf = 172 KgWfw = 0.67 KgWfs = 0.794 Kg

1.00062 gr/cm³

Grava 1 Grava 2

Ws 36 gr Ws 34Ws.sumerg. 21 gr Ws.sumerg. 20.4

= 0.6315789474

= 0.625

= 0.6241050119

0.627

Luego el peso específico promedio sera:

0.814 gr/cm³

γs = Ws / (Ws+Wfw-Wfws)

γs =

γs = Ws / (Ws aire + Ws sumerg)

γs1

γs2

γs3

γs grava.

γs prom =

CALICATA N°2Peso de la muestra (2)=4.148 Kg

TAMIZPeso retenid

% peso % que pasa

Pulg. mm Retenido2 1/2" 139.7 0.00 0.00 100.00

2" 50.80 0.756 18.23 81.771 1/2" 38.10 0.362 8.73 73.05

1" 25.40 0.538 12.97 60.083/4" 19.05 0.280 6.75 53.331/2" 12.70 0.158 3.81 49.523/8" 9.53 0.154 3.71 45.81#4 4.75 0.322 7.76 38.04#8 2.38 0.244 5.88 32.16

#16 1.19 0.250 6.03 26.13#30 0.59 0.320 7.71 18.42#50 0.30 0.492 11.86 6.56

#100 0.15 0.160 3.86 2.70#200 0.07 0.070 1.69 1.01

CAZOLETA 0.00 0.042 1.00 0.01

79 mmD90 =

1 10 100 10000

20

40

60

80

100


Diámetro (mm)

% Q

pa

sa

Grava 3

gr Ws 26.15 grgr Ws.sumerg. 15.75 gr

gr/cm³

GRANULOMETRIA PARA DETERMINAR EL DIAMETRO MEDIO

TARA 1TPeso inicial 1150.000 gr

TAMIZ% Que Pasa

Pulg. mm1" 25.4 25.700 25.815 2.245 97.755

3/4" 19.10 96.700 96.815 8.419 89.3361/2" 12.70 148.200 148.315 12.897 76.4393/8" 9.52 90.400 90.515 7.871 68.5691/4" 6.35 151.200 151.315 13.158 55.411#4 4.76 82.100 82.215 7.149 48.262

#10 2.00 228.000 228.115 19.836 28.425#20 0.85 83.200 83.315 7.245 21.181#30 0.59 53.900 54.015 4.697 16.484#40 0.42 54.600 54.715 4.758 11.726#50 0.25 46.500 46.615 4.054 7.672

#100 0.15 66.100 66.215 5.758 1.914#200 0.08 21.600 21.715 1.888 0.026

CAZOLETA 0.300 0.300 0.026S 1148.500

Di20 0.075 1.45 1.375 27.520 1.45 2 0.55 1120 2 9 7 14020 9 30 21 42020 30 50 20 400

998.5

Peso retenido

% Peso Compensad

o

% Peso Retenido

D Pi D Pi x Di

S D Pi x Di =

0.01 0.1 1 10 100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CURVA GRANULOMETRICA

ABERTURA (mm)

% Q

' P

AS

A

-

9.985

Luego dm promedio sera

dm = 1/100 x S D Pi x Di

dm1 =

dm =

Di20 0.07 0.6 0.6 1220 0.6 5.5 4.9 9820 5.5 26 20.5 41020 26 48 22 44020 48 150 102 2040

3000

D Pi D Pi x Di

S D Pi x Di =

30

19.993

dm = 1/100 x S D Pi x Di

dm2 =

CÁLCULO DE ho

hoQo = 0.228

Lb C = 1.9

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4

0.2433 0.261 0.2823 0.3086 0.342 0.3862 0.4481

V1 = Qo / ( Lb * ho)

0.6 0.35 1.0857

Qo = C * Lb * ho3/2

ho = ( Qo / ( C * Lb )2/3

Lb

ho

CÁLCULO DE V1

Lb ho V1

CAPTACION DE RIO

Para el cálculo de los que es sistema de captación de río tomaremos a) Calculo de la altura "P" del barraje según:el caudal máximo diario encontrado en el trabajo anterior.

Qd = 0.22800228 lit / seg

Donde:

Altura del umbral del bocal (pb) =


Qo (diseño) = 0.228

Qr (máx) = 232.00



1 y

z7.00



Cotas (m.s.n.m) Li (m) a (m)999 998 10 1 0.100

3125 3100 990 25 0.025


*** Barraje fijo

m3/seg


m3/seg.

m3/seg.

Definimos si la descarga sobre el barraje es libre o ahogada


Tan f

AR2/3S1/2

Qr = ----------------- np

a

li



Area (A) = (B+zy)y

Per. Moj (p)=

Rad. Hid (R) = A/p


Para lecho natural de un río n = 0.03 *** Calculo de "d3"aguas abajo del barraje:


y (metros)0.1 0.79

0.3 4.800.4 7.650.5 10.98


"y"

Qr (mín) = 0.23 0.07 metros

Qr (máx) = 232.00 8.25 metros

Deterrminamos si actua como barraje de descarga libre o ahogada


B+2y(1+z2)1/2

Q (m3/seg)


A*R2/3*S1/2

Q = ----------------- n

y y

B =7,00 **** Calculo de "Ho" en caso de descarga libre:Piedra emboquillada

Area (A) = 7,yPer. Moj (p)= 7+2y P1 = B

Rad. Hid (R) = A/p P2 = 2Y


np= Rugosidad compuesta ( conreto y piedra emboquillada)






0.15 1.26 79.20.2 2.01 P (m) = 158.48

0.4 6.15 0.50.5 8.75 np = 0.0145


Qr (máx) = 232.00 11.32 Metros


Q (m3/seg)

A (m2) =

Rh (m) =

ARh2/3S1/2

Q = ----------------- np

( P1n12 +2P2n2

2 ) 1/2

np = --------------------------- P1/2




Lb

P

Baraje fijo

Fondo de río

db




Muro de concreto

y y

7.00

Ho


R1 = 0,5H =a) Suponemos una Logitud de bocal (Lb) menor o igual 1,50 veces el ancho de la R2 = 0,2H = plantilla de canal principal en metros.

Qd = 0.228


So% S3%

*** Cálculo y trazo del perfil de cresta


m3/seg

hb

yb

Un canal rectángular de máxima eficiencia hidráulica se obtienecuamdo: cuando el ancho es igual al doble del tirante:

b = 2yDonde:

AH = 2y * YPm = 2y + 2y = 4y

RH = y/2

Además, abemos que:

Q = A * V


Qmd = 0.228

y = 0.521 m





ho

Lb

Calculamos las coordenadas del punto de tangencia: Con C = 1.8


2y2

(2y2 / 4y) =

m3/seg

Q = C Lb (ho)3/2

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

PERFIL DE CRESTA

ho= 0.35 metros


Donde:



de calculos anteriores para Qr (mín), tenemos: El terraplen estará constituido por rocas de diámetro menor a las existentes en el lecho del río, las que se colocaran a mano sin ningún tio de mortero Tendra taludes determinados por el método de estabilidad de equilibrio límite

79.2 se colocara directamente sobre el zampeado. En el talud aguas arriba se colocará una capa de arcilla con residuos de

P (m) = 158.48 vegetales (raices, tallos, etc) para evitar o reducir la filtración.

0.50 donde la altura será igual a:

np = 0.01

V1= 0.00 m/seg


18.19



hb = 0.415 metros




B.2 Barraje Fusible

A (m2) =

Rh (m) =


hr = 2,4 ( f/a) 4/3 (V12/2g)

E

superficie libre

a a a a a a 0.41

0.60

HoDescarga ahogada

H

P descarga libre

( A )

Eje

hb

pb


V2/2g

d1 V

do

d3

So% S3%




****Aguas arriba del Barraje


Ye




n2 = muros


*** sección 2

Qr (máx) = V1.A1 +V2. A2 +V3. A3



Ho

****Aguas abajo del Barraje

**** Cálculo de "Y1" : Tirante contraído

Yeo 2.q 2 Yeo2

Yfo = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 gYeo 4

Z


También :



Consideramos una perdida de carga, (

**** Cálculo de "Y2" : Tirante conjugado



Disipador de energía:Barraje fijo

dmáx =

*** Profundidad del disipador ( h3) a) Calculo de la altura "P" del barraje según:


Altura del umbral del bocal (pb) = 0.4 metros (asumido)0.025 (Pendiente aguas arriba)



P = 0.9 metros




0 1

Qeo hbbarraje movil

Y1db Longitud primer tramo >= 5Lro

T


Altura total = Y2 + borde libre.barraje fijo

Consideraciones:

e < 1,5 hb

Por lo tanto se trata de un orificio de pared delgada.- Orificio de pared delgada Cd = 0,61


*** Barraje fijo:

Tan q =(sº/oo)=


Calculamos "do" y "d 3" con la fórmula de Manning.


AR2/3S1/2

Qr = ----------------- np

T.n12 +2,don2

2 1/2

np = --------------------------- 2.do + T

Hacemos: **Determinamos si el orificio es grande o pequeño:

Qr = Avenida en el río para un período de retorno de dado ( 5 años) (hb/2) =

ho =Qr = Qr(máx) (debería ser Qr, con T,R = 4 años)

ho =s º/oo= 0.025 (pendiente aguas arriba)

2hb=

por tanteos calculamos "do"Si

do (metros) Para máxima avenida

0.09 0.54

0.15 1.26 83.60.4 6.15 P (m) = 167.24 Por lo tanto se trata de un orificio grande con carga pequeña.0.5 8.75 R (m) = 0.5

np = 0.0145"do" *** la contracción es completa

Qr (máx) = 232.00 11.95 Metrosçomo el orificio es grande:

Vo = 2.77 m/s


donde: Con L'b = a ( N +1)

Sº/oo = 0.1000 (pendiente del río aguas abajo) Calculo de Qeoa =

Qr (máx) = 232.00 m3/seg N =( b/ 10) - 1

Para máxima avenida Cd =0.3 7.72

0.4 12.23 36.9 ** Reemplazando valores en la ecuación anterior tenemos:P (m) = 73.73

R (m) = 0.5np = 0.0145

"d3"Qr (máx) = 232.00 5.27 Metros *** Caudal a evacuar por el limitador de gasto:

V3 = 6.29 m/s

Deterrminamos si actua como barraje de descarga libre o ahogadaSi, "do" y "d3" < "P", entonces se prevee descarga libre *** Cálculo de los tirantes conjugados "Y1" y "Y2" del bocal y logitud del

Q (m3/seg)

A (m2) =



A (m2) =


resalto hidráulco"P" = 0.9"do" = 11.95 Primeramente calcularemos la velocidad en el bocal, cuando este"d3" = 5.27 trabaja como orificio:

**** Calculo de "Ho" en caso de descarga libre: Sabemos que:

Donde:

Cv =Donde: Cc =

L = T - lf - (0,4Ho) H =

6m <= T >= 9m lf = 4.00 Reemplazando estos valores en la ecuación, tenemos:

Qr (máx) = 232.00

Además: C= 2.2 (asumido) Aplicando la ecuación de energía entre la sección de entrada (O) y

la sección (1), tenemos:Por tanteo, Calculamos Ho:

Ho(m)0.5 4.8 donde:0.6 6.20.7 7.6


Qr (máx) = 232.00 Ho = 17.288 metros. m 1.15

También :


P/Ho = 0.1 C = 2.16 Luego:


Por tanteo,

Ho(m)0.5 4.7 Reemplazando en ( g)0.6 6.1

0.7 7.4

Qr (máx) = 232.00 Ho = 17.61 metros También sabemos:

**Calculamos "H" Donde:

Q (m3/seg)

L1 = Lb + 0,1=

Q (m3/seg)

Qr = C.L.Ho3/2


1.15

H (m) Ho (m)0.5 29.710.6 26.01 Resolviendo la ecuación, obtenemos:

0.7 23.00Y1' =Y1'' =

H = 0.84 metros Y1'" =

V = 18.42 m/seg

Verificamos que: db >= 4H

db = 64H = 3.34 OK Luego:

m=

De acuerdo al perfil de Bazin: Haceptamos "Y1" =

Cálculo de "Y2" :

0,28H

H Donde:

0,175H eje x V1 =Y1 =


0.420.17 punto de tangencia

(xt ; yt) *** Cálculo de la longitud del resalto hidráulico:

eje y

donde:


Remplazando datos en (

Y13 - 0,634 Y1

V1 =

hv1 =

*** Cálculo y trazo del perfil de cresta: Y1 + hv1 +

Y2 =( - )* (Y1/2) + { [ ( 2*Y1*V1

x1,85 = 2H0,85y

R1

R2

Ho = H +( V 2/ 2.g)

QrV = -------------------------- (H+ p).T - db. tan q


Tenemos:

Tabulando: *** Ubicación del vertedero lateral ( longitud del primer tramo) "Lpt"

X Y0.0 0.00 0.0 0.000.1 0.01 0.1 -0.01

0.2 0.03 0.2 -0.03 Lpt =0.3 0.06 0.3 -0.060.4 0.11 0.4 -0.11

0.5 0.16 0.5 -0.16 *** Calculo de la longitud del limitador de gasto "Lv"0.6 0.23 0.6 -0.230.7 0.30 0.7 -0.30

0.8 0.39 0.8 -0.390.9 0.48 0.9 -0.48 h31 0.58 1.0 -0.58 Qeo y2

1.1 0.69 1.1 -0.69 Pa


Sabemos que:

Donde:



Del gráfico calculamos la pendiente de la curva:

m = z = 0.943

Calculamos las coordenadas del punto de tangencia: *** Calculo de " Y4":

9

x1,85 = 2H0,85y

y = (x1,85 / 2H 0,85)

(0,5)(1,85)(Xt)0,85 1 --------------------------- = ---- H 0,85 z

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

PERFIL DE CRESTA

Hacemos:Luego:

Qd =:Caudal de diseñoXt = 0.981 Yt = 0.562

0.981 0.562 ) Qd =

* cálculo de otros elementos del perfil: s º/oo=

Xc = 4.84 R1 = 0.42 por tanteos calculamos "Y4"Yc = 3.03 R2 = 0.17

El terraplen estará constituido por rocas de diámetro menor a las existentes en el lecho del río, las que se colocaran a mano sin ningún tio de mortero Con Qd = Tendra taludes determinados por el método de estabilidad de equilibrio límite

se colocara directamente sobre el zampeado. En el talud aguas arriba se colocará una capa de arcilla con residuos de vegetales (raices, tallos, etc) para evitar o reducir la filtración.

donde la altura será igual a:*** Calculo de " h3" y "h4":


lf = 2 m

lf

2.1 Aplicando método de los puntos escalonados para un régimen


Donde:



*** Calculamos el aumento de cargas en el vertedero "

DQ1 = m (2/3) (2g)

m =

(0,5)(1,85)(Xt)0,85 1 --------------------------- = ---- H 0,85 z

Qd DQD h1 = ------------------ ( Qd2.b/A) -g A2

yo

7.00

La profundidad de socavación (ys, yo) se calculará con el criterio de

socavación general:

velocidad real (Vr) sea mayor que la velocidad erosionante (Vc) C =

Sabemos que:

** "Yo" = profundidad antes de la erosión. "Ys"= Tirante cuya profundidad se desea conocer:

"Vr"= Velocidad real con este valor entramos en la ecuación ( @ )

Tambié:

*** "Vc"= Velocidad no erosionante para el tirante "Ye" es decir, Q = Qeo "Ys"= Tirante, en metros existente en el punto de estudio. "Vc1"= velocidad no erosinante, correspondiente a un Donde: tirante de 1 m.


( b)

Igualando Vr = Vc 0.2

( c)

Para una sección irregular (sin muros de encauzamiento)Q =

Yo = 8.25 metrosA = 61.86 metros Por lo tanto la LONGITUD DEL LIMITADOR DE GASTO será:




Ym = 11.32

Ah = 79.24V = 1.46 m/seg

ym

DL1 =


Para ello: C =

Vr = a ( Yo 5/3/Ys) Remplazando DL1 y h4 en la ecuación (

Dh1 =

Vc = Vc1.Ys 0,2

Se procede con este cálculo hasta que

a = Qr /( Ym. T. m)

DL ( m)

Ys1,2 = a (Yo5/3 / Vc1)


m2


Luego:0.945


3.10

Cálculo de "Vc1"



Dm = 7.1 mm

0.5 m/seg


Ys = 85.67 metros


Esta parte de la estructura se hará para las condiciones mas desfavorables Datos:


* Material del cause del río

superficie libre hipotetica bl * Resistencia del terreno :

bl * Peso unitario del material


m =

a =


Vc1 =



Ye Yeo Yfo Yf * Sobre carga:* Velocidad del agua:


Yeo = tirante de agua cuando falle el barraje fusible:*** altura de muro de contención;

Ya = Yeo - dr hm = Ye + Ys + 0,90

b1 = borde libre, >= 0,5 m asumimos , 0.4 h =

Donde las alturas de los muros de encauzamiento esta dada por la expresió: *** ancho de muro de contención;bm = 0,60*hm

bm =


bl

Yeo barraje fijo P Yadr

h =3,00 Ea 2 4 2

Y

Calculamos las velocidades en cada sección a partir de la formula de Mannig. 0.5

f = coeficiente de fricción

Con n1, n2 , n3 Rugosidad compuesta en cada sección La velocidad real del río, está dada por:( Vr)


Datos:

Yo =Ys =

De cálculos anteriores o similares procedimientos, tenemos.L' = 3.0 n2 = 0.017 por lo que:

lf/2 = 2 n1 = n3 = 0.036P = 0.9 dr = 0.6

(P-dr) = 0.31 S = 0.025Comparando las velocidades rea y la que tendrá el río con muros

*** sección 1 igual a sección 3 de ecausamiento, observamos que:

2. Ya Vr =

*/* Dimencionamiento del muro


a =

A1 =

Ye = Yeo + b1

Ri2/3S1/2

Vi = ----------------- ni

( 2. Ya) / (2 + 2Ya) Por lo tanto no habrá socavación a nivel de Cimentación.

4,0(Ya - P - dr)

4,0(Ya - P - dr) / (4,0+2(Ya - P - dr)) El análisis se hará para un metro líneal.

Fuerzas verticales (Kg)5*,30*2300 =W2 = (,30*2,5*2300)/2 =

W3 =,40*,60*2300 = Además: W4 = ,50*1,80*2300 =

T1 = (,30*2,5*1800)/2 =T2 = 2,50*,60*1800 =

( d ) s/c = 500*(,30+,60) =

Para las secciones ( 1) y (3) , hacer n = npPara la sección ( 2 ) , hacer n = n2 *** Fuerzas horizontales ( en este caso tenemos una sola)

Ea =( cwh / 2) *( h + 2h' )

h' = s/c / W

Y = [ h ( h + 3h' )] / [ 3 ( h + 2h' ) ] 0.2 #NUM!0.3 #NUM!0.4 4.00 Remplazando valores, obtenemos

"Ya"Qr (máx) = 232.00 #NUM! Metros h' =

c =Luego: Yeo = Ya + dr

Ea=Yeo = #NUM!

Luego:Y =


ye = #NUM! ** Condiciones de estabilidad:

1.1) Por volteo:

Altura de muro de encausamiento: C.S.V = (Me / Mv) = (Me / Ea*Y)

Ye = #NUM! metros C.S.V =

Rh1 =

A2 = 1) Verificación de la Estabilidad:

Rh2 =

SFv =

c = ( 1 - sen F



Qr (máx) = V1.A1 +V2. A2 +V3. A3

A1*Rh2/3S1

1/2

Q1= -------------------- n

( lf/2.n12 +2Yan2

2 ) 1/2

np = --------------------------- (2 Ya + lf/2)1/2

Por lo tanto según condición de volteo;

Yf = Yfo + b1 2.41


1.2) Presiones sobre el suelo:

( e )

e máx = B / 6q = (v1.A1) / (lf / 2) = Q1 / (lf/2)

Remplazando valores obtenidos anteriormente:rempazando "ya" en la ecuación ( d ), obtenemos " Q1"

e máx =

e =

#NUM! #NUM!Por lo tanto:

q = #NUM!e = 0,3031 m.

Remplazando datos en ( e ) , obtenemos "Yfo"Luego:

Yfo = #NUM!

Luego altura del muro aguas abajo Por lo tanto:

Yf = #NUM! metros

También:

D .- DISEÑO DEL DISIPADOR DE ENERGIA:1.3) Al deslizamiento:

C.S.D =muro de ecauzamiento

Por lo que:

2g C.S.D =H dc


smáx = [ 0,01SFv / B] + ( 0,06SFv / B2 )

smín = [ 0,01SFv / B] - ( 0,06SFv / B2 )

e = (B/2) - [ (Me -Mv)/


s máx =

s máx =

s mín =

**** Cálculo de "Y1" : Tirante contraído: C.S.D = S Fv ( f ) / Ea

V2/

Yeo 2.q 2 Yeo2

Yfo = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 gYeo 4

p y2y1 *** Fuerzas debido a la presión hidroestática.

m ( a) ( b )

Aplicando la ecuación de energíaentre los puntos (a) y (b), tenemos:Donde:

( f )

Considerando un vertedor de sección rectángular se tiene que:Remplazando datos:

Donde:

Qr = 232.00L = 7.00 m

Además:

remplazando valores obtenemos: Ea = [ (P1 + P2)/2] * ( h2 -h1)

dc= 4.82 metros Y = [ ( h2 - h1 ) /3] * [ (2*P1 +P2) / (P1 +P2)]


Vc = Qr / Ac Remplazando valores obtenmos:

Vc = 6.88 m/segEa =

La carga para la velocidad crítica es:Y =

Por lo tanto:

hvc = 2.410 metros

Z = P + m




P1 = g h1

P2 = g h2

z + p + dc + hvc = Y1 + Yv1 + S hp

dc = ( (Qr2/L2.g))1/3

m3/seg

hvc = Vc2 / 2g


db tag q


8.29 m

Además:


hv1 = 55.986



Y1' = 0 metrosY1" = 0.17 metrosY1'" = -2.410 metros

Tomamos:Y1 = 1.420

V1 = 192.69

También : hv1 = 1892.448

m = 1892.62 8.29 OK


Y1 = 0.17 metros


.= (Y1 + hv1 + S hp)


hv1 =(V12/2g ) = {[ Qr/(L*Y1)]2/2g}

/Y12

Y13 - 1,44 Y12 + 0,037= 0


Y1 2Y1.V1 2 Y12

Y2 = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 g 4

Y2 = 36.00 metros


Reemplazando datos:

Fr = 148.342


Aproximadamente :

247.20 6.5 metros

enrocado

Disipador de energía: h2

Ld


Fr = V1/(Y1 g)1/2

LII = 6,9*(Y2 - Y1)

LII=

LII

1,5 dmáx


h3 = 1,8* Y1 Para el presente trabajo asumimos el siguiente estudio del material sólido en obtenido en época de avenida,

h3 = 0.31 metros Representado por la siguiente muetra con un porcentaje de 50% del total de la

*** Cálculo del umbra terminal (h4) muestra

h4 = 1,30*Y1 Tamiz Mat. Retenido (gr)4 22

h4 = 0.22 metros 8 3110 24

*** Cálculo del tirante del agua de salida ( Y3): 16 1820 32

Y3 = 7,50 * Y1 30 29

40 42Y3 = 1.29 metros 60 385

80 28100 120120 390

E . DISEÑO DEL LIMITADOR DE GASTO: Cazoleta 30

Estará ubicado a una distancia mayor o igual que 5 Lro El analisis granulométrico del banco de arena más sercano nos arrojó lossiguientes resultados:


Densidad especifica S =

bl Datos adjuntos h

y2 Temperatura del agua t ºC =

Longitud primer tramo >= 5Lro

Ancho de la plantilla = b = Lb + 10cm Para diseñar el desarenador tenemos como datos

b = 0.70 caudal de diseño

Altura total = Y2 + borde libre. Qmd = 0.228


0.22 < 0.62 0.00133

Por lo tanto se trata de un orificio de pared delgada Elección del diámetro de la partícula:.- Orificio de pared delgada Cd = 0,61

Para este caso hemos asumido un "d" =

*** DISEÑO DEL DESARENADOR Y SEDIMENTADOR


n =

**Determinamos si el orificio es grande o pequeño: Peso específico de los sólidos:

0.21 metros Contamos con dato asignado de: "S" =

Yeo-[(hb/2)+pb)]

0.26 metros

0.83Vs= 27.05

(hb/2) < ho < 2hb

0.21 0.26 0.829

Por lo tanto se trata de un orificio grande con carga pequeña.Re = 4.07


Reynolds 4,07 > 1 ; Por lo que no podemos aplicar estokes y vamos çomo el orificio es grande: a optar la ley de Allen

Con L'b = a ( N +1) Remplazando datos obtenemos:

k1*d = 19.420.081 m

Con estos valores entramos a la Figura Nº 1 ; y sacamos que:N = 3

( Vs/ k2) = 1.03L'b = 0.3

0.61 , para orificio de pared delgada. Vs = 1,02 * k2

** Reemplazando valores en la ecuación anterior tenemos: Donde:

Qeo = 0.18

k2 =*** Caudal a evacuar por el limitador de gasto:

Por lo tanto: Vs = Qv = Qeo - Qd

Qv = -0.05

*** Cálculo de los tirantes conjugados "Y1" y "Y2" del bocal y logitud del


Vs = ((s-1) g * d


Re = Vs * d /


K1*d =d*[g (S -1) /n 2]1/3

m3/seg k2 = [ g*(S-1)*

m3/seg *** Calculamos Número de Reynolds:

Re = Vs * d /


Re = 19.993Primeramente calcularemos la velocidad en el bocal, cuando estetrabaja como orificio: Re > 1

Sabemos que: Notamos que estamos en régimen de transición.Luego calculamos Cd.

0.690.96

0.26 Cd = 2.21


V = 1.56 m/seg *** Luego aplicando la Ley de Allen encontramos la velocidad real de sedimentación:

Aplicando la ecuación de energía entre la sección de entrada (O) y

la sección (1), tenemos:

Vs = 4.4

hb = 0.41 metrosZ = pb + hb/2 Vs (real) = 4.4z = 0.61 metros

hv =hv = 0.12 metros *** Calada la velocidad de sedimentación, se determina la zona de sedimentación

a base de la velocidad de arrastre, la cual constituira la velocidad máxima teórica que podría permitirse la velocidad horizontal:

( g )

Va = 22.77

Qeo = 0.18Asumiendo un factor de seguridad de 1/2 , obtenemos la velocidad horizontal "Vh":

0.70 metrosVh = 11.38


0.0033 ** Fijada la velocidad horizontal podemos calcular la sección transversal "At"

También sabemos:

At =Q/Vh

At= 2.00

V = Cv (2gH)1/2

Cd = (24/Re) + (3/Re1/2) +0,34

Vs = [ (4/3)*(g/Cd)*(S-1)d]

hb + z + hv = Y1 + hv1 + S hpo-1 (a)

v2/2g

= Y1 + hv1 + S hpo-1

Va = 161* d1/2

hv1 = V12 / 2g = Qeo2/(2*g*(L1*Y1)2)

m3/seg

L1 = Lb + 0,1=

hv1 = ./ Y12

Shpo-1 = k(V12/2g)

** Calculamos el área superficial :k = 1.10

(Vh / Vs) = (As / At)

0.136 metrosdespejando "As"

As = Vh*At / Vs

As = 5.16


4E-150.030 P0.633

L

8.57 m/segDonde:

3.7454 metros As = L* aAt = P * a

*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación 1.15 ****** Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser

30 cm3.91 OK

Haceptamos "Y1" = 0.030 metros. Ancho (m) Largo (m)a (asumido) L = As/a

0.6 8.610.7 7.38

0.8 6.45


8.57 m/seg0.03 m. Largo: L = 1.97

Remplazando datos obtenemos: Ancho: a = 0.60

Profundiadad: P = 0.45Y2 = 0.66 metros.


Lr = 5 ( Y2 - Y1 ) Para diseñar el desarenador tenemos como datos

caudal de diseñoY2 = 0.66 m.

Y1 = 0.03 m. Qmd = 0.228

k = (1/Cv2) - 1

Shpo-1 =


.= Y1+0,0005/ Y12 + 0,136

Y13 - 0,634 Y12 + 0,0005= 0

Y1 + hv1 + Shpo-1=

Y2 =( - )* (Y1/2) + { [ ( 2*Y1*V12 / g ) + ( Y1 / 4 ) ] 1/2 }


Remplazando obtenemos Viscosidad cinemática:

Lr = 3.2 metros 0.00133

*** Ubicación del vertedero lateral ( longitud del primer tramo) "Lpt" Elección del diámetro de la partícula:

Para este caso hemos asumido un "d" =Lpt = 5 * Lr según Degremont

15.75 metros Peso específico de los sólidos:

Contamos con dato asignado de: "S" =


h4y4

Vs= 3.31

Chequeamos el flujo laminarLv


Sabemos que: Re = 17.44

*** Calada la velocidad de sedimentación, se determina la zona de sedimentación a base de la velocidad de arrastre, la cual constituira la velocidad máxima

Yn = Y2 = 0.66 metros teórica que podría permitirse la velocidad horizontal:bn = b = 0.70 ( ancho de la plantilla del canal)

Qeo = 0.18

0.15 < 1 Va = 13.47

Por lo tanto el régimen es SUBCRITICO: Asumiendo un factor de seguridad de 1/2 , obtenemos la velocidad horizontal "Vh":

Vh = 6.74 b) Cálculo de otros elementos:


Y2 = 0.66 ** Sección perpendicular al flujo "At"

At =Q/Vh

*** Calculo de " Y4": At= 3.39


As = (Q / Vs)

n =


Vs = ((s-1) g * d


Re = Vs * d /

Va = 161* d1/2

m3 /seg


Qeo / ( bn * yn)------------------------- < 1 ( g.yn) 1/2

AR2/3S1/2

Qd = ----------------- n

As = 6.88


0.23 n = 0.011

0.002 b= 0.70

Ppor tanteos calculamos "Y4"

Y4 Qd L0.06 0.020.08 0.04 Donde:

As = L* a"Y4" At = P * a

0.23 0.212 Metros0.27 *** Dimensionamiento de la zona de sedimentación

Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser Pa = 0,90 (y2 - y4) (Consideración inicial) 30 cm

Pa = 0.40 metros

Ancho (m) Largo (m)a (asumido) L = As/a

*** Calculo de " h3" y "h4": 0.8 8.600.9 7.65

h3 = Y2 - Pa 1.1 6.261.2 5.73

h3 = 0.26 metros 1.3 5.291.4 4.92

h4 = Y4 - Pa 1.5 4.591.6 4.30

h4 = -0.19 metros 1.7 4.01.8 3.82


Aplicando método de los puntos escalonados para un régimen Largo: L = 8.00Ancho: a = 1.20

@ { en valor absoluto } Profundiadad: P = 0.3


0.623


DQ1 = m (2/3) (2g)1/2 .DL1 h43/2 ( b )

LT1 = [( as-ad)/2] / tg 12,5º

AR2/3S1/2

Qd = ----------------- n

Qd DQD h1 = ------------------ ( Qd2.b/A) -g A2

0.2 (asumido)

1.84 Remplaznado datos obtenemos:

LT1 =

#NUM! POTABILIZACION DEL AGUA

con este valor entramos en la ecuación ( @ ) Se recomienda un tratamiento físico químico pasando por los siguientes procesos.- Floculación

#NUM! .- Decantación.

.- Filtración

.- Desinfección.

*** FLOCULACIÓN:

A,- Canaleta Parshall:Qeo = 0.18



1,- Ancho del canal de entrada: D = 2,- Ancho de la garganta:

0.2 #NUM! #NUM! #NUM!

1/3 D < w < 1/2 D ;

asumimos: w =

3,- De la tabla Nº 2, se tiene:w = 20.0 cm

#NUM! Qeo = 0.18 A = 62,0 cmB = 61,0 cm

Por lo tanto la LONGITUD DEL LIMITADOR DE GASTO será: C = 40,0 cmK = 7,60 cm

L = 0.2 metros4,- Cálculo de un Resalto Hidráulico como unidad de mezcla: Se necesitan los datos siguientes:


a) Capacidad : Q = b) Geometría : hallamos las dimensiones "ho"y "D".

donde :

n =


Para ello: C = m (2/3)(2.g)1/2

DQ1 = 1,84*DL1*h43/2 ( f )


DQ1 = m3/seg


DL(acum) DQ ( m3 /seg) DQ (acum.) Dh ( m)


ho =






Por Manning :

Donde:A1 = w * h1 =R = A1 / P1 = ( 0,15 h1) / ( 2h1 + 0,15)S = N / F = 0,12 / 0,30 =

n =



Qmd =


V1 = Q / A1Donde:

Q = 0.228

A1 = w*h1 =

V1 = 6.04


Esta parte de la estructura se hará para las condiciones mas desfavorables ** Comprobación del tipo de resalto ( con el Nº Froude)

* Material del cause del río Arena gravosa.

* Resistencia del terreno : 1.00

* Peso unitario del material w = 1800 Fr = 3.84

Q = [A1 * R2/3 * S

Fr = V1/ (g*h1)

st = kg / cm2

kg / m3

* Sobre carga: s/ c = 500 Por lo tanto es un "salto estable" por estar dentro del rango de 4,5 a 9,0* Velocidad del agua: V = 1.46 m /seg


.- Altura después del resalto: "h2"*** altura de muro de contención;

hm = Ye + Ys + 0,90

#NUM! 3 metros h2 = 1.25

*** ancho de muro de contención; .- Velocidad en la sección 2:bm = 0,60*hm

V2 = Q / A21.8 metros

V2 =D*h2 .60 .30 .30 . 60 V2=

s/c.- Extensión del resalto : "L"

T140º L = 6*(h2 -h1)

T2 W1 f = 0.6L =

W2

W3 .- Pérdida de Carga en el resalto: "hp"0.9

W4 b1.8

hp =

Luego : h1 / h2 = 0.202f = coeficiente de fricción

*** Condiciones de Mezcla: La velocidad real del río, está dada por:( Vr)

3.10 TM =8.2585.67


Vr = 1.22 m/seg La canaleta trabajará también como un medidor de régimen críticola medición de esta carga debe realizarse a los 2/3 de la dimensión"A" mediante un paso lateral de aguas tranquilas.

Comparando las velocidades rea y la que tendrá el río con muros de ecausamiento, observamos que:

1.22 < V= 1.46

kg / m2

Dimencionamiento del muro:

h2 = - (h1/2) + ( (2*V12 h1)/g + h1

F =

hp = [( v1 2 / 2 * g) + h1 ] - [( V2 2/ 2 * g ) + h2 ]


Vr = a ( Yo 5/3/Ys) ,- Tiempo de Mezcla: "TM"

TM = h2/ V1

Por lo tanto no habrá socavación a nivel de Cimentación.

El análisis se hará para un metro líneal.

Xb (m) Mb (Kg -m )

172.5 0.75 173.25862.5 1.0 863.5552 0.3 552.32.07 0.9 2.97675 1.1 676.1

2700 1.5 2701.5450 1.2 451.25414.07 5420.82

*** Fuerzas horizontales ( en este caso tenemos una sola)0

Ea =( cwh / 2) *( h + 2h' ) En el paso se colocará verticalmente una regleta centimetrada, de donde se obtendrá "ho", para luego de la tabla 2 para w = 6"


Y = [ h ( h + 3h' )] / [ 3 ( h + 2h' ) ]

TABLA Nº 1 ( REGLETA PARA AFOROS EN CANALETA PARSHALL)Remplazando valores, obtenemos

CARGA (cm) CAUDAL (lt/s)1 0.3

0.28 5 0.810 1.5

0.217 15 19.420 30.5

2087.45 22 35.424 40.626 46.0

1.08 metros 28 51.730 57.6

** Condiciones de estabilidad: 1) Empleando una dosificación máxima de 75 p.p.m. La cantidad máxima de Kg de sulfato de aluminio en 24 horas es:

C.S.V = (Me / Mv) = (Me / Ea*Y)

2.41 C = 362,88

Verificación de la Estabilidad:

SMb = Me =

ho = 1,842 * Q0,636

c = ( 1 - sen F) / ( 1+ sen F)

C= (56*86400*75)/106


Por lo tanto según condición de volteo; 2) Con la cantidad diaria máxima ha aplicar, se hace la solución, empleando una solución concentrada al 10%, la cantidad de litros de solución diarios será.

C.S.V > 2q = 362,88/0,10

> 2 OK

3) El equipo dosificador, que será de orificio fijo , con flotador, deberá tener una 1.2) Presiones sobre el suelo: capacidad de:

q = 3629/24 horas

4) Por lo anto el tanque, el tanque se solución deberá tener una capacidad de mínima de 1209 Lit. para dosificar durante 8 horas; esto quiere decir que se

e máx = B / 6 tendrá que preparar solución de sulfato de aluminio 3 veces diarias.

Remplazando valores obtenidos anteriormente:B,- Floculador hidráulico:

0.30 metros** Capacidad:

0.2

caudal Q = 0.228

Tiempo de retención: T = > e máx = 0,3 m


1er tramo = T1 =

0.311 2do tramo= T2=


1er tramo = V1 =

0.311 < 2do tramo= V2 =** Las longitudes de los canales será:

L1 = V1*T1 L1=0.291 > 0 OK

L2 = V2*T2 L2=


A1 = Q/V1 A1 =

1.56 A2 = Q / V2 A2 =


1.56 > 1.5 OK ,- tabiques planos de asbesto cemento de 1,20 * 2,40 m.,- borde libre 0.1,- Profundidad del canal h

smáx = [ 0,01SFv / B] + ( 0,06SFv / B2 )

smín = [ 0,01SFv / B] - ( 0,06SFv / B2 )

e = (B/2) - [ (Me -Mv)/SFv) ]

Kg / cm2

st = 1,00 kg / cm2 OK

C.S.D = S Fv ( f ) / Ea

*** Fuerzas debido a la presión hidroestática. Luego:a1 = A1/h a1 =

a2 = A2/h a2 =


d1 = 1,5*a1 d1 =1000 kg/ m3

h1 = H = 0.84 m. d2 = 1,5*a2 d2 =h2 = H + P = 1.74 m.

** El ancho del tanque será:Remplazando datos:

L1' = 2,4+d1 L1' =P1 = 835.48 kg / mP2 = 1741.54 kg / m L2' = 2,4+d2 L2' =


N1 = L1/L1' N1 =

Ea = [ (P1 + P2)/2] * ( h2 -h1) N2 = L2/L2' N2 =

Y = [ ( h2 - h1 ) /3] * [ (2*P1 +P2) / (P1 +P2)] ** Encontramos el largo del floculador:

1er tramo; N1*a1 + N1/100Remplazando valores obtenmos:

2do tramo; N2*a2+ N2/100

1167.47 Kg **** Las dimensiones del floculador incluyendo el espesor de los tabiques (1 cm) será:

0.40 m.

10.31

3.88

MH =Ea*(Y+ 0,3 +0,4) ** Los valores de las pérdidas de carga, se calcula de acuerdo a la siguiente tabla:

Para los tramos 1 y 2 respectivamente;MH= 1284.15 Kg - m

con:r1 = 0.175r2 = 0.212n = 0.013

0.0001239

V (cm/seg)21 0.225 19.7314 0.100 5.45

g =


m =

V2/2g (cm) h1= 3NV2/2g


P1 = 0.11P2 = 0.03

G1 = 30.16

G2 = 15.93

*** DECANTACION:

**** Número de Unidades:



:* Dimenciones:

Profundidad "h" = Ancho del tanque "a"=



Espaciamiento entre placas AºCº e =Longitud de placas l =Longitud relativa L =Velosidad de Asentamiento Vac =

Carga superficial q =


Láminas paralelas Sc=

Sabemos que:

P = g *hf / To

A = 4 a 2

Angulo de inclinación de la Placas

q= [864 Sc Vo] / [ sen

Vo = [ q ( sen

Luego:Vo =


Re =



t = l / Vot =

t =


A = Q / Vo


A total = A*2

Atotal =


a =

Luego ancho a =

Largo L =

Número de Placas:

Nº =


Nº total =


A = 4 a2

b) Zona de entrada:


Profundidad : 2.4Ancho ; 1.2


G = 36

Temperatura = 12


DIAMETRO Q POR ORIFICIO

(cm) (Lit / seg)

5 0.336 0.518 1.12

10 1.7512 2.75

Como h = 2.7

Entonces :h/4 =h/5 =h/6 =


Adoptamos : h1 =


0,45 <= he <= 0,54

Adoptamos : he =



Verticalmente =

Horizontalmente =

c) Zona de salida:




Donde b = B

B = 1,20


h = 0,081 m.


datos:Q =

V <=0,20 m/segB = 2*hi

Luego:

B = 76 cm



Q = (2/3)( 2g)


d) Zona de lodos:


Volumen de lodos




Q descaraga= 0.231

Además:

A =


D= 0.0723

D = 4"

*** FILTRACIÓN:

Vt = 22,04 m3

Q = Cd A ( 2 g H)

A = p D2/ 4


Lecho

Caudal Q =

Capacidad C =


a) Area de Filtros

At = 4838,4 / 235 =



Area por unidad:

Au =At / 4

Au =

Dimensiones:

ANCHO =LARGO =

b) Lecho filtrante:

ARENA:* Uniforme* Diámetro efectivo:( No más del 1% debe ser mayor de 2mm o menor de 0,3 mm)

* Peso específico:* Profundidad:

ANTRACITA:* Uniforme* Diámetro efectivo:* Peso específico:* Profundidad:

GRAVA:* Peso específico:


LECHO PROFUNDIDAD

(cm)FONDO 12

PRIMERO 7SEGUNDO 7TERCERO 7GRAVILLA 7


* Rata de trabajo:* Período de lavado* Producción de agua* Agua para lavado;



* Rata de lavado* Tiempo de lavado.* Porcentaje de expansión del lecho filtrante



Para antracita:

* En grava;

* En los drenes;


hf = ( 0,0250+0,1250+0,085+0,200) m.

hf = 65 cm.





Luego:




* Para ho = 25 cm.





H total = 35 + 135 +65 +60 +47 = 3,42 m

H total = 3,42 m

Para el presente trabajo asumimos el siguiente estudio del material sólido en

Representado por la siguiente muetra con un porcentaje de 50% del total de la

Mat. Retenido (gr)

El analisis granulométrico del banco de arena más sercano nos arrojó los

2.5 (densidd específica del arena)

10


0.02 cm según Degremont

DISEÑO DEL DESARENADOR Y SEDIMENTADOR:

m3/seg

cm2/seg

2.65

cm

Reynolds 4,07 > 1 ; Por lo que no podemos aplicar estokes y vamos




1.29

1.33

Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n

Re = Vs * d / n

Aplicando la Ecuación de Hallen:( método gráfico de Fair y Geyer)

k2 = [ g*(S-1)*n]1/3

Re = Vs * d / n

O.K

Notamos que estamos en régimen de transición.

*** Luego aplicando la Ley de Allen encontramos la velocidad real de

< 1.33 ( Vs )


cm/seg


cm/seg


Cd = (24/Re) + (3/Re1/2) +0,34

Vs = [ (4/3)*(g/Cd)*(S-1)d]1/2

m2

(Vh / Vs) = (As / At)

As = Vh*At / Vs

At a

*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación Además debemos verificar que el valor mínimo recomendable para "P"debe ser

Profundidad RelaciónP = At /a L/p

3.34 2.582.86 2.58

2.50 2.58


m.

m.

m.


m2

DISEÑO DEL SEDIMENTADOR

m3/seg

0.007 cm

2.65

cm


< 1 O,K


cm/seg


cm/seg

As = (Q / Vs)

cm2/seg

Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n

Re = Vs * d / n

m2

At a

*** Dimensionamiento de la zona de sedimentación


Profundidad RelaciónP = At /a L/p

4.23 2.033.76 2.033.08 2.032.82 2.032.60 2.032.42 2.032.26 2.032.12 2.032.0 2.0

1.88 2.03 Se adoptarán las siguientes dimensiones:

m.m.

m.


m2

LT1 = [( as-ad)/2] / tg 12,5º

12,5º

LT1


#REF! mtros


Se recomienda un tratamiento físico químico pasando por los siguientes procesos


1,- Ancho del canal de entrada: D = 0.4 m,

1/3 D < w < 1/2 D ; 0,13< w < 0,2

0.15 ,= 6"

3,- De la tabla Nº 2, se tiene:D = 40,0 cmE = 61,5 cmF = 30,5 cmG = 61,0 cmN = 12,0 cm


Caracetísticas del canal:0.228

b) Geometría : hallamos las dimensiones "ho"y "D".

0.636

m3 / seg

ho = k * Q n

#REF! m






0,15 h1R = A1 / P1 = ( 0,15 h1) / ( 2h1 + 0,15)S = N / F = 0,12 / 0,30 = 0.4

0.013 canaleta de concreto


h1 (metros)0.04 0.0260.05 0.0350.06 0.05


"h1"0.228 0.252 metros

0.0378

m/seg


Q = [A1 * R2/3 * S1/2 ]/n

Q (m3/seg)

m3/seg

m2

Fr = V1/ (g*h1)1/2




metros


0.46 m / seg


5.98 metros


0.851

< 0.41

0.207



h2 = - (h1/2) + ( (2*V12 h1)/g + h12/4)1/2

/ 2 * g) + h1 ] - [( V2 2/ 2 * g ) + h2 ]




CAUDAL (lt/s) CARGA (cm) CAUDAL (lt/s)31 60.732 63.833 67.034 70.235 73.536 76.837 80.238 83.639 87.140 90.6

1) Empleando una dosificación máxima de 75 p.p.m. La cantidad máxima de Kg de

y Q = (ho/1,842)1/0,636



.= 3629 Lts de sol. / 24 horas

3) El equipo dosificador, que será de orificio fijo , con flotador, deberá tener una

.=151,2 Lit / hr


19 min (asumido)


9 minutos

10 minutos


0.21 m/seg

0.14 m/seg

113.4 metros

84 metros

1.086

1.629


,- tabiques planos de asbesto cemento de 1,20 * 2,40 m.metros

1.1 metros

m3 / seg

m2

m2

0.99 metros

1.48 metros


1.48 metros

2.22 metros

3.881 metros

4.621 metros

29.22 metros

18.18 metros

1er tramo = 10.31 metros

2do tramo = 11.10 metros

**** Las dimensiones del floculador incluyendo el espesor de los tabiques (1 cm)

11.10

4.62

** Los valores de las pérdidas de carga, se calcula de acuerdo a la siguiente


m.m.

kg/m -s

h2 = s*L (cm) hf (cm)0.00164 1.69 60.870.00056 0.63 16.99

s = (vn)2 /r4/3


kg*m/seg.Litkg*m/seg.Lit


3.5 [ consideraciones estructu-rales y de operación]








seg -1

seg -1




0.954 cm/ seg


385

385 < 500 O.K.



62.9 seg

1.05 min

A = 23.90


47.80


3.46 metros

3.46 metros

5.00 metros

.= (480/0,05) - 1

95 Por decantoador:


190


m2

m2

Estará compuesta por un tabique difusor, con las características

metrodsmetrods

Gradiente de velocidad de la última cámara de floculación:

ºC


VELOCIDAD NUMERO DE

(cm / seg) ORIFICIOS

16.43 17017.68 11019.46 5021.25 3213.75 20

m.

0.6750.540.45

0,54 <= h1 <= 0,675

0.55 metros

0,45 <= he <= 0,54

0.45 metros



20 cm

m3 / seg

seg -1

20 cm





h = 8.1 cm

0.228V <=0,20 m/seg

h1 = 38 cm


Q = (2/3)( 2g) 1/2 m b h 3/2

h' = h1 + h2 = 55 cm




0.004107 metros


metros

Vt = 22,04 m3

m3 / seg

Q = Cd A ( 2 g H)1/2


ARENA, ANTRACITA.

0.228

4838.4


At = 4838,4 / 235 = 20.6

El sistema de lavado es de cada unidad filtración será con el agua


5.15

1.80 metros2.86 metros

Cu = 1.6E = 0.5

( No más del 1% debe ser mayor de 2mm o menor de 0,3 mm)

Se = 2.65P = 25 cm

Cu = 1.12E = 1.2

Se = 1.65P = 50 cm

Se = 2.65

m3 /seg

m3 /día

4 gmp / p2

(235 m3 / m2 /día)

m2

m2


TAMAÑO

(pulgadas)1 - 1 1/21/2 - 3/41/4 - 1/2

1/8 -3/16 1/12 - 2/22


32 horas cada uno98%2%

Por sistema de compuertas con agua aprovechada deotros filtros, trabajando en paralelo.






hf = 0,085 m

* En los drenes;

hf = 0,22 m


235 m3 /m2 / día

0,75 m3 /m2 / día

hf = ( 0,0250+0,1250+0,085+0,200) m.

* Pérdidas de cargas en los drenes:



hL = 20 + 40 = 60 cm




* Para ho = 25 cm.

W = 40 cm




H total = 35 + 135 +65 +60 +47 = 3,42 m

H total = 3,42 m

A = 5,20 m2

Q = 0,64 * 5,20 = 3,33 m2 / min

CAPTACION DE RIO

Para el cálculo de los que es sistema de captación de río tomaremosel caudal máximo diario encontrado en el trabajo anterior.

Qd = 0.14850148.5 lit / seg


Qo (diseño) = 0.149

Q (min) = 1.240

Qr (máx) = 13.50


1 y

z8.00

Ancho de río (B) = 8.00 Metros.


Cotas (m.s.n.m) Li (m) a (m)999 998 10 1 0.100

3125 3100 990 25 0.025

a

li

Pendiente aguas arriba (Sar)º/oo = 0.038

Pendiente aguas abajo (Sab)º/oo = 0.986

Area (A) = (B+zy)y

Per. Moj (p)=Rad. Hid (R) = A/p


m3/seg


m3/seg.

m3/seg.

m3/seg.


Tan f


B+2y(1+z2)1/2

A*R2/3*S1/2

Q = ----------------- n

Para lecho natural de un río n = 0.03


y (metros)0.07 0.610.15 2.170.5 15.540.8 33.04


"y"Qr (mín) = 1.24 0.10 metros

Qr (máx) = 13.50 0.47 metros

y y

B =30,00

Piedra emboquilladaArea (A) = 30*y

Per. Moj (p)= 30+2y P1 = BRad. Hid (R) = A/p P2 = 2Y


np= Rugosidad compuesta ( conreto y piedra emboquillada)





0.1 0.87 4.40.25 3.91 P (m) = 8.77

0.60 15.88 0.50.87 28.28 np = 0.0183

Q (m3/seg)


Q (m3/seg)

A (m2) =

Rh (m) =

ARh2/3S1/2

Q = ----------------- np

( P1n12 +2P2n2

2 ) 1/2

np = --------------------------- P1/2


Qr (máx) = 13.50 0.55 Metros





Lb

PFondo de río Pb Baraje fijo

θ db




Muro de concreto

y y

8.00


a) Suponemos una Logitud de bocal (Lb) menor o igual 1,50 veces el ancho de la plantilla de canal principal en metros.

Qd = 0.149


yb

Un canal rectángular de máxima eficiencia hidráulica se obtiene

b = 2yDonde:

So%

db*tgθ S3%


m3/seg

cuando: el ancho es igual al doble del tirante:

hb

AH = 2y * Y

Pm = 2y + 2y = 4y

RH = y/2

Además, abemos que:Q = A * V


Qmd = 0.149

y = 0.420 m


Luego:

1.261 metros (multiplicando b * 1,5)



ho

Lb

Tipo VENTANILLA Con C = 1.9

Pbpara umbral de la siguiente forma

ho= 0.22 metros


Donde:

K = 2.42 0.76 1.79

2y2

(2y2 / 4y) =

m3/seg

(despejando "y" , y = (Q / (2V))1/2)

Lb <

forma de varilla

Q = C Lb (ho)3/2

hr = K * ( f/a) 4/3 (V12/2g) * senα1

E

Barrote

90 º

1.905a = Separación entre varillas; ( de 5 a 10 cm) = 8V1 = Velocidad del agua frente a la rejilla en cm / seg.



4.4 13.500

P (m) = 8.77 3.078

0.50 hr = 0.128

np = 0.02

V1= 0.894 m/seg Qo / (Lb * ho)




hb = 0.282 metros

** Cálculo del Pb

Xd = Tamaño medio de rocas que transporta el rio, sedimentadas en el lecho

Se recomienda Pb > 40 cm

Xd = 19 cm0.5 cm

Pb = 40 por ser Pb < 40 cm e igual a 25.35


superficie libre

a a a a a a 0.28

V1

a = ángulo de inclinación del barrote =


A (m2) = Qr (m3/seg) =

V1 (m/seg) =

Rh (m) =


Pb = 1,30 * (Xd + d50)

d50 = Tamaño de particulas de la curva granulométrica

d50 =

hb

α

UT

ILIZ

AN

DO

Qo

M

ÁX

IMO

UT

ILIZ

AN

DO

Qd

D

ISE

ÑO

0.75

0.40

HoDescarga ahogada

H

P descarga libre

( A )

Eje

a) Cálculo de la altura "P" del barraje según:

Donde:

Altura del umbral del bocal (Pb) = 0.28 metros (asumido)0.038 (Pendiente aguas arriba)


P = 0.54 metros


Calculamos "dn" y "d3" con la fórmula de Manning.

db

T

pb


V2/2g

d1 V

do

d3

So% S3%

*** Barraje fijo:

Tan q =(sº/oo)=



AR2/3S1/2

Qr = ----------------- np

T.n12 +2,dnn2

2 1/2

np = --------- ----------- 2.dn + T

barraje fijo

*** Cálculo de "dn"aguas arriba del barraje:

Hacemos:

Qr = Avenida en el río para un período de retorno de dado ( 5 años)

Qr = Qr(máx) (debería ser Qr, con T.R = 4 años)

So%= 0.038 (pendiente aguas arriba)

por tanteos calculamos "do"

do (metros) Para máxima avenida0.2 2.72

0.4 8.34 4.20.8 24.85 P (m) = 8.401.3 51.83 R (m) = 0.5

np = 0.0183"dn"

Qr (máx) = 13.50 0.52 Metros

Vo = 3.21 m/s


donde:

Sº/oo = 0.9860 (pendiente del río aguas abajo)

Qr (máx) = 13.50 m3/seg

Para máxima avenida0.1 4.43

0.2 13.81 1.6P (m) = 3.15R (m) = 0.5

np = 0.0183"d3"

Qr (máx) = 13.50 0.20 Metros

V3 = 8.58 m/s

Deterrminamos si actua como barraje de descarga libre o ahogadaSi, "dn" y "d3" < "P", entonces se prevee descarga libre

"P" = 0.54"dn" = 0.52"d3" = 0.20

Q (m3/seg)

A (m2) =



A (m2) =

**** Calculo de "Ho" en caso de descarga libre:

Donde:

L = T - lf - (0,4Ho)

6m <= T >= 9m lf = 4.00

Qr (máx) = 13.50

Además: C= 2.2 (asumido)

Por tanteo, Calculamos Ho:

Ho(m)1 7.9

1.5 13.71.8 17.4


Qr (máx) = 13.50 Ho = 1.479 metros.

** Calculamos el valor correcto de "C"

P/Ho = 0.4 C = 2.16


Por tanteo,

Ho(m)1 7.8

1.5 13.51.8 17.1

Qr (máx) = 13.50 Ho = 1.50 metros

**Calculamos "H"


H (m) Ho (m)1.2 1.251.5 1.542 2.02

Ho = 1.50 metros

Q (m3/seg)

Q (m3/seg)

Qr = C.L.Ho3/2

Ho = H +( V 2/ 2.g)

QrV = -------------------------- ((H+ p) - db. tan q)*T

H = 1.46 metros

UTILIZANDO FÓRMULA

0.66 metros

De acuerdo al perfil de Bazin:

0,28H

Ho H0,175H eje x

R1 = 0,5H = 0.33R2 = 0,2H = 0.13 punto de tangencia

(xt ; yt)

eje y


Tenemos:

Tabulando:

X Y0.0 0.00 0.0 0.000.2 0.04 0.1 -0.010.4 0.13 0.2 -0.040.6 0.28 0.3 -0.080.8 0.47 0.4 -0.131 0.71 0.5 -0.20

1.2 0.99 0.6 -0.281.4 1.32 0.7 -0.371.6 1.69 0.8 -0.471.8 2.11 0.9 -0.582.0 2.56 1.0 -0.712.2 3.05 1.1 -0.85

H = ((Qr/T)2/g)1/3 =

*** Cálculo y trazo del perfil de cresta:

x1,85 = 2H0,85y

R1

R2

x1,85 = 2H0,85y

y = (x1,85 / 2H 0,85)

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

-3.500

-3.000

-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

PERFIL DE CRESTA

PERFIL DE CRESTA

PT

Pendiente aguas abajo

m = z = 1.5

Calculamos las coordenadas del punto de tangencia:

9

Luego:

Xt = 0.450 Yt = 0.162

0.450 0.162 )

* cálculo de otros elementos del perfil:

Xc = 0.41 R1 = 0.33Yc = 0.26 R2 = 0.13

SOLADO O COLCHON DISIPADOR

1º LONGITUD DEL SOLADO O COLCHON DISIPADOR

Qr = 13.50T = 8.00 mP = 0.54 m

0.66 m 1.13

Vh = Qr / (H*T) = 2.55 2.55

** Cálculo Para d1


m3/seg

H = ( (Qr/T)2 / g)1/3 =

m/seg

r + P + H + Vh2/2g = d1 + V12/2g + hf0-1 ........(1)

(0,5)(1,85)(Xt)0,85 1 --------------------------- = ---- H 0,85 z

0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500

-3.500

-3.000

-2.500

-2.000

-1.500

-1.000

-0.500

0.000

PERFIL DE CRESTA

PERFIL DE CRESTA

PT

Y2

Y1

La

Y3

P

H

Z

d1

NIVEL MÁXIMOdn d2

dn

Tomando r = 0.7 (entre 0,5 - 1,00 m)

0.03

Por tanteosd1 >= 0,10 m

0.65

2.60

0.62 2.72 1.822 5.57 0.3031 0.620.65 2.60 1.856 5.51 0.3060 0.650.7 2.41 1.904 5.42 0.3111 0.7

0.75 2.25 1.942 5.33 0.3164 0.75

** Cálculo del tirante conjugado d2

0.67 m

** Cálculo del COLCHON AMORTIGUADOR

Tomando 6 Ld = 0.12

1.03 Ld = 4.01

Ld = 2.70

Lu = d'b + 6Xd Lu = 2.51Lu = 3H Lu = 1.99

Lu Ld

barraje fijo

Estabilidad del AzudMaterial del Cause La / Z = 2.35

de Estabilidad al Deslizamiento 1.30

de Estab. por falla del terreno K = 1.25

Espesor del Colchon de Amortiguamiento

e = 0.40 mZ = 0.86 m

hf0-1 = 0,1 * Vh2/2g =

V1 = Qr / (d1*T)

d1 =

V1 =

d1 asumido V1 fórmula d1 de ..(1) V1 fórmula d1 de ..(1) d1 asumido

d2 = - d1/2 +( d12/4 + 2*( V1

2/g)*d1)1/2 .......(2)

d2 =

Ld = (5a6)*(d2-d1)

Ld = 6*d1*F1 ; F1 =

Ld = 4d2

Kd =

d'bFLUJO

0.25 m

C = 9.00 (Arena Gruesa y Grava)Lt = 3.14 m

Ls = 3.01 m ..NO NECESITA Ls

Dimensionamiento Según GRAZIANSKI

0.69 m

1.29 m

0.26 m 1.00 m

La = 2.02 m 2.23 m

El terraplen estará constituido por rocas de diámetro menor a las existentes en el lecho del río, las que se colocaran a mano sin ningún tio de mortero Tendra taludes determinados por el método de estabilidad de equilibrio límite se colocara directamente sobre el zampeado. En el talud aguas arriba se colocará una capa de arcilla con residuos de vegetales (raices, tallos, etc) para evitar o reducir la filtración.

donde la altura será igual a:


lf = 2 m

2.02lf

2.1


yo

8.00

La profundidad de socavación (ys, yo) se calculará con el criterio desocavación general:

velocidad real (Vr) sea mayor que la velocidad erosionante (Vc)

Sabemos que:

** "Yo" = profundidad antes de la erosión. "Ys"= Tirante cuya profundidad se desea conocer: "Vr"= Velocidad real

e1 =

Lt = 0.67C (Db * q)0.5…..Según BLINGH

Ls = Lt - LD

Y1 =

Y2 =

Y3 =


ym

Vr = a ( Yo 5/3/Ys)

Tambié:

*** "Vc"= Velocidad no erosionante para el tirante "Ye" "Ys"= Tirante, en metros existente en el punto de estudio. "Vc1"= velocidad no erosinante, correspondiente a un tirante de 1 m.

( b)

Igualando Vr = Vc

( c)

Para una sección irregular (sin muros de encauzamiento)

Yo = 0.47 metrosA = 3.95 metros




Ym = 0.55

Ah = 4.39V = 1.54 m/seg

Al no hallarse el valor de la longitud del claro, extrapolamos e interpolamosLuego:

0.945


3.26

Cálculo de "Vc1"



Dm = 7.1 mm

0.5 m/seg


Ys = 1.65 metros

Vc = Vc1.Ys 0,2

a = Qr /( Ym. T. m)

Ys1,2 = a (Yo5/3 / Vc1)

m2


m =

a =


Vc1 =


superficie libre hipotetica blbl

Ye Yeo Yfo Yf


Yeo = tirante de agua cuando falle el barraje fusible:

Ya = Yeo - dr

b1 = borde libre, >= 0,5 m asumimos , 0.4



bl

Ye Yeo barraje fijo P Yadr

2 4 2




n2 = muros

De cálculos anteriores o similares procedimientos, tenemos.L' = 4.0 n2 = 0.017

lf/2 = 2 n1 = n3 = 0.036P = 0.5 dr = 0.6

(P-dr) = -0.06 S = 0.038


2. Ya

( 2. Ya) / (2 + 2Ya)



A1 =

Rh1 =

Ye = Yeo + b1

Ri2/3S1/2

Vi = ----------------- ni

*** sección 2

4,0(Ya - P - dr)

4,0(Ya - P - dr) / (4,0+2(Ya - P - dr))

Además:

( d )

Para las secciones ( 1) y (3) , hacer n = npPara la sección ( 2 ) , hacer n = n2

0.2 5.910.3 10.220.4 15.26

"Ya"Qr (máx) = 13.50 0.37 Metros

Luego: Yeo = Ya + dr

Yeo = 0.97


ye = 1.37

Altura de muro de encausamiento:

Ye = 1.37 metros

Yf = Yfo + b1


( e )

q = (v1.A1) / (lf / 2) = Q1 / (lf/2)


A2 =

Rh2 =




Qr (máx) = V1.A1 +V2. A2 +V3. A3

Yeo 2.q 2 Yeo2

Yfo = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 gYeo 4

A1*Rh2/3S1

1/2

Q1= -------------------- n

( lf/2.n12 +2Yan2

2 ) 1/2

np = --------------------------- (2 Ya + lf/2)1/2

0.37 1.61

q = 0.81

Remplazando datos en ( e ) , obtenemos "Yfo"

Yfo = 0.12

Luego altura del muro aguas abajo

Yf = 0.52 metros


muro de ecauzamiento

Ho 2gH dc

Z p y2y1

m ( a) ( b )


( f )

Considerando un vertedor de sección rectángular se tiene que:

Donde:

Qr = 13.50L = 8.00 m

remplazando valores obtenemos:

dc= 0.66 metros


Vc = Qr / Ac

Vc = 2.55 m/seg

La carga para la velocidad crítica es:


**** Cálculo de "Y1" : Tirante contraído:

V2/

z + p + dc + hvc = Y1 + Yv1 + S hp

dc = ( (Qr2/L2.g))1/3

m3/seg

Por lo tanto:

hvc = 0.331 metros

También : Z = P + m





1.57 m

Además:


hv1 = 0.145



Y1' = 0 metrosY1" = 0.17 metrosY1'" = -2.410 metros

Tomamos:Y1 = 1.420

V1 = 9.81También :

hv1 = 4.906

m = 5.08 1.57 OK


Y1 = 0.17 metros

hvc = Vc2 / 2g

db tag q

.= (Y1 + hv1 + S hp)


hv1 =(V12/2g ) = {[ Qr/(L*Y1)]2/2g}

/Y12

Y13 - 1,44 Y12 + 0,037= 0


Y1 2Y1.V1 2 Y12

Y2 = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 g 4


Y2 = 1.75 metros


Reemplazando datos:

Fr = 7.553


Aproximadamente :

10.91 6.5 metros

enrocado

Disipador de energía: h2Barraje fijo

Ld



h3 = 1,8* Y1

h3 = 0.31 metros


h4 = 1,30*Y1

h4 = 0.22 metros


Y3 = 7,50 * Y1

Y3 = 1.29 metros



Fr = V1/(Y1 g)1/2

LII = 6,9*(Y2 - Y1)

LII=

LII

1,5 dmáx

dmáx =

Y1 2Y1.V1 2 Y12

Y2 = ( - ) ------ + ----------- + ------ 2 g 4

0 1

Qeo hb bl h

y2 Y1Longitud primer tramo >= 5Lro


b = 0.85

Altura total = Y2 + borde libre.

Consideraciones:

e < 1,5 hb0.22 < 0.42

Por lo tanto se trata de un orificio de pared delgada.- Orificio de pared delgada Cd = 0,61

**Determinamos si el orificio es grande o pequeño:

(hb/2) = 0.14 metros

ho = Yeo-[(hb/2)+pb)]

ho = 0.26 metros

2hb= 0.56

Si (hb/2) < ho < 2hb

0.14 0.26 0.563

Por lo tanto se trata de un orificio grande con carga pequeña.


çomo el orificio es grande:

Con L'b = a ( N +1)

Calculo de Qeoa = 0.080 m

N =( b/ 10) - 1 N = 3

L'b = 0.3

Cd = 0.61 , para orificio de pared delgada.


** Reemplazando valores en la ecuación anterior tenemos:

Qeo = 0.12

*** Caudal a evacuar por el limitador de gasto:

Qv = Qeo - Qd

Qv = -0.03

*** Cálculo de los tirantes conjugados "Y1" y "Y2" del bocal y logitud del resalto hidráulco

Primeramente calcularemos la velocidad en el bocal, cuando estetrabaja como orificio:

Sabemos que:

Donde:Cv = 0.69Cc = 0.96H = 0.26


V = 1.56 m/seg

Aplicando la ecuación de energía entre la sección de entrada (O) y la sección (1), tenemos:

donde:hb = 0.28 metrosZ = pb + hb/2z = 0.42 metros

hv =hv = 0.12 metros

m 0.83

También :

( g )

Luego:

Qeo = 0.12

0.85 metros


0.0011

m3/seg

m3/seg

V = Cv (2gH)1/2

hb + z + hv = Y1 + hv1 + S hpo-1 (a)

v2/2g

= Y1 + hv1 + S hpo-1

hv1 = V12 / 2g = Qeo2/(2*g*(L1*Y1)2)

m3/seg

L1 = Lb + 0,1=

hv1 = ./ Y12

También sabemos:

Donde:

k = 1.10

0.136 metros

0.83


Y1' = 4E-15Y1'' = 0.030Y1'" = 0.633

4.82 m/seg

1.1845 metros

Luego:

m= 0.83 ******

1.35 OK

Haceptamos "Y1" = 0.030 metros.

Cálculo de "Y2" :

Donde: V1 = 4.82 m/segY1 = 0.03 m.


Y2 = 0.37 metros.


Lr = 5 ( Y2 - Y1 )

donde:Y2 = 0.37 m.

Shpo-1 = k(V12/2g)

k = (1/Cv2) - 1

Shpo-1 =


.= Y1+0,0005/ Y12 + 0,136

Y13 - 0,634 Y12 + 0,0005= 0

V1 =

hv1 =

Y1 + hv1 + Shpo-1=

Y2 =( - )* (Y1/2) + { [ ( 2*Y1*V12 / g ) + ( Y1 / 4 ) ] 1/2 }

Y1 = 0.03 m.


Lr = 1.7 metros

*** Ubicación del vertedero lateral ( longitud del primer tramo) "Lpt"

Lpt = 5 * Lr

Lpt = 8.53 metros


h3 h4Qeo y2 y4

Pa

Lv


Sabemos que:

Donde:Yn = Y2 = 0.37 metrosbn = b = 0.85 ( ancho de la plantilla del canal)

Qeo = 0.12

0.20 < 1




Y2 = 0.37

*** Calculo de " Y4":

Hacemos:

m3 /seg

Qeo / ( bn * yn)------------------------- < 1 ( g.yn) 1/2

AR2/3S1/2

Qd = ----------------- n


Qd = 0.15 n = 0.011

s º/oo= 0.002 b= 0.85

por tanteos calculamos "Y4"

Y4 Qd0.06 0.020.08 0.04

"Y4"Con Qd = 0.15 0.212 Metros

0.19


Pa = 0.14 metros

*** Calculo de " h3" y "h4":

h3 = Y2 - Pa

h3 = 0.23 metros

h4 = Y4 - Pa

h4 = 0.07 metros

Aplicando método de los puntos escalonados para un régimen

@ { en valor absoluto }

0.623

Donde:

0.2 (asumido)

C = 1.84


DQ1 = m (2/3) (2g)1/2 .DL1 h43/2 ( b )

m =

DL1 =


Para ello: C = m (2/3)(2.g)1/2

DQ1 = 1,84*DL1*h43/2 ( f )

Qd DQD h1 = ------------------ ( Qd2.b/A) -g A2

0.00662

con este valor entramos en la ecuación ( @ )

0.00342

es decir, Q = Qeo

Donde:Qeo = 0.12


0.2 0.2 0.01 0.01 0.00342

Q = 0.17 Qeo = 0.12

Por lo tanto la LONGITUD DEL LIMITADOR DE GASTO será:

L = 0.2 metros



Tamiz Mat. Retenido (gr)4 228 31

10 2416 1820 3230 2940 4260 38580 28

100 120120 390

Cazoleta 30

El analisis granulométrico del banco de arena más sercano nos arrojó lossiguientes resultados:


DQ1 = m3/seg

Dh1 =


DL ( m) DL(acum) DQ ( m3 /seg) DQ (acum.) Dh ( m)


*** DISEÑO DEL DESARENADOR Y SEDIMENTADOR:


Densidad especifica S = 2.5 (densidd específica del arena)

Datos adjuntos

Temperatura del agua t ºC = 10


caudal de diseño

Qmd = 0.149


0.00133


Para este caso hemos asumido un "d" = 0.02 cm según Degremont



Vs= 27.05 cm

Re = 4.07




k1*d = 19.42



m3/seg

n = cm2/seg


Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n


Re = Vs * d / n


K1*d =d*[g (S -1) /n 2]1/3

( Vs/ k2) = 1.03

Vs = 1,02 * k2

Donde:

k2 = 1.29

Por lo tanto: Vs = 1.33

Re = 19.993

Re > 1 O.K

Notamos que estamos en régimen de transición.Luego calculamos Cd.

Cd = 2.21

*** Luego aplicando la Ley de Allen encontramos la velocidad real de sedimentación:

Vs = 4.4

Vs (real) = 4.4 < 1.33 ( Vs )


Va = 22.77 cm/seg


Vh = 11.38 cm/seg

k2 = [ g*(S-1)*n]1/3

*** Calculamos Número de Reynolds:

Re = Vs * d / n

Cd = (24/Re) + (3/Re1/2) +0,34

Vs = [ (4/3)*(g/Cd)*(S-1)d]1/2

Va = 161* d1/2


At =Q/Vh

At= 1.30


(Vh / Vs) = (As / At)

despejando "As"

As = Vh*At / Vs

As = 3.36

At a P

L




0.6 5.60 2.17 2.580.7 4.80 1.86 2.580.8 4.20 1.63 2.58


Largo: L = 1.97 m.Ancho: a = 0.60 m.



m2

m2


caudal de diseño

Qmd = 0.149


0.00133


Para este caso hemos asumido un "d" = 0.007 cmsegún Degremont



Vs= 3.31 cm


Re = 17.44 < 1 O,K


Va = 13.47 cm/seg


Vh = 6.74 cm/seg


At =Q/Vh

At= 2.20


As = (Q / Vs)

m3/seg

n = cm2/seg


Vs = ((s-1) g * d2) / 18*n


Re = Vs * d / n

Va = 161* d1/2


m2

As = 4.48

At a P

L




0.8 5.60 2.76 2.030.9 4.98 2.45 2.031.1 4.07 2.00 2.031.2 3.74 1.84 2.031.3 3.45 1.70 2.031.4 3.20 1.57 2.031.5 2.99 1.47 2.031.6 2.80 1.38 2.031.7 2.6 1.3 2.01.8 2.49 1.22 2.03


Largo: L = 8.00 m.Ancho: a = 1.20 m.



12,5º

LT1

m2

LT1 = [( as-ad)/2] / tg 12,5º


LT1 = #REF! mtros


Se recomienda un tratamiento físico químico pasando por los siguientes procesos.- Floculación.- Decantación..- Filtración.- Desinfección.

*** FLOCULACIÓN:

A,- Canaleta Parshall:


1,- Ancho del canal de entrada: D = 0.4 m,2,- Ancho de la garganta:

1/3 D < w < 1/2 D ; 0,13< w < 0,2 asumimos: w = 0.15 ,= 6"

3,- De la tabla Nº 2, se tiene:w = 20.0 cm D = 40,0 cmA = 62,0 cm E = 61,5 cmB = 61,0 cm F = 30,5 cmC = 40,0 cm G = 61,0 cmK = 7,60 cm N = 12,0 cm




donde : n = 0.636

ho = #REF! m






Por Manning :

m3 / seg

ho = k * Q n

Donde:A1 = w * h1 = 0,15 h1R = A1 / P1 = ( 0,15 h1) / ( 2h1 + 0,15)S = N / F = 0,12 / 0,30 = 0.4



h1 (metros)0.04 0.0260.05 0.0350.06 0.05


"h1"Qmd = 0.149 0.169 metros


V1 = Q / A1Donde:

Q = 0.149

A1 = w*h1 = 0.0253

V1 = 5.87 m/seg


Fr = 4.57 Por lo tanto es un "salto estable" por estar dentro del rango de 4,5 a 9,0



h2 = 1.01 metros


V2 = Q / A2

V2 =D*h2V2= 0.37 m / seg

Q = [A1 * R2/3 * S1/2 ]/n

Q (m3/seg)

m3/seg

m2

Fr = V1/ (g*h1)1/2

h2 = - (h1/2) + ( (2*V12 h1)/g + h12/4)1/2


L = 6*(h2 -h1)

L = 5.03 metros


hp = 0.912

Luego : h1 / h2 = 0.167 < 0.41


TM = 0.172




hp = [( v1 2 / 2 * g) + h1 ] - [( V2 2/ 2 * g ) + h2 ]


TM = h2/ V1




10 1.5 33 67.015 19.4 34 70.220 30.5 35 73.522 35.4 36 76.824 40.6 37 80.226 46.0 38 83.628 51.7 39 87.130 57.6 40 90.6


C = 362,88


q = 362,88/0,10 .= 3629 Lts de sol. / 24 horas


q = 3629/24 horas .=151,2 Lit / hr


B,- Floculador hidráulico:

** Capacidad:

caudal Q = 0.149



1er tramo = T1 = 9 minutos2do tramo= T2= 10 minutos

ho = 1,842 * Q0,636 y Q = (ho/1,842)1/0,636

C= (56*86400*75)/106


m3 / seg


1er tramo = V1 = 0.21 m/seg2do tramo= V2 = 0.14 m/seg

** Las longitudes de los canales será:

L1 = V1*T1 L1= 113.4 metros



A1 = Q/V1 A1 = 0.707

A2 = Q / V2 A2 = 1.061

** Para encontrar el espaciamiento de los canales adoptaremos:,- tabiques planos de asbesto cemento de 1,20 * 2,40 m.,- borde libre 0.1 metros,- Profundidad del canal h = 1.1 metros


a2 = A2/h a2 = 0.96 metros


d1 = 1,5*a1 d1 = 0.96 metros

d2 = 1,5*a2 d2 = 1.45 metros


L1' = 2,4+d1 L1' = 3.364 metros

L2' = 2,4+d2 L2' = 3.846 metros


N1 = L1/L1' N1 = 33.71 metros

N2 = L2/L2' N2 = 21.84 metros




**** Las dimensiones del floculador incluyendo el espesor de los tabiques (1 cm) será:

11.1010.31

3.853.36

m2

m2



con:r1 = 0.175 m.r2 = 0.212 m.n = 0.013

0.0001239 kg/m -s

V (cm/seg) h2 = s*L (cm) hf (cm)21 0.225 22.75 0.00164 1.69 69.9514 0.100 6.55 0.00056 0.63 20.28


P1 = 0.13 kg*m/seg.LitP2 = 0.04 kg*m/seg.Lit

G1 = 32.33

G2 = 17.41

*** DECANTACION:

**** Número de Unidades: Por efecros de funcionamiento de la Planta de Tratamiento, se optó por diseñar dos unidades de decantación:


:* Dimenciones:

Profundidad "h" = 3.5 [ consideraciones estructu- Ancho del tanque "a"= rales y de operación]







m =

V2/2g (cm) h1= 3NV2/2g s = (vn)2 /r4/3

P = g *hf / To

seg -1

seg -1

A = 4 a 2



Sabemos que:

Luego:Vo = 0.954 cm/ seg


Re = 385

385 < 500 O.K.



t = l / Vot = 62.9 seg

t = 1.05 min


A = Q / Vo

A = 15.57


A total = A*2

Atotal = 31.13


a = 2.79 metros

Luego ancho a = 2.79 metros

Largo L = 5.00 metros

Número de Placas:.= (480/0,05) - 1

Nº = 95 Por decantoador:


Nº total = 190



m2

m2

A = 4 a2


b) Zona de entrada:


Profundidad : 2.4 metrodsAncho ; 1.2 metrods


G = 36





5 0.33 16.43 1706 0.51 17.68 1108 1.12 19.46 50

10 1.75 21.25 3212 2.75 13.75 20

Como h = 2.7 m.

Entonces :h/4 = 0.675h/5 = 0.54h/6 = 0.45


Adoptamos : h1 = 0.55 metros


0,45 <= he <= 0,54




Verticalmente = 20 cm

Horizontalmente = 20 cm

m3 / seg

seg -1

c) Zona de salida:





Donde b = B

B = 1,20


h = 0,081 m. h = 8.1 cm


datos:Q = 0.149

V <=0,20 m/segB = 2*hi

Luego:

B = 76 cm h1 = 38 cm




d) Zona de lodos:


Q = (2/3)( 2g) 1/2 m b h 3/2

Volumen de lodos




Q descaraga= 0.152

Además:

A = 0.004107 metros


D= 0.0723 metros

D = 4"

*** FILTRACIÓN:



Caudal Q = 0.149



a) Area de Filtros

Vt = 22,04 m3

m3 / seg

Q = Cd A ( 2 g H)1/2

A = p D2/ 4

m3 /seg

m3 /día

4 gmp / p2

(235 m3 / m2 /día)

At = 4838,4 / 235 = 20.6



Area por unidad:

Au =At / 4

Au = 5.15

Dimensiones:

ANCHO = 1.80 metrosLARGO = 2.86 metros

b) Lecho filtrante:




GRAVA:* Peso específico: Se = 2.65




PRIMERO 7 1/2 - 3/4SEGUNDO 7 1/4 - 1/2TERCERO 7 1/8 -3/16 GRAVILLA 7 1/12 - 2/22


* Rata de trabajo:* Período de lavado 32 horas cada uno* Producción de agua 98%

m2

m2

235 m3 /m2 / día

* Agua para lavado; 2%









* En grava;hf = 0,085 m

* En los drenes;

hf = 0,22 m


hf = ( 0,0250+0,1250+0,085+0,200) m.

hf = 65 cm.





Luego:hL = 20 + 40 = 60 cm



* Arena del filtro

0,75 m3 /m2 / día

A = 5,20 m2

* Gasto del lavado

* Para ho = 25 cm.

W = 40 cm





H total = 35 + 135 +65 +60 +47 = 3,42 m

H total = 3,42 m

Q = 0,64 * 5,20 = 3,33 m2 / min

DISEÑO DEL BOCAL Y BARRAJE

A.- Diseño de la ventana de captación o Bocal* La ventana trabaja como un orificio como dato.

Q = 0.149 Caudal de diseñoC = 0.60 Coeficiente de descargaA = Area mínimahm = 0.17 Carga en la ventana

* Despejando el área de la fórmula anterior

Amin = 0.1355

Amin = Iv * Hv 0.1355 Pero hb = 0.25

*Por tanto el ancho mínimo necesario Iv = 0.54

* Luego velocidad media

Q=C∗A∗√2∗g∗hm

Vm = 1.10 m/s

* Procedemos a verificar el coeficiente de descarga.

Donde:

Para una temperatura = 16 ºc

Entonces : R = 4,10*10^5 410000

*según tabla el coeficiente C es correcto.

* Por otra lado la ventana debe contar con una rejilla que impida el ingreso de elementos gruesos al canal.

* Consideremos barrotes de 1/2 pulg. Y una separación entre ellosde 0,10 m.

* # de espacios = 0,54/0,1 = 5,4

El ancho total de la rejilla es :

Lb = 0,54 + 5*0,5*0,0254 = 0.604

* Por tanto las dimensiones finales de la ventana son:

Lb = 0,60 m. hb = 0,25 m.

B.- Canal de transición

n = 0,01114 cm2/seg

* # de barrotes = 5,4 - 1 = 4,4 ≈ 5

≈ 0,60

R=(2∗g∗hm )0.5∗hvν

0.00.0

-0.1-0.3-0.5-0.7-1.0-1.3-1.7-2.1-2.6-3.1

-0.162

dc dc0.6 0.545627629 qu = 1.68750.7 0.597518386 dc = 0.8

0.8 0.667733067 V1 = 2.1093750.9 0.770430879 d2 = 0.6211176381 0.942114631

1.1 1.326186431.2 9.7594500031.3 #NUM!

1.4 #NUM!

CAPTACION.xls

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