DISEÑO DE LA BOCATOMA DE FONDO

Datos

Dotación (dot): 200 lt/hab.diaPoblación actual (Pa): 3200 habPeriodo de diseño (n): 20 añosTasa de crecimiento (r): 3%

Calculo de la población futura

Pf=Pa(1+r )n

Pf=(3200hab)(1+0,03)20

Pf=5779.55hab

Calculo de caudales de diseño

Caudal medio diario (cmd)

cmd=(Población futura ) (Dotación )

86.400

cmd=(5779.55hab )(200 ¿

hab.dia )

86.400

cmd=13.38 ¿s

Caudal máximo diario (CMD)

CMD=cmd . k1

CMD=(13.38 ¿s)(1,3)

CMD=17.394 ¿s

Perdidaaducción=5%CMD=5% (17.394 ¿s )=0.8697 ¿

s

Perdida planta purificación=4% cmd=4%(13,38 ¿s )=0.5352 ¿

s

Caudal de diseño

Qd=Perdidaaducción+Perdida plantade purificación+CMDQd=(0.8697+0,5352+17.394 ) ¿

s

Qd=18.8 ¿s

Qd=0,0188 m ³s

DISEÑO DE LA PRESAEl ancho de la presa se supone de 1,8 m.

H=( Q1,84 L )

23

H=( 0,0188m3/s1,84(1,8m) )

23

H=0,032m

La corrección por las dos contracciones laterales es:

L'=L−0,2HL'=1,8m−0,2 (0,032m )

L'=1,79m

Velocidad del rio sobre la presa:

Vr= QL' H

Vr=0,0188

m3

s(1,79m) (0,032m )

Vr=0,33 ms

0,3ms<0,33 m

s<3 m

sCUMPLE

DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓN

El ancho del canal de aducción (B) se calcula partir d la ecuación del alcance del chorro:

Xs=0,36Vr23+0,60H

47

Xs=0,36 (0,33 ms )23+0,60 (0,032m )

47

Xs=0,25m

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

Xi=0,18 (0,32ms )47+0,60 (0,032m )

34

Xi=0,15m

B=Xs+0,10B=0,25+0,10B=0,35m

Se adopta una B=0,40m .

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

An= Q0,9Vb

An=0,0188

m3

s

0,9(0,2 ms )An=0,10m ²

Longitud supuesta de la rejilla:

An= aa+b

B Lr

Lr=(0,10m2 ) (0,05m+0,0191m)

(0,05m ) (0,4m )

Lr=0,35m

Se adopta 0,65 m de longitud de rejilla.

Recalculando, se tiene:

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

(0,4m ) (0,65m )

An=0,188m2

NUMERO DE ORIFICIOS

El número de orificios es de:

N= AnaB

N= 0,188m2

(0,05m ) (0,4m )=9.4 orificios

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

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

Vb= 0,0188m3 /s0,9(0,20m2)

=0,10 ms

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

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

Se adopta Lr mínimo de 0,70 m.

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

he=hc=( Q 2

g B2 )13

he=( (0,0188m3

s )2

( 9,81ms2 )(0,4m )2 )13

he=0,06m

Aguas arriba:

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

Lcanal=1m

Se adopta una pendiente i=3%

ho=[2he2+(he− iLc3 )

2]1 /2

−23iLc

ho=[2 (0,06m )2+( (0,06m )− (0,03 ) (1m )3 )

2]12−23

(0,03 ) (1m )

ho=0,078m

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

Ho=ho+B . LHo=0,078m+0,15m

Ho=0,12m

He=Ho+iLcHe=0,12m+(0,03 ) (1m )

He=0,15m

La velocidad del agua al final del canal es:

Ve= QB∗he

Ve=0,0188

m3

s(0,4m ) (0,06m )

Ve=0,77 ms

0,3ms<0,77 m

s<3m

sCUMPLE

DISEÑO DE LA CÁMARA DE RECOLECCIÓN

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

Xs=0,36 (0,77 ms )23+0,60 (0,06m )

47

Xs=0,42m

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

Xi=0,18 (0,77 ms )47+0,60 (0,06m )

34

Xi=0,25m

Bcamara=Xs+0,30mBcamara=0.42+0,30m

Bcamara=0,72m

Se adopta una cámara de 1,20 (en el sentido de Bcamara) por 1,50 m de lado, por facilidad de acceso y mantenimiento

NOTAS: El borde libre de la cámara es de 15 cm Cámara estará a 55 cm por debajo de la cota del fondo del canal de

aducción Suponiendo una cabeza de 0,40 m

CÁLCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE CONTENCIÓN

El caudal máximo del rio de 2,0 m³/s

Altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma es:

H=( Q1,84 L )

23

H=( 2m3

s1,84 (1,80m ) )

23

H=0,71mDejando un borde libre de 29 cm, entonces la altura de los muros será de 1,0 m.

CÁLCULO DEL CAUDAL DE EXCESOS

Caudal medio del rio de 0,7 m³/s.

Altura de la lámina de agua en la garganta:

H=( Q1,84 L )

23

H=( 0,7m3

s1,84 (1,80m ) )

23

H=0,35m

El caudal de exceso es: Qcaptado=Cd Aneta√2gH

Qcaptado=(0,3 ) (0,20m2 )√2(9,81ms2 ) (0,35m )

Qcaptado=0,16 m ³s

Qexcesos=Qcaptado−Qdiseñ o

Qexceso=0,16 m3

s−0,0188m

3

s

Qexceso=0,1412m ³s

Las condiciones en el vertedero de excesos serán:

Hexceso=( Qexc1,84∗Bcamara )

23

Hexceso=( 0,14121,84∗1,2 )23

Hexceso=0,16m

Vexceso= QexcesoHexceso∗Bcamara

Vexceso= 0,14120,16∗1,2

Vexceso=0,735m/ s

Xs=0,36 (Vexceso)23+0,60(Hexceso)

47

Xs=0,36 (0,735 )23+0,60 (0,16 )

47

Xs=0,50m

El vertedero de excesos estará colocado a 0,8 m (0,50m + 0,3m) de la pared de aguas debajo de la cámara de recolección, quedando aguas arriba del mismo una distancia de 1.00m (1,5 m – 0,50m).

CALCULO DE COTAS

Fondo del rio en la captación: =100.00

LAMINA SOBRE LA PRESA:

Diseño: =100.00+0.032=100.032

Máxima: =100.00+0.71=100.71

Promedio: =100.00+0.35=100.35

CORONA DE LOS MUROS DE CONTENCION =100.00+1.00=101.00

CANAL DE ADUCCION:

Fondo aguas arriba: =100.00-0.12=99.88

Fondo aguas abajo: =100.00-0.15=99.85

Lamina aguas arriba: =99.88+0.078=99.958

Lamina aguas abajo: =99.85+0.06=99.91

CAMARA DE RECOLECCION:

Lámina de agua: =99.85-0.15=99.7

Cresta del vertedero de excesos: =99.7-0.16=99.54

Fondo: =99.54-0.40=99.14

Se adopta en esta etapa del diseño un valor de 40cm, correspondiente a las perdidas en la aducción de la bocatoma al desarenador.

TUBERIA DE EXCESOS:

Cota de entrada: =99.14

Cota del rio en la entrega: =97.65

Cota de salida: =97.65+0.30=97.95

La cota del rio en el punto de descarga corresponde a la cota máxima del rio, 50 metros aguas debajo de la captación.