Diseño de La Bocatoma de Fondo
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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.