DISEÑO CAPTACION

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    10-Nov-2015

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Desarenador

GOBIERNO REGIONAL - HUNUCOGERENCIA REGIONAL DE INFRAESTRUCTURAPresidente Gobierno RegionalGerente GeneralGerente de InfraestructuraINSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO EN LA LOCALIDAD YAPAC-DISTRITO DE COLPAS, PROVINCIA AMBO, REGION HUANUCO Consultor del proyecto:Supervisor:Diseo Hidraulico:Diciembre del 2011

MEMORIA DE CALCULO

5.1.5 - Diseo del DesarenadorDESCRIPCION: Es una obra hidrulica que sirve para separar y remover, las prtirculas slidas que pudiern ingresar al canal, especialmente en pocas de avenida. La baja velocidad del agua en el desarenador, origina la sedimentacin de las prticulas los cuales son eliminados traves de una compuerta de fondo.De no separar y remover estos sedimentos se ocacionar graves perjucios a las obras tales como:1. El Canal de Conduccin terminara por colmatarse de sedimentos.2. En los reservorios nocturnos terminara por colmatarse de sedimentos.El desarenador se disear para un determinado diametro de prticulas, es decir que se supone que todo diametro superior al elegido deben depositarse.

1.-DIAMETRO DE PARTICULAS A SEDIMENTAREl desarenador se disear para un determinado diametro de particula , es decir, que se supone que todas las prticulas de diamtero superior al escogido deben depositarse.Segn el libro de Irrigacin de Cesar Arturo Rosell Caldern ; coleccin del Ingeniero Civil el tipo de desarenador a disear es: Desarenador de fujo lento, con velocidades bajas entre 0.20 a 0.60 m/seg., estas velocidades permite eliminar particulas hasta de 0.1mm.

d =0.50mmValor recomendado para una conduccin eficiente del canal.

2.-VELOCIDAD DEL FLUJO EN EL TANQUE (V)La velocidad del flujo en el Desarenador se determinar mediante la Formula de Camp.

cm/seg

Donde: a :Constante en funcin del diametrod :Diametro (mm)

d (mm)aa hallado0.1051 0.1 -1.00441.0036

La velocidad del Flujo ser :

V =31.1126983722cm/seg

V =0.3111269837m/segentre 0.20 - 0.60 m/seg. . OK.

3.-VELOCIDAD DE CAIDA DE LAS PARTICULAS (W)La velocidad de caida de las prticulas se determinar por los siguientes metodos

3.1 Por ArkhangelskiTabla N 03 Velocidades de sedimentacin w en funcin del diametro de prticulasd (mm)w (cm/seg)w hallado0.050.1780.100.6920.151.560.22.160.252.700.33.240.353.78Dato:0.44.32d =0.50mm0.454.860.55.405.4w =5.4cm /seg0.555.940.66.480.77.320.88.0719.44215.29319.25524.90

3.2 Por Sellerio Nomograma que se muestra en la figura N 01

Dato:d =0.50mm

w =2.6cm /seg

3.3 Por Owens se determinar mediante la formula:

Donde: w :Velocidad de Sedimentacin (m/s)d :Diametro de prticulas (m)Ps:Peso especifico del material (g/cm3)k :Constante que varia de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos.Tabla N 04 constante kForma y naturalezakarena esfrica9.35granos redondeados8.25granos cuarzo d>3 mm6.12granos cuarzo d= 0.90m.e =0.40m. espesor a considerard.- Enrocado de proteccin o EscolleraAl final del colchn disipador es necesario colocar una escollera o enrocado con el fin de reducir la erosin y contrarestar el arrastre del material fino por accin de la filtracin.

Ingresar:XR =1.2dn0.36mD =0.840mLt =1.09m

se Tomar

Lt =1.20m.5.1.3.- DISEO DEL CANAL DE LIMPIASu trazo generalmente es perpendicular al eje del barraje pero puede tener un angulo entre 12 a 45 y el fluyo de la quebrada puede fomar angulos entre 60 y 90 con el eje de captacin. Un bocal esviajado facilita el ingreso de agua en el bocal de toma paro aumenta la sedimentacion frente a la misma; Para separar el canal de limpia del barraje fijo se construye un muro guia que permite encauzar mejor las aguas hacia el canal de limpia

a.- Velocidad de arrastre Donde:Vc:Velocidad requerida para iniciar el arrastrec:Coef. Que es funcin del tipo de material Arena grava redondeada 3.2 grava rectangular 3.9 arena y grava 3.5 a 4.5

Ingresar:C =3.5Coeficiente.d:Diametro del grano mayord =0.15m.Vs:Velocidad de arrastreResulta:Vc =2.03m/seg.Vs =1.36m/seg.b.- Ancho del canal de LimpiaDonde:B:Ancho del canal de limpia en metrosQ:Caudal que discurre en el canal de Limpia en m3/seg.q:Caudad por unidad de ancho m3/seg./mIngresar:Vc:Velocidad de arrastre en m/seg.Q=0.08m3/seg.g:Aceleracin de la gravedad en m/seg.2g=9.81m/seg.2Vc=2.03m/seg.q=0.86m3/seg./mQ: Se debe estimar entre 2 veces el canal de derivacion o el caudal medio anualQ Medio =0.072 QDeriv =0.08Resulta:B: Debe ser igual o mayor a 1/10 de la longitud del barraje =0.3B =0.09m.Para el diseo:B =0.50m.por trabajabilidadc.- Pendiente del canal de LimpiaDonde:Sc:Pendiente del canal de Limpian:Coeficiente de rugosidad de Manning.g:Aceleracin de la gravedad en m/seg.2q:Descarga por unidad de ancho en m/seg./ml.Ingresar:n=0.015Coef. Manning.g=9.80m/seg.2q=0.86m/seg./ml.

Resulta:Sc =0.0029m.Para el diseo:Sc =0.29%.Sc =1.00% minimo5.1.4.- TOMA O CAPTACIN

Donde: he: prdida de carga, en pulgadasT: espesor de la platina (rejilla), en pulgadasIngresar: V: velocidad de Ingreso atravez de la rejilla, en pies/seg. T=0.750Pulg. (se recomienda V = 1 m/s = 3.28 pies/seg.)V=3.28Pies/seg.A: ngulo de rejilla con la horizontalA=70B: ngulo de aproximacin B=60D:separacin entre ejes de cada platina, en pulgadasD=3Pulg.

he = 3.06
DJ&N: Resulta:Pulg.

he = 0.08
DJ&N: Resulta:m

ANCHO DE LA VENTANA DE CAPTACIN

El ancho propuesto para la ventana de captacion (Ln) es corregido por el coseno del angulo de desviacion de la frontal (teta) por el numero de rejillas de las ventanas.

NUMERO DE REJILLASEl numero de rejillas esta dado por:

Donde:NR= Numero de rejillasLn = 0.50m.Ln=Ancho total de las ventanas(m.)D=Espaciamiento entre rejillas.

NR=5.56 RejillasNR=6.00 Rejillas

En la determinacion de la correccion del ancho de las ventanas , se contemplan dos casos:** Si el angulo de desviacion frontal es de 0:

b=Ln

** Si el angulo de desviacion frontal es diferente de 0:

Donde: = 90 - B = 30.

Donde:L = Ancho corregido de ventanas (m.)Ln=longitud neta de ventanas(m.)B=Angulo de desviacion frontal.T=Ancho diametro de rejillas (m.)NR=Numero de rejillas.

L =0.68m.ANCHO CORREGIDO DE LAS VENTANAS

L = 0.70m.

Donde:Q:Caudal a derivar mas caudal necesario para operacin del sistema de purga.c:Coef. De vertedero, en este caso 1.84Ingresar:L:Longitud de ventana que por lo general se asume ntre 3 a 4 mc = 1.84coef.h:Altura de la ventana de captacin ;ho:Altura para evitar material de arrastre se recomienda 0.60m minimo ho>H/3Q = 0.080m3/seg.

Resulta:h = 0.16
DJ&N: Resultadom.he = 0.08m. Anterior.

La altura total de las ventanas esta dado por:h=h1+he

h=0.20m.Se considerar por seguridad.

h = 0.20
DJ&N: Ingreseel valor a considerarm.Caudal que se podra captar:Q = 0.115m3/seg.Concidearando las dimenciones para el canal desripiador, la cual tendra una compuerta de 0.40x.40cmB = 0.40m.H = 0.40m.Z = 1.00DISEO DE LA COMPUERTA DE ADMISION DEL CANALEste diseo se hara empleando el grafico adjunto y la utilizacion de la siguiente formula:Donde:Q=Caudal de descarga en m3/seg.a=Alto de la compuerta en metros.b=Ancho de la compuerta en metros.H=Carga del agua al fondo del orificio en metros.mu=Coeficiente que se obtiene del grafico.Datos:Q=0.038m3./seg.b=0.40(una compuerta)Hmin=0.30m.Hmax=0.50m.El diseo se hara para el caso de carga minima:Para un primer intento tomamos como valor de "a" igual a la altura de la ventana de captacion.Considerando Hmin.H=0.30m.a=0.20m.g=9.80m/seg.2Para un H/a=1.50.5Ingrese el valor del graficoa=0.10m. por proceso constructivoTomamos la compuerta de :0.40x0.4CALCULO DEL CAUDAL MAXIMO QUE PASA POR LAS COMPUERTASHmax=0.50a=0.40Para un H/a=1.250.2ingrese el valor del graficoQ=0.100m3/seg.Se regulara con el aliviaderoIngresar:b1 = 0.5m.b2 =0.4m.Resulta:L = 0.23m.Por tratarse de un caudal a derivar pequeo de:Q = 0.038m3/seg.No consideraremos dicha estructura.Ingrasar:L = 2.00m.h = 0.20m.C = 0.50coef.g = 9.80m/s2

Resulta:Q = 0.167
DJ&N: Resultadom.

2.- Ventana de Captacin: Las ventanas de captacin son las entradas de agua de la toma que en ciertos casos estn instaladas en un paramento de concreto totalmente protegido, detrs del vertedero de toma u orificio se colocan los mecanismos de cierre de emergencia y luego las compuertas de control. Los mecanismos de izaje deben ser ubicados en una elevacin superior a las mximas avenidas.La mayor parte de las tomas se han hecho en ngulo recto con el barraje pero el boca con el ro puede quedar con un ngulo entre 20' y 30'.La capacidad de la toma se determina de acuerdo a las demandas de la cdula de cultivos en el caso de un proyecto agrcola, o de acuerdo a las capacidades de la central hidroelctrica o del proyecto de abastecimiento de agua potable considerando adicionalmente las prdidas necesarias para eliminar los sedimentos que pudieran ingresar. La velocidad de entrada del agua por los vanos del bocal de captacin debe quedar comprendida entre 0.80 y 1.20 m/seg.El bocal de toma se ubica por lo general aguas arriba del barraje vertedero, procurando que el ingreso de sedimentos sea el mnimo. La toma generalmente es de forma abocinada, en la parte anterior se instalan los orificios de captacin separados por muros, y los flujos de cada compuerta se amortiguan en una poza de tranquilizacin que termina en el punto inicial del canal de derivacin. Con el fin de proteger la toma se levanta una pantalla frontal donde se abren las ventanas de captacin, puede adicionarse en la parte anterior un canal de fuerte pendiente para eliminar gravas, llamado canal desgravador (Diseo Peruano).Los caudales