diseño_captacion_aduccion__hu_2016-1

8/17/2019 diseño_captacion_aduccion__HU_2016-1

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Captación de agua : Bocatoma San Carlos


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Procedimiento para obtener alturas de agua para caudales max., min. y medio

- Abrir Google Earth y ubiquen el lugar de la toma/captación de agua.- Crear un perfil transversal (perpendicular al eje longitudinal del rio)


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- Visualizar el perfil transversal- Verificar si existen discontinuidades en el perfil transversal


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- Desplazar la división del panel izquierdo de Google Earth hasta que desaparezca ladiscontinuidad

- Ubicar el (los) puntos mas bajos del rio y los posibles bordes


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(88, 790)

(150, 786)

(200, 786)(300, 790)

4.0

62.0 50.0 100.0

Rh = 50 + [h2 +(h/0.0645)2]0.5 + [h2 +(h/0.04)2]0.5

h

Área = A = 50*h+ 0.5*h*h/0.0645 + 0.5*h*h/0.04

Perímetro mojado:

Área:

(0, 788)

(100, 784)

Pendiente longitudinal: S= 4/100 = 4 %


- Obtener la geometría básica delperfil transversal obtenido viaGoogle Earth

- Trazar un perfil longitudinal en elrio y obtener la pendientelongitudinal del rio,


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- Usando la ecuación de Manning obtenga las alturas de agua correspondientes a loscaudales máximo, mínimo y medio

- Con esas alturas y la geometría del perfil transversal defina la localización de su obra detoma/captación.

Posición de la captaciónQ maxQ medio

Q min


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Ejemplo de cálculo de bocatoma de fondo.

Calculamos para el caudal medio del rio (5.91 m3/s) y verificamos que este

diseño funciona bien para caudal mínimo (0.12 m3/s) y caudal máximo (8.5

m3/s). El caudal que se quiere captar es Qmax-dia= 50 L/s (valores ficticios).

Cálculo de Caudal en Rejilla

Se adopta una rejilla de la siguientes dimensiones: longitud transversal al flujo

= 1.0 m, ancho L=0.45, numero de barras n=9, ancho de las barras =0.1m=,


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= 0 ∗ ∗ ∗ ∗ 0 ∗ 0 +∗tanh[0(√ − )]

1

Para Cqo= 0.95, b0=1.5, b1=0.6093 y a=-0.1056, Q=0.329 m3/s, dado que es mayor al

caudal que se quiere captar (0.05 m3/s) la rejilla está bien dimensionada. Verificando para

caudal mínimo y máximo (mismo procedimiento pero con Q y Ho correspondientes a

caudal mínimo y máximo, respectivamente):

Para caudal mínimo el caudal que pasa por la parrilla es: Q = 0.099 m3/s > a 0.05 m3/s OK.

Para caudal máximo el caudal que pasa por la parrilla es: Q = 0.574 m3/s > a 0.05 m3/s

OK.

Diseño del canal colector

Ancho del canal. Se hace en base a la longitud que cubre el chorro de agua que ingresa por

la ranura de la rejilla.

Lamina superior del chorro: Xs=0.36 v2/3 + 0.6 H4/7, donde v = 2.5 m/s y H= 0.945 m;

Xs=1.24

Ancho: B= Xs+0.1 = 1.34; se adopta 1.3.

Nivel de agua aguas-abajo en el canal colector: dado que el canal colector desagua en la

cámara de recolección y, a su vez, el nivel de agua de esa cámara está a 0.25 m (se adopta)

por debajo del borde aguas-abajo del canal colector, en el punto mas bajo del canal seproduce una altura critica de agua (hc). Entonces: hc=(Q

2 /(g*B

2))

1/3= 0.19 m.


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Cámara de recolección (o cámara de captación)

Lamina superior del chorro: Xs=0.36 vcanal

2/3

+ 0.6 hc

4/7

, donde v = 1.35 m/s y hc= 0.19m; Xs=0.67

Ancho: Bcamara= Xs+0.3 = 0.97; se adopta 1.5 m.

Largo de la cámara: 1.5 m (se adopta cámara cuadrada)

Altura del vertedero de excesos: en el fondo de la cámara dejamos una altura de 0.20 cm

para que si existen sedimentos en el agua estos se acumulen en el fondo (para limpiezaposterior) y no ingresen a la tubería de salida. Asimismo, al ras del fondo dela cámara se

colocará una tubería de limpieza que usualmente es de diámetro mayor al de la tubería de

salida. La tubería de salida generalmente es mayor a 100 mm (diámetro mínimo según

norma chilena). Para que haya una altura de carga hidráulica que permita que el agua fluya

a través de un colador y una válvula a colocarse en la tubería de salida, se da una altura

mínima de 0.5 m por encima de la tubería de salida. Es decir que la superficie de agua por

sobre el fondo de la cámara de recolección seria como mínimo: 0.2+0.1+0.5 = 0.8 m. Seadopta 0.8 m. Esta altura sobre el fondo de la cámara de recolección es la altura del

vertedero de excesos de la cámara.

Calculo de altura de agua por sobre el vertedero de excesos

Caudal que pasa por sobre el vertedero de excesos de la cámara de recolección para

retornar al rio: Qexcesos

= Qcaptado por la rejilla

– Qmax-dia = 0.329 – 0.050 = 0.279 m3/s.

Altura de agua por sobre el vertedero: hexcesos=(Qexcesos /(1.84*Bcamara))(2/3) = 0.22 m. En su


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0.2+0.1+0.5 = 0.8 m. A este valor sumamos una altura de caída de agua mínima desde el

canal colector hasta la superficie de agua de la cámara de recolección igual a la altura

máxima que soporta el vertedero de excesos (0.41). Por lo tanto, la altura total (mínima) dela cámara de recolección es 0.8 + 0.41 = 1.21 m.

Cotas de vertederos, canal, cámara de recolección, láminas de agua

Se deben calcular todas las cotas correspondientes a vertederos, canal, cámara de

recolección, láminas de agua, etc. tal como se calculan enla sección “Calculo de Cotas” del

documento proyecto02_bocatoma_de_fondo_HU_2015-2.pdf que se subió hace dos

semanas al portal académico.


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Ubicación de la planta de tratamiento y del tanque de abastecimiento para el

proyecto

PT y Tanque

Captación


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Esquema de una planta potabilizadora de agua que funciona por

gravedad


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C

137 m

147 m

200 m

167 m

150 m

180 m 175 m

diseño

diseño

diseño

Ejemplo de cotas topograficas y configuración de la tubería

captación-aducción-tanque de abastecimiento para el proyecto

Importante: en esta diapositiva los valores de

longitudes y cotas son solo un EJEMPLO.

Uds. deberán obtener esos valores combinando los

datos topográficos que se les dió y cálculos

correspondientes.


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