TRABAJO DE ACUEDUCTOS

VERTEDEROS, CANALETA PARSHALL Y DBO.

WILLIAM HUMBERTO NOGUERA COD. 170411

PRESENTADO A:

Ic. NAPOLEON GUTIERREZ DE PIÑERES

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER OCAÑA

FACULTAD DE INGENIERIAS

INGENIERIA CIVIL

0CAÑA

2012

VERTEDEROS

Un vertedero es un dique o pared que intercepta una corriente de un líquido con superficie libre, causando una elevación del nivel del fluido aguas arriba de la misma.

Los vertederos se emplean bien para controlar ese nivel, es decir, mantener un nivel aguas arriba que no exceda un valor límite, o bien para medir el caudal circulante por un canal. Como vertedero de medida, el caudal depende de la altura de la superficie libre del canal aguas arriba, además de depender de la geometría; por ello, un vertedero resulta un medidor sencillo pero efectivo de caudal en canales abiertos. Hacia esta segunda aplicación está enfocada la presente práctica.

En una presa se denomina vertedero a la parte de la estructura que permite la evacuación de las aguas, ya sea en forma habitual o para controlar el nivel del reservorio de agua.

Funciones

Garantizar la seguridad de la estructura hidráulica, al no permitir la elevación del nivel, aguas arriba, por encima del nivel.

Garantizar un nivel con poca variación en un canal de riego, aguas arriba. Este tipo de vertedero se llama "pico de pato" por su forma

Constituirse en una parte de una sección de aforo del río o arroyo. Disipar la energía para que la devolución al cauce natural no produzca daños. Esto se hace

mediante saltos, trampolines o cuencos.

Clasificaciones

a) Según la altura de la lamina de fluido aguas abajo, en vertederos de lámina libre (Figura 1a), y vertederos sumergidos (Figura 1b)

b) Según la disposición en planta del vertedero con relación a la corriente, en vertederos normales (Figura 2a), vertederos inclinados (Figura 2b), vertederos quebrados (Figura 2c) y vertederos curvilíneos (Figura 2d).

c) según el espesor de la cresta o pared, en vertederos de cresta afilada (Figura 3a) y vertederos de cresta ancha (Figura 3b)

Los vertederos de cresta afilada sirven para medir caudales con gran precisión, mientras que los vertederos de cresta ancha desaguan un caudal mayor. De aquí la diferencia de aplicaciones entre ambos: los de cresta afilada se emplean para medir caudales y los de cresta ancha, como parte de una presa o de otra estructura hidráulica, para el control del nivel. En esta práctica se tratará con vertederos de cresta afilada.

Los vertederos también se clasifican según la forma de la abertura en: rectangulares (Figura 4a), trapezoidales (Figura 4b), triangulares (Figura 4c) y parabólicos (Figura 4d).

A su vez, los vertederos rectangulares se clasifican en vertederos sin contracción lateral, si el ancho del vertedero es igual al ancho del canal (Figura 5a) y vertederos con contracción lateral en caso contrario (Figura 5b).

VERTEDERO TIPO SUTRO

El vertedor sutro o vertedor proporcional tiene la capacidad de dejar pasar un caudal directamente proporcional a la carga. Empleado como dispositivo regulador del tirante en desarenadores, estos tendrían una sección transversal rectangular proporcionando una velocidad constante. Estos vertedores tienen aplicación en plantas de tratamiento porque no acumulan sólidos sedimentables, además tienen menores pérdidas de carga que los vertedores planos para el mismo caudal.

Son construidos con una forma especial, para el cual el caudal varia proporcionalmente a la altura de la lamina liquida (primera potencia de H), se aplican en canales de sección rectangular en plantas de tratamiento de aguas negras. Por eso también se les denomina vertedores de ecuación lineal.

También llamado Sutro es aquel cuya forma hace que el gasto de vertido sea proporcional a la carga h.

Formula:

Q= 2.74√ab (H-a/3)

Donde: Q= caudal en m³/s. a= altura mínima, en m.b= ancho de la base en m.H= altura del agua en m.

MEDIDOR PARSHALL

La canaleta Parshall es un elemento primario de flujo con una amplia gama de aplicaciones para medir el flujo en canales abiertos. Puede ser usado para medir el flujo en ríos, canales de irrigación y/o de desagüe, salidas de alcantarillas, aguas residuales, vertidos de fábricas, etc. La medida del flujo está basada en la asunción de que el flujo critico se produce estrechando la anchura de la garganta de la canaleta y levantando la base.

¿Cómo se mide el caudal?

La canaleta Parshall tiene la misión de medir el caudal por el efecto ventura en canales abiertos. Esto se puede medir bien por mediación de regletas graduadas, colocadas en el interior del equipo, obteniendo el resultado mediante fórmula matemática, o bien mediante unos sensores independientes a los equipos colocados en la parte superior.

La canaleta presenta una forma abierta, compuesta por una sección convergente, una garganta y una sección divergente. Puede ir anclada a la obra mediante orejetas con tirafondos o bien embebido en obra.

¿Qué sucede si la canaleta trabaja sumergida?

En condiciones de flujo sumergido, la profundidad de la cola de agua es suficientemente grande como para afectar la profundidad de corriente arriba y es necesaria la medición de la cabeza en dos lugares en el canal

El punto en el cual el flujo cambia de flujo libre a flujo sumergido, es llamado el punto de sumersión de transición y es expresado como un porcentaje, el cual varía de tamaño a tamaño, siendo tan pequeño como el 55% y tan grande como el 80%.

Cuando la relación de sumergencia (hb/ha) excede el valor de 0,60 en medidores de 3, 6 y 9 pulgadas, entonces la descarga del medidor se reduce debido a la sumergencia. Bajo estas condiciones, las ecuaciones de descarga de los aforadores no son válidas y deben ser reducidas en la variación de la descarga debido a la sumergencia (QE). El caudal corregido (QS) será:QS = Q - QE; QE = reducción de descarga debido a sumergencia.

Esquema

DBO (Demanda Bioquímica de Oxigeno)

Es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión. Se utiliza para medir el grado de contaminación, normalmente se mide transcurridos cinco días de reacción (DBO5), y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l).

El método de ensayo se basa en medir el oxígeno consumido por una población microbiana en condiciones en las que se ha inhibido los procesos fotosintéticos de producción de oxígeno en condiciones que favorecen el desarrollo de los microorganismos.

Es un método aplicable en aguas continentales (ríos, lagos o acuíferos), aguas negras, aguas pluviales o agua de cualquier otra procedencia que pueda contener una cantidad apreciable de materia orgánica. Este ensayo es muy útil para la apreciación del funcionamiento de las estaciones depuradoras. No es aplicable, sin embargo, a las aguas potables, ya que al tener un contenido tan bajo de materia oxidable la precisión del método no sería adecuada. En este caso se utiliza el método de oxidabilidad con permanganato potásico.

Según McKinney (1962), «El test de la DBO fue propuesto por el hecho de que en Inglaterra ningún curso de agua demora más de cinco días en desaguar (desde nacimiento a desembocadura). Así la DBO es la demanda máxima de oxígeno que podrá ser necesario para un curso de agua inglés».

El método pretende medir, en principio, exclusivamente la concentración de contaminantes orgánicos. Sin embargo, la oxidación de la materia orgánica no es la única causa del fenómeno, sino que también intervienen la oxidación de nitritos y de las sales amoniacales, susceptibles de ser también oxidadas por las bacterias en disolución. Para evitar este hecho se añade N-aliltiourea como inhibidor. Además, influyen las necesidades de oxígeno originadas por los fenómenos de asimilación y de formación de nuevas células.

Procedimiento de Ensayo:

El objeto del ensayo consiste en medir la cantidad de oxígeno diatómico disuelto en un medio de incubación al comienzo y al final de un período de cinco días, durante el cual la muestra se mantiene al abrigo del aire, a 20 °C y en la oscuridad, para inhibir la eventual formación de oxígeno por las algas mediante fotosíntesis. Las condiciones de la medida, en las que el agua a estudiar está en equilibrio con una atmósfera cuya presión y concentración en oxígeno permanecen constantes, se acercan así a las condiciones reales de la autodepuración de un agua residual.

Para su determinación se dispone de métodos de dilución (el que se explica a continuación) y métodos instrumentales que se derivan de métodos respiro métricos que permiten seguir automáticamente la evolución de la DBO en el curso de oxidación de las materias orgánicas contenidas en el agua.

OXIGENO DISUELTO

El (DO), es el oxígeno que esta disuelto en el agua. Esto se logra por difusión del aire del entorno, la aireación del agua que ha caído sobre saltos o rápidos; y como un producto de desecho de la fotosíntesis, la fórmula de simplificada de la fotosíntesis está dada debajo:

Fotosíntesis (en presencia de luz y clorofila):

Dióxido de carbono + Agua --------> Oxígeno + nutriente rico en carbono

CO2 H2O O2 C6H12O6

Los peces y los animales acuáticos no pueden diferenciar el oxígeno del agua (H2O) o de otros compuestos que contengan oxígeno. Solo las plantas verdes y algunas bacterias pueden hacerlo a través de la fotosíntesis y procesos similares. Virtualmente el oxígeno que nosotros respiramos es producido por las plantas verdes. Un total de las tres cuartas partes del oxígeno de la tierra es producido por el fitoplancton en los océanos.

El efecto de la temperatura:

Si el agua está demasiado caliente no habrá suficiente oxígeno del agua. Cuando hay muchas bacterias o minerales acuáticos en el agua, forman una sobrepoblación, usando el oxígeno disuelto en grandes cantidades.

Los niveles de oxígeno también pueden ser reducidos a través de la sobre fertilización de las plantas por la fuga desde los campos de los fertilizantes conteniendo estos nitratos y fosfatos (son ingredientes de los fertilizantes). Bajo de estas condiciones, el número y el tamaño de las plantas acuáticas aumenta en gran cantidad. Entonces, si el agua llega a estar turbia por algunos días, la respiración de la plantas utilizaran mucho del oxígeno disuelto disponible. Cuando las plantas mueran, ellas llegaran a ser comida para bacterias, las cuales tendrán alta multiplicación y usaran grandes cantidades de oxigeno.

La cantidad de oxígeno disuelto en el agua que necesita un organismo depende de la especie de éste, su estado físico, la temperatura del agua, los contaminantes presentes, y más.

Consecuentemente por esto es imposible predecir con precisión el mínimo nivel de oxígeno disuelto en el agua para peces específicos y animales acuáticos.

Impacto Medio ambiental:El total de los gases concentrados en el agua no debería exceder el 110 por ciento. Las concentraciones sobre este nivel pueden ser peligrosas para la vida acuática. Los peces en agua que contiene excesivos gases disueltos podrían sufrir "la enfermedad de la burbuja de gas", sin embargo, esto es de muy rara ocurrencia. Las burbujas o el bloqueo de embolo que sufre el flujo de la sangre a través de los vasos sanguíneos causan la muerte. Las burbujas externas, llamadas enfisemas pueden también ocurrir y ser vistas en aletas, en la piel o en otros tejidos. Los invertebrados acuáticos están también afectados por la enfermedad de las burbujas de gas pero en niveles más altos que aquellas letales para los peces.

Cómo el oxígeno disuelto afecta al suministro de agua

Un alto nivel de oxígeno disuelto en una comunidad de suministro de agua es bueno porque esto hace que el gusto del agua sea mejor. Sin embargo, los niveles altos de oxígeno disuelto aumentan la velocidad de corrosión en las tuberías de agua. Por esta razón, las industrias usan agua con la mínima cantidad posible de oxígeno disuelto. Agua usada en calderas de muy baja presión no tienen más de 2.0 ppm de oxígeno disuelto, pero muchas plantas de calderas intentan mantener los niveles de oxígeno en 0.007 ppm o menos.

2. a. ¿Para el caso de Ocaña, de la planta de tratamiento de 240m/s, que tipo de canaleta usted recomendaría?

Yo recomendaría la canaleta Parshall ya que esta nos sirve para medir el caudal por el efecto ventura en canales abiertos. Esto se puede medir bien por mediación de regletas graduadas, colocadas en el interior del equipo, obteniendo el resultado mediante fórmula matemática, facilitándonos el hallazgo de los caudales que se pueden presentar en el futuro.

b. De acuerdo a la canaleta recomendada, la ecuación establecida para ella, realice una tabla para la determinación de caudales.Como la canaleta recomendada fue la Parshall, a continuación se presenta una tabla con los diferentes caudales para diferentes anchos de garganta.

Tabla de caudales para canaleta ParshallAncho de Garganta Q (L/s)

S. Ingles Centímetros Mínimo Máximo3" 7,6 0,85 53,86" 15,2 1,52 110,49" 22,9 2,55 251,91" 30,5 3,11 455,6

1 1/2" 45,7 4,25 696,22" 61 11,89 936,74" 122 36,79 1921,5

6" 183 74,4 29298" 244 130,7 3950