Se aporta un ejemplo para diseñar una bocatoma lateral para le sistema de abastecimiento de agua de una localidad con poblacion de diseño de 28 250 ha...
ING° Hansel Paz Muro Docente del Curso de Obras Hidráulicas
DEL
:
Alumno: Zárate Asmat !duardo "alom#n
ASUNTO
:
Dise$o de una bocatoma
FECHA
:
%ru&illo '( de "etiembre de )*'+
Zarate Asmat !duardo "alom#n
DISEÑO DE UNA BOCATOMA DE CAPTACION LATERAL Diseñar una bocatoma lateral para le sistema de abastecimiento de agua de una localidad con poblacion de diseño de 28 250 habitantes.
Docente: Ing. Hansel Paz Muro
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Escuela de Ingeniería Civil Obras Hidráulicas 260
Dotación
<¿ hab.dia
El sitio de captación presenta la siguiente información: 8,0 m.
Ancho del río: endiente del río:
sua!e
"ondo del río:
# $%$ m.s.n.m.
&i!el de aguas mínimo:
# $%5.50 m.s.n.m.
&i!el de aguas m'(imo:
# $%).*0 m.s.n.m. 3
+audal mínimo:
2.5
+audal m'(imo:
28
m /s 3
m /s
El rio transporta un tamaño de gra!a
¿ a # plg.
SOLUCIÓN: 1. Se ha escogio !a"a #a $oca%o&a '(a ca!%aci)( #a%e"a# !o" #o sig'ie(%e: • • •
,enos posibilidad de obstrucción de la re-illa. endiente sua!e del río. &i!el de aguas mínimo relati!amente alto. #.50 m./
*. Ca'a# a ca!%a": e captar' un caudal igual a % !eces ma1or ue el +audal ,'(imo Diario a 3n de dar un margen de seguridad. +audal medio Diario: C . m . D .=
28250 hab. x 260 l / hab.dia
+audal ,'(imo Diario: sea
86 400 s
K =1.5 1
C . M . D .=85.01 l / s x 1.5=127.52 l / s
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=85.01 l / s
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+audal ,'(imo 4orario: sea
K 2=1.8
C . M . H .=85.01 l / s x 1.5 x 1.8=229.53 l / s +audal de Diseño: Qdis =3 C . M . D .
Qdis =3 ( 127.52 l / s ) l Qdis =382.56 ≈ 383 l / s s
Q dis =383 l / s
+. Dise,o e #a Re-i##a: ara el caso ue estamos analiando6 la re-illa tendr' las siguientes especi3caciones: •
7e-a de !arillas redondas de # de di'metro6 separadas libremente #6 así podremos retener el material ma1or a
•
#. El 'ngulo de inclinacion 6 respecto a la horiontal ser' de
•
)09 a 3n de obtener una limpiea mec'nica. El !ertedero lateral de la captacion se diseñar' como !ertedero frontal de cresta delgada.
P"ias e( #a Re-i##a: ara ello utiliamos la fórmula de inhmmer: 4 /3
( )
W h =B b
h =1.79
(
. hv .senθ
0.0254 0.0254
) x ( x ) xsen 4
0.6
3
2
2
9.81
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70 º
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h =0.031 m ara
pre!er
la
acumulación
obstrucción
de
material
de
la
re-illa
;otante
1
por en
arrastre
1
suspensión6
multiplicaremos este resultado por un factor de seguridad de %. +on lo cual obtenemos una perdida de 0.0* m. i asumimos una carga de 4 < 0.$0m. se tiene ue el ni!el de agua dentro de la ca-a de deri!ación es de 0.$0 = 0.0* < 0.%# m. por encima de la cresta del !ertedero. Ahora asumiremos ue el !ertedero traba-a sumergido> para este caso se utilia la formula de ?illemonte: Q=Q1 x ( 1−S
n
0.385
)
+omo se reuiere ue la bocatoma capte
0.383 m
3
/ s 6 a@n
estando en condición sumergida/6 se calcular' el caudal
Q
1
ue entraría si el ;u-o fuese libre. S=
H − Pérdidas 0.40 −0.09 = =0.78 H 0.40
De la e(presión de ?illamonte6 tenemos: 3
Q 1=
0.383 m
/s
[ 1−( 0.78 ) ] 1.5
0.385
3
=0.600 m / s
3
Q =0.600 m / s 1
De la e(presión de "rancis para !ertederos de pared delgada 1 ;u-o libre6 se tiene: 3 /2
Q =1.84 Le . H
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¿=
m 0.600 s
(
1.84 0.40
3
1.5
)
¿= 1.29 m .
/. Pa"0&e%"os ge(e"a#es:
θ= 45 º a 90 º conla horion!al
a. impiea mec'nica:
?elocidad a tra!Bs de re-as limpias: ,ínima:
0.40 m / s
,'(ima:
0.75 m
/s
b. &@mero de espacios
¿ Di"me!ro de varillas
=
1.29 m 0.0254 m
≈ 5# espacios
&9 de Espacios < 50.)#
&9 de ?arillas < &@mero de espacios = # < 50 !arillas c. ongitud total de la re-illa
L# = $º de %s&acios x se&araci'n + $º de (arillas x ∅ de(arilla L# =51 x 0.0254 m + 50 x 0.0254 m L# = 2.57 m
d. ?eri3cación de la longitud de la !arilla mediante la e(presión de !ertedero lateral: i la caída fuera libre6 se ha !isto ue el caudal ue pasaría es de
0.600 m
3
/ s entonces se puede estimar la
longitud efecti!a así:
¿=
[
1 / 0.9
Q 1.6
1.86 H
] =[
3
0.6 m
/s 1.6
1.86 0.4
1 /0.9
]
¿=1.45 m .
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e puede obser!ar ue la diferencia entre las ongitudes efecti!as e/ calculadas6 o sea6 #.2* m 1 #.$5m6 es peueña. or tanto se adopar' el primer c'lculo. +ota ni!el mínimo del río < # $%5.50 m.s.n.m. +ota cresta !ertedero de la bocatoma < +ota ni!el mínimo del río = carga sobre el !ertedero < # $%5.50 m. = 0.$0 m. < #$%5.#0 m. e. Diseño de c'mara de deri!ación: a c'mara de deri!ación tendr' unas dimensiones en planta de %.00 m. ( 2.50 m. a 3n de permitir la maniobrabilidad
de
!'l!ulas
1
hacer
cómodo
el
mantenimiento. +ota del ni!el mínimo de agua en la c'mara de deri!ación < &i!el mínimo en el río = Brdidas en las re-as < # $%5.50 m. = 0.0* m. < # $%5.$# m. f. Diseño de la línea de aducción: ara la conducción de la bocatoma al desarenador6 se elige el di'metro de la tubería. De acuerdo a la norma A&DA6 la !elocidad m'(ima en la conducción ser':
( m"x =3.00 m / s 3
Qdis =0. 383 m / s
or continuidad tenemos: 2
Qdis =v . ) = ∅=0.403
v.*x ∅ 4
m
=15.87 &+l,.
∅
∅=16
&+l,. 2
-rea = 0.1297 m
ea el caudal de diseño dos !eces el caudal m'(imo diario6 entonces tenemos:
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Escuela de Ingeniería Civil Obras Hidráulicas Qdis =2 C . M . D . =2 x ( 127.52 l / s )=255.04 l / s
3
Qdis =0. 255 m / s ara ori3cio sumergido se utilia la siguiente fórmula:
[ ]
Q H = 2, C. ) 1
2
DondeC : coeicien!ede descar,a =0.61
H =
1
(
2 9.81
)
[
]
2
0.255
0.61 x 0.1297
H =0.53 m .
+ota e-e de la tubería < +ota mínima del agua en la c'mara de deri!ación = 4 < # $%5.$# m. = 0.5% m. < # $%$.88 m. +ota de batea tubería de salida hacia el desarenador < +ota e-e de la tubería = di'metroC2 < # $%$.88 m. = 0.$0$C2 < # $%$.8 m. 7esultados 3nales del diseño de captación lateral: