1-METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA

7/23/2019 1-METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA

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Resumen de Notas de Clases.Ing. Teresa Velsquez BejaranoDocente Principal del DRAT-FIA

Fuente.Diseo de Obras Hidraulicas, Gomez Navarro

Diseo de Centrales hidroelectricas. Nosaki.Proyectos Caon del Pato, Quitaracsa, Irrigacion Tomasiri.

CURSO

Estructuras Hidrulicas I

DISEO DE DESARENADORES

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINAFACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

Departamento de Recursos Hdricos

Ing Teresa Velasquez Bejarano 1


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1.- CONCEPTOS DE DESARENADORES

El DESARENADOR es una estructura diseada conla finalidad de decantar Arenas de diametrosuperior a 0.2 mm, que ingresan en la captacin decaudales en una Toma y que provienen del arrastreen suspensin de las partculas en el ro.

Esta estructura esta compuesta por Naves dedecantacin las que a su vez cuentan con una fugade limpia al final de su longitud.



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2.- CONCEPTOS DE SEDIMENTADORES

El SEDIMENTADOR es una estructura diseada con la finalidad de remover partculas

inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05 mm que ingresan en la captacin de caudalesen una Toma y que provienen del arrastre en suspensin de las partculas en el ro.

Esta estructura esta compuesta por UNA SOLA POZA DE DECANTACION. Cuenta con unafuga de limpia.



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3.- OBJETIVO DEL DESARENADOR YSEDIMENTADOR

Desarenador

Tiene por objetivo la sedimentacin de las arenas y partculas en

suspensin gruesa, con la finalidad de evitar que se produzcandepsitos en las obras de conduccin si fuera el caso, proteger lasTurbinas de la abrasin y evitar sobrecargas en los procesosposteriores de tratamiento. El desarenador se refiere normalmente a laremocin de las partculas superiores a 0,2 mm.

Sedimentador

Tiene un objetivo similar objeto al desarenador pero correspondiente a

la remocin de partculas inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05mm.

5Ing Teresa Velasquez Bejarano


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4.- DESARENADORES Y SEDIMENTADORES


Estas dos estructuras son utilizadas

generalmente en Proyectos Hidrulicos deAgua Potable, Centrales Hidroelctricas y

proyectos de Riego presurizado.


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Ejemplo Proyecto de la CENTRAL HIDROELECTRICA MAYUSH



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5.- Variables que Afectan la sedimentacion

a) Corrientes de densidadSon las corrientes que se producen dentro del tanque por

efecto de las diferencias de densidad en la masa de agua y

son ocasionadas por un cambio de temperatura (trmica)

y/o por diferencias en la concentracin de las partculas

suspendidas.

b) Corrientes debidas al viento

El viento puede producir corrientes de suficiente intensidad

como para inducir cambios en la direccin del flujo.

c) Corrientes cinticas

Pueden ser debido al diseo impropio de la zona de entrada

o de salida del desarenador o sedimentador (velocidad de

flujo excesiva, zonas muertas, turbulencias) o por

obstrucciones en la zona de sedimentacin.



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6.- Informacin bsica para el diseo.

a) Caudal de DiseoLas unidades sern diseadas para el caudal mximo dediseo.

b) Caractersticas del climaVariaciones de temperatura y rgimen de lluvias.

c) Estudio de fuentesQue incluya los aforos y los regmenes de caudal de por lomenos los ltimos tres aos.

d) Zona de ubicacinLevantamiento topogrfico a detalle, anlisis de riesgo yvulnerabilidad de desastres naturales.

e) Anlisis de suelos y geodinmicaf) Anlisis de la calidad del agua.



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7.- DISEO DEL DESARENADOR7.1- Componentes

Zona de entradaTiene como funcin el conseguir una distribucin

uniforme de las lneas de flujo

dentro de la unidad, uniformizando a su vez la

velocidad.

Zona de desarenacinParte de la estructura en la cual se realiza el

proceso de depsito de partculas poraccin de la gravedad.

Zona de salidaConformada por un vertedero de rebose

diseado para mantener una velocidad que

no altere el reposo de la arena sedimentada.

Zona de depsito y eliminacin de la arenasedimentadaConstituida por una tolva con pendiente mnima

de 10% que permita el

deslizamiento de la arena hacia el canal de

limpieza de los sedimentos.



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NAVE TIPO BUCHI

7.2- DESARENADOR- Tipos

Naves en ProyectoCH Mayush

Fuente: Saltos de Agua.

Gmez Navarro



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sigue NAVE TIPO BUCHI Fuente: Saltos de Agua.Gmez Navarro



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NAVE TIPO DUFOUR Fuente: Saltos de Agua.Gmez Navarro



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sigue TIPO DUFOUR

Naves en la BocatomaCaon del Pato.

Fuente: Saltos de Agua.

Gmez Navarro



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8.- CRITERIOS DE DISEODEL DESARENADOR

El periodo de diseo, teniendo en cuenta criterios econmicos y tcnicos es de 8 a

16 aos. El nmero de unidades mnimas en paralelo es 2 para efectos de mantenimiento. En

caso de caudales pequeos y turbiedades bajas se podr contar con una sola unidad

que debe contar con un canal de by-pass para efectos de mantenimiento.

Dos unidades

Una unidad



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El periodo de operacin es de 24 horas por da.

Debe existir una transicin en la unin del canal o tubera de llegada al desarenador

para asegurar la uniformidad de la velocidad en la zona de entrada. La transicin debe tener un ngulo de divergencia suave no mayor de 1230.

La velocidad de paso por el vertedero de salida debe ser pequea para causar

menor turbulencia y arrastre de material (Krochin,V=1m/s).

La llegada del flujo de agua a la zona de transicin no debe proyectarse en curva

pues produce velocidades altas en los lados de la cmara.

16Ing Teresa Velasquez Bejarano


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La relacin largo/ancho debe ser entre 10 y 20.

La sedimentacin de arena fina (d


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La descarga del flujo puede ser controlada a travs de dispositivos como vertederos(sutro) o canales Parshall (garganta). Normalmente se utilizan vertederos de cresta

delgada o cresta ancha tipo ogee.



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Relacin Tamao del dimetro de partculas, (cm) y velocidad desedimentacin, Vs (cm/seg)

d diametro particula cm, g Ac. Gravedad cm/seg2, sPeso

especifico del sedimento, , aPeso especifico del agua,

viscosidad cinematica cm2/seg

(cm/seg) (cm/seg)



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HIDRAULICAVen Te Chow.

UBICACIN DEL DESARENADOR

Zonas de estancamiento y el ngulode entrada ()



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BOCATOMA



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9- DIMENSIONAMIENTO HIDRAULICO DE UN

DESARENADOR A NIVEL DE PLANEAMIENTO(Metodologia Sedimentadores- CEPIS 2005)



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9.1.- Se determina la velocidad de sedimentacin de acuerdo alos criterios indicados anteriormente en relacin a los dimetros

de las partculas. Como primera aproximacin utilizamos la leyde Stokes.

Siendo:

Vs : Velocidad de sedimentacin (cm/seg)

d : Dimetro de la partcula (cm)

:Viscosidad cinemtica del agua (cm2/seg)

s : Peso especifico de las arenas 2.6

: Peso especifico del agua 1.0

g : Aceleracin de la gravedad 980 cm/seg2



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9.2.- Determinar la viscosidad cinemtica que al disminuir latemperatura aumenta la viscosidad afectando la velocidad de

sedimentacin de las partculas. (aguas fras retienen sedimentospor periodos ms largos que cursos de agua ms calientes)



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9.3.- Se comprueba el nmero de ReynoldsEn caso que el nmero de Reynolds no cumpla para la aplicacin de la ley de Stokes

(Re


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Otra alternativa para ladeterminacin de lavelocidad desedimentacin esutilizando la grfica

siguiente.


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Se realiza un ajuste de Vs (velocidad de sedimentacion) tomando en cuentael tiempo de retencin terico del agua respecto al prctico (coeficiente deseguridad).

As tenemos que: Vs = Q/ As , entonces Vs= ( Q * Coef segur/ As)



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Fuente:


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VERTEDERO

Fuente:

Diseo de Centrales

Hidroelctricas a nivel de

Planeamiento o perfil.

Ing Nosaki.



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10- EJEMPLO DE DISEO(Metodologia Sedimentadores- CEPIS 2005)



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Se realiza un reajustemediante el grafico 1.

Termino del Diametro= 5.02Termino de sedimentacion= 1Vs= 2.54 cm/seg

Comprobamos nuevamente el Re = 5.02Entonces se encuentra en la

zona de transicin (ley

de Allen).



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- Si se asume una eficiencia del 75%, de acuerdo con la grafica se adopta uncoeficiente de seguridad igual a 1,75.

As tenemos que: Vs = Q/ As , entonces Vs = ( Q * Coef segur/ As).

2.54 cm/seg = ( 20000 cm3/seg * 1.75 / As) = 13779 cm2= 1.37 m2De tal manera que se obtiene el rea superficial (As) = 1.37 m2



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Se determina las dimensiones de largo, ancho y profundidad respetando los

criterios de diseo (B/L entre 10 y 20 )Largo : L = 5 mAncho : B = 0,5 mProfundidad : h = 0,4 mLuego la velocidad horizontal:

Vh = Q/At, Q= 20,000 cm3/segy At=40 cm*50cm=2000 cm2 , At= 20,000/2000= 10 cm/seg

Vh = 10 cm/seg- Se determina la velocidad de desplazamiento o resuspensin:

Vd = 19.56 cm/segLo que indica que no habr resuspensin pues Vd > Vh .



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11- APLICACIN DEL DISEO DE

DESARENADORES EN PROYECTOS



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BOCATOMAQUITARACSA

CENTRAL HIDROELECTRICA QUITARACSAIng Teresa Velasquez Bejarano 39


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DESARENADORES

CONDUCTOSDE LIMPIA

CENTRAL HIDROELECTRICA QUITARACSAIng Teresa Velasquez Bejarano 40


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12- PROYECTOS DE DESARENADORESCONSTRUIDOS



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IRRIGACION TOMASIRI-Tacna

Archivo: T. VelsquezIng Teresa Velasquez Bejarano 42


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Ing Teresa Velasquez Bejarano

DESARENADORES-CAHUA

Archivo: T. Velsquez43


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Ing Teresa Velasquez Bejarano

POZAS-PISCIGRANJA

Archivo: T. Velsquez 44

POZAS PISCIGRANJAS HUARAZ


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Ing Teresa Velasquez BejaranoOZAS-PISCIGRANJAS

POZAS-PISCIGRANJAS HUARAZCapacidad 70 m3

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POZAS PISCIGRANJAS HUARAZ


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Ing Teresa Velasquez BejaranoArchivo: T. Velsquez

POZAS-PISCIGRANJAS HUARAZCapacidad 70 m3

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POZAS CEMENTOS LIMA


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POZAS-CEMENTOS LIMACapacidad 1000 m3

Archivo: T. Velsquez Ing Teresa Velasquez Bejarano 47

POZAS IRRIGACION TOMASIRI


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Archivo: T. Velsquez

POZAS-IRRIGACION TOMASIRICapacidad 2500 m3


EMBALSE DE COMPENSACION AGUAS ABAJO CH GALLLITO


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CIEGO Y POZA DE DISIPACION DEL ALIVIADERO DE LAPRESA GALLITO CIEGOCapacidad 400,000 m3

Archivo: T. VelsquezIng Teresa Velasquez Bejarano 49

EMBALSE DE ALMACENAMIENTO HORARIO DE LA CENTRAL


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HIDROELECTRICA CAON DEL PATO.RIO SANTA.

Capacidad 700,000 m3



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GRACIAS POR SU [email protected]@yahoo.es
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]

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