DISENO DE COMPONENTES DE CAPTACION

1) DIMENSIONAMIENTO DE REJA DE ENTRADA DATOS DE DISEÑOQ m3/s 1.88 Caudal de diseñoV rio m/s 0.70 aprox rio tomebambaP1 m 1.00 altura en la entrada captacionH m 1.00 Altura de aguaP2 m 1.40 Suj a top arquitectonicaz1 m 0.10 perdida inicial impuesta 10%Hh m 0.90 altura quitando la perdidae m 0.15 espaciamiento barrotes rejad m 0.05 espesor de la reja de entrada

CALCULO DE ANCHO NETO DE LA ENTRADA Bneto NcMo = 2.04 dentro de rango simbologiaSo= 0.55 dentro de rango 0.000

0.0000.0000.000

B*nto = 1.70 m 0.00

DISENO DE LOS BARROTES N barrotes

N = B/e -1 10.32 BARROTES 11.00CALCULO DE B total

B total =Bnto + N*d 2.248 m

PERDIDA DE CARGA EN LA REJA DE ENTRADA Hr= c*v^2/2g

barrotes rect: B=2.42 50Vel en la reja: Vrej: m/s 1.11

Hr= 0.0268 m

Vin aprox m/s 0.42 perdid total = ΔY' + HrVout m/s 1.11 ΔY' = 0.07 m

ΔHv 0.05 perdid total = z1= 0.097 m9.7 cm menor a

si la perdida estiamada inicialmente es mayor a la total reajustar valores hasta garantizar el Qd

α = COS-1(Vrio/Vrej) α= 50.78

SE USARA LA EC DE VERTEDERO SUMERGIDO Q = M*S*B*H^(1.5) Mo : 1.8-2.2 S:

0.4-0.6

el canal tiene 2 contraciones a los lados(rectg) por lo tanto se usa la sigueine ecuacion para calcular Bneto Bneto=(Q/(So*Mo*H^1,5))+(0,1*Nc/10)

para rios + limpios espaciamiento , e , de barrotes: 15-20cm para rios sucios analizar la basura

donde v seria la vel de entrada del flujo en la reja, el coeficiente c se calcula en funcion de la forma de los barrotes, rugosidad relac entre espesor y espaciamiento

Hr = B*(d/e)^4/3 * Sen(δ)*V^2/2gδ ( C° )=

PERDIAS POR CONVERSION O TURBULENCIA ΔY' = (1+Ci)*ΔHv Ci = 0.3 : Tipo de transicion recta ΔHv = (Vin^2-Vout^2)/2g→Q/[Btot*(H+p1)]→Q/Bnet*H

ANGULO DE LA REJA α

Qd (m3/s) = 1.882.1 ) DISEÑO CANAL RECTANGULAR P4+H-Z3-alt quitada a P4:

s 0.004 0.0035n 0.014

1.000B 0.948

Qd= 1.88 ManningFr= 0.633 F subcriticoA= 0.948V= 1.983

iteracion exitosa variando el ancho B TOL 0.200

Yn →Y1 inic

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

proyeccion planta: transicion

0.5T0.5B(-)0.5T(-)0.5B

Absisas

proy

eccio

nes

DISENO DE COMPONENTES DE CAPTACION 2) DISENO DEL DESRRIPIADOR:DATOS DE DISEÑO

Caudal de diseñoaprox rio tomebambaaltura en la entrada captacionAltura de agua

angulo maximo entre el eje del canal y alineacion = 12.5 con lo cual por geometria so obtiene una primera apreciacion de la longitud L del desripiadorSuj a top arquitectonicaperdida inicial impuesta 10%H L (m) = 1.240altura quitando la perdida CALCULO DEL ANCHO B AL FINAL DEL DESRRIPIADORespaciamiento barrotes reja 1)imponer valor de perdias z2 y z3 : equiv al 10% de Hespesor de la reja de entrada 2) Definir la carga H deseada al final de la transcion

2.00 #contracciones 3) con la Ec del vertedero sum Calcular en ancho B requeridosimbologia

valores bien iterados P3 = H+ P1 - Z1 - z2 - H : (m)→valores correctos Mo= 2.07valores erroneos So= 0.487valores calculadosvalores datos Breq=

CALCULO DE PERDIDAS: desde el inicio hasta el final del Desrripiador:

V1= Q/((P1+H -perd Total)*Btot)V2= Q/(Bnet*(P3+H))ΔHv 0.01

ΔY2' = Z2 0.0113

V3= Q/(Bnet*(P3+H-Z3))ΔHv 0.001

ΔY3' = Z3 0.0009

perdida total en desrripiador = ΔY2'+ΔY3'

perd inic ANALISIS DEL RESALTO HIDRAULICO0.10 m

con la Ec dela energia calculamos el Ycontr, en el inicio del resalto hidraulico, usando la velocidad en funcion del Btotalsi la perdida estiamada inicialmente es mayor a la total reajustar valores hasta garantizar el Qd

datos del resalto:Ycontr (iteracion)=

canal de seccion rectangular :FR=V/(g*Ycontr)FR=Yconj=0.5*Ycontr*( (1+8FR)^0.5 -1)

camara para retener piedras que cruzaron los barrotes y q no deben ir la canal. La vel en el desrripiador debe ser relativamente baja y el paso hacia el canal se realiza mediante un vertedero sumergido

perdidas por friccion: minimas y despreciables, perdias por conversion importantes en diseno de una transicion, perdidas por contraccion ΔY' = (1+Ci)*ΔHv

ΔY' = (1+Ci)*ΔHv Ci = 0.3 : Tipo de transicion recta ΔHv = (Vin^2-Vout^2)/2g

Yconj=Lresalt= 6(Yconj - Ycontr)Lresalt=

calculo longitud del chorro:Lch =(2*Y*V^2/g)^0.5Lch= 0.61

61.26LONGITUD DEL DESRRIPIADOR:

P4+H-Z3 1.84 3) DISEÑO DE LA TRANSICION HACIA EL CANALP4: 0.837alt quitada a P4: 0.837

P4+H-Z3-alt quitada a P4: y1 inic 1.00Qd = 1.88 .

desrrip B1 req = 1.88Canal B2 = 0.948 → con Manning

y1 = 1.00Canal: y2 =Yn 1.00 → Yn Manning

A1 = 1.88Canal: A2 = 0.95

v1 = 1.00Canal: v2 = 1.98

V1^2/ 2g hv1 = 0.05hv2 = 0.20Δhv = 0.15

Estacion Absisa x Δy'

0.00 0.00 0.00001.00 0.33 0.00342.00 0.67 0.01383.00 1.00 0.03104.00 1.33 0.05515.00 1.67 0.08616.00 2.00 0.11717.00 2.33 0.14128.00 2.67 0.15859.00 3.00 0.1688

10.00 3.33 0.1722

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

perfil transicion: superficie agua y fondo

C supC fondo

Absisas

cota

s

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

proyeccion planta: transicion

0.5T0.5B(-)0.5T(-)0.5B

Absisas

proy

eccio

nes

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

perfil transicion: superficie agua y fondo

C supC fondo

Absisas

cota

s

2) DISENO DEL DESRRIPIADOR:

angulo maximo entre el eje del canal y alineacion = 12.5 con lo cual por geometria so obtiene una primera apreciacion de la longitud L del desripiador

CALCULO DEL ANCHO B AL FINAL DEL DESRRIPIADOR DATOS1)imponer valor de perdias z2 y z3 : equiv al 10% de H z2 (66%H)=

2) Definir la carga H deseada al final de la transcion z3 (34% H)= 3) con la Ec del vertedero sum Calcular en ancho B requerido H =

h =P3 = H+ P1 - Z1 - z2 - H : (m)→ 0.837 P3=

dentro de rango variara ← P4=dentro de rango P4 final=

1.88 m desrripiador βCALCULO DE PERDIDAS: desde el inicio hasta el final del Desrripiador:

B totaldesrripiador

Q/((P1+H -perd Total)*Btot) 0.439 m/sQ/(Bnet*(P3+H)) 0.60 m/s Logitud Geometrica

long Geom desrrp=m : Perdida al inicio transicion β=

α=0.61 m/s

m : Perdida al final de la trancision

perdida total en desrripiador = ΔY2'+ΔY3' 0.012 m1.2 cm menor a 10.00

ANALISIS DEL RESALTO HIDRAULICO

con la Ec dela energia calculamos el Ycontr, en el inicio del resalto hidraulico, usando la velocidad en funcion del Btotal

datos del resalto:0.138

canal de seccion rectangular : Resatl sumergidoFR=V/(g*Ycontr) observacion:

5.21 F: critico dando al desrripiador una longitud de :Yconj=0.5*Ycontr*( (1+8FR)^0.5 -1) y con un agulo lateral de:

camara para retener piedras que cruzaron los barrotes y q no deben ir la canal. La vel en el desrripiador debe ser relativamente baja y el paso hacia el canal se realiza mediante un vertedero sumergido

: →primera aproximacion de la longitud

perdidas por friccion: minimas y despreciables, perdias por conversion importantes en diseno de una transicion, perdidas por contraccion ΔY' = (1+Ci)*ΔHv

m→ menor q P3+H

0.38 m el Breq del desrripador debera ser:Lresalt= 6(Yconj - Ycontr) Breq=

1.46 m

Lch =(2*Y*V^2/g)^0.5 Y=(0.5H+P1)m V = vel rejacm

LONGITUD DEL DESRRIPIADOR: Lch + Lres 2.08 2.08

3) DISEÑO DE LA TRANSICION HACIA EL CANAL

Fr canal: 0.63 T2 (canal) 0.948m1 0.0B1 1.88T1 1.88

T2 (canal) 0.95 ang Ø (rad)Angulo de transicion Ø ° = 8.00 0.14 Rad

Longitud de trancicion L = 3.33 → geometriaCi 0.15

perdida total Δy' total 0.17n Trancicion 0.014

cotaΔx 0.33

Radio de curvatura R 6.05 L =

Δhv hv v A 0.5T

0.0000 0.05 1.00 1.88 0.940.0030 0.05 1.03 1.83 0.930.0120 0.06 1.11 1.69 0.910.0270 0.08 1.24 1.52 0.860.0479 0.10 1.39 1.35 0.790.0749 0.13 1.57 1.19 0.710.1018 0.15 1.74 1.08 0.620.1228 0.17 1.85 1.01 0.560.1378 0.19 1.93 0.97 0.510.1468 0.20 1.98 0.95 0.480.1498 0.20 1.99 0.94 0.47

NO SERIA OPTIMO USAR ESTE VALOR DE Breq,SINO EL CALCULADO con M y S, PUES ESTE PUEDE NO CUMPLIR LOS PARAMETROS DE M ,S

m→

→transc con cuadrones de circulos

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

perfil transicion: superficie agua y fondo

C supC fondo

Absisas

cota

s

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

perfil transicion: superficie agua y fondo

C supC fondo

Absisas

cota

s

DISEÑO COMUERTA DE SALIDADATOS

Qd m3/s 1.88 H 2.4So H 2n 0.03 H 1.5a 0.837 H 0.837

angulo maximo entre el eje del canal y alineacion = 12.5 con lo cual por geometria so obtiene una primera apreciacion de la longitud L del desripiador b 0.84P3 0.837Cv 0.9 2.4322904

DATOS Cc 0.64 2.1165030.07 m V 2.67 1.64980460.03 m 0.34219321.00 m V1.80 m

0.837 m Qd (m3/s) = 2.16 0.2820.837 m 2.1 ) DISENIO CANAL RECTANGULAR0.000 m s 0.035

α<=12.5˚ n 0.0300.820

B 0.948B req Qd= 2.17 Manning

desrripiador Fr= 0.986 F subcriticoA= 0.777V= 2.797

Logitud Geometrica iteracion exitosa variando el ancho B 0.82 m TOL 0.200

77.5012.50

cm

proceso de iteracion: resultado:(P1+H) + V2^2 /2g = Yc + (Vcont^2) /2g se a enontrado un Ycontr optimo

2.02 ≡ 2.01 Ycontr= 0.138

TOLERANCIA 0.05

2.085.05 NOTA1:

Yn →Y1 inic

buscando un Ycontr q cumpla↑

1.88

↓conclusion para la longitud del desrripiador:

NOTA 2:

3.33

y 0.5B Rh Sf Δhf ƩΔhf C sup

1.00 0.94 0.49 0.99961.00 0.90 0.48 0.99961.00 0.79 0.47 0.99611.00 0.66 0.45 0.98581.00 0.55 0.43 0.96861.00 0.49 0.40 0.94451.00 0.46 0.37 0.91351.00 0.46 0.35 0.88251.00 0.46 0.33 0.85831.00 0.47 0.32 0.84111.00 0.47 0.32 0.8308

Un Breq mas grande que el calculado en funcion de los parametros M y S puede afectar el diseno por lo tanto:

NO SERIA OPTIMO USAR ESTE VALOR DE Breq,SINO EL CALCULADO con M y S, PUES ESTE PUEDE NO CUMPLIR LOS PARAMETROS DE M ,S

Debido a que la long del chorro + long resalto es mayor que la longitud Geometrica, SE ASUME COMO LONG FINAL LA LONG DEL CHORRO + LA ← DEL RESALTO

←val asumido

si se tuviera que unir hacia un canal trapecial se debe diseñar la transicion como si tratarse de un canal rectangular, y luego se debe

hacer otro diseno de otra transcicion hacia el canal trapecial. Considerando el angulo lateral menor de 12.5 grados

transc con cuadrones de circulos

DISEÑO COMUERTA DE SALIDA Q25 32 m3/scv cc con

6.870982295 0.9 0.6244141 H 0.5 41.1407585.208265708 0.9 0.6287293 H 1 14.5454553.637492268 0.9 0.6456005 H 1.5 7.91754261.078178933 0.9 0.8469011 M 2.2

se a enontrado un Ycontr optimo

C fondo (-)0.5T (-)0.5B

0.0000 -0.9424 -0.94240.0000 -0.9332 -0.8978

-0.0034 -0.9056 -0.7880-0.0138 -0.8592 -0.6612-0.0310 -0.7936 -0.5546-0.0551 -0.7082 -0.4859-0.0861 -0.6228 -0.4603-0.1171 -0.5573 -0.4581-0.1412 -0.5109 -0.4632-0.1585 -0.4832 -0.4684-0.1688 -0.4740 -0.4704

Un Breq mas grande que el calculado en funcion de los parametros M y S puede afectar el

Debido a que la long del chorro + long resalto es mayor que la longitud Geometrica, SE ASUME COMO LONG FINAL LA LONG DEL CHORRO + LA ← DEL RESALTO

2.02 ≡ 2.01Ycontr (iter)= 0.138FR= 5.21 F: criticoYconj= 0.38 mLresalt= 1.46 m

longitud del chorroLch= 0.61 m

61.26 cmlongitud del desrripiador

Logitud Geometricalong Geom desrrp= 0.82 m

β= 77.50α= 12.50

Lch + Lres = 2.08 m

L= 2.08

Debido a que la long del chorro + long resalto es mayor que la longitud Geometrica, SE ASUME COMO LONG FINAL LA LONG DEL CHORRO + LA ← DEL

RESALTO

←val asumido

longitud del chorro

longitud del desrripiador

Debido a que la long del chorro + long resalto es mayor que la longitud Geometrica, SE ASUME COMO LONG FINAL LA LONG DEL CHORRO + LA ← DEL

(m3/s) = 1.882.1 ) DISENIO CANAL RECTANGULAR

s 0.025n 0.030

0.835B 0.948

Qd= 1.88 ManningFr= 0.830 F subcriticoA= 0.792V= 2.374

iteracion exitosa variando el ancho B TOL 0.200

Yn →Y1 inic

canal aguas abajo del canal

Altura del agua sobre azud para 1.2Qd

Ancho de azud

Caudal paraQrt = 32 m3/s

% por el bordo libre obligado por fiscalizacio

transicion canal:canal:

3.768

canal aguas abajo del canal Ymax 1.884 Qmay= #DIV/0!

0

0#DIV/0!

#DIV/0!

Altura del agua sobre azud para 1.2Qd H azud =P1 =Mo =

Ancho de azud B =