DISEÑO DE CAPTACION TIPO BARRAJE

Datos de Entrada

Población 2012(Po) 496 hab

Dotación percapita(dot): 100 l/hab/d

Tasa de crecimiento Anual ( r ) 2.01%

Periodo de Diseño (t) 20 años

1. Calculo de la Poblacion Futura (Pf)

Pf (hab) = Po (1+r/100*t)

Pf = 695 hab

2. Calculo del Caudal Promedio (Qp)

Qp= 1.094 l/s (NOTA: DATO DE HOJA DE CALCULO DE DEMANDA)

3. Calculo del Caudal Maximo diario (Qmd)

Qmd= 1.3 (Qp)

Qmd= 1.422 l/s

4. Calculo del Tirante Medio del Agua (m)

Qp (l/s)= 1.838 L x H¨(3/2) Formula de Francis

Considerando : L = 8.70 m Ancho del Vertedero

Q aforo = 2.1 Caudal Mínimo de Aforo de la Quebrada

H = 0.25837 m

5. Calculo del Tirante Maximo del Agua (m)

Qp (l/s)= 1.838 L x H¨(3/2) Formula de Francis

Considerando : L = 8.70 m Ancho del Vertedero

Q aforo = 4.56 Caudal Máximo de Aforo de la Quebrada

H = 0.43324 m

6. Calculo de la velocidad de paso por la compuerta de entrada del caudal de diseño (m)

V*=Qmd/A

Considerando : a= 0.25 m ancho de la compuerta

b= 0.1 m altura de la compuerta

Q md = 0.0014222 Caudal Máximo Diario

V* = 0.057 m/s

m3/s

m3/s

m3/s

Considerando : a*= 1 pulg espesor de la barra

t= 0.21 pulg espaciamiento de cada barra

son 8 barras

E = 0.830

8. Calculo de la Perdida de Carga en la entrega de la Compuerta (m)

Hf (m) = K x ( t/a )* (4/3) Sen b x V x V / ( 2g ) Formula de Kirschmer

Considerando : k= 2.42 Se asume por ser de sección rectangular

a = 1 pulg

t = 0.21 pulg

b= 90°

V= 0.05 m/s Vel. aguas arriba de la reja (V=V*xE)

g= 9.8

0.000042 m

Hf (m) = 1.143 x (V*2-V¨2)/ 2g Formula de Metcalf & Eddy

0.000068 m

9. Calculo de la caja de regulación y distribución de caudal

Vr = Q x T

Considerando : Q aforo = 4.56 Caudal Mínimo de Aforo de la fuente

T= 0 s Tiempo de retención

h= 0.23 m Altura de la caja de regulación

Ancho = 2 x Largo

Vr = 0.0828 m3

Ancho = 0.6 m

Largo = 0.6 m

10. Calculo del tirante de agua en el vertedero triangular y el nivel de rebose de la

caja de regulación

Q = 1.4 x H*(5/2) Formula de Thomson

Considerando : Q diseño = 0.00142 Caudal Máximo Diario

H = 0.06 m Tirante de agua en el vertedero

Nivel de Rebose = 0.29 m Sobre el nivel de fondo de la caja de

distribución

m/s2

Hf1 =

Hf2 =

m3/s

m3/s

11. Determinación del Diametro de la Linea de Conduccion (D)

D= Raiz(1.974*Qmd/Vc)--->D(pulg), Qmd(L/s), Vc(m/s)=Recomendable: 1.0m/s-1.5m/s, Vc>0.6 m/s

Asumiendo Veloc (Vc) = 1.2 m/s

D= 1.530 pulg

Diametro Comercial D= 2 pulg

Velocidad Recalculada Vc= 0.70 m/s

12. Diametro de la canastilla de salida (comienzo de la conduccion) (Dc)

Dc=2*D+1

Dc= 4.00 pulg

13. Determinar el Numero de Ranuras de la canatilla(n1) y su longitud (lc)

Si cada ranura de la canastilla tiene dimensiones definidas: a * l

Entonces: Qmd = Cd*(n1*a*l)*V --> Qmd(m3/s), Cd = 0.6-0.8, a y l (metros), V=Vc(m/s)

n1= Qmd/(a*l*V)

Asumiendo un Cd= 0.6

l (calculado)= 0.080 m

a(asumido)= 0.0015 m

n1= 28.22

n1= 29.00 ranuras

lc=2*(12a)+n1*a+(n1-1)*6a

lc= 0.3315 m

lc= 34 cm

14. Determinacion del diametro de la tuberia de rebose (Dr)

Dr=Raiz(1.974*Qmd/Vr) ---> Dr(pulg), Qmd(L/s), Vr=0.5 m/s

Vr(asumida)= 0.5 m/s

Dr= 2.4 pulg

Diametro Comercial Dr= 2.5 pulg

Velocidad Recalculada Vr= 0.45 m/s

Vc=1.974*Qmd/D^2

l=1/4*p*Dc

DISEÑO DEL BARRAJE

1. Longitud del barrajeEn función del ancho del cauceL longitud del barraje 8.70 m

2. Altura del barrajeP Altura del azud 0.9 m

Altura de la toma 0.6 m Asumidoh Altura de la ventana de la captación 0.2 m Asumidor Resguardo 0.1 m Asumidod Diámetro conducción salida 0.063 mH Carga de agua disponible 0.637 m

3. Altura de agua sobre el vertederoFórmula de Francis

L longitud del barraje 8.70 mQ caudal a aliviar 2.1 m3/s

altura sobre vertedero 0.258 m

4. Velocidad de llegada v=Q/(L*H)

v velocidad de llegada 0.93 m/sQ caudal a aliviar 2.1 m3/sL longitud del barraje 8.7 m

altura sobre vertedero 0.26 m

5. Forma del perfil de la cresta del barraje vertedero

Calado de agua aguas arriba del barraje 0.90 m

x y H-Y0.00 0.000 0.9000.15 0.016 0.8840.30 0.059 0.8410.45 0.125 0.7750.60 0.213 0.6870.75 0.321 0.5790.90 0.450 0.4501.05 0.598 0.3021.20 0.766 0.1341.31 0.900 0.000

(DISEÑO DEL BARRAJE SEGÚN EL TEXTO "LINEAMIENTOS PARA EL DISEÑO DE TOMAS DE CAPTACIÓN" DE HUGO AMADO ROJAS RUBIO)

ho

Qp (l/s)= 1.838 L x H(3/2)

Hd

Hd

X1.85=2(Hd)0.85 Y

Hd

6. Dimensiones del colchón disipador

VELOCIDAD Y TIRANTE AL PIE DEL AZUD

cota del terreno aguas arriba del azud

cota del colchón disipador

Entre 0.5-1.0 0.5 m AsumidoP altura del barraje 0.9 mH altura lámina vertiente 0.26 m

0.0879 m Asumido

pérdida de carga entre 0 y 1

0.0044 m

velocidad en la cresta del barraje 0.93 m/s

velocidad al pie del talud 5.62 m/s

Comprobación:2.75 m/s

TIRANTE CONJUGADO

tirante conjugado 0.71 m

0.0879 m

velocidad al pie del talud 5.62 m/s

v1=(2g·(C0-C1+P+H-d1+vH2/2g-hf0-1))1/2

C0

C1

r=C0-C1

d1 tirante del río al pie del talud (≥0.1m)

hf0-1

0.1·vH2/2g

vH

v1

v1=Q/(L*d1)

d2=-d1/2+(d12/4+2·(v1

2/g)·d1)1/2

d2

d1 tirante del río al pie del talud (≥0.1m)

v1

0.00 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75 0.90 1.05 1.20 1.31

-0.200

0.000

0.200

0.400

0.600

0.800

1.000

Forma del perfil de la cresta del barraje vertedero

Column E

LONGITUD DEL COLCHÓN DISIPADOR

Schoklitsch

L longitud del colchón disipador 3.42 m

0.0879 m

tirante conjugado 0.71 mconstante (5 a 6) 5.5 Asumida

Safranez

L longitud del colchón disipador 3.19 m

F1 6.05

velocidad al pie del talud 5.62 m/s

0.09 m/s

L longitud del colchón disipador 4 m ADOPTADA

L=(5 a 6)·(d2-d1)

d1 tirante del río al pie del talud (≥0.1m)

d2

L=6·d1·F1

v1/(g·d)1/2

v1

d1 tirante del río al pie del talud (≥0.1m)