Trabajo Excel central

DEPARTAMENTO, PROVINCIA,

TOTAL

GRANDES GRUPOS DE EDADDISTRITO, ÁREA URBANA Y RURAL

Y TIPO DE VIVIENDA PARTICULAR MENOS DE 1 A 14 15 A 29 30 A 44 45 A 64 65 A MÁS1 AÑO AÑOS AÑOS AÑOS AÑOS AÑOS

Distrito MAGDALENA (000) 9167 209 3027 2487 1630 1234 580Casa independiente (001) 9073 204 2992 2457 1614 1229 577Vivienda en quinta (003) 11 5 3 3Choza o cabaña (005) 82 5 30 27 12 5 3Local no destinado para hab.humana (007) 1 1

URBANA (009) 3014 68 912 811 581 436 206Casa independiente (010) 3003 68 907 808 578 436 206Vivienda en quinta (012) 11 5 3 3

RURAL (018) 6153 141 2115 1676 1049 798 374Casa independiente (019) 6070 136 2085 1649 1036 793 371Choza o cabaña (023) 82 5 30 27 12 5 3Local no destinado para hab.humana (025) 1 1

- Población Nominalmente Censada.- No se empadronó a la población del distrito de Carmen Alto, provincia de Huamanga, departamento de Ayacucho.Fuente : INEI - Censos Nacionales 2007 : XI de Población y VI de Vivienda

CUADRO Nº 3: POBLACIÓN TOTAL EN VIVIENDAS PARTICULARES, POR GRANDES GRUPOS DE EDAD, SEGÚN DEPARTAMENTO, PROVINCIA, DISTRITO, ÁREA URBANA Y RURAL, Y TIPO DE VIVIENDA PARTICULAR

TASA DE CRECIMIENTO

POBLADORES (2007) VALOR AÑOSTOTAL (habitantes ) 9167 1 9167.00PERIODO DE VIDA UTIL DE LA ESTRUCTURA (Años) 12 2 10073.63TASA DE CRECIMIENTO (Anual) 1.1 3 11069.92

4 12164.75POBLACION FUTURA 25868.5399 5 13367.85PERSONAS POR HOGAR 5 6 14689.95NUMERO DE VIVIENDAS 5174 7 16142.80NUMERO DE FOCOS POR VIVIENDA 4 8 17739.34NUMERO DE FOTOS TOTALES 20695 9 19493.78POTENCIA TOTAL (FOCOS DE 50 WATTS ) 1034741.59 10 21421.74POTENCIA TOTAL REQUERIDA (KW) 1034.74159 11 23540.37

12 25868.54ANÁLISIS DEL DISEÑO

DESNIVEL (m) 200EFICIENCIA (60 %) 0.6

VELOCIDAD (m/s)140

DIAMETRO (pulgadas) 24DIAMETRO (m) 0.6096

0.29186351Pm (m) 1.91511488S 0.01VELOCIDAD (m/s) 3.02357553 HAZEN WILLIAMS

POBLACIÓN (Tasa de

creciemiento 9%)

DETERMINACION DEL CAUDAL (mᶟ/s)

C (PVC)

AREA (m²)

𝑉=0.8494∗𝐶 ∗ ℎ〖 𝑅 〗 ^0.63 ∗〖 𝑆〗 ^0.54

0.9POTENCIA NETA CALCULADA ( KW ) 1058.96563CAUDAL (mᶟ/s)

INGENIERÍA HIDRÁULICA UNC CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

MEGO BARRANTES, Ronald UNC OBRAS CIVILES

ESTUDIO HIDROLÓGICO

CAUDAL QUE APORTA LA CUENCA

FORMULA RACIONAL

DONDE:

C : Coeficiente de escorrentia I : Máxima intensidad (mm/hr)A : Area en hectáreas

Para determinar la intesidad calculamos el tiempo de consentración que es igual a :

Donde :Tc = timpo de concentración en minutos L = longitud del cause de drenaje en metros.H = es la diferencia de niveles entre el punto mas alto y el mas bajo del cause.

Determinación del H Punto más alto : 4000 mPunto más bajo : 1500 m

H (m) = 2500

Longitud del cause (m) = 15638

k = 39111.2601Tc = 87.9654965

Determinación de la intensidad (mm/h):

Area de la cuenca en hectáreas = 1125.831

Q : Descarga en m³/s

Q = 𝐶𝐼𝐴/360

Tc=0.0256𝑘^0.77 Siendo : k = 𝐿^(3/2)/𝐻^(1/2)

Periodo de retorno de 25 añosTc = 87.96Entonces de las curvas de intensidad y frecuencia de la estación WEBERBAUER CAJAMARCA 1973-1981 TENEMOS QUE : I (mm/h) = 16.5



30.9603525

DATOS :

30.96045.3

H (m) Estimado = 0.5b (m) Dato= 20

Cálculo de la altura de carga : h

De la siguiente fórmula del vertedero tenemos:

Donde :

u = coeficiente del vertedero ( perfil Creager u =0.75)h = altura de carga hidraulica (m)v = velocidad de acercamiento del río ( 2 m/s)b = Ancho del rio (15 m)

Despejando lo anterior expuesto obtenemos :h (m) = 0.6515

Calculando la velocidad sobre la cresta :Q = V A

Tenemos :13.03

30.9604V 1(m/s)= 2.37608231005

Caudal Máximo (m³/s) =

Q máx (avenida) m³/s=Q min (estiaje ) m³/s =

Q = caudal máximo (m³/s)

A (m²)=Q (m³/s)=

Periodo de retorno de 25 añosTc = 87.96Entonces de las curvas de intensidad y frecuencia de la estación WEBERBAUER CAJAMARCA 1973-1981 TENEMOS QUE : I (mm/h) = 16.5

Coeficiente de escorrentia = 0.6 (depende del relive , infiltración, cobertura vegetal )

DISEÑO DE LA PRESA VERTEDORA MACIZA

-Geología del río : Afloramiento rocoso- cause del río :

Pendiente local del río : 1.3 %Ancho local del río : 20 mCaudal de diseño : 0.9 m³/s

DISEÑO DEL AZUD

Q =2/3(ub√2𝑔)(( ℎ〖 +𝑣^2/2𝑔)〗^(3/2)-(𝑣^2/2g)^(3/2))



h (m) = 0.6515V (m/s) = 2.37608231

he (m) = 0.94

X Y X Y0 0.136 0 0.12784

0.1 0.036 0.094 0.033840.3 0 0.282 00.4 0.007 0.376 0.006580.6 0.006 0.564 0.005640.8 0.112 0.752 0.105281 0.257 0.94 0.24158

1.4 0.565 1.316 0.53112 1.22 1.88 1.1468

2.5 1.96 2.35 1.84243 2.5 2.82 2.35

Cálculo de la carga energética he y cálculo de las coordenadas del azud

he = h +𝑉^2/2𝑔

Calculamos las coordenadas del azud , para ello aplicamos las coordenadas del perfil de Creager

Perfil de Creager

x 0.94

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

-2.8

-2.3

-1.8

-1.3

-0.8

-0.3

0.2

AZUD

AZUD



DATOS :9.811.5

-0.12784 V2(m/s) = 5.42-0.03384

0 Caudal por metro lineal :-0.00658 30.9604-0.00564 b (m) = 20-0.10528-0.24158 1.54801763 h1 (m)= 0.285

-0.5311-1.1468-1.8424

-2.35

H azud (m)= 0.5h agua (m)= 0.652 He (m) = 1.44

0.288

CALCULO DE LA LONGITUD DE LA CUENCA

g (m/s²) =

∆h (m) Asumido =

Q (m³/s) =

Qu (m³/s/m) =

v1²/2g (m)=

DISEÑO DEL RESALTO O COLCHÓN AMORTIGUADOR

Fórmula aproximada h2=0.45Q/√ℎ1Donde:Q = Caudal de agua sobre el azud (m³/s/m).h2=Profundidad aguas abajo.h1= Profudidad o espesor de la lámina vertiente al pie del azud.Para este cálculo efectuamos tanteos suponiendo que ∆h es de 1.5 m entonces la velocidad de caida sera : V2=√2𝑔∆ℎ

h1=Qu / V2

tenemos: he = h + v1²/2g, luego calculamos la altura total aguas arriba que es He = he + H azud

Por lo tanto, la profundidad del conchón será : 1.44 - 1.5 - 0.285 = - 0.345 m

La profundidad aguas abajo será :

h2 = 0.345 + la profundidad aguas abajo .............ec (1)h2=0.345+0.8 =1.145Tenmos que por la fórmula de MERRIAM : h2 = 0.45 x Qu/ √ℎ1Sustituyendo valores tenemos que h2 = 1.3048m tenemos 1.3048 >1.145 , la diferencia es de 0.1598 m.aproximando tenemos las siguientes medidas : h2 = 0.51 +0.8 =1.31 m ( 1.31 m > 1.3048 m)

L = 5 ( h2 - h1 ) = 5( 1.31 - 0.285 ) m = 5.125 m



DATOS :0.9

u= 0.5X (m)= 0.8 y (m) = 0.9274

9.81h (m)= 0.1Y (m)= y

DATOS :SECCIÓN = TRAPEZOIDAL

0.9Tirante (m)= 0.6

Velocidad (m/s)= 1.25 0.72Pendiente (%)= 1

Z= 1

Q (m³/s)=

g (m/s²)=

CAUDAL (m³/s)=

A(m²)=

Por lo tanto, la profundidad del conchón será : 1.44 - 1.5 - 0.285 = - 0.345 m

Calculo de la longitud del bocal y vertedor de entrada

cota de la cresta del vertedor de ingreso =0. 15 mCarga hidráulica = 0.50 - 0.15 = 0.35 mCálculo de la longitud del vertedor empleando la siguiente fórmula : 𝑄=2/3uL√(2𝑔ℎ^3 )Donde : u = 0.5 , h = 0.35 m y Q = 0.9 m³/s

Despejando tenemos que L = 2.9438 m.Por seguridad tomamos L = 3 m.

Esto significa que para poder captar 900 lt/s necesitamos un vertedero de ingreso de 3 m

VENTANA REGULADORA

Como ventana reguladora se pondrá un orificio de Y x 0.8 por el cual en épocas de estiaje pasar,an 900 tl/s :

tirante del agua en el canal de limpieza (m) = 0.9tirante en el canal depues de la ventana reguladora (m) = 0.6Altura de la ventana reguladora (del pie del rio a la base de la ventana ) (m) = 0.20la carga hidráulica biene a ser h (m) = 0.9 - 0.6 = 0.3 m.Con la siguiente expresión calculamos Y : 𝑄= uXY√2𝑔ℎ

Aproximado 0.93 m de altura de la ventana reguladora

CANAL ENTRE LA VENTANA REGULADORA Y EL DESARENADOR

Q=VA



DATOS :Y (m) = 0.6

0.72 b (m)= 0.60

DATOS :T o (m)= 1.15Cota de la cresta del vertedero de ingreso (m) 0.15 Tu (m) : 1

tu (m) P (m) R (m) K (1/n) S V (m/s)0.6 0.558 2.02705627 0.27527603 0.42316746 40 0.01 1.69266983 0.90.7 0.721 2.30989899 0.31213486 0.46014515 40 0.01 1.840580608 1.30.8 0.904 2.5927417 0.34866566 0.49538112 40 0.01 1.981524485 1.80.9 1.107 2.87558441 0.38496522 0.5291933 40 0.01 2.116773182 2.3

1 1.33 3.15842712 0.42109567 0.56180705 40 0.01 2.247228211 3.0

A(m²) =

A (m²) Q (m³/s)

Para las condiciones del problema tenemos que el area es igual a a : Y(b+Y)= AREA DONDE : Y =Tirante (m) b= Base (m)

FUNCIONAMIENTO EN CONDICIONES DE MÁXIMA AVENIDA

√(3&𝑅^2 )

0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.40.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1Máxima avenida

Máxima avenida

Q (mᶟ/s)

Del grafico podemos sacar que cuando se pordusca una máxima de 3 mᶟ/s el tirante del caudal a evacuar sera de 1 m

tu (m)

Q = uab√2𝑔ℎ𝑎 , tenemos u = 0.7



Tirante del del canal = 0.6 m

CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL FLUJO V EN EL TANQUE

UTLIZANDO LA FÓRMULA DE CAMP:

CALCULO DE LA VELOCIDAD DE CAIDA W

1. FORMULA DE ARKHANGELSKI

Pa esto se calcula la velocidad de caida W en funcion del diametro de las particulas, tenemos :

VERTEDOR LATERAL

Tirante en época de máxima avenida = 1.15 mTirante en época de estiaje = 0.6 m tirante a evacuar h (1.15 - 0.6 - 0.01) = 0.54 m0.01 por seguridad damos un cm mas al canal Caudal en tiempo de máxima avenida (m³/s) = 3caudal de diseño (mᶟ/s)= 0.9Caudal a evacuar ( 3- 0.9) = 2.1

De la siguiente expresión : 𝑄=0.95 2/3uL√(2𝑔ℎ^3 ) despejando optenemos el valor de L = 2.6949 m asumimos 3 metros

DISEÑO DEL DESARENADOR

Caracteristicas :El diseño del desarenador sera de baja velocidad ( v <1 m/s ).El caudal sera de 0.9 m³/sel Diámetro de las particulas es de 0.2 mm por sera una arena fina

𝑉=𝑎 ∗√𝑑Donde :

d = Diámetro (mm) a = Constante en función del diámetro. para d =0.2 mm, a es 44

v (cm/s) = cm /s = 0.2 m/s



2. VELOCIDAD POR NOMOGRAMA STOKES Y SELLERIO

3. OWENS

Se Propone la fórmula :

Como se puede observar para un diámetro de 0.2 mm se

tiene una velocidad de 2.160 cm/s = 0.0216 m/s

Con el Nomograma Stokes y sellerio podemos calcular la velocidad en funcion del diámetro d (mm), para nuestro diametro de 0.2 mm tenemos :

Según Stokes : w=4 cm/s =0.04 m/s aproxSegun Sellerio : W = 2.5 cm /s = 0.025 aprox

𝑤=𝑘∗[𝑑∗(𝜌_𝑠−1)]^0.5



Donde :

3. Scotti - Foglieni

Calculamos W a partir de la fórmula :

Donde d debe estar en metros

Reemplazando tenemos que W es de 0.0554 m/s

Para un mejor diseño se tomara el promedio de los W obtenido y obteniedno w= 3.934 cm/s = 0.03934m/s

CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE

ANCHO DEL DESARENADOR :

CALCULOS : DATOS :Q= (b*h)*v 0.9b=Q/(h*v) h (m): 4

v (m/s): 0.2b (m): 1.125

LONGITUD DEL DESARENADOR : L= (h * v)/w

DATOS :v (m/s): 0.2

h (m): 4w (m/s) 0.03934

L (m) 20.3355L (m) Aprox 21

TIEMPO DE SEDIMENTACIÓN : t = h/wt ( seg) : 101.677 ≈ 102 seg

Q (mᶟ/s) :

𝜌_𝑠= 1.65 gr/cmᶟk = constante que varia de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos entre 9.35 y 1.28 , en este caso tomare un valor de 4.8Reemplazndo tenemos :W = 0.0547 m/s

𝑊=3.8 ∗𝑑^(0.5 ) + 8.3 *d



VOLUMEN DE AGUA CONDUCIDO EN ESE TIEMPO

Volumen =Q*tDATOS :

0.9t (Seg ) 102

91.8

VERIFICAR LA CAPACIDAD DEL TANQUE

V = b*h*Lb(m) : 1.125L (m) : 21h (m) : 4

94.5

CALCULO DE LAS DIMENCIONES DEL DESAREANDOR ( CLASE )

Caracteristicas del flujo

0.9Tamaño de particulas (cm) : 0.0081Viscosidad cinematica T° 15°C (cm/s) : 0.00937Densidad relativa (arena fina) S : 2.5

981

DISEÑO DEL SEDIMETADOR CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN APLIANDO LA FORMULA DE STOKES

Vs (cm/s) = 10.3036vs (m/s) = 0.1030

Re = 8.9071

Cd = 2.6945

Q (m³/s)

Volumen (m³)

V (m³) :

VERIFICACIÓN : 94.5 mᶟ > 91.8 mᶟ

caudal máximo (mᶟ/s) :

Gravedad ( cm/s²)

El volumen del tanque es mayor que el volumen del agua conducido

NOTA : Para facilitar el lavado del desarenador se le dara una pendiente de 2 % esta inclinacion comienza al finazar la transición.



CALCULO DE LA VELOCIDAD HORIZONTAL A PARTIR DE LA VELOCIDAD DE ARRASTRE (Vh)

Va (cm/s) : 13.78VH (cm/s) : 6.89VH (m/s) : 0.0689

Sección transversal de la unidad

13.0624093

Profundidad H y eel ancho de B de la zona de sedimentación

B =2H

H (m) : 2.55B (m) : 5.1

Calculamos el area superficial

101.2

Longuitud de la zona de sedimentación

L (m) : 19.8431373

Longitud final (m) : 24.8039216

Dimencionamiento de canal By pass

area (m2) : 13.005caudal máximo (m3/s) : 3velocidad (m/s) 0.23068051

At = Q /VH (m²)

At (m²)

As (m²)

𝑉_𝐻=0.5𝑉_𝑎 𝑉_𝑎=125 〖((𝑠−1)𝑑) 〗̂ (1/2))

velocidades limites :

Para arcilla : 0.081 m/sarena fina :0.16 m/sarena gruesa:0.216 m/s

𝐻^2=At/2

𝐴_𝑠=𝑉_𝐻/𝑉_𝑆 * At

𝐿_𝑓=1.25 *L



Cálculo de la transición de entrada

b(m) : 0.3B(m) : 5.1

LT1 = 10.82

Carga sobre el vertedro de salida

0.9B (m) : 5.1H2 (m) 0.2095252368

Velocidad de paso por el vertedero de salida

v < 1m/seg

v (m/s) 0.9154785346

LONGITUD TOTAL DE LA UNIDAD SIN INLCUIR MUROS (LT)

L1 (m) : 24.803921569L (m) : 10.82

Lt1+ L (m) +0.20 35.823921569 ASUMIENDO UNA LONGITUD TOTAL DE 36 metros

ZONA DE LODOS

a) Volumen de sólidos (Vs)

Vs =Qmax* Ts *C /Ss

Ts : tiempo semanal para limpia considerado 7 dias C: caudal de solidos (0.005 kg/m)

0.0328125

altura del desarenador H (m) : 2.55H1 (m) : 0.1Altura del desarenador 2.7 m

Q (m³/s) :

Qmax : 3 m³/s

Ss : peso especifico de la arena ( 3.2)

Vs ( m³) :

v = m*𝐻^(1/2)



DISEÑO DE LA CAMARA DE CARGA

V (m/s) = 2.2472Ko = 0.5 entrada recta

12.384899

D m( 24 pulgadas ) 0.6096

Hmin (m) = 0.61409032

∆ jo =



v = velocidad de aproximación = 0.5 m/ss = espesor de la barra = 0.0254 mb = espacio entre barras

0.491

0.9v (m/s): 0.5u : 0.6s : 3

DATOS :0.9

A tubo : 0.29186351A 0 : 0.0583727velocidad (m/s) : 3.02L (m) : 5.10535296

φ = coeficiente dependiente de la forma de la barra = 2.4α = inlcinación de la rejilla con respescto a la horizontalidad = 30

∆ Jr =

Q (m³/s) :

Q (mᶟ/s) :



Lf (m) = L + 0.15 + D = 5.86495296H (m) = H min + 0.2 + 0.15 + D = 1.57369032B ( m) = Lf = 5.86495296303287

b1 (m) : 5.86495296303287b2(m) : 5.1L (m) : 1.714

TUBERIA DE PRESIÓN

VELOCIDAD (m/s)C (PVC) 140DIAMETRO (pulgadas) 24DIAMETRO (m) 0.6096AREA (m²) 0.291863507960159Pm (m) 1.91511488162834S 0.01VELOCIDAD (m/s) 3.02357552746537

HAZEN WILLIAMS

CAUDAL (mᶟ/s) 0.9POTENCIA NETA CALCULADA ( 1058.96563203423

𝑉=0.8494∗𝐶 ∗ ℎ〖〗𝑅 ^0.63 ∗〖〗𝑆 ^0.54

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