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Hoja de calculo para el diseño de una captación tipo barraje en una quebrada.
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DISEO DE LA CAPTACIN
Proyecto: INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO
Fecha:
Fuente de agua: QUEBRADA
Caractersticas de la Quebrada
Qmx = 70.09 Lt/seg. (poca de Mximas Avenidas)Qmn = 24.45 Lt/seg. (poca de Estiaje)Ancho del Ro = 1.45 m.Profundidad = 0.18 m.Pendiente (S) = 2.75 %Rugosidad (n) = 0.25 (suelo tipo CH)
Caractersticas de Tuberas de Conduccin
Qpd = 15.00 Lt/seg.
Altura de Barraje
Ancho estable del ro = 1.45 m.Altura de Nivel de Agua = 0.18 m.
1.- DISEO DE LA VENTANA DE CAPTACIN
0.20
b P
a Po
Qdis = 18.00 Lt/seg.
Qdis = 0.0180
Po = 1.50 Dmx + hs Dmx = Tamao mx. roca suelta en el lecho de la quebrada = 0.20 m.
hs = Altura seguridad = 0.20 m.
Po = 0.50 m.
DIMENSIONAMIENTO DE LA VENTANA CUANDO TRABAJA COMO VERTEDERO
b
a
(Se aumenta 20% al Qpd considerando la prdida de carga en la rejilla).
m3/seg.
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DISEO DE LA CAPTACIN
Proyecto: INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO
Fecha:
Fuente de agua: QUEBRADA
Donde:Cd = Coeficiente de Descarga = 0.60a = Ancho de la Ventana b = Altura de la Ventana
0.0180 = 0.40 a * 4.43
Por Tanteo:
Ancho (a) Altura (b)en (m) en (m)0.70 0.0590.60 0.0660.50 0.0740.30 0.1050.20 0.1370.135 0.178
DIMENSIONAMIENTO DE LA VENTANA CUANDO TRABAJA COMO ORIFICIO SUMERGIDO
Para garantizar una buena captacin, se recomienda que la altura de la cresta del barraje sea mayor o igual a 0.20 m. por encima de la ventana y que a = 2b
Donde:h = 0.20 + b/2b = 0.20 + (a/2)/2 = 0.20 + a/4
C = Coeficiente de gasto para orificio C = 0.60
0.0060 =
0.01355 =
a = 0.140 m.b = 0.07 m. Q = 0.1875h = 0.24 m. Regularizado
ANCHO DEL BARRAJE (L)
L = b - ancho de compuerta - espesor de muroL = 3.00 m.
ALTURA DE BARRAJE (P)
P = Po + b + 0.20P = 0.9 m.
CARGA SOBRE LA CRESTA DEL BARRAJE (H)
Como consideramos que el barraje funciona como vertedero, empleamos la siguiente formula:
Q = 2/3 * Cd * a * (2g)1/2 * b3/2
b3/2
Q = C*A*(2*g*h)1/2
A = rea de la ventana (ab = a2/2)
0.60 (a2/2)*(2*9.81*(0.20+a/4))1/2
a2*(0.20+a/4)1/2
m3/seg.
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DISEO DE LA CAPTACIN
Proyecto: INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO
Fecha:
Fuente de agua: QUEBRADA
C = 2.20 (para vertedero rectangular)Donde:
H = 0.10
CALCULO DE LA VELOCIDAD AGUAS ARRIBA Y AGUAS DEBAJO DE LA ESTRUCTURA
V = Q/AV = 0.4 m/seg
CALCULO DE LA VELOCIDAD DE LLEGADA
V = Q/AV = 0.51 m/seg
CALCULO DE LA CARGA DE VELOCIDAD EN LA CRESTA DEL BARRAJE
hv = 0.001 m.
VERIFICACION DEL COEFICIENTE DE GASTO
El efecto de la velocidad de aproximacin en un vertedero es insignificante cuando la altura delvertedero (P) es 33% que la carga sobre la cresta del barraje (H):
P / H > 1.33
9.00 > 1.33 ....OK
GEOMETRIA DEL PERFIL DEL BARRAJE
a) Clculo de la geometra del perfil aguas arriba
H = 0.10R1 = 0.282 H = 0.03 m.R2 = 0.175 H = 0.02 m.R3 = 0.500 H = 0.05 m.R4 = 0.200 H = 0.02 m.
b) Clculo de la geometra del perfil aguas abajo
0.28 Y
3.54
Como se recomienda: 32
dy/dx = tg 32 = 0.625
dy/dx = 6.548
6.548 0.625
Q = CLH3/2
H = (Q/CL)2/3
hv = V2 / 2g
X1.85 = 2H0.85 Y (Por ser la pared vertical aguas abajo)
X1.85 =
X1.85 = Y()
=
X0.85
X0.85 =
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DISEO DE LA CAPTACIN
Proyecto: INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO
Fecha:
Fuente de agua: QUEBRADA
X = 0.063 m.
Y = 0.021 m.
PT (0.16 , 0.06), Punto de Tangencia
X (m) Y (m)0.00 0.0000.05 0.0140.10 0.0500.15 0.1060.16 0.119
D
Se sugiere que D = P + 0.20
D = 1.1 m.
Debe cumplir: H/D < 0.45 0.09 ..OK
h = 0.98 m.
T = 3.27 m.
R = 5.93 m.
St = 1.70 m.
Reemplazando el valor de X en ()
Tabulacin de valores en la ecuacin ()
Tangente = T = h / (sen(/2))
R = (T/2) / sen (/2)
St = R tg (/2)
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DISEO DE LA CAPTACIN
Proyecto: INSTALACION DEL SERVICIO DE AGUA DEL SISTEMA DE RIEGO
Fecha:
Fuente de agua: QUEBRADA
CAPTACION