NDICE DE CONTENIDO

CAPITULO IGENERALIDADES 1.1 INTRODUCCION1.2 DESCRIPCIN GENERAL DE LA OBRA1.3 ALCANCE DEL PROYECTO1.4 OBJETIVO DEL PROYECTO1.5 ANALISIS Y ESTUDIOS DE LAS OBRAS EXISTENTES1.5.1 TIPOS DE OBRA DE TOMA1.5.2 TOMAS DE FONDO1.5.3 IMPLANTACIN GENERAL1.6 DESARENADOR CAPITULO II2.1 DISEO DE UNA TOMA DE FONDO2.1.1 CALCULO DE LA REJILLA2.1.2 DIMENSIONAMIENTO DE LOS BARROTES O PLETINAS2.1.3 CALCULO DE LA REJILLA EN FUNSION DE OBSTRUCCION2.1.4 CALCULO DEL MURO DE ALA2.1.5 CALCULO DE LA GALERIA2.1.6 CLCULO Y DISEO DEL ORIFICIO DE PASO2.1.7 CALCULO DEL DESRIPIADOR2.2 DISEO DEL DESARENADOR2.2.1 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICIN ( LT )2.2.2 CALCULO DE LA CMARA DE DESARENADOR 2.2.3 CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR (LD)2.2.4 CALCULO DEL VERTEDERO DE PASO2.2.5 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LAVADO

CAPITULO III3.1 CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES ANEXOS

CAPITULO IGENERALIDADES 1.1 INTRODUCCION:El presente trabajo muestra el Diseo de una Obra de Toma basado en criterios netamente profesionales, aplicados para obtener de forma clara y precisa todas las caractersticas y especificaciones necesarias para la realizacin de un proyecto constructivo.La hidrulica es una de las ciencias aplicadas fundamentales de la ingeniera que trata sobre las leyes que gobiernan el flujo del lquido y del movimiento de las partculas de agua.Bsicamente se estudia las formas y dimensiones que debe darse a las obras para conseguir determinadas condiciones as como las velocidades y presiones que se producen en una corriente de agua dentro de un conducto o cauce cualquiera.Como todos conocemos el agua es uno de los elementos vitales para todo ser vivo la cual la utilizamos para diferentes fines: como por ejemplo para dar riego a los cultivos en poca de sequa, para la generacin de la energa ya que sin este factor no se lo podra realizar, y el principal o fundamental, que es para el consumo humano.En todo lado nos encontramos con el problema de los escases de agua ya que en algn momento no la sabemos cuidar, o simplemente no tiene un buen uso por eso en algunas pocas hay abundante y otra escasa. Hasta los ros en algunas pocas esta en constantes cambios en su caudal. En ciertas pocas del ao, el caudal del ro puede ser muy pequeo o inclusive llegar a anularse. En otras veces la abundancia del agua fluye hacia el mar sin ser aprovechadas y en ocasiones causan inundaciones, destruccin de orillas, puentes y otros daos.Por esto en la utilizacin de recursos hidrulicos es necesaria regular tanto la cantidad como el nivel de agua. La intervencin del hombre en los procesos naturales requiere de la construccin de diferentes estructuras hidrulicas. Una de las estructura hidrulicas es la obra de toma que se va a realizar para poder dar una mejor reparticin de agua en los lugares que es escasa y en los de abundancia dar lo suficiente.

1.2 DESCRIPCIN GENERAL DE LA OBRALa obra se encuentra en la Provincia de El Oro, cerca del cantn Chilla. Adems la captacin se realiza sobre el Ro Vivar y se coloca a una cota de 1800 msnm. Dicha obra transporta el agua a la poblacin de Cerro Negro, que se ubica a una cota de 1640 msnm.

COMPONENTES DE LA OBRA DE CAPTACIN Muro de Ala Rejilla Galera Cajn Distribuidor Tubera que conecta el cajn distribuidor con el desarenador Compuertas

1.3 ALCANCE DEL PROYECTO Con la realizacin de estos estudios para la ejecucin de este proyecto se espera aprovechar al mximo para el abastecimiento de agua de la poblacin de Cerro Negro y dotar de agua para sistemas de riego.Las obras que se pretenden disear son: Obra de Toma de Fondo tipo caucasiana Desarenador Conduccin y distribucin del agua para riego

1.4 OBJETIVO DEL PROYECTO: Disear una obra de captacin de agua tipo toma de fondo. Obtener mediante la carta Topogrfica el lugar exacto de la obra de captacin para que sea de gran beneficio a la Poblacin Una obra de Diseo Hidrulico debe cumplir con ciertos requisitos que en orden de prioridad son: Funcionalidad Seguridad Economa Esttica 1.5 ANALISIS Y ESTUDIOS DE LAS OBRAS EXISTENTES: La obra de toma es una estructura hidrulica capaz de captar total o parcialmente las aguas de un ro, lago, vertiente, canal, embalse, con el objeto de satisfacer una necesidad o fin determinado.

Su diseo es diferente en un cauce hdrico que tenga gran cantidad de arrastre de material de fondo, pues esto indica crear dispositivos especiales que separen el caudal slido del lquido y disponer de la separacin de estos de manera eficiente. En su diseo hay que considerar la influencia del material slido pues este causa problemas, tales como disminucin de erosiones, depsitos de material y obstrucciones en general. En su diseo y construccin de las obras de toma, debemos tomar en cuenta:

1. La variabilidad del rgimen de flujo hdrico asegurando la derivacin permanente del caudal del diseo.2. Ubicarla en un lugar que permita condiciones favorables para su construccin, operacin y mantenimiento.3. Proteger el paso de crecidas que arrastran gran cantidad de materiales slidos y material flotante.

Para seleccionar el tipo de Obra de Toma y su ubicacin, debe considerarse los siguientes criterios:

La topografa de la zona Uso o finalidad del agua a captar Cantidad de agua disponible Costo de la Obra

1.5.1 TIPOS DE OBRA DE TOMAPodemos clasificar los siguientes tipos de obra de Toma:

- Tomas de Fondo1. Tomas de Derivacin Directa - Tomas Convencionales

- Tomas de rejilla con planta semicircular o poligonal

2. Tomas de Embalse - Tomas Torre - Vertical - Inclinada - Tomas Telescpicas Tipo OBHIDRA - Dentro y Fuera del Cuerpo de la PresaLas magnitudes de los caudales que se captan en las bocatomas son funcin de los niveles de agua que se presentan inmediatamente arriba de la estructura de control. Como estos niveles dependen del caudal Q de la corriente natural, y este caudal es variable, entonces las bocatomas no captan un caudal constante. Durante los estiajes captan caudales pequeos y durante las crecientes captan excesos que deben ser devueltos a la corriente lo ms pronto posible, ya sea desde el canal de aduccin o desde el desarenador.La sedimentacin que se genera en la corriente natural por causa de la obstruccin que se induce por la presencia de la estructura de control es un gran inconveniente en la operacin de las bocatomas laterales.El canal de aduccin conecta la bocatoma con el desarenador; tiene una transicin de entrada, una curva horizontal y un tramo recto, paralelo a la corriente natural, hasta el desarenador. Es un canal de baja pendiente y rgimen tranquilo que se disea para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar por la toma. En la prctica es preferible que sea de corta longitud y en algunos casos, cuando las condiciones topogrficas de la zona de captacin lo permiten, se elimina el canal de aduccin y el desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma.El desarenador es un tanque sedimentador cuyas dimensiones dependen del caudal de diseo de la toma, de la distribucin granulomtrica de los sedimentos en suspensin que transporta la corriente natural y de la eficiencia de remocin, la cual oscila entre el 60 y el 80% del sedimento que entra al tanque. En el fondo tiene un espacio disponible para recibir los sedimentos en suspensin que retiene; estos sedimentos son removidos peridicamente mediante lavado hidrulico o procedimientos manuales.Adems de su funcin de sedimentador el desarenador cuenta con un vertedero de rebose que permite devolver a la corriente natural los excesos de agua que entran por la toma.1.5.2 TOMAS DE FONDOSon instaladas en torrentes o ros de montaa que tienen las siguientes caractersticas:1. Fuertes pendientes longitudinales que pueden llegar al 10% o ms.2. Creciente sbita causadas por aguaceros de corta duracin y gran intensidad y que arrastran gran cantidad de piedra.3. Agua relativamente limpia en poca de estiaje y con poco contenido de sedimentos finos.

1.5.3 IMPLANTACIN GENERAL:

Para este tipo de Obras de Toma requerimos de las siguientes obras: Muros de ala Galera Cajn repartidor Compuertas Vertederos Desarenador

RejillaLas rejillas son barras de acero colocadas sobre la galera, con una cierta inclinacin, su seccin puede ser rectangular o trapezoidal con la base mayor hacia arriba, colocada paralelamente a la direccin del ro.En algunos casos se colocan barras redondas lo cual no es aconsejable por su alto porcentaje de obstruccin, de esta manera su limpieza sera continuamente. La cota de la rejilla debe situarse al fondo del hecho del ro de manera que su caudal pase sobre su estructura sin ningn inconveniente.Uno de los problemas comunes en las platinas es su deformacin debido al peso del material slido que atraviesa. Para evitar esto se debe disear bien las dimensiones de los barrotes, los mismos que se los pueden colocar en forma de T para mayor seguridad ante su deformacin. MUROS DE ALASLos muros de alas no son ms que estructuras de hormign hechas para salvaguardar y proteger las obras de toma. Para su construccin se debe determinar el mximo nivel de crecida de las aguas, pues este nivel nunca deben sobrepasar la altura del muro.GALERALa galera tiene la finalidad de conducir el agua desde la rejilla al canal. Esta est tapada con una losa de hormign armado y que en su parte superior sigue el mismo perfil que al azud macizo. Esta galera tiene una inclinacin que sigue la direccin del ro cuyo clculo debe estar en funcin del caudal circulante; as como tambin debe ser objeto de clculo el orificio de paso que deja pasar el agua hasta el derripiador.DESRIPIADORLa construccin del cajn derripiador es con la finalidad de almacenar la cantidad de material slido para su posterior evacuacin al ro mismo. Sus dimensiones estn en funcin de la facilidad para su limpieza y que este econmicamente factible.Vertederos

Cuando la descarga del lquido se efecta por encima de un muro o una placa y a superficie libre, la estructura hidrulica en la que ocurre se llama vertedero; ste puede presentar diferentes formas segn las finalidades a que se destine.

As, cuando la descarga se efecta sobre una placa con perfil de cualquier forma, pero con arista aguda, el vertedero se llama de pared delgada; por el contrario, cuando el contacto entre la pared y la lmina vertiente es ms bien toda una superficie, el vertedero es de pared gruesa. Ambos tipos pueden utilizarse como dispositivos de aforo en canales de riego. El punto o arista ms bajo de la pared en contacto con la lmina vertiente, se conoce como cresta del vertedero; el desnivel entre la superficie libre, aguas arriba del vertedero y la cresta, se conoce como carga.

Los vertederos se pueden dividir en: de pared delgada y de pared gruesa. Los tipos de vertederos de pared delgada corrientemente utilizados para medir agua de riego son los siguientes:

Trapezoidal o Cipolleti Rectangular Triangular, con escotadura de 90

Cuando se miden pequeos caudales, los resultados ms exactos se consiguen con el vertedero triangular de 90. Los vertederos requieren de un mantenimiento del cuenco amortiguador y proteccin del canal agua debajo de la cuenca y de alturas relativamente grandes.

La eleccin del tipo y las dimensiones del vertedero deben basarse en el caudal previsto y adems tomar en consideracin lo siguiente:

a. La carga no debe ser inferior a 6cm, ni superior a 60cm, considerando el caudal previsto;

b. Para vertederos rectangulares y trapeciales, la altura de carga no debe exceder de un tercio de la longitud de la cresta;

Las crestas del vertedero deben situarse a suficiente altura para que el agua que fluya sobre las mismas caiga libremente, dejando un espacio de aire debajo de los chorros y alrededor de los mismos1.6 DESARENADOR

Transicin de Entrada

Es el que une el canal de llegada con el desarenador, debe tratar de asegurarse una reduccin uniforme de velocidad en las secciones transversales del desarenador pues de esto depende la eficiencia de la sedimentacin. Esto se consigue con un ngulo de divergencia de las paredes. Este ngulo debe ser suave no mayor de 12.5 grados.

Cmara de Sedimentacin

En la cual las partculas slidas caen al fondo debido a la disminucin de velocidad producida por el aumento de la seccin transversal.Se ha probado que con velocidades mayores a 0.5m/s los granos de arena no pueden detenerse en una superficie lisa como es el fondo del desarenador. Por tal razn la seccin transversal de la cmara se la disea para velocidades que van de 0,1 a 0,4m/s y la profundidad media del desarenador puede variar entre 1 y 4 metros.

La forma del desarenador puede ser rectangular, trapezoidal o mixta. Al final de la cmara se construye un vertedero sobre el cual pasar el agua limpia hacia la conduccin, mientras ms pequea es la velocidad de paso por el vertedero menor turbulencia cruzar en el desarenador y arrastrara menor cantidad de material en suspensin.Vertedero de Paso Lateral

Por la cual pasara el agua limpia hacia la conduccin, mientras ms pequea es la velocidad de paso por el vertedero, menos turbulencia causara en el desarenador y menos material en suspensin arrastrara en su conduccin.

La velocidad mxima admisible de paso puede llegar a 1m/s y la carga hidrulica mxima sobre el vertedero ser 25cm.

Compuerta de Lavado

Por esta compuerta se desalojan los materiales depositados en el fondo el mismo que tiene una pendiente que puede estar entre 5 y 6%.

Para hacer la limpieza de la cmara se abre la compuerta de lavado las mismas que deben disearse para un caudal de lavado igual al caudal de captacin ms un caudal de lavado.

Qlimp = Qcapt + Qlav

Q = (Vol. Desarenador)/(tiempo de lavado)

La pendiente del caudal de evacuacin debe ser tal que produzca velocidades de 3 a 5m/s para una evacuacin eficiente del material depositado.

CANAL DIRECTO

Por el se da servicio mientras se est lavando el desarenador, operacin que se realiza en un corto tiempo. Cuando el desarenador es de dos cmaras ya no es necesario este canal pues las cmaras trabajaran alternadamente su proceso de limpieza.

CAPITULO II2.1 DISEO DE UNA TOMA DE FONDO

DATOS:

Q CAPT =2,35m3/s

Q C =11,50m3/s

i =25,0%

S =1,00cm

b =5,00cm

r=1,00m

=2Ton/m

CR =1800,00msnm

y =1400Kg/cm2

2.1.1CALCULO DE LA REJILLA

Antes de disear la rejilla debemos tener en cuenta las siguientes consideraciones tcnicas: La separacin entre las platinas (b) debe estar comprendida entre 2 a 6 cm. El ancho (a) y el alto (s) de la platina deber estar en funcin de las existentes en el mercado que generalmente varan en intervalos de 1/8 de pulgadas. Tienen una inclinacin con la horizontal de 0 y 20 para facilitar el paso de las piedras, pero segn Bouvard se podra llegar a 30 o hasta 40. La longitud (L) de la rejilla vara de 0.30 a 1.5 mts con la cual despreciar toda deformacin posible debido al peso del material de arrastre que pasa sobre ella.

2.1.2. DIMENSIONAMIENTO DE LOS BARROTES O PLETINAS

Peso especfico del material sumergido (s.)H2O 1Ton. / m3m 2,0 Ton. / m3 Formula s m - H2Os 2,0 - 1 =s 1,00 Ton. / m3

El volumen del material sobre la rejilla ser: Vol. = 1/6. . r3Vol. = 1/6 (3.1416) (1,00 m)3Vol. = 0,524 m3

El peso del material est dado por:G= Vol. x sG = 0,524 m3.x 1 Ton. / m3G = 0,524 Ton

Para calcular el ancho y el alto de la platina asumimos tres longitudes distintas: Longitud de la rejilla Momento mximo Momento resistente Ancho de pletinaDamos valores a L (0,5-1,0-1,5) y obtendremos la siguiente tabla para halla la seccin de la

platina (S x a):

iLL'MmxWa a' (com)Seccin

%mmTon-m(cm3)cmcmPletina (plg)

0,250,50,5150,0372,643,9825,401/2x2 1/8

0,251,001,0310,0715,075,5165,7151/2x2 1/4

0,251,501,5460,1057,506,7086,351/2x2 1/2

Cuando L (ancho galera) =0,50m Mmax= 0.04 ton-m

L1= 0.52 m

a=3,982 m

W= 2,64 m

Cuando L (ancho galera) =1,00 m Mmax= 0,071 ton-m

L1= 1,031 m

a=5,516 m

W= 5,07 m

Cuando L (ancho galera) =1,50 m Mmax= 0,105 ton-m

L1= 1,546m

a=6,708 m

W= 7,50 m

a =5,52cmL=1,00m

S=1,00cm

2.1.3. CALCULO DE LA REJILLA EN FUNSION DE OBSTRUCCIONPara determinar la longitud (L), el ancho (B) y la energa especfica (H) en funcin de la obstruccin de la rejilla nos valemos de la frmula expuesta inicialmente por E. Zamarn.Q = C.k.B.L.

Segn E. Zamarn: (1)

De donde: Q = Caudal captado C = Coeficiente de contraccin de la vena lquida. K = Coeficiente de reduccin de rea efectiva. B = Ancho de la rejilla L = Longitud de la rejilla. hm= Carga hidrulica sobre la rejilla.

El coeficiente de contraccin de la rejilla est dado por:C = Co - 0.325 i

De donde: Co = Coeficiente de forma de los barrotes; est en funcin de la relacina/b 4 Co = 0.60a/b 4 Co = 0.50 i = inclinacin de los barrotesEl coeficiente de reduccin del rea efectiva viene dada por:K = (1 - f) (b / b + s)

Segn Backmeteff - Boussineq:Q = 2.55 .C.K.B.L

(2)

De donde: Ho = energa especfica o carga hidrulicaDe la ecuacin anterior despejo Ho y obtenemos Ho = (Q / 2,55. C.K.B.L)2El ancho de la rejilla B est dado por: B = Q / 3,20 (C.K.L) 1.5El valor de Co ser de Co = 0.50 por la relacin a/b 4 5,52/5= 1,104 4El coeficiente de forma de los barrotes es: C = Co - 0.325.iC = 0, 5 0.325 (0.25)C= 0.42

Coeficiente de reduccin de rea efectivaPorcentaje de Taponamiento de la Rejilla; puede ser del 25 al 30 % depende del diseador. Para este caso f = 30% K = (1 f) [b / (b + s)]K = (1 0.3) [5/ (5 + 1)]K = 0,58

Utilizando la formula anteriores determinamos L, B y HoLongitud de la rejilla

B = 6,13 m

Carga Hidrulica

Dimensiones de la rejilla:Dimensiones de la Rejilla

LnBHo

( m )( m )( m )

0,517,340,19

1,006,130,38

1,503,340,57

Nota: los valores estn calculados de ah debemos escoger el que pueda cumplir de acuerdo al ancho del cauce del rio.En resumen las dimensiones de reja estn dado por: La longitud de la rejilla L=1.00 m El ancho de la rejilla B= 6,13 m Separacin de barrote a barrote b= 0.05 m Seccin de los barrotes: s x a; s x a 1/2x2 1/4. La energa especifica Ho= 0.38 mComprobacin:Q = 2.55 C.K.B.LQ = 2.55 (0.42) (0.58) (6,13) (1.00)Q= 2,35 m3/ seg

Comprobado

2.1.4 CALCULO DEL MUROS DE ALAConsideraciones Tcnicas: Para el clculo de los muros de ala se disea con el caudal de poca de crecida. Asumimos el bordo libre igual a 30% = 0.30m.Para disear los muros de ala debemos tomar en cuenta el caudal de crecida determinado en un perodo representativo. Con lo cual obtendremos una altura de ala H suficiente con la cual el nivel de crecida no lo rebasar y por consiguiente proteger la obra.Las frmulas a utilizarse sern:H = H + BH = Yc

De donde: H = Altura de muro de ala. BL = Bordo libre (asumimos BL = 0.30 m). H = Altura crtica Yc = Calado crtico Qc = Caudal de crecida (Qc = 12 m3 / seg.) B = Separacin entre muros (B = 21,00 m) g = Gravedad (g = 9, 81 m / s2)

Luego aplicando frmulas obtenemos: H = 3/2 Yc H = H + BL H = 3/2 (0.71) H = 0,65+0.30=0.95m m m

La altura de los muros ser: H= 1,45 m

La Cota Del Muro De Ala = La Cota De La Rejilla + La Altura De H La Cota Del Muro De Ala = 1800+1.45La Cota Del Muro De Ala = 1801.45 m

2.1.5 CALCULO DE LA GALERIA Para el Efecto Utilizaremos el mtodo de Zamarn que consiste en: Dividir la longitud total de la rejilla en varias partes iguales, para nuestro ejemplo lo dividimos en 5 partes.Siendo X la distancia del punto de origen hasta el punto del incremento en X (x), considerado:La velocidad en el origen debe ser de 1m/seg.La velocidad final en la galera debe estar entre los 2 a 3 m/seg.La velocidad en cualquier punto de la galera para que no exista sedimentacin debe ser mayor de 3 g.b CLCULO Y DISEO DE LA GALERIA Definimos el ancho B de la rejilla en partes iguales, de modo que para cada espacio x circule un caudal Qx.Zamarn que nos dice:x Qx = (Q/B) . X

De donde: Q = caudal de diseo. B = ancho de rejilla. X = distancia desde el origen.Esto nos indica que al dividir en ancho de la rejilla B en n partes iguales, el caudal que pasa por cada una de estos espacios x ser igual a Qx. Debemos tener en cuenta que la velocidad inicial (Va) debe ser de por lo menos 1 m/s. La velocidad final (Vf) debe ser comprendida entre 2 y 3 m/s, con lo cual se garantiza que los sedimentos sean arrastrados convenientemente. Debemos considerar la velocidad en cualquier punto de la galera y viene expresado por:Vx = [(Vf - Vo) / B].X + Vo

El gradiente hidrulico es determinado por J = (Vx2. n2) / R4/3

De donde:n= coeficiente de rugosidad de Manning comprendido entre 0,025 y 0,030. R = al radio hidrulico. La prdida de carga hf viene dada por: hf = J . X

Determinamos las prdidas locales por friccin. As mismo determinamos la carga por velocidad. Finalmente obtenemos la longitud de los perfiles verticales, medidos a partir de la rejilla, sumndole el calado (d), las prdidas por friccin y las cargas por velocidad.En este cuadro determinaremos los perfiles a partir de:

Clculo del Perfil de Fondo

Perfil = d + Suma ( hf ) + Vx2 / 2g

xQxVxAdPRR4/3JhfSumaVx2/2gPerfil

( m )m3/s( m/s )( m2 )( m )( m )( m )hf

0,000,0001,000,0000,0001,0000,0000,0000,0000,0000,0000,050970,051

1,230,4701,300,3620,3621,7230,2100,1250,0080,0100,0100,0860,458

2,450,9401,600,5880,5882,1750,2700,1750,0090,0220,0330,1300,751

3,681,4101,900,7420,7422,4840,2990,2000,0110,0420,0740,1841,001

4,901,8802,200,8550,8552,7090,3150,2150,0140,0690,1430,2471,245

6,132,3502,500,9400,9402,8800,3260,2250,0170,1070,2500,3191,509

m mm2

Hf = J.X

Cota Del Inicio De La Galera = Cota De La Rejilla Altura De La Pletina (espesor) Cota Del Inicio De La Galera = 1800 0.0552Cota Del Inicio De La Galera = 1799.94 m

Cota de espejo de agua en la entrada de la rejilla = Cota de la reja +Ho Cota de espejo de agua en la entrada de la rejilla = 1800m + 0.38mCota de espejo de agua en la entrada de la rejilla = 1800.38 m

2.1.6 CLCULO Y DISEO DEL ORIFICIO DE PASOEl orificio de paso debe ser calculado en funcin del caudal necesario que pasa a travs de l.Para el clculo del orificio de paso utilizaremos las siguientes frmulas.

De donde: Cd = Coeficiente de descarga= 0.50 (para este tipo de trabajo) hi = Carga al centro del orificio

L x aoA ( cm2 )Q( m3/s )Cota Mhi ( m )Cota Z

1x0,200,202,351798,6919,561798,49

1x0,600,602,351799,092,171798,49

1x0,700,702,351799,191,601798,49

1x0,800,802,351799,291,221798,49

1x0,900,902,351799,390,971798,49

1x1,101,102,351799,590,651798,49

1x1,001,002,351799,490,781798,49

Cota Z = Cota de la Rejilla perfil a distancia de 6,13 mCota Z= 1800-1,509 mCota Z=1798,49 mCota M= Cota Z + aoCota M=1798,49+0,70Cota M=1799.19 mCota en el centro del orificio = Cota Z + ao /2Cota en el centro del orificio = 1798,49 + (0,70/2)Cota en el centro del orificio = 1798,84 mCota del espejo de agua en temporada de sequa = Cota en el centro del orificio +hiCota del espejo de agua en temporada de sequa = 1798,84 +1,60Cota del espejo de agua en temporada de sequa = 1800,44

Esto significa que en pocas de sequa con una carga hidrulica de 44 cm ya abastece lo 2,35 m3/seg que se necesita para su captacin.

2.1.7 CALCULO DEL DESRIPIADORPara el clculo de desripiador nos valemos las condiciones econmicamente factibles, adems de la facilita en el momento de la limpieza por Lo tanto nuestro cajn desripiador quedara de 1.50 x 1.50 Diseo de la Tubera de Paso del Cajn Distribuidor al DesarenadorLa tubera transporta el caudal de diseo Desde el desripiador hasta el desarenador, por lo tanto su diseo debe ser exacto y debe de estar en marcado en los requerimientos de la obra como son cota, dimetro y longitud.Diseo de la Tubera de Paso del Cajn Distribuidor al Desarenador

Calculo de h2=hi+ao/2h2=1,60+0.70=2.30h2=2.30mCalculo de h1=h2-carga hidrulica en poca de sequa que es o.o6mh1=2.30-0.44=1,86h1=1,86m

Se disea con la carga total h1= 1,86

Diametro comercial

Con estas condiciones caudal Q: D=1000 mm y h2=2.30

Tiempo que el agua permanece en el cajn:

2.2 DISEO DEL DESARENADOR

Para el diseo nos basamos estos criterios:

Los desarenadores se disean para retener un determinado dimetro de partculas, por lo cual los dimetros mayores a este escogido se depositaran en el desarenador.Las partculas a sedimentar estn sometidas a dos movimientos:

1. Una traslacin horizontal con una velocidad uniforme Va2. Una traslacin vertical con una velocidad Vs que corresponde a la velocidad de sedimentacin de las partculas con dimetro ds.Para encontrar la velocidad de descenso o sedimentacin podemos recurrir a tablas de valores que estn en funcin del dimetro de las partculas a sedimentar. Puede utilizarse el grafico CF4 para obtener las velocidades de descenso de las partculas mismo que considera el dimetro y peso especfico del material. . S = s / H2O

La longitud de transicin podemos determinarla por: ; no 12.5

La longitud de cmara de desarenacin se la calcula por: K = Coeficiente de mayoracion que esta entre 1.20 y 1.50Hm= Profundidad media en el deserenadorVa = Velocidad de avance horisontal entre 0.1 - 0.4 m/segVs = Velocidad de cedimentacion vertical.

La velocidad de paso en el vertedero vertical no debe ser mayor a 1 m/s y el caudal de paso atraves del vertedero se la determina por

3/2 Q = k.b.H K = 2 /3 C d 2g

Cd = coeficiente de descarga, usualmente 0,62 b = Ancho necesario del vertedero para evacuar el caudal Q H = Carga sobre el vertedero. 0.25 La conpuerta de lavado y su orificio sumergido se la disea en borde . Q = Cd. A. 2g.hi Qevac = Cd.A . 2g.hi

Cd = 0,60hi = Altura desde el centro del orificio al espejo de agua

2.2.1 CALCULO DE LA LONGITUD DE TRANSICIN ( LT )

ASUMINOS: B1= 1,20 mB2= 3 m

La frmula est dada por :

2.2.2 CLCULO DE LA CAMARA DE DESARENACIONConsideraciones hidrulicas La seccin transversal de un desarenador se disea para velocidades de avance que varan entre ( 0,1 m / s y 0,4 m / s ) . Valor impuesto La profundidad media vara entre ( 1,5 0,4 ) metros. El coeficiente de descarga K vara entre ( 1,20 1,50 ) y es funcin de la importancia de la obra.

=1.18

La altura hi al inicio de la cmara seria:

VELOCIDAD DE INGRESO DE PARTICULAS ESFERICAS EN AGUA TRANQUILA PARA 10

2.2.3 CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR (LD)

LD = k . hm . Va / Vs Longitud del desarenador.De donde:hi = Altura al inicio de la cmarahf = hi + LD .i Altura al final de la cmarahm = (hf + hi) / 2 Altura media de la cmara

K = Coeficiente de Mayorizacin que esta entre 1.20 - 1.50 Asumo K= 1.30 = 2

En la figura . C. F. 4 con valores de d = 0,3 mm. y s = 2 encuentro el valor de V s que es igual a 4,0 cm / seg.= 0,04 m / s . Con una pendiente del 5%

Primera interaccin:

Asumo hm = hi = 2.40LD = k . hm . Va / Vs LD = 1,30x 2,36 x 0,2 / 0.04 LD = 15,33 m

hf = hi + LD * i hf = 2.36 + (15,33 x 0,05)hf = 3.12 mhm = (hf + hi) / 2 hm = (3,12 + 2,36) / 2hm= 2,74 m Segunda interaccin:

Asumo hm = 2.80 mLD = k . hm . Va / Vs LD = 1,30x 2,74 x 0,2 / 0.04 LD = 17, 82m

hf = hi + LD * i hf = 2.36 + (17,82 x 0,05)hf = 3,25 m

hm = (hf + hi) / 2 hm = (3,25 + 2,36) / 2hm= 2,80 m.

Tercera interaccin:

Asumo hm = 2.80 mLD = k . hm . Va / Vs LD = 1,30x 2,80 x 0,2 / 0.04 LD = 18,22 m

hf = hi + LD * i hf = 2.36 + (18,22 x 0,05)hf = 3,27 mhm = (hf + hi) / 2 hm = (3,27 + 2,36) / 2hm= 2,81 m Cuarta interaccin:

Asumo hm = 2.81 mLD = k . hm . Va / Vs LD = 1,30x 2,81 x 0,2 / 0.04 LD = 18,26 m

hf = hi + LD * i hf = 2.36 + (18,26 x 0,05)hf = 3,27 mhm = (hf + hi) / 2 hm = (3,27 + 2,36) / 2hm= 2,81 m

VALORES DEFINITIVOS

ho=2,36m

hm=2,81m

LD=18,29m

hf=3,27m

2.2.4 CALCULO DEL VERTEDERO DE PASO:

Criterio bsico: Para el vertedero de paso que debemos tomar en cuenta es su altura de carga (H 25 cm).

Cd=0.60

Hb

0,2510,61

0,2014,83

2.2.5 CALCULO DE LA COMPUERTA DE LAVADO

Por esta compuerta se desalojan los materiales depositados en el fondo del mismo que debe tener una pendiente del ( 2 al 6 ) %.

La compuerta de evacuacin se la disea para un caudal Q = Q cap. + Q lav .Q lavado. = V desarenador ./ t limpieza .

La gradiente del fondo debe ser tal que produzca velocidades de limpieza de( 3 a 5 ) m / s con lo que se consigue rapidez y eficiencia en la operacin de lavado.

CONSIDERACIONES HIDRULICAS

- La gradiente debe variar de 2 al 6 % con direccin a la compuerta de lavado.- El coeficiente de carga para orificio sumergido C d ser de 0,67.

La frmula est dada por:

(2) De donde: C d = Coeficiente de descarga para orificio sumergido.

A = rea transversal del vertedero h o = Altura de carga al centro del orificio Z = Altura de la compuertaIgualamos (1) y (2)

Tenemos:

Primera interaccin:

Asumo ho=hf= 3,27

Segunda interaccin:

Asumo 0,70

Orificio de salida

1,00m

0,80

SIGNIFICADO DE TERMINOS

QCAPTACIN = caudal a captarQCRECIDA = caudal de crecidai = inclinacin de la rejillaMmax = momento mximoG = peso del material sumergidoV = volumen

dimetro

peso especfico

peso especfico de los slidos

peso especfico del aguaB = ancho de la rejillaL = largo de la rejilla ( vista en planta vista proyectada )L = largo de la rejilla ( dimensin real )

esfuerzo ltimo del acero o lmite de fluencia del aceroW = momento resistenteW1 = modulo resistente I = momento de Inerciab = separacin entre pretinass = ancho de la pretinaa = espesor de la pretinaC = coeficiente de contraccin de la vena lquidaCo = coeficiente de formaK = coeficiente de reduccin de rea efectivag = gravedadf = porcentaje de obstruccinhm = altura media del espejo de agua sobre la rejaBL = borde libreYc = calado crticoH = carga de agua para el caudal de crecida

MURO = cota de muro

REJA = cota de reja

x = distancia desde el origen de la galera al punto consideradoV = velocidadVo = velocidad inicialVf = velocidad finalVx = velocidad en un punto xJ = gradiente hidrulicon = coeficiente de rugosidad de manninghf = prdida de cargaA = read = caladoP = permetro mojadoR = radio hidrulicoCd = coeficiente de descargahi = altura de cargaD = dimetro

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Las dimensiones de la rejilla ( B x L ) seleccionada dependen del clculo que estn relacionadas directamente con el caudal de captacin, es decir mientras mayor sea el caudal de captacin, mayor sern las dimensiones de la rejilla.

La seleccin de la rejilla ( s x a ), es seleccionada de tal forma en que ambas medidas se acoplen a dimetros de hierro comercial.

En el proceso de calcular las dimensiones de la rejilla ( B x L ), dichos valores son tomados de tal forma que el valor de L sea menor a 1.5 m y que el ancho de la reja B no se muy grande de acuerdo a la proporcin B y L.

En el diseo del dimetro de la tubera que comunica el cajn distribuidor con el desarenador, debemos tomar en cuenta, los criterios necesarios para que dicha tubera transporte el agua con una presin y velocidad adecuada sin que produzca daos.

Ya que mientras mayor sea el dimetro de la tubera, tanto mayor ser la presin y menor ser la velocidad del agua.

Mientras menor sea el dimetro de la tubera, tanto menor ser la presin y mayor ser su velocidad.

En el clculo del orificio de regulacin, mientras mayor sea el rea de dicho orificio, tanto menor ser la carga hidrulica en el cajn distribuidor.

Se recomienda que tiempo de estiaje, en el ro se deje fluir un Caudal Ecolgico a travs de la obra de toma con el fin de conservar el medio ambiente. Este caudal ecolgico por lo general es de 1m3.

Se recomienda adems que el lugar seleccionado para la construccin de la obra de toma, se encuentre lo ms cerca posible de una carretera, para facilitar el ingreso a dicha obra.

Se recomienda de forma general que la obra cumpla con parmetros de funcionalidad, seguridad, economa y esttica.