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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
INGENIERIA SANITARIA
DISEÑO DE LA BOCATOMA DE
FONDO
REALIZADO POR:Emma Burgos Torres
SOLICITADO POR:Ing. Jacinto Rojas
-SEXTO SEMESTRE
GRUPO #1
GUAYAQUIL – ECUADOR
INFORMACIÓN PREVIA
PERIODO DE DISEÑO (N).
Tratándose de la captación para un municipio intermedio, se debe diseñar en una sola etapa, para 20 años a partir de la fecha.
POBLACIÓN DE DISEÑO.
Pf=Pa(1+r )n
Pf=(4000hab)(1+0,029)20
Pf=7086hab
De acuerdo con la proyección de población realizada anteriormente, se tiene que la población para el año 2035 es de 7086 habitantes.
CAUDALES DE DISEÑOCaudal medio diario (cmd)
cmd=(Población ) (Dotación )
86.400
cmd=(7086hab )(200 ¿
hab.dia )
86.400cmd=16,4 ¿
s
Caudal máximo diario (CMD)
CMD=cmd . k1
CMD=(16,4 ¿s)(1,3)
CMD=21,32 ¿s
Perdida en la aducción
Perdidaaducción=5 %CMD=5 % (16,4 ¿s )=1.066 ¿
s
Perdida en la planta de purificación
Perdida planta purificación=4 % cmd=4 %(13,2778 ¿s )=0 ,8529 ¿
s
Caudal de diseño
Qd=Perdidaaducción+Perdida plantade purificación+CMD
Qd=(1,066+0,8529+21,32 ) ¿s
Qd=23,24 ¿s=0,0 2324
m ³s
AFORO DEL RIO
El caudal del rio en tiempo seco es de 0,25 m³/s, el caudal medio es de 0,7 m³/s y el caudal máximo es de 2 m³/s.
ANCHO DEL RIO.
El ancho de rio en el lugar de captación es de 3 m.
DISEÑO DE LA BOCATOMA DE FONDO
DISEÑO DE LA PRESA
El ancho de la presa se supone de 1,7 m.La lámina de agua en las condiciones de diseño es de:
H=( Q1,84 L )
23
H=( 0,0 2324m3/s1,84(1,9m) )
23
H=0,0354m
La corrección por las dos contracciones laterales es:
L'=L−0,2HL'=1,9m−0,2 (0,0354m )
L'=1 ,8929m
Velocidad del rio sobre la presa:
Vr= QL' H
Vr= 0,0 2324m3/s(1 ,8929m)(0,03 54m)
=0 ,3473ms
0,3ms<0 ,3473
ms
<3msOK
DISEÑO DE LA REJILLA Y CANAL DE ADUCCIÓNEl ancho del canal de aducción (B) se calcula partir d la ecuación del alcance del chorro:
Xs=0,36Vr23+0,60H
47
Xs=0,36 (0,3473ms)
2 /3
+0,60 (0,0354m)4 /7=0,2667m
Xi=0,18Vr4 /7+0,60H 3/4
Xi=0,18 (0,3473ms )
47 +0,60 (0,0354m )
34 =0 ,1587m
B=Xs+0,10B=0 ,2676 1+0,10B=0,3 667m
Se adopta una B=0,40m .
LONGITUD DE LA REJILLA Y NUMERO DE ORIFICIOSSe adoptan barrotes de 3/4” (0,0191 m), con una separación entre ellos de 5 centímetros. Por otra parte, se supone la velocidad entre barrotes igual a 0,2 m/s.
An= Q0,9Vb
An=0,0 2324m3/s
0,9 (0,2ms)
=0 ,1291m ²
An= aa+b
B Lr
Lr=(0 ,1291m2)(0,05m+0,0191m)
(0,05m)(0,4m)=0 ,6905m
Se adopta 0,70 m de longitud de rejilla. Recalculando, se tiene:
An= 0,05m0,05m+0,0191m
(0,4m ) (0,7m)=0,2028m2
El número de orificios es de:
N= AnaB
= 0,2028m2
(0,05m ) (0,4m )=10,1376orificios
Se adoptan 10 orificios, separados entre sí 5 cm, con lo cual se tienen las siguientes condiciones finales:
An=(0,05m ) (0,4m ) (10 )=0,20m2
Vb=0,01846m3/ s0,9(0,20m2)
=0,1291ms
Lr=(0,20m2 ) (0,05m+0,0191m)
0,05m+0,4m=0,6905m
Se adopta Lr mínimo de 0,7 m.
Los niveles de agua en el canal de aducción son: Aguas abajo:
he=hc=( Q 2
g B2 )13
he=( (0,01846m3 /s)2
(9,81m /s ²)(0,4m)2 )1/3
=0,0601m
Aguas arriba:
Lcanal=Lrejilla+espesor delmuroLcanal=0,7m+0,3m=1m
Se adopta una pendiente i=8 %
ho=[2he2+(he− iLc3 )
2]1 /2
−23iLc
ho=[2 (0,0601m )2+((0,0601m )− (0,08 ) (1m)3 )
2]12−2
3(0,08 ) (1m )
ho=0,0386m
La altura total de los muros del canal de aducción es:
Ho=ho+B . L=0,0386m+0,15m=0,1886mHe=Ho+iLc=0,1886m+(0,08 ) (1m)=0,2678m
La velocidad del agua al final del canal es:
Ve= QB∗he
Ve=0,01846
m ³s
(0,4m)(0,0601m)=0,7678
ms
0,3ms<0,7678
ms<3
msOK
DISEÑO DE LA CÁMARA DE RECOLECCIÓN
Xs=0,36Ve2/3+0,60he4/7
Xs=0,36 (0,7678ms)
2 /3
+0,60 (0,601m)4 /7=0,4222m
Xi=0,18Ve4 /7+0,60 he3 /4
Xi=0,18 (0,7678ms
)4 /7
+0,60(0,0601m)3/4=0,2446m
Bcamara=Xs++0,30m=0,7222m
Por facilidad de acceso y mantenimiento, se adopta una cámara de 1,20 (en el sentido de Bcamara) por 1,50 m de lado.El borde libre de la cámara es de 15 cm, por lo que el fondo de la cámara estará a 55 cm por debajo de la cota del fondo del canal de aducción a la entrega (suponiendo una cabeza de 0,40 m que debe verificarse una vez realizado el diseño de la aducción al desarenador).
CÁLCULO DE LA ALTURA DE LOS MUROS DE CONTENCIÓNTomando el caudal máximo del rio de 2,0 m³/s, la altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma es:
H=( Q1,84 L )
23
H=( 2m3/s1,84 (1,70m ) )
23=0,7422m
Dejando un borde libre de 26 cm, entonces la altura de los muros será de 1,0 m.
CÁLCULO DEL CAUDAL DE EXCESOS
Dentro de las condiciones iniciales del diseño, se ha puesto un caudal medio del rio de 0,7 m³/s. La altura de la lámina de agua en la garganta y el caudal de excesos son:
H=( Q1,84 L )
23
H=( 0,7m3/s1,84(1,70m))
23=0,3686m
Qcaptado=Cd Aneta√2gH
Qcaptado=(0,3 ) (0,20m2 )√2(9,81ms2 ) (0,3686m )=0,1614
m ³s
Qexcesos=Qcaptado−Qdiseño
Qexcesos=0,1614m ³s
−0,01846m3
s=0,1429
m ³s
Las condiciones en el vertedero de excesos serán:
Hexc=( Qexc1,84∗Bcamara )
23
Hexc=( 0,14291,84∗1,2 )
23=0,1612m
Vexc= QexcHexc∗Bcamara
Vexc= 0,14290,1612∗1,2
=0,7387m /s
Xs=0,36 (Vexc)23 +0,60(Hexc)
47
Xs=0,36 (0,7387)23+0,60(0,1612)
47=0,5056m
El vertedero de excesos estará colocado a 0,8056 m (0,5056m + 0,3m) de la pared de aguas debajo de la cámara de recolección, quedando aguas arriba del mismo una distancia de 0,6944 m (1,5 m – 0,8056m).