ETEG 503 Dise±o de Currculos y Dise±o Instruccional .ETEG 503 – Dise±o de Currculos y Dise±o
Diseño_Captacion
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DISEÑO DE CAPTACION
Registro de los Aforos de las Captaciones:
Nº Zona Caudal L (m)
C1 Las Abejas 1.00 lps 1,787.20C2 Las Piñas 1.10 lps 811.50C3 Los Cocos 4.20 lps 1,207.21
6.30 lps 3,805.91
ESQUEMA GENERAL DE LA TOMA DE AGUA
CAMARA DE CAPTACION:
Caudal de diseño = 6.300 Lts/seg. = 22.68 m³/hora
Predimensionamiento:Ancho interior: A 0.70 mLargo interior: L 0.70 mAltura interior: H 0.80 mEspesor de muros y losa 0.10 m
A= 0.70 mH= 0.80 m
h=0.50 m
L = 0.70 m e = 0.10 m
0.70 m
DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA CAPTACIONCriterios a tener en cuenta:- Se predimensionará los muros con las medidas anteriores.
Para la captación se diseñará una pequeña Cámara de Captación, cuyo fin principal será captar el agua del manantial; su cálculo se detalla en la siguiente hoja de Cálculo
Salida de agua
VALVULASCAJ A DE
Rebose y limpieza
GRAVA
CAMARA DECAPTACION
Rejilla
Cono derebose
- El cálculo consiste en Determinar el momento para dos casos 1.-Cuando El Elemento esta vacio y 2.- Cuando el elemento está lleno.
DATOS :
δs = 1.918Tn/m³ Peso especifico del suelo
δc = 2.4Tn/m³ Peso especifico del concreto
Ø = 21.30° Angulo de fricción interna
f'c = 210 Kg/cm²
fy = 4200 Kg/cm²
qt = 0.92 Kg/cm²
FSD = 1.50 Factor de Seguridad al Deslizamiento
FSV = 1.75 Factor de Seguridad al Volteo
θ 5.00° Inclinación del terreno
Coeficiente de fricción interna : f = TgØ = 0.390 es menor a 0.6 ………..ok!
Entoces el valor de f = 0.390
0.475
Ka * δs = 0.912 tn/m³
CUANDO EL ELEMENTO ESTA VACIO :
s/c = 0.20 Tn/ml 0.10 m P = 0.5 * ka * δs * h² s/c= 0.20 Tn/ml
W1= 0.16Tn/m
h = 0.85
0.60Tn P = 0.60Tn
Peso de losa = 0.336 Tn/m 0.316m
W2 = 1.246Tn/m
M = 0.189 Tn - m
0.80 m.
Factor por carga muerta (FCM) = 1.40
Factor por carga Viva (FCV) = 1.70
W1 = Ka *S/C *FCV = 0.162 P = (w1 + W2)*h /2 = 0.60Tn
W2 = W1 + (Ka * δs * h * FCM) = 1.246
M = ( W1 * h² / 2 ) + [ ( W2-W1) * h² / 6 ] = 0.189Tn-m
Peso de Losa = 0.10 m x 2.4Tn/m³ x 1.40= 0.336 Tn/m
Ka = Cosθ * [ cosθ - (cos²θ - cos²Ø)½ ] / [ cosθ + (cos²θ - cos²Ø)½ ] =
Momento = W * L² / 8= 0.027Tn-m
Analizando una franja de un metro de ancho, de los marcos en "U", tenemos el siguiente diagrama de momentos:
-0.162
0.027Tn-m
0.189
La tracción en el fondo será : T = W . L / 2 = 0.134 Ton.
CUANDO EL ELEMENTO ESTA LLENO :
F = δa * h² / 2
Peso de agua = 0.510 Tn/m
Peso de losa = 0.336 Tn/m
0.30 m.
0.60Tn F= 0.11Tn F= 0.11Tn P = 0.60Tn
0.100 0.316 m
M = 0.189
0.80 m.
Peso de agua = 0.30 m x 1.0Tn/m³ x 1.70= 0.510 Tn/m
Momento resultante originado en los muros = P*0.32- F*0.10 = 0.189 - 0.011 = 0.178Tn-m
Momento originado por el peso de la losa y el peso del agua : Wt = 0.336 + 0.510 = 0.846Tn/m
Momento = Wt * L² / 8= 0.068Tn-m
Analizando una franja de un metro de ancho, de los marcos en "U", tenemos el siguiente diagrama de momentos:
0.668
0.85Tn-m0.178
Cálculo de acero en las paredes, debido a los esfuerzos calculados:
Acero Vertical
f'c (Kg/cm²) 210
fy (Kg/cm²) 4200 p min = 0.0020
ßi 0.85
¢ 0.9 a = As* fy / (ßi * f'c * b )
recubrim 2.50cm As = M / [ ¢ * fy * (d - a/2) ]
Areas Ø 1/4" Ø 3/8" Ø 1/2" Ø 5/8" Ø 3/4" Ø 1"
As (cm²) 0.32 0.71 1.27 1.98 2.85 5.07
M(Tn-m) b (cm) d(cm) a (cm) As (cm²) As min p=As/bd n° Varilla Total Disposición
Losa 0.668 100.00 5.00 0.915 3.89 1.00 0.0078 6 4.275 Ø 3/8 @ 0.17
Muro 0.189 100.00 5.00 0.241 1.02 1.00 0.0020 6 4.275 Ø 3/8 @ 0.17
Ecuación : Y = K . X³cuando X= 0.80Y = Mau = 0.1890Entonces : K = 0.369
Ø 3/8 @ 0.33Lc= 0.63 m. Mau / 2 = K . Lc³ = 0.095
Entonces : Lc = 0.63 m.
d ó 12Ø h = 0.80 m.d= 5.00
0.28 m. 12Ø = 11.43Ø 3/8 @ 0.17
0.1890 Tn-m 0.10 mDiagrama de Momento
Cortante asumido por el concreto en una franja de 1.00 m.:
b= 100cm.
d = 0.050 m. Ø = 0.85
Vc = 3.079 Ton.
La tracción en el fondo de la losa es igual a: Vu = T = 0.134 Ton. T < Vc ………... ok!
Vc = Ø 0.5 √210 * b * d , siendo
Acero Horizontal :
Para el cálculo del acero horizontal, se asumirá el As minimo Ø 3/8 @ 0.17
Disposición final de acero en muros y losas:
Ø 3/8 @ 0.170.80 m.
Ø 3/8 @ 0.17
0.10 m
0.05 0.10 m 0.70 m. 0.1 0.05
LINEA DE CONDUCCION
CAPTACION - LAS ABEJAS
Datos necesarios: 0.00100 m³ / seg = 1.000 Lts/seg.
1,787.20 m.Forma de ingreso = Abocinada, Perdida= 0.05 *V²/2g
Calculo del Diametro economico, aplicamos la formula de Bresse :
D= 1.20 * 0.00100 ½Remplazando : D = 0.0379 m Asumiendo un D = 2 1/2''
Velocidad: V = Velocidad en la tubería = Q / A = 0.00100 / 0.003167V = 0.316 m/seg.
hf = 10.60 *
3.41 m
Accesorio K Cantidad hfValvula de esfera 10.00 0 0.0000
Valvula de mariposa 5.00 0 0.0000Valvula de antirretorno 2.50 0 0.0000
El fin es evitar fisuras grandes devido a la contracción y cambios de temperatura, para ello utilizamos la cuantia mínima como lo estipula las normas peruanas de concreto armado E060 y el ACI 318-89 para el caso de muros y losas.
Q diseño =
L tubería =
D = K * Q1/2 k = Constante dependiente del precio de la Energia Electrica, de los materiales y de la maquinaria empleada,
varia con el tiempo y la región considerada, K esta comprendido entre 0.7 a 1.6, en el Perú normalmente se
usa K = 1.2
Q = Qdiseño
Perdidas de Carga por tubería hf t : *Q1.85 * L
C1.85 * D4.87
hf tuberia =
Perdida de Carga por accesorios hf a :
h = K V2 / 2g
Valvula de compuerta 0.19 1 0.0010T 1.80 1 0.0091Codo 90º 0.90 0 0.0000Codo 45º y 22.5º 0.42 16 0.0342
0.04 m
El ingreso es abocinado, entonces
0.05 *V² / 2g
0.0003 m
Perdida de Carga Total HF : HF = 3.41 m + 0.045m = 3.45 mEsta perdida definirá la gradiente de Energia entre la captación y la P.T.
Pendiente Disponible (Sd) : Cota de Salidad (A) = 919.00 m.s.n.m.Cota de Llegada (B) = 750.00 m.s.n.m.
Sd = Cota A - Cota B - HF = 165.55 = 0.093L 1787.20
HF = 3.45 m
Calculo del caudal con esta pendiente :
Aplicando Hazen - Williams :C = 150 Coeficiente de Fricción para Tuberias PVC
Remplazando : Q = 0.00819 m³ / seg
CUMPLE Q ES > Q diseño
CAPTACION - LAS PIÑAS
Datos necesarios: 0.00110 m³ / seg = 1.100 Lts/seg.
811.50 m.Forma de ingreso = Abocinada, Perdida= 0.05 *V²/2g
Calculo del Diametro economico, aplicamos la formula de Bresse :
D= 1.20 * 0.00110 ½Remplazando : D = 0.0398 m Asumiendo un D = 2 1/2''
Velocidad: V = Velocidad en la tubería = Q / A = 0.00110 / 0.003167V = 0.347 m/seg.
hf = 10.60 *
1.84 m
Accesorio K Cantidad hfValvula de esfera 10.00 0 0.0000
hf accesorios =
Perdida de Carga por Ingreso hf i :
h ingreso =
h ingreso =
Q = 0.278 * S0.54 * C * D2.63
Q diseño =
L tubería =
D = K * Q1/2 k = Constante dependiente del precio de la Energia Electrica, de los materiales y de la maquinaria empleada,
varia con el tiempo y la región considerada, K esta comprendido entre 0.7 a 1.6, en el Perú normalmente se
usa K = 1.2
Q = Qdiseño
Perdidas de Carga por tubería hf t : *Q1.85 * L
C1.85 * D4.87
hf tuberia =
Perdida de Carga por accesorios hf a :
Valvula de mariposa 5.00 0 0.0000Valvula de antirretorno 2.50 0 0.0000Valvula de compuerta 0.19 1 0.0010T 1.80 1 0.0091Codo 90º 0.90 0 0.0000Codo 45º y 22.5º 0.42 3 0.0064
0.02 m
El ingreso es abocinado, entonces
0.05 *V² / 2g
0.0003 m
Perdida de Carga Total HF : HF = 1.84 m + 0.017m = 1.86 mEsta perdida definirá la gradiente de Energia entre la captación y la P.T.
Pendiente Disponible (Sd) : Cota de Salidad (A) = 831.50 m.s.n.m.Cota de Llegada (B) = 750.00 m.s.n.m.
Sd = Cota A - Cota B - HF = 79.64 = 0.098L 811.50
HF = 1.86 m
Calculo del caudal con esta pendiente :
Aplicando Hazen - Williams :C = 150 Coeficiente de Fricción para Tuberias PVC
Remplazando : Q = 0.00845 m³ / seg
CUMPLE Q ES > Q diseño
CAPTACION - LOS COCOS
Datos necesarios: 0.00420 m³ / seg = 4.200 Lts/seg.
1,207.21 m.Forma de ingreso = Abocinada, Perdida= 0.05 *V²/2g
Calculo del Diametro economico, aplicamos la formula de Bresse :
D= 1.20 * 0.00420 ½Remplazando : D = 0.0778 m Asumiendo un D = 3 ''
Velocidad: V = Velocidad en la tubería = Q / A = 0.00420 / 0.00456V = 0.921 m/seg.
hf = 10.60 *
13.47 m
Accesorio K Cantidad hf
h = K V2 / 2g
hf accesorios =
Perdida de Carga por Ingreso hf i :
h ingreso =
h ingreso =
Q = 0.278 * S0.54 * C * D2.63
Q diseño =
L tubería =
D = K * Q1/2 k = Constante dependiente del precio de la Energia Electrica, de los materiales y de la maquinaria empleada,
varia con el tiempo y la región considerada, K esta comprendido entre 0.7 a 1.6, en el Perú normalmente se
usa K = 1.2
Q = Qdiseño
Perdidas de Carga por tubería hf t : *Q1.85 * L
C1.85 * D4.87
hf tuberia =
Perdida de Carga por accesorios hf a :
Valvula de esfera 10.00 0 0.0000
Valvula de mariposa 5.00 0 0.0000Valvula de antirretorno 2.50 0 0.0000Valvula de compuerta 0.19 1 0.0010T 1.80 1 0.0091Codo 90º 0.90 0 0.0000Codo 45º y 22.5º 0.42 6 0.0128
0.02 m
El ingreso es abocinado, entonces
0.05 *V² / 2g
0.0022 m
Perdida de Carga Total HF : HF = 13.47 m + 0.025m = 13.49 mEsta perdida definirá la gradiente de Energia entre la captación y la P.T.
Pendiente Disponible (Sd) : Cota de Salidad (A) = 787.00 m.s.n.m.Cota de Llegada (B) = 750.00 m.s.n.m.
Sd = Cota A - Cota B - HF = 23.51 = 0.019L 1207.21
HF = 13.49 m
Calculo del caudal con esta pendiente :
Aplicando Hazen - Williams :C = 150 Coeficiente de Fricción para Tuberias PVC
Remplazando : Q = 0.00570 m³ / seg
CUMPLE Q ES > Q diseño
h = K V2 / 2g
hf accesorios =
Perdida de Carga por Ingreso hf i :
h ingreso =
h ingreso =
Q = 0.278 * S0.54 * C * D2.63