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• LEYDIN SALOME OVALLE FLOREZ

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EJERCICIO DE APLICACIÓN BOCATOMA DE FONDO

ASIGNATURA ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO PRESENTADO POR: DAVID BALLESTA PALACIOS JORGE ABADIA GARCIA PRESENTADO A: LUZ ESPERANZA MOYA

FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL CHOCO ¨DIEGO LUIS CORDOBA¨ QUIBDO-CHOCO MARZOO DE 2017

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Contenido INTRODUCCIÓN..................................................................................................................................3 OBJETIVO GENERAL............................................................................................................................4 OJETIVOS ESPECIFICOS.......................................................................................................................4 JUSTIFICACIÓN...................................................................................................................................5 SOLUCIÓN..........................................................................................................................................7 Diseño de la rejilla y canal de aducción........................................................................................7 Diseño de la cámara de recolección.............................................................................................10 Cálculo de la altura de los muros de contención..........................................................................10 Cálculo del caudal de excesos......................................................................................................10 Calculo de cotas...........................................................................................................................11 CONCLUSIÓN....................................................................................................................................12 BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................................13 Bibliografía.......................................................................................................................................13

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INTRODUCCIÓN

Las obras de captación tiene como objetivo el aprovechamiento del recurso hídrico de las fuentes naturales de agua como lo son los ríos, lagos lagunas, como ingenieros civiles en formación es de gran importancia conocer los parámetros y especificaciones técnicas para el diseño y construcción de las obras de captación, en nuestro caso nos toca diseñar una bocatoma de Fondo para las cuales existen unos criterios de diseños mínimos que se deben respetar para la consecución final de una bocatoma de fondo funcional y eficiente, en el diseño de esta obra de captación obtención de esta.

mostraremos el procedimiento matemático para la

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Diseñar y calcular una estructura de captación de agua con los requerimientos de diseño de una bocatoma de fondo.

OJETIVOS ESPECIFICOS



Calcular el valor de las cotas de los distintos elementos que hacen parte del diseño de la bocatoma de fondo.



Realizar los cálculos respectivos para la obtención de las dimensiones de los elementos que conforman la bocatoma de fondo.



Verificar que las dimensiones de los elementos que son objeto del diseño de la bocatoma de fondo cumplan con requisitos mínimos de diseño y funcionalidad.

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JUSTIFICACIÓN

Es de gran importancia para el ingeniero civil conocer, entender y aplicar los conceptos teóricos en el diseño de estructuras para la captación de agua, respetando los requisitos mínimos y especificaciones técnicas para el diseño y construcción de obras de captación con el objetivo final que es el aprovechamiento del potencial hidráulico de las fuentes hídricas en aras de darle utilidad a la materia prima que este caso es líquido vital el agua.

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL CHOCÓ Facultad de Ingeniería Civil Materia : Acueductos - Alcantarillados Semestre: I de 2017 Nivel : VIII Docente: Ing. Luz Esperanza Moya Lozano EJERCICIO DE APLICACIÓN Calcular las dimensiones de la bocatoma de fondo Información previa Caudal a captar o caudal e diseño: 27,5 L/s. Caudales de aforo del río: Caudal Mínimo: 0,520m3/s. Caudal Medio = 1,069m³/s. Caudal Máximo = 1,95 m³/s Ancho del río: El ancho del río en el lugar de captación es de 3.0 m. Cota Fondo del río en la captación = G1-256 G6-235 G11-287

G2-245 G7-237

G3-248 G8-238

G4-240 G9-250

Fondo del río en la captación: tomada de la anterior tabla Hallar las cotas: Lámina de agua sobre la presa: Diseño: Máxima: Promedio: Corona de los muros de contención: Canal de aducción Fondo aguas arriba Fondo aguas abajo Lámina aguas arriba Lámina aguas abajo Cámara de recolección Cresta del vertedero de excesos Cota de Fondo Fondo de la cámara de recolección es de 56cm.

G5-239 G10-236

G295 G297

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SOLUCIÓN El ancho de la presa se supone de 2,0 m La lámina de agua en las condiciones de diseño es de:

H=

Q 1.84∗L

H=

0,0275 1.84∗2

(

(

)

2 3

2 3

) = 0.038m

La corrección por las dos contracciones laterales es: L’ = L-0,*2*H => 2-0,1*2*0,038m = 1,99m Velocidad del rio sobre la presa:

Vr =(

Q )=> 0,0275 = 0,36m/s 1,99∗0,038 L ∗H

(

'

)

0,3m/s < 0,36m/s < 3,0m/s

OK

Diseño de la rejilla y canal de aducción El ancho del canal de aducción (B) se calcula a partir de la ecuación del alcance del chorro: 2

4

Xs =0,36∗V r 3 + 0,6∗H ( 7 ) => ecuación del alcance de chorro. 2

4

Xs =0,36∗0,36 3 +0,6∗0,038( 7 )=0,28m

4

3

Xi =0,18∗V r 7 +0,74∗H ( 4 ) 2

8

4

Xi =0,18∗0,36 3 +0,74∗0,038 7 = 0,16m B = Xs + 0,1m = 0,28m + 0,1m = 0,38m = 0,4m Longitud de la rejilla y número de orificios Se adoptan barrotes de 7/8" (0,022 m), con una separación entre ellos de seis centímetros. Por otra parte, se supone la velocidad entre barrotes igual a 0,2 m/s.

An = (

Q ) => ecuación del área neta. 0,9∗Vb

An = (

0,0275 ) = 0,15m 0,9∗0,2

Lr = (

An∗( Sr +0,022 ) ) => ecuación de la longitud de la rejilla. Sr +0 , B

Lr = (

0,15∗ ( 0,05+0,022 ) ) = 0, 54m 0,05+0,4

Se adopta 0,55 m de longitud de rejilla. Recalculando, se tiene: An = (

0,05 )*0,4*0,55 = 0,153m^2. 0,05+0,022

El número de orificios es de: N=(

AN 0,153 )=( ) =7,65 = 8 orificios. a∗b 0,05∗0,4

Se adoptan ocho orificios, separados entre sí 5 cm, con lo cual se tienen las siguientes condiciones finales:

An = 0,05*0,4*8 = 0,16m^2

Vb = (

Lr = (

9

Q 0,0275 ) =( ) = 0,19m/s o , 9∗An o , 9∗0,26

0,16∗( 0,05+0,022 ) ) = 0, 58m = 0,6m 0,05+0,4

Los niveles de agua en el canal de aducción son: • aguas abajo

he = hc =

1 3

Q2 g∗B2

( ) ( =

0,02752 9,81∗0,42

)

1 3

=0,078m

• aguas arriba: Lcana1 = Lreji1la + espesor del muro = 0,60 + 0,3 = 0,9 m Se adopta una pendiente, i = 5% iLc ho = 2∗he + he – 3

[

2

(

2 1 2

) ] – ( 23 )∗iLc

0,05∗0,90 ho = = 2∗0,078 + 0,078 – 3

[

2

(

2 1 2

) ] – ( 23 )∗0,05∗0,90 =0,097m

La altura total de los muros del canal de aducción es: Ho = ho + BL = 0,097 + 0,15 = 0,25m He = He + iLc = 0,25 + 0,05*0,90 =0,295m = 0,3m La velocidad del agua al final del canal es:

Ve =

0,0275 ( BheQ ) = ( 0,4∗0,078 ) = 0,88m/s

0,3m/s < 0,88m/s < 3,0m/s

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Ok

Diseño de la cámara de recolección 2

Xs =0,36∗V e 3 +

0,6∗he 4 = > ecuación del alcance de chorro. 7

2

4 Xs =0,36∗0,88 3 +0,6∗0,078 =0,47m 7 4

Xi =0,18∗V e 7 + 0,74∗he

3 4

2

4

Xi =0,18∗0,88 3 +0,74∗0,078 7 = 0,28m Bcámara = Xs +0,30 = 0,47m + 0,3 = 0,77m Por facilidad de acceso y mantenimiento, se adopta una cámara de1,20 m (en el sentido de Bcámara) por 1,50 m de lado. Cálculo de la altura de los muros de contención Tomando el caudal máximo del rio de 1,95m^3/s De la altura de la lámina de agua en la garganta de la bocatoma es.

H=

Q 1,95 ( 1,84∗L ) = ( 1,84∗2 ) = 0,66m

Dejando un borde libre de 34 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 supuesto un caudal medio del río de 1,069 m3/s. La altura de la lámina de agua en la garganta y el caudal de excesos son:

(

H=

Q 1.84∗L

2 3

) ( =

1,069 1.84∗2

2 3

) =0,44m

Qcaptado = cd Aneta*√ 2∗g∗H = 0,3*0,15*√ 2∗9,81∗0,44 = 0,13m/s Qexcesos = Qcaptado – Qdiseño = 0,13- 0,0275 =0,103m^3/s Las condiciones en el vertedero de excesos serán: Qexc Hexc = = 1.84∗Bcamara

(

Vexc =

2 3

0,103 == 1.84∗1,2

) (

2 3

) = 0,13m

Qexc 0,103 = = 0,65m Hexc∗Bcamara 0,13∗1,2 2

4

Xs =0,36∗0,66 3 +0,6∗0,044( 7 )=0,65m El vertedero de excesos estará colocado a 0,95 m (0,65 m + 0,3 m) de la pared aguas abajo de la cámara de recolección, quedando aguas arriba del mismo una distancia de 0,55 m (1,5 m - 0,95 m).

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Calculo de cotas Fondo del río en la captación Lámina sobre la presa Diseño Diseño Máxima Promedio Corona de los muros de contención: Canal de aducción Fondo aguas arriba Fondo aguas abajo Lámina aguas arriba Lámina aguas abajo Cámara de recolección: Lámina de agua Cresta del vertedero de excesos Fondo

236 236 236 236 236 +1

+0,04 +0,66 +0,44

= 236,04 = 236,66 = 236,44 = 237

236 236 235,75 235,5

-0,25 -0,30 + 0,097 + 0,078

= 235,75 = 235,7 = 235,65 = 235, 62

235,7 235,55 235,42

-0,15 -0,13 -0,56

= 235,55 = 235,42 =234,86

CONCLUSIÓN

Es fundamental conocer los métodos y los parámetros de diseños para obras de captación con la finalidad del aprovechamiento del recurso hídrico, siendo el ingeniero civil un recurso humano indispensable para llevar a la materialización de este tipos de estructuras hidráulicas aportando el conocimiento y el diseño correspondiente según las características y exigencias del proyecto que se desea llegar a materializar. Hemos realizado los cálculos respectivos para el diseño de la bocatoma de fondo donde se han encontrado las dimensiones de los elementos que conforman el sistema de captación cumpliendo con los requisitos mínimos de diseño y las cotas de sus elementos con respecto a un nivel establecido.

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BIBLIOGRAFIA

Bibliografía •

ELEMENTOS DE DISEÑO PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS

Ricardo Alfredo López Cualla 2ª.edicion

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