Captacion Horizontal
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CAPTACION1.- UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN
UTM : 8601970 - E 525785 - NCOTA : 3258 m.s.n.m.LOCALIDAD : alrededores de juliacaDISTRITO : JULIACAPROVINCIA : SAN ROMANREGION : PUNO
2.- OBJETIVOEs obtener el caudal que existe en dicho manantial
3.- AFORO DE MANANTIAL
N° PRUEBATIEMPO VOLUMEN CAUDAL
(segundos) Prom. (Seg) (Litros) (lt./seg.)1 1.85
1.86 3.67 1.97
2 1.873 1.834 1.865 1.896 1.88
4.- AFORO DE UNA CORRIENTE SUPERFICIAL
COMO AFORAR UN RIACHUELO
DISEÑO DE CAPTACION HORIZONTAL
1.- AFORO DEL MANANTIAL CENTRO POBLADO A ABASTECER
Q = 1.97 l/seg HABITANTES 600 hab.Q t = 0.002 m3/seg
2.- CALCULO DE CAUDALES DE DISEÑO
CRITERIOS PARA ESTABLECER LA DOTACION DOTACION POR REGION Y ALTITUD msnmPOBLACION (HABITANTES) DOTACION (lt/hab/dia) COSTA NORTE
HASTA 500 60 SUR500 - 1000 60-80 SIERRA > 1500 msnm
1000 - 2000 80-100 < 1500 msnmDOTACION PARA EL TIPO DE REGION GEOGRAFICA SELVA
REGION DOTACION (lt/hab./dia) DOTACION POR EL TAMAÑO DE LA POBLACION Y CLIMACOSTA 60 CLIMASIERRA 50 FRIOSELVA 70 2000 a 10000 120 lt/hab/dia
10000 a 50000 150 lt/hab/dia> 50000 200 lt/hab/dia
DOTACION = 50 lt/hab./dia Qp = 0.347222222222
CAUDAL MAXIMO DIARIO(Qmd)K1 = 1.5 (recomendado RNE)
Qmd=
CAUDAL MAXIMO HORARIO(Qmh)K2 = 2.5 (recomendado RNE)
2000 a 10000 hab Qmh=
3.- ANALISIS DE LA POBLACION
Pf = 10000 hab. afectada con el crecimiento poblacional de 20 años8.00 Hab./lote asumimos
Lotes = 1250 lotes por abastecer
POBLACION (habitantes)
DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO DE CAPTACION DE UN MANANTIAL
A.- CÁLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE EL AFLORAMIENTO Y LA CAMARA HÚMEDAEs necesario conocer la velocidad de pase y la perdida de carga sobre el orificio de salida (Fig. 1.1)Según la ecuacion de Bernoulli entre los puntos 0 y 1 , resulta:
Considerando los valores de Po, Vo, P1 y h1 igual a cero, se tiene:
Ec. 1
Donde:ho = Altura entre el afloramiento y el orificio de entrada (se recomienda valores de 0.40 a 0.50 m).V1 = Velocidad teorica en m/sg = Aceleracion de la gravedad.
Mediante la ecuacion de continuidad considerando los 1 y 2 se tiene:
Como: Ec. 2
Donde:V2 : Velocidad de pase (se recomienda valores menores o iguales a 0.60 m/s)Cd : Coeficiente de descarga en el punto 1 (se asume 0.80) ¿Por qué se asume 0.80?
Reemplazando el valor de V1 de la ecuacion 2 en la ecuacion 1, se tiene:
ℎ_0=1.56 〖𝑉 _2〗^2/2𝑔
ℎ_0= 〖𝑉 _1〗^2/2𝑔
𝑃𝑜/ɣ+ℎ𝑜+ 〖𝑉 _0〗^2/2𝑔=𝑃1/ɣ+ℎ1+ 〖𝑉 _1〗 ^2/2𝑔
𝑄_1= _𝑄 2𝐶_𝐷∗𝐴_1∗𝑉_1=𝐴_2 _∗𝑉 2𝐴_1=𝐴_2 𝑉_1= _𝑉 2/𝐶_𝑑
ho es definida como la carga necesaria sobre el orifcio de entrada que permite producir la velocidad de pase:En la Fig. 1.2 se observa:
Hf : Perdida de carga que sevira para determinar la distancia entre el afloramiento y la caja de captacion (L)
V2 = 0.6 m/seg ho se recomienda entre 0.40-0.50 mHf = 0.37134694 m ho = 0.028653061224
L = 1.00 m
B.- CÁLCULO DEL ANCHO DE LA PANTALLA
Donde:Qmax: Gasto maximo de la fuente en l/sV : Velocidad de paso (se asume 0.50 m/s siendo menor que el valor maximo recomendado de 0.60 m/s)A : Area de la tuberia en m2.Cd : Coeficiente de descarga (0.60 a 0.80 )g : Aceleracion de la gravedad 9.81 m/s2h : Carga sobre el centro del orificio (m)
NUMERO DE ORIFICIOS:Se recomienda usar diametros menores de 2". Si se obtuvieran diametros mayoressera necesario aumentar el numero de orificios (NA), siendo:
𝐿=𝐻_𝑓/0.30
𝐴=𝑄_𝑚á𝑥/𝐶𝑑𝑥𝑉
𝐷 𝑠𝑒𝑟á 𝑑𝑒𝑓𝑖𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎𝑛𝑡𝑒:𝐷= 〖 (4𝐴/𝜋)〗^(1/2)
𝑁𝐴=(Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜)/(Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜)+1𝑁𝐴= 〖 (𝐷_1^ /𝐷_2^ )〗^2+1𝑏=2(6𝐷)+𝑁𝐴𝐷+3𝐷(𝑁𝐴−1)
𝐻=𝐻_𝑓+ℎ_0
𝐻_𝑓=𝐻−ℎ_0
Qmax = 1.97 l/segAsumimos Cd = 0.8 (coef. De descarga)
A = 0.0041 m2D = 7.230 cm ≈ 3 pulg
Asumimos D = 1 1/2 pulg (max. 2")NA = 5.00 ≈ 5
b = 43 1/2 pulg ≈ 110.49 cm
b = 110 cm
C.-CÁLCULO DE LA ALTURA DE LA CAMARA HUMEDA
A = 10 cm Hmin = 30 cmB = 7.62 cm Ht = 80.62 cmD = 3 cmE = 30 cm
H = 1.66 cm
D.-DIMENSIONAMIENTO DE LA CANASTILLA
Diametro de la canastilla = 3 pulgL = 4.5 pulg ≈ 11.43 cmL = 9 pulg ≈ 22.86 cm
L asumido = 20 cm
Ancho de ranura = 5 mm Ar =Largo de ranura = 7 mm
𝑏=2(6𝐷)+𝑁𝐴𝐷+3𝐷(𝑁𝐴−1)
𝐻_𝑡=𝐴+𝐵+𝐻+𝐷+𝐸
H=1.56 𝑉^2/2𝑔=1.56 (𝑄^2 𝑚𝑑)/(2𝑔𝐴^2 )
𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑎 (𝐿)𝑠𝑒𝑎 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 𝑎 3𝐷𝑐 𝑦 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 𝑎 6𝐷𝑐
𝐴_𝑡=2𝐴𝑐
Ac = 0.0011 m2At = 0.0023 m2 (At no debe ser mayor al 50% de Ag)
Dg = 3 pulgL = 0.20 m
Ag = 0.0076 m2
N° de ranuras = 65
E.- TUBERIA DE REBOSE Y LIMPIEZA
D = 1.94 pulg
D = 2 pulg y un cono de rebose de 2 x 4 pulg
𝐴_𝑔=0.5𝑥𝐷_𝑔 𝑥𝐿
𝐷=(0.71𝑥𝑄^0.38)/ ℎ〖 𝑓〗 ^0.21
𝐴_𝑡=2𝐴𝑐
𝐴𝑐=(𝜋 〖𝐷𝑐〗 ^2)/4𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠=(Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠)/(Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠)
DISEÑO DE CAPTACION HORIZONTAL
DOTACION POR REGION Y ALTITUD msnm70 lt/hab/dia60 lt/hab/dia50 lt/hab/dia60 lt/hab/dia70 lt/hab/dia
DOTACION POR EL TAMAÑO DE LA POBLACION Y CLIMACLIMA
TEMPLADO Y CALIDO150 lt/hab/dia200 lt/hab/dia250 lt/hab/dia
l/seg Pf = 600 hab.
0.520833333333 l/seg
0.868 l/seg
afectada con el crecimiento poblacional de 20 años
DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO DE CAPTACION DE UN MANANTIAL
Es necesario conocer la velocidad de pase y la perdida de carga sobre el orificio de salida (Fig. 1.1)
ho = Altura entre el afloramiento y el orificio de entrada (se recomienda valores de 0.40 a 0.50 m).
¿Por qué se asume 0.80?
ho es definida como la carga necesaria sobre el orifcio de entrada que permite producir la velocidad de pase:
Hf : Perdida de carga que sevira para determinar la distancia entre el afloramiento y la caja de captacion (L)
ho se recomienda entre 0.40-0.50 m 6Dm
V : Velocidad de paso (se asume 0.50 m/s siendo menor que el valor maximo recomendado de 0.60 m/s)
(At no debe ser mayor al 50% de Ag)
y un cono de rebose de 2 x 4 pulg
𝐴_𝑡=2𝐴𝑐
𝐴𝑐=(𝜋 〖𝐷𝑐〗 ^2)/4𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠=(Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠)/(Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑢𝑟𝑎𝑠)
CALCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTOPF= 80000 HAB
DOTACION= 200 L/SQ= 3.00 L/S
QPROMEDIO= 0.1851852 M3/SEGQ MAXD= 0.2777778 M3/SEGQ MAXH= 0.5000000 M3/SEG
VOLUMEN DE REGULACIONV= 0.041666666667
VOLUMEN CONTRA INCENDIOSNRO QHIDRANTE n horas V
2 15 43 15 4
VOLUMEN DE RESERVAV= QMAXH*4 HORAS
Vreg+Vinc VtannqueVreg+Vres
v= 300 m3
HORASDEMANDAS (SALIDAS)
DIFERENCIAS
0 1 100 45 551 2 100 45 552 3 100 45 553 4 100 45 554 5 100 45 555 6 100 60 406 7 100 90 107 8 100 135 -358 9 100 150 -509 10 100 150 -50
10 11 100 150 -5011 12 100 140 -4012 13 100 120 -2013 14 100 140 -4014 15 100 140 -4015 16 100 130 -3016 17 100 130 -3017 18 100 120 -2018 19 100 100 019 20 100 100 020 21 100 90 1021 22 100 90 1022 23 100 80 2023 24 100 60 40
TOTAL 2400 2400MAXMIN
MAX A
SUMINISTRO (ENTRADA) Q BOMBEO (%)
DEMANDA HORARIA EN % (1)
DEMANDAS (SALIDAS)
55 135110 190165 245220 300275 355315 395325 405290 370240 320190 270140 220100 18080 16040 1200 80
-30 50-60 20-80 0-80 0-80 0-70 10-60 20-40 400 80
32580
325
DIFERENCIAS ACUMULADAS +(80 MAX DE)DIFERENCIA
ACUMULADA
0 5 10 15 20 25
-150
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
350
Chart Title
Column C Column G