Manual De Diseño De Bocatomas

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CAPTACION CON VENTANA Y BARRAJE FIJO


1.-DATOS DE DISEÑO

a) TIPO DE BOCATOMA: De derivación con barraje fijo (la elección de tipo de bocatoma dependerá de las características, clima, meteorología lugar, caudal del rio)

b) ANCHO DEL RIO : 15 metros
c) CAUDAL DE DISEÑO: [pic] (dependerá de los requerimientos y cálculos hechos para la irrigación)

d)PENDIENTE DEL RIO (PROMEDIO): 0.02 O 2% (se debe elegir con el criterio de que no cause erosiones ni sedimentación)


2.-CÁLCULO DEL CAUDAL DE AVENIDA EN EL RIO

Previo al diseño de la ventana de captación debe determinarse la velocidad en el río, además de otros parámetros hidráulicos como área mojada, perímetro mojado, radio hidráulico y el caudal.

El área mojada en el rió se mide a 5 m.aguas arriba, en el eje de toma y 5 m. aguas abajo, hallándose posteriormente el promedio.

Se recomienda tomar como mínimo 3 mediciones tanto aguas arriba como aguas debajo de la captación

[pic]

Área a 5 m. aguas arriba:

[pic]

Área en el eje de captación:

[pic]

Área a 5 m. aguas abajo:

[pic]

[pic]
[pic]


Igualmente el perímetro mojado se halla en los mismos ejestomados para medir el área.

Perímetro a 5 m. aguas arriba: [pic]
Perímetro en el eje de toma: [pic]
Perímetro a 5 m. aguas abajo: [pic]

[pic]
[pic]


Cálculo del RADIO HIDRAULICO

[pic]
Radio hidráulico=0.605m

Cálculo de la velocidad:

Por Manning tenemos:

[pic]

Donde:

V: velocidad m/s
R: radio hidráulico
S: pendiente
n: coeficiente de rugosidad em rios varian de 0.05a 0.01

Reemplazando nuestros valores tenemos:

[pic]

V=2.023 m/s

Cálculo del caudal en su máxima avenida

[pic]


El tirante del río será

Y=2R=2*0.605
Y=1.21m


3.-CÁLCULO DE LA VENTANA DE CAPTACION

Para el cálculo de la ventana de captación se toman en consideración dos procedimientos

a) Se calcula la altura de la ventana en función de las características del canalaductor

b) Cuando se considera el ingreso del caudal como un orificio ahogado o un vertedor. El primer caso se dará cuando el río esta en máxima avenida y el segundo cuando el río esta en su mínima avenida o estiaje.

De ambos procedimientos el más minucioso es el primero puesto que analiza las pérdidas de cargas originadas por las características de diseño de la bocatoma.

Para el caso delpresente ejemplo se van analizar ambos procesos.

PRIMER PROCEDIMIENTO

Para la determinación de altura de carga de la ventana se deben calcular previamente los elementos del canal rectangular, para que, por continuidad y Bernoulli se calcule la altura de carga antes dicha

a) Cálculo del canal rectangular

Se tiene la formula de Lisandro Mercado

[pic]




Donde:

β = varia de0.595 (para flujo laminar)
0.608 (para flujo turbulento)
n : coeficiente de rugosidad del canal ( concreto liso =0.014)
S: pendiente del canal
Q=caudal de diseño [pic]




Cálculo de la velocidad

[pic]

[pic]
Se elige le valor de [pic]= 0.595 debido a que el flujo del agua se hace laminar al entrar al canal aductor


V=0.922m/s

Cálculo del área hidráulica

[pic]

Cálculodel tirante hidráulico

[pic] según Etcheverri
[pic] según Molesword

[pic]

[pic]


Se asume el mayor por seguridad

d = Y=0.43m≈0.45m

Cálculo de la base del canal

[pic]
b = 1.20m

[pic]

Cálculo del perímetro mojado

P=b+2Y=1.20+2*0.45

P=2.10m





Cálculo del radio hidráulico

[pic]
b) Geometría del bocal de captación

[pic]





Cálculo de BernoulliFORMULA GENERAL DE BERNOULLI

[pic]
[pic]= 0 debido a que no hay inclinación notable que se pueda apreciar
No hay inclinación o se desprecia por ser muy pequeña

[pic]


Hf= no hay pérdidas de carga, es insignificante debido a que el flujo e laminar

Ahora

[pic]

Reemplazando

[pic]


Resolviendo tenemos por tanteos

[pic]0.60 12.254
[pic]0.55 11.365
[pic]0.56...