diseño de captacion 1

MEMORIA DE CALCULO__________________

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PROYECTO : "CONSTRUCCION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE CASERIO SAUCEPAMPA -KAÑARIS, PROVINCIA FERREÑAFE, DEPARTAMENTO LAMBAYEQUE

DISEÑO HIDRAULICO Y DIMENSIONAMIENTO

A) PARA LA CAPTACION DE UN MANANTIAL DE LADERA Y CONCENTRADO

Para el dimensionamiento de la captación es necesario conocer el caudal máximo de la fuente, de modo que el diámetro de los orificios de entrada a la cámara húmeda sea suficiente paracaptar este caudal o gasto. Conocido el gasto, se puede diseñar el área de orificio en base a una velocidad de entrada no muy alta y al coeficiente de contracción de los orificios.

Cálculo de la distancia entre el afloramiento y la cámara húmedaEs necesario conocer la velocidad de pase y la pérdida de carga sobre el orificio de salida. En la figura 1, aplicando la ecuacion de Bernoulli entre los puntos 0 y 1, resulta:0

Considerando los valores de Po, Vo, P1y h1 igual a cero, se tiene:

1 2(a)

Donde:ho = Altura entre el afloramiento y el orificio de entrada (se recomiendan

Fig. 1: Flujo del agua en un orificio de pared gruesa Valores de 0.4 a 0.5m.)

Mediante la ecuacion de continuidad considerando los puntos 1 y 2, se tiene:Q1 = Q2

(b)

o iguales a 0.6 m/s). Cd = Coeficiente de descarga en el punto 1 (se asume 0.8).

( c )

producir la velocidad de pase.

V12 = Velocidad teorica en m/s.

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2

Cd x A1 x V1 = A2 x V2

Siendo A1 = A2 Donde V2 = Velocidad de pase (se recomiendan valores menores

Reemplazando el valor de V1 de la ecuación (b) en la ecuación (a), se tiene:

ho = 1.56 V 2² 2g

Para los cálculos, ho es definida como la carga necesaria sobre el orificio de entrada que permite

Po + ho + Vo² = P1 + h1 + V1² 2g

2g

ho = V12

2g

V1 = V2

Cd


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0

1 2

Fig. 2: Carga disponible y pérdida de carga

En la figura 2 se observa:

y la caja de captación (L).

(d)

( e )

DATOS :Se tiene el manantial de ladera cuyo rendimiento es el siguiente:Caudal de la fuente = 0.12 l/s.Consumo máximo diario = 0.29 l/s.

1.- CALCULO DE LA DISTANCIA ENTRE EL PUNTO DE AFLORAMIENTO Y LA CAMARA HUMEDA (L)De la ecuación ( C) el valor de la velocidad (V) es:

1/2

1.56asumido h= 0.40m. Y considerando la aceleración de la gravedad g=9.81 m/s2

V = (2x 9.81) (0.40)1.56

V = 2.24 m/s. Pero la velocidad maxima recomendada es 0.6 m/s.Se asume para el diseño 0.5 m/s.

H = Hf + ho

Donde Hf es la pérdida de carga que servirá para determinar la distancia entre el afloramiento

Hf = H - ho

Hf = 0.30 x L

L = Hf / 0.30

V = 2gh

Hf

ho

H


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Mediante la ecuación ( c ) y la velocidad de 0.5 m/s. se determina la pérdida de carga en elorificio.

ho = 0.020 m.2(9.81)

L = 1.27 m.

2.- CALCULO DEL ANCHO DE LA PANTALLA (b)2.1 .- Calculo del diametro de la tubería de entrada (D)

A= Q máx 0.12 l/sCd x V 0.8 * 0.50 m/s

A= 0.0003

A= m2

D = 0.020 m.

πD = 1.95 cm.D = 1 "

2.2 .- Calculo del número de orificios (NA)

NA =

NA = 1

NA = 3.80 / 6.45 + 1NA = 1.59NA = 2

2.3 .- Calculo del ancho de la pantalla (b)

de la pantalla (b) se determina mediante la ecuación:b = 2 (6D) + NA D + 3D (NA - 1)b = 17 pulg.

ho = 1.56 V 2² 2g

ho = 1.56 (0.5) 2

Hf = H - ho

Hf = 0.40 - 0.02Hf = 0.38 m.

L = Hf / 0.30L = 0.38 / 0.30

0.03 x 10-3

4 A 1/2

D 2 (1 1/2") + 1

D 2 (1 1/2")

( 1.95 cm) 2 +

( 2.54 cm)2

Conocido el diámetro del orificio (D) de 1" y el numero de agujeros (NA) igual a 2, el ancho


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b = 43.18 cm. asume b= 0.50m.

3.- CALCULO DE LA ALTURA DE LA CAMARA HUMEDA (Ht)

Ht = A + B + H + D + EDonde : A= 10 cm.

B = 2.54 cm. (1 ")D = 3 cm.E = 30 cm.

Calculo de H:

Donde : Q md = Gasto máximo diario en m3/s (0.00029)

A =

g =

H = 0.02604473 m.H = 2.60447254 cm.

Pero la altura mínima H= 30cm.Reemplazando los valores identificados, la altura total es:

Ht = A + B + H + D + EHt = 10 + 2.54 + 30 + 3 + 30Ht = 75.54 m.

Se considera una altura de H= 0.90 m.4.- DIMENSIONAMIENTO DE LA CANASTILLAEl diámetro de la tubería de salida a la linea de conducción (Dc) es de 1 ". Para el diseño seestima que el diámetro de la canastilla debe ser 2 veces el "Dc" por consiguiente:

D canastilla = 2 x 1" =D canastilla = 2 "

Se recomienda que la longitud de la canastilla (L) sea mayor a 3 Dc y menor a 6 DcL = 3 x 1 = 7.62 cm.L = 6 x 1 = 15.24 cm.

H = 1.56 V 2² H = 1.56 Q 2 md

2g 2g A2

Area de la tubería de salida en m2

Aceleración gravitacional (9.81 m/s2)

H = (0.00029)2

(2*9.81)(0.0005067)2


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L asumido = 15 cm.Ancho de la ranura = 5 mm.Largo de la ranura = 7 mm.

5.- REBOSE Y LIMPIEZAEl rebose se instala directamente a la tubería de limpia y para realizar la limpieza y evacuar el agua de la camara húmeda, se levanta la tubería de rebose. La tubería de rebose y limpia tienenel mismo diametro y se calculan mediante la ecuación:Donde:D = Diámetro en pulg.Q = Gasto máximo de la fuente (0.12 l/s)hf = Pérdida de carga unitaria (0.015 m/m)

D = 0.766 pulg.D = 1 pulg.

Cono de rebose de 1 " x 2"

D = 0.71 x Q 0.38

hf 0.21

D = 0.71 x 0.12 0.38

hf 0.21


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B) PARA LA CAPTACION DE UN MANANTIAL DE FONDO Y CONCENTRADO

El ancho de la pantalla se determina en base a las características propias del afloramiento, quedando definido con la condición que pueda captar la totalidad del agua que aflore delsubsuelo.Para determinar la altura total de la cámara húmeda (Ht) se consideran los elementos identificados, las cuales se muestran en la figura.

1.- CALCULO DE LA ALTURA DE LA CAMARA HUMEDA (Ht)1.1 .- Calculo del diametro de la tubería de entrada (D)

A= Q máx 0.19 l/sCd x V 0.8 * 0.50 m/s

A= 0.000475

A= m2

D = 0.025 m.

πD = 2.46 cm.D = 1 1/2 "

Ht = A + B + C + H + EDonde : A= 20 cm.

B = 10 cm.C = 2.54 cm. 1"E = 30 cm.

Calculo de H:

0.475 x 10-3

4 A 1/2

H = 1.56 V 2² H = 1.56 Q 2 md


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Donde : Q md = Gasto máximo diario en m3/s (0.00029)

A =

g =

( c )

H = 0.00514441 m.H = 0.5144 cm.

Pero la altura mínima H= 30cm.Reemplazando los valores identificados, la altura total es:

Ht = A + B + C + H + EHt = 20 + 10 + 2.54 + 30 + 30Ht = 92.54 m.

Se considera una altura de H= 1.00 m.

2.- DIMENSIONAMIENTO DE LA CANASTILLAEl diámetro de la tubería de salida a la linea de conducción (Dc) es de 1.5 ". Para el diseño seestima que el diámetro de la canastilla debe ser 2 veces el "Dc" por consiguiente:

D canastilla = 2 x 1.5" =D canastilla = 3 "

Se recomienda que la longitud de la canastilla (L) sea mayor a 3 Dc y menor a 6 DcL = 3 x 1.5 = 11.43 cm.L = 6 x 1.5 = 22.86 cm.

L asumido = 20 cm.Ancho de la ranura = 5 mm.Largo de la ranura = 7 mm.

3.- REBOSE Y LIMPIEZAEl rebose se instala directamente a la tubería de limpia y para realizar la limpieza y evacuar el agua de la camara húmeda, se levanta la tubería de rebose. La tubería de rebose y limpia tienenel mismo diametro y se calculan mediante la ecuación:Donde:D = Diámetro en pulg.Q = Gasto máximo de la fuente (0.19 l/s)hf = Pérdida de carga unitaria para limpia (0.015 m/m) Pérdida de carga unitaria para rebose (0.020 m/m)

ReboseLimpia D = 0.912 pulg. D = 0.859 pulg.

D = 1 pulg. D = 1 pulg.

2g 2g A2

Area de la tubería de salida en m2

Aceleración gravitacional (9.81 m/s2)

H = (0.00029)2

(2*9.81)(0.001140)2

D = 0.71 x Q 0.38

hf 0.21

D = 0.71 x 0.19 0.38

hf 0.21


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En ambos casos se toma el diametro de 1"

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