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DEPARTAMENTO, PROVINCIA,
TOTAL
GRANDES GRUPOS DE EDADDISTRITO, ÁREA URBANA Y RURAL
Y TIPO DE VIVIENDA PARTICULAR MENOS DE 1 A 14 15 A 29 30 A 44 45 A 64 65 A MÁS1 AÑO AÑOS AÑOS AÑOS AÑOS AÑOS
Distrito MAGDALENA (000) 9167 209 3027 2487 1630 1234 580Casa independiente (001) 9073 204 2992 2457 1614 1229 577Vivienda en quinta (003) 11 5 3 3Choza o cabaña (005) 82 5 30 27 12 5 3Local no destinado para hab.humana (007) 1 1
URBANA (009) 3014 68 912 811 581 436 206Casa independiente (010) 3003 68 907 808 578 436 206Vivienda en quinta (012) 11 5 3 3
RURAL (018) 6153 141 2115 1676 1049 798 374Casa independiente (019) 6070 136 2085 1649 1036 793 371Choza o cabaña (023) 82 5 30 27 12 5 3Local no destinado para hab.humana (025) 1 1
- Población Nominalmente Censada.- No se empadronó a la población del distrito de Carmen Alto, provincia de Huamanga, departamento de Ayacucho.Fuente : INEI - Censos Nacionales 2007 : XI de Población y VI de Vivienda
CUADRO Nº 3: POBLACIÓN TOTAL EN VIVIENDAS PARTICULARES, POR GRANDES GRUPOS DE EDAD, SEGÚN DEPARTAMENTO, PROVINCIA, DISTRITO, ÁREA URBANA Y RURAL, Y TIPO DE VIVIENDA PARTICULAR
TASA DE CRECIMIENTO
POBLADORES (2007) VALOR AÑOSTOTAL (habitantes ) 9167 1 9167.00PERIODO DE VIDA UTIL DE LA ESTRUCTURA (Años) 12 2 10073.63TASA DE CRECIMIENTO (Anual) 1.1 3 11069.92
4 12164.75POBLACION FUTURA 25868.5399 5 13367.85PERSONAS POR HOGAR 5 6 14689.95NUMERO DE VIVIENDAS 5174 7 16142.80NUMERO DE FOCOS POR VIVIENDA 4 8 17739.34NUMERO DE FOTOS TOTALES 20695 9 19493.78POTENCIA TOTAL (FOCOS DE 50 WATTS ) 1034741.59 10 21421.74POTENCIA TOTAL REQUERIDA (KW) 1034.74159 11 23540.37
12 25868.54ANÁLISIS DEL DISEÑO
DESNIVEL (m) 200EFICIENCIA (60 %) 0.6
VELOCIDAD (m/s)140
DIAMETRO (pulgadas) 24DIAMETRO (m) 0.6096
0.29186351Pm (m) 1.91511488S 0.01VELOCIDAD (m/s) 3.02357553 HAZEN WILLIAMS
POBLACIÓN (Tasa de
creciemiento 9%)
DETERMINACION DEL CAUDAL (mᶟ/s)
C (PVC)
AREA (m²)
𝑉=0.8494∗𝐶 ∗ ℎ〖 𝑅 〗 ^0.63 ∗〖 𝑆〗 ^0.54
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MEGO BARRANTES, Ronald UNC OBRAS CIVILES
ESTUDIO HIDROLÓGICO
CAUDAL QUE APORTA LA CUENCA
FORMULA RACIONAL
DONDE:
C : Coeficiente de escorrentia I : Máxima intensidad (mm/hr)A : Area en hectáreas
Para determinar la intesidad calculamos el tiempo de consentración que es igual a :
Donde :Tc = timpo de concentración en minutos L = longitud del cause de drenaje en metros.H = es la diferencia de niveles entre el punto mas alto y el mas bajo del cause.
Determinación del H Punto más alto : 4000 mPunto más bajo : 1500 m
H (m) = 2500
Longitud del cause (m) = 15638
k = 39111.2601Tc = 87.9654965
Determinación de la intensidad (mm/h):
Area de la cuenca en hectáreas = 1125.831
Q : Descarga en m³/s
Q = 𝐶𝐼𝐴/360
Tc=0.0256𝑘^0.77 Siendo : k = 𝐿^(3/2)/𝐻^(1/2)
Periodo de retorno de 25 añosTc = 87.96Entonces de las curvas de intensidad y frecuencia de la estación WEBERBAUER CAJAMARCA 1973-1981 TENEMOS QUE : I (mm/h) = 16.5
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30.9603525
DATOS :
30.96045.3
H (m) Estimado = 0.5b (m) Dato= 20
Cálculo de la altura de carga : h
De la siguiente fórmula del vertedero tenemos:
Donde :
u = coeficiente del vertedero ( perfil Creager u =0.75)h = altura de carga hidraulica (m)v = velocidad de acercamiento del río ( 2 m/s)b = Ancho del rio (15 m)
Despejando lo anterior expuesto obtenemos :h (m) = 0.6515
Calculando la velocidad sobre la cresta :Q = V A
Tenemos :13.03
30.9604V 1(m/s)= 2.37608231005
Caudal Máximo (m³/s) =
Q máx (avenida) m³/s=Q min (estiaje ) m³/s =
Q = caudal máximo (m³/s)
A (m²)=Q (m³/s)=
Periodo de retorno de 25 añosTc = 87.96Entonces de las curvas de intensidad y frecuencia de la estación WEBERBAUER CAJAMARCA 1973-1981 TENEMOS QUE : I (mm/h) = 16.5
Coeficiente de escorrentia = 0.6 (depende del relive , infiltración, cobertura vegetal )
DISEÑO DE LA PRESA VERTEDORA MACIZA
-Geología del río : Afloramiento rocoso- cause del río :
Pendiente local del río : 1.3 %Ancho local del río : 20 mCaudal de diseño : 0.9 m³/s
DISEÑO DEL AZUD
Q =2/3(ub√2𝑔)(( ℎ〖 +𝑣^2/2𝑔)〗^(3/2)-(𝑣^2/2g)^(3/2))
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h (m) = 0.6515V (m/s) = 2.37608231
he (m) = 0.94
X Y X Y0 0.136 0 0.12784
0.1 0.036 0.094 0.033840.3 0 0.282 00.4 0.007 0.376 0.006580.6 0.006 0.564 0.005640.8 0.112 0.752 0.105281 0.257 0.94 0.24158
1.4 0.565 1.316 0.53112 1.22 1.88 1.1468
2.5 1.96 2.35 1.84243 2.5 2.82 2.35
Cálculo de la carga energética he y cálculo de las coordenadas del azud
he = h +𝑉^2/2𝑔
Calculamos las coordenadas del azud , para ello aplicamos las coordenadas del perfil de Creager
Perfil de Creager
x 0.94
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
-2.8
-2.3
-1.8
-1.3
-0.8
-0.3
0.2
AZUD
AZUD
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DATOS :9.811.5
-0.12784 V2(m/s) = 5.42-0.03384
0 Caudal por metro lineal :-0.00658 30.9604-0.00564 b (m) = 20-0.10528-0.24158 1.54801763 h1 (m)= 0.285
-0.5311-1.1468-1.8424
-2.35
H azud (m)= 0.5h agua (m)= 0.652 He (m) = 1.44
0.288
CALCULO DE LA LONGITUD DE LA CUENCA
g (m/s²) =
∆h (m) Asumido =
Q (m³/s) =
Qu (m³/s/m) =
v1²/2g (m)=
DISEÑO DEL RESALTO O COLCHÓN AMORTIGUADOR
Fórmula aproximada h2=0.45Q/√ℎ1Donde:Q = Caudal de agua sobre el azud (m³/s/m).h2=Profundidad aguas abajo.h1= Profudidad o espesor de la lámina vertiente al pie del azud.Para este cálculo efectuamos tanteos suponiendo que ∆h es de 1.5 m entonces la velocidad de caida sera : V2=√2𝑔∆ℎ
h1=Qu / V2
tenemos: he = h + v1²/2g, luego calculamos la altura total aguas arriba que es He = he + H azud
Por lo tanto, la profundidad del conchón será : 1.44 - 1.5 - 0.285 = - 0.345 m
La profundidad aguas abajo será :
h2 = 0.345 + la profundidad aguas abajo .............ec (1)h2=0.345+0.8 =1.145Tenmos que por la fórmula de MERRIAM : h2 = 0.45 x Qu/ √ℎ1Sustituyendo valores tenemos que h2 = 1.3048m tenemos 1.3048 >1.145 , la diferencia es de 0.1598 m.aproximando tenemos las siguientes medidas : h2 = 0.51 +0.8 =1.31 m ( 1.31 m > 1.3048 m)
L = 5 ( h2 - h1 ) = 5( 1.31 - 0.285 ) m = 5.125 m
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DATOS :0.9
u= 0.5X (m)= 0.8 y (m) = 0.9274
9.81h (m)= 0.1Y (m)= y
DATOS :SECCIÓN = TRAPEZOIDAL
0.9Tirante (m)= 0.6
Velocidad (m/s)= 1.25 0.72Pendiente (%)= 1
Z= 1
Q (m³/s)=
g (m/s²)=
CAUDAL (m³/s)=
A(m²)=
Por lo tanto, la profundidad del conchón será : 1.44 - 1.5 - 0.285 = - 0.345 m
Calculo de la longitud del bocal y vertedor de entrada
cota de la cresta del vertedor de ingreso =0. 15 mCarga hidráulica = 0.50 - 0.15 = 0.35 mCálculo de la longitud del vertedor empleando la siguiente fórmula : 𝑄=2/3uL√(2𝑔ℎ^3 )Donde : u = 0.5 , h = 0.35 m y Q = 0.9 m³/s
Despejando tenemos que L = 2.9438 m.Por seguridad tomamos L = 3 m.
Esto significa que para poder captar 900 lt/s necesitamos un vertedero de ingreso de 3 m
VENTANA REGULADORA
Como ventana reguladora se pondrá un orificio de Y x 0.8 por el cual en épocas de estiaje pasar,an 900 tl/s :
tirante del agua en el canal de limpieza (m) = 0.9tirante en el canal depues de la ventana reguladora (m) = 0.6Altura de la ventana reguladora (del pie del rio a la base de la ventana ) (m) = 0.20la carga hidráulica biene a ser h (m) = 0.9 - 0.6 = 0.3 m.Con la siguiente expresión calculamos Y : 𝑄= uXY√2𝑔ℎ
Aproximado 0.93 m de altura de la ventana reguladora
CANAL ENTRE LA VENTANA REGULADORA Y EL DESARENADOR
Q=VA
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DATOS :Y (m) = 0.6
0.72 b (m)= 0.60
DATOS :T o (m)= 1.15Cota de la cresta del vertedero de ingreso (m) 0.15 Tu (m) : 1
tu (m) P (m) R (m) K (1/n) S V (m/s)0.6 0.558 2.02705627 0.27527603 0.42316746 40 0.01 1.69266983 0.90.7 0.721 2.30989899 0.31213486 0.46014515 40 0.01 1.840580608 1.30.8 0.904 2.5927417 0.34866566 0.49538112 40 0.01 1.981524485 1.80.9 1.107 2.87558441 0.38496522 0.5291933 40 0.01 2.116773182 2.3
1 1.33 3.15842712 0.42109567 0.56180705 40 0.01 2.247228211 3.0
A(m²) =
A (m²) Q (m³/s)
Para las condiciones del problema tenemos que el area es igual a a : Y(b+Y)= AREA DONDE : Y =Tirante (m) b= Base (m)
FUNCIONAMIENTO EN CONDICIONES DE MÁXIMA AVENIDA
√(3&𝑅^2 )
0.9 1.4 1.9 2.4 2.9 3.40.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1.1Máxima avenida
Máxima avenida
Q (mᶟ/s)
Del grafico podemos sacar que cuando se pordusca una máxima de 3 mᶟ/s el tirante del caudal a evacuar sera de 1 m
tu (m)
Q = uab√2𝑔ℎ𝑎 , tenemos u = 0.7
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Tirante del del canal = 0.6 m
CALCULO DE LA VELOCIDAD DEL FLUJO V EN EL TANQUE
UTLIZANDO LA FÓRMULA DE CAMP:
CALCULO DE LA VELOCIDAD DE CAIDA W
1. FORMULA DE ARKHANGELSKI
Pa esto se calcula la velocidad de caida W en funcion del diametro de las particulas, tenemos :
VERTEDOR LATERAL
Tirante en época de máxima avenida = 1.15 mTirante en época de estiaje = 0.6 m tirante a evacuar h (1.15 - 0.6 - 0.01) = 0.54 m0.01 por seguridad damos un cm mas al canal Caudal en tiempo de máxima avenida (m³/s) = 3caudal de diseño (mᶟ/s)= 0.9Caudal a evacuar ( 3- 0.9) = 2.1
De la siguiente expresión : 𝑄=0.95 2/3uL√(2𝑔ℎ^3 ) despejando optenemos el valor de L = 2.6949 m asumimos 3 metros
DISEÑO DEL DESARENADOR
Caracteristicas :El diseño del desarenador sera de baja velocidad ( v <1 m/s ).El caudal sera de 0.9 m³/sel Diámetro de las particulas es de 0.2 mm por sera una arena fina
𝑉=𝑎 ∗√𝑑Donde :
d = Diámetro (mm) a = Constante en función del diámetro. para d =0.2 mm, a es 44
v (cm/s) = cm /s = 0.2 m/s
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2. VELOCIDAD POR NOMOGRAMA STOKES Y SELLERIO
3. OWENS
Se Propone la fórmula :
Como se puede observar para un diámetro de 0.2 mm se
tiene una velocidad de 2.160 cm/s = 0.0216 m/s
Con el Nomograma Stokes y sellerio podemos calcular la velocidad en funcion del diámetro d (mm), para nuestro diametro de 0.2 mm tenemos :
Según Stokes : w=4 cm/s =0.04 m/s aproxSegun Sellerio : W = 2.5 cm /s = 0.025 aprox
𝑤=𝑘∗[𝑑∗(𝜌_𝑠−1)]^0.5
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Donde :
3. Scotti - Foglieni
Calculamos W a partir de la fórmula :
Donde d debe estar en metros
Reemplazando tenemos que W es de 0.0554 m/s
Para un mejor diseño se tomara el promedio de los W obtenido y obteniedno w= 3.934 cm/s = 0.03934m/s
CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE
ANCHO DEL DESARENADOR :
CALCULOS : DATOS :Q= (b*h)*v 0.9b=Q/(h*v) h (m): 4
v (m/s): 0.2b (m): 1.125
LONGITUD DEL DESARENADOR : L= (h * v)/w
DATOS :v (m/s): 0.2
h (m): 4w (m/s) 0.03934
L (m) 20.3355L (m) Aprox 21
TIEMPO DE SEDIMENTACIÓN : t = h/wt ( seg) : 101.677 ≈ 102 seg
Q (mᶟ/s) :
𝜌_𝑠= 1.65 gr/cmᶟk = constante que varia de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos entre 9.35 y 1.28 , en este caso tomare un valor de 4.8Reemplazndo tenemos :W = 0.0547 m/s
𝑊=3.8 ∗𝑑^(0.5 ) + 8.3 *d
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VOLUMEN DE AGUA CONDUCIDO EN ESE TIEMPO
Volumen =Q*tDATOS :
0.9t (Seg ) 102
91.8
VERIFICAR LA CAPACIDAD DEL TANQUE
V = b*h*Lb(m) : 1.125L (m) : 21h (m) : 4
94.5
CALCULO DE LAS DIMENCIONES DEL DESAREANDOR ( CLASE )
Caracteristicas del flujo
0.9Tamaño de particulas (cm) : 0.0081Viscosidad cinematica T° 15°C (cm/s) : 0.00937Densidad relativa (arena fina) S : 2.5
981
DISEÑO DEL SEDIMETADOR CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN APLIANDO LA FORMULA DE STOKES
Vs (cm/s) = 10.3036vs (m/s) = 0.1030
Re = 8.9071
Cd = 2.6945
Q (m³/s)
Volumen (m³)
V (m³) :
VERIFICACIÓN : 94.5 mᶟ > 91.8 mᶟ
caudal máximo (mᶟ/s) :
Gravedad ( cm/s²)
El volumen del tanque es mayor que el volumen del agua conducido
NOTA : Para facilitar el lavado del desarenador se le dara una pendiente de 2 % esta inclinacion comienza al finazar la transición.
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CALCULO DE LA VELOCIDAD HORIZONTAL A PARTIR DE LA VELOCIDAD DE ARRASTRE (Vh)
Va (cm/s) : 13.78VH (cm/s) : 6.89VH (m/s) : 0.0689
Sección transversal de la unidad
13.0624093
Profundidad H y eel ancho de B de la zona de sedimentación
B =2H
H (m) : 2.55B (m) : 5.1
Calculamos el area superficial
101.2
Longuitud de la zona de sedimentación
L (m) : 19.8431373
Longitud final (m) : 24.8039216
Dimencionamiento de canal By pass
area (m2) : 13.005caudal máximo (m3/s) : 3velocidad (m/s) 0.23068051
At = Q /VH (m²)
At (m²)
As (m²)
𝑉_𝐻=0.5𝑉_𝑎 𝑉_𝑎=125 〖((𝑠−1)𝑑) 〗̂ (1/2))
velocidades limites :
Para arcilla : 0.081 m/sarena fina :0.16 m/sarena gruesa:0.216 m/s
𝐻^2=At/2
𝐴_𝑠=𝑉_𝐻/𝑉_𝑆 * At
𝐿_𝑓=1.25 *L
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Cálculo de la transición de entrada
b(m) : 0.3B(m) : 5.1
LT1 = 10.82
Carga sobre el vertedro de salida
0.9B (m) : 5.1H2 (m) 0.2095252368
Velocidad de paso por el vertedero de salida
v < 1m/seg
v (m/s) 0.9154785346
LONGITUD TOTAL DE LA UNIDAD SIN INLCUIR MUROS (LT)
L1 (m) : 24.803921569L (m) : 10.82
Lt1+ L (m) +0.20 35.823921569 ASUMIENDO UNA LONGITUD TOTAL DE 36 metros
ZONA DE LODOS
a) Volumen de sólidos (Vs)
Vs =Qmax* Ts *C /Ss
Ts : tiempo semanal para limpia considerado 7 dias C: caudal de solidos (0.005 kg/m)
0.0328125
altura del desarenador H (m) : 2.55H1 (m) : 0.1Altura del desarenador 2.7 m
Q (m³/s) :
Qmax : 3 m³/s
Ss : peso especifico de la arena ( 3.2)
Vs ( m³) :
v = m*𝐻^(1/2)
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DISEÑO DE LA CAMARA DE CARGA
V (m/s) = 2.2472Ko = 0.5 entrada recta
12.384899
D m( 24 pulgadas ) 0.6096
Hmin (m) = 0.61409032
∆ jo =
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v = velocidad de aproximación = 0.5 m/ss = espesor de la barra = 0.0254 mb = espacio entre barras
0.491
0.9v (m/s): 0.5u : 0.6s : 3
DATOS :0.9
A tubo : 0.29186351A 0 : 0.0583727velocidad (m/s) : 3.02L (m) : 5.10535296
φ = coeficiente dependiente de la forma de la barra = 2.4α = inlcinación de la rejilla con respescto a la horizontalidad = 30
∆ Jr =
Q (m³/s) :
Q (mᶟ/s) :
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Lf (m) = L + 0.15 + D = 5.86495296H (m) = H min + 0.2 + 0.15 + D = 1.57369032B ( m) = Lf = 5.86495296303287
b1 (m) : 5.86495296303287b2(m) : 5.1L (m) : 1.714
TUBERIA DE PRESIÓN
VELOCIDAD (m/s)C (PVC) 140DIAMETRO (pulgadas) 24DIAMETRO (m) 0.6096AREA (m²) 0.291863507960159Pm (m) 1.91511488162834S 0.01VELOCIDAD (m/s) 3.02357552746537
HAZEN WILLIAMS
CAUDAL (mᶟ/s) 0.9POTENCIA NETA CALCULADA ( 1058.96563203423
𝑉=0.8494∗𝐶 ∗ ℎ〖 〗𝑅 ^0.63 ∗〖 〗𝑆 ^0.54