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bocatoma

DISEO DE LA BOCATOMA(TOMA MIXTA O CONVENCIONAL)

PROYECTO:"MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE CAPTACION DE AGUA PARA RIEGO MAGDALENA DE CAO - DISTRITO DE MAGDALENA DE CAO - ASCOPE - LA LIBERTAD"

UBICACION:MAGDALENA DE CAO - ASCOPE - LA LIBERTAD

Q

LaB L La H

A.MARCO CONCEPTUAL

Para nuestro caso definiremos por Bocatoma a la estructura que tiene la finalidad de derivar parte o el total delcaudal que discurre en un rio, para irrigar una rea bajo riego. Para nuestro proyecto estudiaremos aquella TomaMixta o Convencional, que capta mediante cierre del rio las aguas mediante una estructura de azud o vertedero.

B.DISEO DE LA VENTANA DE CAPTACION (BOCAL DE ENTRADA)

Formula en Vertederos:Q = C x L x H 3/2Donde:Q: Caudal de diseo (m3/s)C: Constante del vertedero de creat aguda (c= 1.84)L: Ancho de la ventanaH: Altura de la ventana

El caudal de diseo es el caudal a captarse por la estructura (Certificado por el ALA), y es Qd= 6.50 m3/seg.Consideraremos dos (02) ventanas de ingreso, separadas por un muro intermedio de espesor e= 0.50 m, por lotanto el Caudal de ingreso es:Q diseo=0.06m3/s

Q ventana= 1/2 x Qdiseo= 1/2 x 6.50= 3.25

Q =0.00602m3/s

Para una sola Ventana de captacion, el ancho considerado estara definido por el ancho existente: L= 3.50 m.De acuerdo a las condiciones hidraulicas y los dos ingresos considerados, el ancho de la ventana viene a ser:

Ltotal= 3.50m

Lventana = 1/2 x (L - 0.50) = 1/2 x (3.50-0.50) = 1.50

H =0.10m4.00

Hallando la altura:L =(Q / C x L)2/3

L=[3.25 / (1.84 x 1.50)]2/3 =0.102

L =0.10m

De la Ecuacion de continuidad:Q = V x A = V x (L x H)Donde:Q: Caudal de diseo (m3/s)V: Velocidad de entrada (m/s)A: Area de la ventana de captacion (m2)

Velocidad de entrada:V = Q / (L x H)1.86Hallando la velocidadV =[3.25 / (1.50 x 1.10)] =0.602

V=0.60m/s

C.DISEO DE ALTURA DEL VERTEDERO (BARRAJE FIJO)

Segn el Anexo II, de Hidrologia y Drenaje, ubicaremos el barraje a una elevacin sobre el fondo del rio igual a:

Altura del Barraje (H):H = ho + h + 0.20 mConsiderando: ho 0.60 mDonde:ho: Altura necesaria para evitar el ingreso de material de arrastre (m)h : Altura de la ventana o bocal de captacin (m)

Hallando la altura:H =0.60 + 1.10 + 0.20 =0.75

H=0.75m

D.TIRANTE AGUAS ARRIBA DE COMPUERTA DE CAPTACION

Calcularemos la carga sobre la cresta del vertedero Barraje. Dado los caudales estimados en maxima avenida,asumiremos que dicha altura o carga hidraulica se aproxima a la unidad (hs 1.00 m):

hs 1.00Asumimos:hs =0.95

hs =0.95m2.75

El tirante aguas arriba de la compuerta (Hf) es:

Hf = H + hsHallando la altura:Hf =1.90 + 0.95 =1.70

Hf =1.70m

E.DISEO DE ANCHO DEL VERTEDERO (BARRAJE FIJO)

Para vertederos rectangulares, se recomienda como desarrollo del Barraje, el siguiente ancho:

Ancho del Barraje (D)D 4 hsAsumimos: hs =0.95 m

hs: Carga sobre el vertedero (m)

Hallando el ancho:D 4 x 0.95 =3.80

D=3.80m

F.VELOCIDAD EN MAXIMA AVENIDA, AGUAS ARRIBA DEL VERTEDERO

Mediante la Ecuacion de Manning, se determin la velocidad en maxima avenida (agua arriba de la estructura).Segn los datos:Q: Caudal en maxima avenida T= 50 aos (m3/s)1200.00b: Solera o ancho de la seccion del rio (m)124.10s: Pendiente del rio, aguas arriba de barraje (m/m)0.061n: Rugosidad (cauces principales con cantos rodados)0.025

Velocidad maxima (con H Canales):Vmax = 4.8667184.61538

Vmax =4.867m/s

G.DISEO DE LONGITUD DEL VERTEDERO (BARRAJE FIJO)

Por ecuacion de continuidad, calculamos la longitud recomendada del vertedero. Asi tenemos:3.06Caudal maximo (Q max):Qmax = (Vmax)(Af)(1)Seccion del rio (Af):(2)Af = Lo x HfDonde:Qmax: Caudal en maxima avenida T= 50 aos (m3/s)Vmax: Velocidad en maxima avenida del rio (m/s)Lo : Longitud de barraje (m)Hf : Carga hidraulica aguas arriba del vertedero (m)

De las expresiones (1) y (2):Lo = Qmax / (Vmax x Ht)(3)Hallando la longitud:Lo =1200 / (4.867 x 2.85) =145.034

Lo=149.00m

Por lo tanto, se ha rectificado la longitud del barraje segun el Estudio de Pre-inversion, dado que la obtenida eses suficiente para nuestro proyecto.

H.DISEO DE COMPUERTAS Y ESPESOR DE MUROS (PILARES)1.00

Dado el caudal de diseo y las dimensiones de la ventana de captacion, consideramos dos (N= 02) Compuertasmetalicas del tipo guillotina.Por lo tanto:N =02und1.00000

Respecto al espesor (E1) de muros pilares, consideramos: E1 1/10 x LtotalDonde: L= 3.50 m0.50E1 1/10 x 3.50 =0.35

E1 0.50m1.80

Para el ancho de compuertas (B1), empleamos la siguiente expresin:0.67L = 2B1 + E1B1 =1/2 x (L - E1)

B1 =1/2 x (3.50 - 0.50) =1.5020.8000B1 =1.50m

Para la altura de compuertas (H1), asumimos:H1 =4/5 x B1

H1 =4/5 x 1.50 =1.2000.974098450.97014250H1 =1.20m3.09398954

I.DISEO DE REJILLAS EN TOMA DE CAPTACION0.00

Para impedir los materiales de arrastre y suspension, consideraremos la una rejilla con las dimensiones sgtes.:Datos:7.87T: Espesor de la platina (4 pulg)V: Velocidad de ingreso a traves de la rejilla (recomendable 1 m/s = 3.281 pies/s)3.2808D: Separacion entre ejes de platina (arena gruesa 0.20 m = 7.874 pulg)A: Angulo de la rejilla con la horizontal (recomendable 1:1/4 = 76.931)B: Angulo de aproximacion respecto de la direccion del flujo (segun trabajo topografico = 71.143)

Segun el Anexo II: Hidrologia y drenaje, para la perdida de carga (Hr) empleamos la siguiente expresin:

Hr =1.32 (TxV/D)^2 x (Sen A) x (Sec15/8 B)

Hr =1.32 x ((4x(1/.3048)/(0.20/0.0254))^2 x (Sen 75.964) x (Sec15/8 103.250)

Hr =0.415 pulg=0.0104 m 0.00 (OK)100.00

Hr =1.00cmERROR:#DIV/0!

Dado que la perdida de carga por rejillas es despreciable y acorde con nuestro diseo, usaremos rejilla metalica13 rieles @ 0.15 m (Cada riel de 3.15 m x 4").

Longitud de la transicinLERROR:#REF!m

D.DISEO DE LA LONGITUD DEL ALIVIADERO4.80Base del canal b3.50m

Caudal de diseoQ10.01m3/seg

VelocidadV2.00m/seg1.125

Tirante de agua iniciald10.00m6.6723.33Coeficiente de descargaCW1.60

Caudal de avenidaQ20.060m3/seg

Tirante de agua finald20.01m

Carga del vertederohc0.01m

Caudal a evacuarQf0.054m3/seg

Longitud del aliviaderoLa49.731.50mRedondeado