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Diseño de Captación - Rejilla de Fondo, Ejercicios de Hidráulica

El diseño de una rejilla de fondo para la captación de agua en un sistema hidráulico urbano de abastecimiento y protección. Incluye detalles técnicos como la cota de entrada y salida, el caudal de diseño, el porcentaje de superficie obstruida, la separación y ancho de las varillas, las dimensiones del río y la captación, así como el procedimiento de cálculo para determinar parámetros clave como la longitud de la rejilla, la carga de entrada, el momento y el peso de los barrotes, y las condiciones de flujo en la galería. También se aborda el diseño del azud y la determinación de los coeficientes de descarga. El documento proporciona una guía detallada para el diseño de este tipo de infraestructura hidráulica, lo que lo hace relevante para estudiantes y profesionales en el campo de la ingeniería hidráulica y de recursos hídricos.

Tipo: Ejercicios

2023/2024

Subido el 29/06/2024

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Maestría de Sistemas Hidráulicos Urbanos de Abastecimiento y Protección
Universidad Politécnica Salesiana
Obras de Derivación
Integrantes: Ing. Sofia Wilches Aguilar Tema: Diseño de Captación - Rejilla de Fondo
Fecha: 6/8/2024
GRUPO #1
Docente: Ing. Pablo Vera Romero
Diseño de Toma - Rejilla de Fondo
Datos iniciales Detalle
Cota de entrada 1258msnm
Cota de salida 1152msnm
Caudal de diseño 3 m3/s Cuadal bajo porque es para abastecimiento de una mina
f 30% Porcentaje de la superficie obstruida
s 0.06m Separación entre varillas (dato asumido)
t 0.009525m Ancho de una varilla
Condiciones Iniciales de captación
Rio San Francisco
Ancho del rio 8m
Caudal del rio 24m3/s
Punto de captación de rio 1258msnm
Punto de descarga de campamento 1152msnm
Procedimiento
Diseño de rejilla
Tabla de Krochin 5-8
sf
010% 15% 20% 25% 30%
1.5 2.675 2.925 3.194 3.517 3.912
2 2.301 2.484 2.722 3.01 3.33
2.5 2.073 2.252 2.484 2.722 3.01
3 1.92 2.087 2.301 2.524 2.82
3.5 1.82 1.994 2.174 2.408 2.675
4 1.768 1.909 2.101 2.301 2.566
4.5 1.701 1.863 2.032 2.236 2.484
5 1.605 1.799 1.981 2.174 2.408
5.5 1.613 1.768 1.932 2.144 2.37
6 1.589 1.739 1.909 2.101 2.319
Se escoge 2.319
6.957
b
Longitud varilla 6 m
Inclinación 30% Valor asumido
Apoyo 0.05 m Apoyo en cada lado
100% 45
30% 13.50
Número de pedazos Long c/pedazo Proyección horizontal L L^(3/2)
El valor de L puede ser cualquiera pero muchas veces se lo escoge en tal forma que produzca un
mínimo desperdicio del hierro
𝑏=(0,313∗𝑄)/( 〖𝑐𝑘〗^(3/2)∗𝐿^(3/2) )
0,313/ 〖𝑐𝑘〗^(3/2)
6,95/𝐿^(3/2)
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa
pfd
pfe
pff

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Maestría de Sistemas Hidráulicos Urbanos de Abastecimiento y Protección

Universidad Politécnica Salesiana

Obras de Derivación Integrantes: (^) Ing. Sofia Wilches Aguilar Tema: Diseño de Captación - Rejilla de Fondo Fecha: 6/8/ GRUPO # Docente: (^) Ing. Pablo Vera Romero

Diseño de Toma - Rejilla de Fondo

Datos iniciales Detalle Cota de entrada 1258 msnm Cota de salida 1152 msnm

Caudal de diseño 3 m3/s Cuadal bajo porque es para abastecimiento de una mina f 30% Porcentaje de la superficie obstruida s 0.06 m Separación entre varillas (dato asumido) t 0.009525 m Ancho de una varilla

Condiciones Iniciales de captación Rio San Francisco Ancho del rio 8 m Caudal del rio 24 m3/s Punto de captación de rio 1258 msnm Punto de descarga de campamento 1152 msnm

Procedimiento

Diseño de rejilla

Tabla de Krochin 5- s f 0 10% 15% 20% 25% 30% 1.5 2.675 2.925 3.194 3.517 3. 2 2.301 2.484 2.722 3.01 3. 2.5 2.073 2.252 2.484 2.722 3. 3 1.92 2.087 2.301 2.524 2. 3.5 1.82 1.994 2.174 2.408 2. 4 1.768 1.909 2.101 2.301 2. 4.5 1.701 1.863 2.032 2.236 2. 5 1.605 1.799 1.981 2.174 2. 5.5 1.613 1.768 1.932 2.144 2. 6 1.589 1.739 1.909 2.101 2.

Se escoge 2.

b

Longitud varilla 6 m Inclinación 30% Valor asumido Apoyo 0.05 m Apoyo en cada lado

100% 45 30% 13.

Número de pedazos Long c/pedazo^ Proyección horizontal L^ L^(3/2)

El valor de L puede ser cualquiera pero muchas veces se lo escoge en tal forma que produzca un mínimo desperdicio del hierro

𝑏=(0,313∗𝑄)/( 〖𝑐𝑘〗 ^(3/2)∗𝐿^(3/2) )

0,313/ 〖𝑐𝑘〗 ^(3/2)

6,95/𝐿^(3/2)

La condicion establece que L menor de1.25m B menor al ancho del rio Condicion 1. Los anchos correspondientes de b serian

L B L<1.25m B<ancho del rio 1.86 2.74253757850418 no cumple cumple 1.37 4.33851549250767 no cumple cumple 1.08 6.19849664004973 cumple cumple 0.88 8.42748513457944 cumple no cumple 0.74 10.9288489559561 cumple no cumple

L 1.08 m b 6.19 m Se redondea el valor de B

De la ecuacion 5-

Se obtiene la carga de entrada

f

s Espaciamiento entre barrotes t Ancho de un barrote

k 0.

Para escoger el valor de C se necesita conocer el valor -e-, o sea la altura de los barrotes Esta se escoge para resistir el peso de las piedras que pasan encima Se supone que la creciente del rio es capaz de arrastrar piedras cuyo volumen es equivalente a una esfera de 0.5m de diametro

Diamtro 0.5 m Volumen 0.0654498469497874 m

El peso especifico de una piedra comun de rio es de 2.6T/m3, pero al moverse debe estar completamente sumergida

Peso 0.104 T

Momento para cada barrote

S 1200 kg/cm2 Resistencia de trabajo

L L+0.05 M W t (m) e (m) W pletina 1.86 1.91 0.02483 2.06916666666667E-05 0.0191 0.0318 1. 1.37 1.42 0.01846 1.53833333333333E-05 0.0191 0.0318 1. 1.08 1.13 0.01469 1.22416666666667E-05 0.0191 0.0318 1. 0.88 0.93 0.01209 0.000010075 0.0191 0.0318 1. 0.74 0.79 0.01027 8.55833333333333E-06 0.0191 0.0318 1.

t 0.0191 m e 0. s 0. e/s 0.

porcentaje de la superficie que queda obstruida por las arenas y gravas que se incrustan entre las rejas y que se toma de 15% y 30%

Caudal de diseño 3 m3/s

f 30% Porcentaje de la superficie obstrui

s 0.06 m Separación entre varillas (dato asum

t 0.009525 m Ancho de una varilla

Ancho del rio 8 m

Diseño de rejilla

Tabla de Krochin 5-

s f

0 10% 15% 20% 25%

1.5 2.675 2.925 3.194 3.

2 2.301 2.484 2.722 3.

2.5 2.073 2.252 2.484 2.

3 1.92 2.087 2.301 2.

3.5 1.82 1.994 2.174 2.

4 1.768 1.909 2.101 2.

4.5 1.701 1.863 2.032 2.

5 1.605 1.799 1.981 2.

5.5 1.613 1.768 1.932 2.

6 1.589 1.739 1.909 2.

Se escoge 2.

Cuadal bajo porque es para

abastecimiento de una mina

𝑏=(0,313∗𝑄)/( 〖𝑐𝑘〗 ^(3/2)∗𝐿^(3/2) )

0,313/ 〖𝑐𝑘〗 ^(3/2)

Datos iniciales

Cota de entrada 1258 msnm

Cota de salida 1152 msnm

Caudal de diseño 3.63 m3/s

H azud 0.2 m

Ancho del rio B 8 m

Velocidad 3 m/s

Pendiente del rio 0.

Longitud vertedero 2.2 m

Y 1.34 m

u 0.

Factor de friccion roca 0.

Peso espeficico hormigon-agua 1.

Gravedad 9.81 m/s

Profundidad azud 2 m

Coeficiente C 1.

Condiciones Iniciales de captación

Rio San Francisco

Ancho del rio 12 m

Caudal del rio 24 m3/s

Punto de captación de rio 1258 msnm

Punto de descarga de campament 1152

  1. Se obtiene Ho

Ho 0.

Ho

Q

C * b













2

3

Ha 0.

He=Ho-Ha 0.424554159652071 m

3. Se verifica el valor asumido para C

Ho 4.

Co

C

C 1.

Perfil Creager

Determinación de los coeficientes K y n, mediante el método Bureau of Reclamation

Ho 

Q

C * b

2

3

Ha 

Q

^ P^ ^ Ho *^ b

2

Ho

P

Ho 

He

P

He

P

Co 0,034 *

2

Ho

He

C 0,212 *

3

2

2

C Co*C

n

Ho

x

K

Ho

y

m

m

Reclamation

Variables

k 0.

n 1.

Ha/Ho 0.