1-METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA
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7/23/2019 1-METODOLOGIA CONSTRUCTIVISTA
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Resumen de Notas de Clases.Ing. Teresa Velsquez BejaranoDocente Principal del DRAT-FIA
Fuente.Diseo de Obras Hidraulicas, Gomez Navarro
Diseo de Centrales hidroelectricas. Nosaki.Proyectos Caon del Pato, Quitaracsa, Irrigacion Tomasiri.
CURSO
Estructuras Hidrulicas I
DISEO DE DESARENADORES
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINAFACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA
Departamento de Recursos Hdricos
Ing Teresa Velasquez Bejarano 1
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1.- CONCEPTOS DE DESARENADORES
El DESARENADOR es una estructura diseada conla finalidad de decantar Arenas de diametrosuperior a 0.2 mm, que ingresan en la captacin decaudales en una Toma y que provienen del arrastreen suspensin de las partculas en el ro.
Esta estructura esta compuesta por Naves dedecantacin las que a su vez cuentan con una fugade limpia al final de su longitud.
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2.- CONCEPTOS DE SEDIMENTADORES
El SEDIMENTADOR es una estructura diseada con la finalidad de remover partculas
inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05 mm que ingresan en la captacin de caudalesen una Toma y que provienen del arrastre en suspensin de las partculas en el ro.
Esta estructura esta compuesta por UNA SOLA POZA DE DECANTACION. Cuenta con unafuga de limpia.
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3.- OBJETIVO DEL DESARENADOR YSEDIMENTADOR
Desarenador
Tiene por objetivo la sedimentacin de las arenas y partculas en
suspensin gruesa, con la finalidad de evitar que se produzcandepsitos en las obras de conduccin si fuera el caso, proteger lasTurbinas de la abrasin y evitar sobrecargas en los procesosposteriores de tratamiento. El desarenador se refiere normalmente a laremocin de las partculas superiores a 0,2 mm.
Sedimentador
Tiene un objetivo similar objeto al desarenador pero correspondiente a
la remocin de partculas inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05mm.
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4.- DESARENADORES Y SEDIMENTADORES
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Estas dos estructuras son utilizadas
generalmente en Proyectos Hidrulicos deAgua Potable, Centrales Hidroelctricas y
proyectos de Riego presurizado.
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Ejemplo Proyecto de la CENTRAL HIDROELECTRICA MAYUSH
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5.- Variables que Afectan la sedimentacion
a) Corrientes de densidadSon las corrientes que se producen dentro del tanque por
efecto de las diferencias de densidad en la masa de agua y
son ocasionadas por un cambio de temperatura (trmica)
y/o por diferencias en la concentracin de las partculas
suspendidas.
b) Corrientes debidas al viento
El viento puede producir corrientes de suficiente intensidad
como para inducir cambios en la direccin del flujo.
c) Corrientes cinticas
Pueden ser debido al diseo impropio de la zona de entrada
o de salida del desarenador o sedimentador (velocidad de
flujo excesiva, zonas muertas, turbulencias) o por
obstrucciones en la zona de sedimentacin.
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6.- Informacin bsica para el diseo.
a) Caudal de DiseoLas unidades sern diseadas para el caudal mximo dediseo.
b) Caractersticas del climaVariaciones de temperatura y rgimen de lluvias.
c) Estudio de fuentesQue incluya los aforos y los regmenes de caudal de por lomenos los ltimos tres aos.
d) Zona de ubicacinLevantamiento topogrfico a detalle, anlisis de riesgo yvulnerabilidad de desastres naturales.
e) Anlisis de suelos y geodinmicaf) Anlisis de la calidad del agua.
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7.- DISEO DEL DESARENADOR7.1- Componentes
Zona de entradaTiene como funcin el conseguir una distribucin
uniforme de las lneas de flujo
dentro de la unidad, uniformizando a su vez la
velocidad.
Zona de desarenacinParte de la estructura en la cual se realiza el
proceso de depsito de partculas poraccin de la gravedad.
Zona de salidaConformada por un vertedero de rebose
diseado para mantener una velocidad que
no altere el reposo de la arena sedimentada.
Zona de depsito y eliminacin de la arenasedimentadaConstituida por una tolva con pendiente mnima
de 10% que permita el
deslizamiento de la arena hacia el canal de
limpieza de los sedimentos.
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NAVE TIPO BUCHI
7.2- DESARENADOR- Tipos
Naves en ProyectoCH Mayush
Fuente: Saltos de Agua.
Gmez Navarro
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sigue NAVE TIPO BUCHI Fuente: Saltos de Agua.Gmez Navarro
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NAVE TIPO DUFOUR Fuente: Saltos de Agua.Gmez Navarro
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sigue TIPO DUFOUR
Naves en la BocatomaCaon del Pato.
Fuente: Saltos de Agua.
Gmez Navarro
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8.- CRITERIOS DE DISEODEL DESARENADOR
El periodo de diseo, teniendo en cuenta criterios econmicos y tcnicos es de 8 a
16 aos. El nmero de unidades mnimas en paralelo es 2 para efectos de mantenimiento. En
caso de caudales pequeos y turbiedades bajas se podr contar con una sola unidad
que debe contar con un canal de by-pass para efectos de mantenimiento.
Dos unidades
Una unidad
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El periodo de operacin es de 24 horas por da.
Debe existir una transicin en la unin del canal o tubera de llegada al desarenador
para asegurar la uniformidad de la velocidad en la zona de entrada. La transicin debe tener un ngulo de divergencia suave no mayor de 1230.
La velocidad de paso por el vertedero de salida debe ser pequea para causar
menor turbulencia y arrastre de material (Krochin,V=1m/s).
La llegada del flujo de agua a la zona de transicin no debe proyectarse en curva
pues produce velocidades altas en los lados de la cmara.
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La relacin largo/ancho debe ser entre 10 y 20.
La sedimentacin de arena fina (d
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La descarga del flujo puede ser controlada a travs de dispositivos como vertederos(sutro) o canales Parshall (garganta). Normalmente se utilizan vertederos de cresta
delgada o cresta ancha tipo ogee.
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Relacin Tamao del dimetro de partculas, (cm) y velocidad desedimentacin, Vs (cm/seg)
d diametro particula cm, g Ac. Gravedad cm/seg2, sPeso
especifico del sedimento, , aPeso especifico del agua,
viscosidad cinematica cm2/seg
(cm/seg) (cm/seg)
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HIDRAULICAVen Te Chow.
UBICACIN DEL DESARENADOR
Zonas de estancamiento y el ngulode entrada ()
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BOCATOMA
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9- DIMENSIONAMIENTO HIDRAULICO DE UN
DESARENADOR A NIVEL DE PLANEAMIENTO(Metodologia Sedimentadores- CEPIS 2005)
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9.1.- Se determina la velocidad de sedimentacin de acuerdo alos criterios indicados anteriormente en relacin a los dimetros
de las partculas. Como primera aproximacin utilizamos la leyde Stokes.
Siendo:
Vs : Velocidad de sedimentacin (cm/seg)
d : Dimetro de la partcula (cm)
:Viscosidad cinemtica del agua (cm2/seg)
s : Peso especifico de las arenas 2.6
: Peso especifico del agua 1.0
g : Aceleracin de la gravedad 980 cm/seg2
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9.2.- Determinar la viscosidad cinemtica que al disminuir latemperatura aumenta la viscosidad afectando la velocidad de
sedimentacin de las partculas. (aguas fras retienen sedimentospor periodos ms largos que cursos de agua ms calientes)
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9.3.- Se comprueba el nmero de ReynoldsEn caso que el nmero de Reynolds no cumpla para la aplicacin de la ley de Stokes
(Re
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Otra alternativa para ladeterminacin de lavelocidad desedimentacin esutilizando la grfica
siguiente.
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Se realiza un ajuste de Vs (velocidad de sedimentacion) tomando en cuentael tiempo de retencin terico del agua respecto al prctico (coeficiente deseguridad).
As tenemos que: Vs = Q/ As , entonces Vs= ( Q * Coef segur/ As)
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Fuente:
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VERTEDERO
Fuente:
Diseo de Centrales
Hidroelctricas a nivel de
Planeamiento o perfil.
Ing Nosaki.
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10- EJEMPLO DE DISEO(Metodologia Sedimentadores- CEPIS 2005)
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Se realiza un reajustemediante el grafico 1.
Termino del Diametro= 5.02Termino de sedimentacion= 1Vs= 2.54 cm/seg
Comprobamos nuevamente el Re = 5.02Entonces se encuentra en la
zona de transicin (ley
de Allen).
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- Si se asume una eficiencia del 75%, de acuerdo con la grafica se adopta uncoeficiente de seguridad igual a 1,75.
As tenemos que: Vs = Q/ As , entonces Vs = ( Q * Coef segur/ As).
2.54 cm/seg = ( 20000 cm3/seg * 1.75 / As) = 13779 cm2= 1.37 m2De tal manera que se obtiene el rea superficial (As) = 1.37 m2
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Se determina las dimensiones de largo, ancho y profundidad respetando los
criterios de diseo (B/L entre 10 y 20 )Largo : L = 5 mAncho : B = 0,5 mProfundidad : h = 0,4 mLuego la velocidad horizontal:
Vh = Q/At, Q= 20,000 cm3/segy At=40 cm*50cm=2000 cm2 , At= 20,000/2000= 10 cm/seg
Vh = 10 cm/seg- Se determina la velocidad de desplazamiento o resuspensin:
Vd = 19.56 cm/segLo que indica que no habr resuspensin pues Vd > Vh .
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11- APLICACIN DEL DISEO DE
DESARENADORES EN PROYECTOS
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BOCATOMAQUITARACSA
CENTRAL HIDROELECTRICA QUITARACSAIng Teresa Velasquez Bejarano 39
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DESARENADORES
CONDUCTOSDE LIMPIA
CENTRAL HIDROELECTRICA QUITARACSAIng Teresa Velasquez Bejarano 40
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12- PROYECTOS DE DESARENADORESCONSTRUIDOS
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IRRIGACION TOMASIRI-Tacna
Archivo: T. VelsquezIng Teresa Velasquez Bejarano 42
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Ing Teresa Velasquez Bejarano
DESARENADORES-CAHUA
Archivo: T. Velsquez43
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Ing Teresa Velasquez Bejarano
POZAS-PISCIGRANJA
Archivo: T. Velsquez 44
POZAS PISCIGRANJAS HUARAZ
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Ing Teresa Velasquez BejaranoOZAS-PISCIGRANJAS
POZAS-PISCIGRANJAS HUARAZCapacidad 70 m3
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POZAS PISCIGRANJAS HUARAZ
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Ing Teresa Velasquez BejaranoArchivo: T. Velsquez
POZAS-PISCIGRANJAS HUARAZCapacidad 70 m3
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POZAS CEMENTOS LIMA
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POZAS-CEMENTOS LIMACapacidad 1000 m3
Archivo: T. Velsquez Ing Teresa Velasquez Bejarano 47
POZAS IRRIGACION TOMASIRI
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Archivo: T. Velsquez
POZAS-IRRIGACION TOMASIRICapacidad 2500 m3
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EMBALSE DE COMPENSACION AGUAS ABAJO CH GALLLITO
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CIEGO Y POZA DE DISIPACION DEL ALIVIADERO DE LAPRESA GALLITO CIEGOCapacidad 400,000 m3
Archivo: T. VelsquezIng Teresa Velasquez Bejarano 49
EMBALSE DE ALMACENAMIENTO HORARIO DE LA CENTRAL
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HIDROELECTRICA CAON DEL PATO.RIO SANTA.
Capacidad 700,000 m3
Ing Teresa Velasquez Bejarano 50
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GRACIAS POR SU [email protected]@yahoo.es
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