UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ CAP: INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE INVESTIGACION TEMA: AFORAMIENTO DE RIO MARAVILLA PRESENTADO POR: CHIPANA OLIVA, Maura DOCENTE: Ing. rAmos martines SEMESTRE: 6 PUNO-PER V SEMESTRE-A GRUPO: “A” 2017 Página 1 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” Contenido UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR ................................................................................... 1 CACERES VELASQUEZ ......................................................................................................... 1 CAP: INGENIERIA CIVIL .................................................................................................... 1 INTRODUCION: ................................................................................................................................ 3 OBJETIVOS: ...................................................................................................................................... 4 MARCO TEORICO:............................................................................................................................ 5 RESUMEN: ....................................................................................................................................... 5 MEDICIÓN DEL CAUDAL .................................................................................................................. 5 METO DEL FLOTADOR: .................................................................................................................... 6 EXTACCION DE LA MUETRA: ........................................................................................................... 7 PROCEDIMENTO EN CAMPO: .......................................................................................................... 7 DESARROLLO: .................................................................................................................................. 9 REPORTE: ....................................................................................................................................... 10 CAUDAL: ........................................................................................................................................ 12 LABORATORIO: .............................................................................................................................. 12 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO:....................................................................................................... 13 PESO ESPECÍFICO DEL AGUA: ........................................................................................................ 16 VELOCIDAD DE CAIDA: .................................................................................................................. 16 DISEÑO DE DESARENADOR: .......................................................................................................... 17 V SEMESTRE-A Página 2 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” INTRODUCION: En el curso de hidráulica fluvial, dictada por el Ing. Martínez uno de los aspectos importantes a tratar es el comportamiento de los ríos con lo que respecta a la naturaleza de fondo, comportamiento fluvial, la clasificación, el régimen, los materiales componentes del rio, entre otros. Motivo por el cual se desarrolló la salida de campo a la ciudad de julica, con el objetivo de estudiar, analizar y plasmar los conocimientos vertidos por el docente, mediante el aforamiento de rio. El presente informe contiene las actividades realizadas durante la práctica de campo, las cuales se llevaron a cabo gracias al esfuerzo de todos los integrantes del grupo, realizándose el trabajo a 200 mts. Aguas abajo del puente maravilla, en el río maravilla, ubicado al Noroeste de la ciudad de los vientos Juliaca a unos 11 km. aproximadamente. V SEMESTRE-A Página 3 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” OBJETIVOS: CAMPO: extracción de muestras para el respectivo análisis en laboratorio. determinar el área de la sección transversal de rio con sus respectivos parámetros. determinar la velocidad promedio del cauce del rio, para con ello determinar el caudal del rio. LABORATORIO: Determina el peso específico de la muestra extraída del lecho del rio. peso específico del agua. curva granulométrica. velocidad de caída, del diámetro correspondiente al D50 de la granulometría. V SEMESTRE-A Página 4 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” MARCO TEORICO: El conocimiento aplicado el proceso del desarrollo de la práctica y el laboratorio lo resumimos en las siguientes páginas. RESUMEN: Sabemos que para desarrollar los objetivos, debemos de tener conocimientos para el desempeño de cada miembro del grupo, como son de topografía, hidráulica de ríos, hidrología, laboratorio de suelos, medición, etc. como por ejemplo la medición del caudal, teniendo en cuenta la ecuación de la continuidad, también tener conocimientos sobre el procedimiento de aforamiento. MEDICIÓN DEL CAUDAL La medición del caudal o gasto de agua que pasa por la sección transversal de un conducto (río, riachuelo, canal, tubería) de agua, se conoce como aforo o medición de caudales. Este caudal depende directamente del área de la sección transversal a la corriente y de la velocidad media del agua. La fórmula que representa este concepto es la siguiente: 𝑸=𝑨+𝑽 Dónde: Q = Caudal o Gasto. A = Área de la sección transversal. V = Velocidad media del agua en el punto. Para ello se tiene la ley de la conservación de la materia conocida como la ecuación de continuidad Principio de la conservación de la materia la masa del fluido que en la unidad de tiempo entra a un volumen especificado dentro del flujo, una parte se queda almacenada en su interior y el resto sale del volumen. Si el volumen que estudia es de forma y magnitud constante (volumen de control) el almacenaje no puede ser indefinido. Matemáticamente es preferible tratar con la cantidad neta de masa que sale y que entra, sumadas algebraicamente, así el principio de la conservación de la materia, aplicado a un volumen de control fijo completamente arbitrario entro del flujo, se expresa en la forma siguiente: Cantidad neta de masa que atraviesa la superficie de frontera del volumen, en la unidad de tiempo más la rapidez de variación de la masa contenida en el volumen igual a cero. Ahora para determina la sección y velocidad de la velocidad podemos hacerlos por los métodos siguientes: MÉTODOS DE MEDICIÓN Los métodos de aforo más utilizados son: - Velocidad y sección V SEMESTRE-A Página 5 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” - Estructuras Hidráulicas - Método volumétrico - Método químico - Método combinado. Calibración de compuertas - método del flotador El método elegido para el correspondiente salida de capo es: METO DEL FLOTADOR: Elegida no adrede, so porque es el más óptimo a realizar en ríos medianamente grandes ya que permite obtener datos muy aproximados del rio. Medición del caudal por el método del flotador En este método se utilizan los valores promedio de los datos obtenidos en campo. Para adelantar los procedimientos se requieren los siguientes materiales y equipos: Un objeto flotante, que en este caso se diseñó uno con la propiedad de que el 75% del volumen se sumerja en el agua, de tal manera que los factores externos no alteren la medición. Un reloj o cronómetro. Una cinta métrica. Una regla o simplemente una cinta de madera. a. Primer paso. Seleccionar el lugar adecuado. El lugar determinado para la práctica es 200 mts. Abajo del puente maravilla asa que las recomendaciones a seguir serian: selecciona en un tramo uniforme, sin piedras grandes, en el que el agua fluya libremente, sin turbulencias, ni impedimentos, ni objetos peligrosos que puedan dañar al compañero. b. Segundo paso. Medición de la velocidad. En el tramo seleccionado ubicar dos puntos, A (de inicio) y B (de llegada) y medir la distancia, cualquier medida, preferiblemente, del orden de los 10 metros. Una persona se ubica en el punto A con el flotador y otra en el punto B con el reloj o cronómetro. Se medirá el tiempo de recorrido del flotador del punto A al punto B. Se recomienda realizar un mínimo de 3 mediciones y calcular el promedio. c. Tercer paso. Medición del área de la sección transversal del río. En el tramo seleccionado, ubicar la sección o el ancho del río que presente las condiciones promedio y en la que se facilite la medición del área transversal. Un método práctico, con aceptable aproximación para calcular el área transversal, es tomar la altura promedio. midiendo la altura cada un metro de distancia para mayor exactitud, en caso de que el rio presente mayor profundidad se puede utilizar una embarcación y medir la profundidad mediante una sonda. V SEMESTRE-A Página 6 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” Entonces lo que aremos es seccionar el rio cada un metro y calcular el tirante promedio del rio. De esta manera obtendremos el área de la sección transversal del rio. EXTACCION DE LA MUETRA: MATERIALES: - Pala envase impermeable para el transporte del fluido (botella). saco, costal, u otra cualquier materia para el transporte de la muestra alterada del material de fondo y canto del rio. Para la exacción de muestra se tiene que tener en cuenta el tipo de ensayo que se realiza con ella, para determinar el sistema de transporte que es adecuado para tal. en nuestro caso solo requerimos para análisis granulométrico, por lo que la muestra deber de ser alterada y secada a la intemperie. PROCEDIMENTO EN CAMPO: UBICACIÓN DEL LUGAR DE AFORAMIENTO: En el rio maravilla a 200 metros abajo del puente maravillas, presenta la siguiente ubicación geográfica: Lugar: Puente maravillas Departamento: Puno Provincia: San Román Distrito: Juliaca Latitud: -15.4365058 Longitud: -70.1377079 Altitud: 3828 m.s.n.m Este rio desemboca al rio Ramis y posteriormente al Lago Titicaca V SEMESTRE-A Página 7 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” Lugar de aforamiento o El rio maravilla se encuentra en la carta nacional 31-V Clima de Lugar: En lo referente al clima, la ciudad de Juliaca presenta una amplia oscilación entre el día y la noche; aunque predomina el frío, siendo éste más intenso en el invierno, principalmente en los meses de junio y julio, alcanzando valores inferiores a 0 °C En cuanto a su temperatura media esta es de entre 4 a 10 °C, la temperatura máxima se mantiene uniforme a lo largo del año durante todos los meses con un promedio de 17,08 °C, no de la misma manera la temperatura mínima que tiene como un promedio los −7,5 °C durante el mes de julio. Generalmente el verano es la estación húmeda, incluye los meses de diciembre a marzo, en los cuales la precipitación media varía entre los valores de 85,9 mm a 183.3 mm. V SEMESTRE-A Página 8 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” El clima de todo el altiplano contribuye a acentuar los efectos de los fenómenos vinculados a la dinámica fluvial y a los procesos erosivos. En efecto, las lluvias son breves y violentas, concentradas en un periodo de poco más de tres meses. Esto determina una fuerte erosión y trasporte sólido de los relieves e, igualmente, inundaciones y depósitos en las áreas deprimidas, resultado de eventos a menudo catastróficos. Durante el resto del año el clima es seco y frío, con heladas nocturnas, que favorecen la disgregación de las rocas, y viento fuerte y frecuente.‖ DESARROLLO: I. Previamente el docente de curso destina el lugar de trabajo por grupos, reparte a distancia específica del puente maravillas donde debemos aforar. para nuestro grupos e lugar es 200m aguas abajo del puente maravillas. II. Reconocimiento del lugar donde se desarrollara la lo indicado en los objetivos; se observa que este tramo del rio presenta gran contaminación y que la gente de lugar lo toma por un sitio donde lavar carros, ropas, entre otros. III. seleccionamos el lugar de trabajo siguiendo las recomendaciones del paso dos del procedimiento de aforamiento mencionado en el marco teórico, donde se toma en cuenta que la sección debe ser constante. IV. Debido a que el rio no se encontraba en su máximo caudal presentaba a lo largo de su ancho partes con montículos formados en épocas de avenida que no fueron transportados en su totalidad mediante el cual podríamos clasificar la rio como ríos interconectados; lo cual nos facilitó para realizar el perfil transversal del rio con un nivel topográfico y una mira. V. Después de haber estacionado el nivel topográfico se toma un punto de referencia inicial sobre el cual con la ayuda de un GPS se obtiene la cota del punto. V SEMESTRE-A Página 9 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” La estación del nivel de Ingeniero presenta las Siguientes coordenadas: N=8293124 E= 3779.54 Z=3833 VI. Se hace lecturas a la mira cada 1 metro de distancia en la parte seca del ancho del rio; las partes secas se encontraban a los cantos del ancho en mayor proporción y en mínima proporción en la parte del medio. VII. Para las zonas con presencia de agua no se utilizó la mira y por ende el nivel tampoco debido a que podría dañarse la mira; se hace la medición de los tirantes con la guía de un cordel a lo largo del ancho para conservar la rectitud de manera que entre dos personas sujeten el cordel de canto a canto y una tercera vaya tomando los tirantes con un fluxómetro y un palo colocado perpendicularmente al espejo de agua; al mismo tiempo se anota los datos obtenidos. En las partes altas del ancho del rio debido a que no se podría tomar lectura con la mira se mide con el fluxómetro. VIII. IX. Posteriormente se saca muestra de agregado del rio para realizar el ensayo de granulometría. X. Inmediatamente se procede a la medición del caudal del rio, para esto inicialmente se mide un tramo de distancia por el cual pasara el flotador elaborado previo a la práctica; tomaremos el tiempo con cronometro desde el punto inicial del tramo donde colocaremos el flotador hasta que pase por el final del tramo, se repite tres veces este procedimiento para sacar un tiempo promedio. XI. XII. Se toma la temperatura del agua para realizar los cálculos posteriores. Se toma una muestra de agua para el laboratorio REPORTE: CAUDAL: VELOCIDAD 1: la distancia tomada de A hasta B para medir la velocidad es de 20 metros, Y los tiempos son: V SEMESTRE-A Página 10 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” 𝑡1 = 1 min; 36 𝑠𝑒𝑔. = 96𝑠𝑒𝑔. 𝑡1 = 1 min; 32 𝑠𝑒𝑔. = 92𝑠𝑒𝑔 𝑡1 = 1 min; 34 𝑠𝑒𝑔. = 94𝑠𝑒𝑔 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝑚) = 𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐴 − 𝐵/𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑠𝑒𝑔) 20 𝑚 = 0.204 𝑚/𝑠𝑒𝑔 98 𝑠𝑒𝑔 20 𝑚 𝑉2 = = 0.217 𝑚/𝑠𝑒𝑔 92 𝑠𝑒𝑔 20 𝑚 𝑉3 = = 0.213 𝑚/𝑠𝑒𝑔 94 𝑠𝑒𝑔 (𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 ) 𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 = = 0.211 𝑚/𝑠𝑒𝑔 3 VELOCIDAD 2: la distancia tomada de A hasta B para medir la velocidad es de 30 metros, Y los tiempos son: 𝑉1 = 𝑡1 = 5 min; 04 𝑠𝑒𝑔. = 304𝑠𝑒𝑔. 𝑡1 = 5 min; 12 𝑠𝑒𝑔. = 312𝑠𝑒𝑔 𝑡1 = 4 min; 59 𝑠𝑒𝑔. = 299𝑠𝑒𝑔 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝑚) 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 = = 𝑡𝑟𝑎𝑚𝑜 𝐴 − 𝐵/𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑠𝑒𝑔) 30 𝑚 𝑉1 = = 0.0987 𝑚/𝑠𝑒𝑔 304 𝑠𝑒𝑔 30 𝑚 𝑉2 = = 0.0962 𝑚/𝑠𝑒𝑔 312 𝑠𝑒𝑔 30 𝑚 𝑉3 = = 0.1003 𝑚/𝑠𝑒𝑔 299 𝑠𝑒𝑔 (𝑉1 + 𝑉2 + 𝑉3 ) 𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 = = 0.0984 𝑚/𝑠𝑒𝑔 3 AREAS: para ello hacemos uso del AutoCAD: V SEMESTRE-A Página 11 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” CAUDAL: 𝑄 =𝑉∗𝐴 𝑄1 = 𝑉 ∗ 𝐴 = 0.211 𝑚 ∗ 3.2013 𝑚2 = 0.675 𝑚3 /𝑠 𝑠 𝑄2 = 𝑉 ∗ 𝐴 = 0.0984 𝑚 ∗ 34.8697 𝑚2 = 3.431 𝑚3 /𝑠 𝑠 0.675 + 3.431 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑚. = ( ) = 2,053 𝑚3 /𝑠 2 LABORATORIO: En el laboratorio de la UANCV. Realizaremos diversos ensayos para obtener información que sea de importancia para el área de la hidráulica fluvial. V SEMESTRE-A Página 12 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO: TAMIZ 3" 2 1/2" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 8 16 30 50 100 200 CASUELA PESO DE TAMIZ PESO TAMIZ (gr) MAS MUESTRA 0 0 0 0 0 0 0 0 552.6 598.3 555 590.7 542.9 658.2 547 631.7 508.6 704.3 494.3 662 417.2 613.5 388.7 616.7 365.4 692.5 340.8 456.5 345.1 346.4 371.6 389.3 5429.2 TAMIZ 3" 2 1/2" 2" 1 1/2" 1" 3/4" 1/2" 3/8" 4 8 16 30 50 100 200 CASUELA PESO RETENIDO (gr) 0 0 0 0 45.7 35.7 115.3 84.7 195.7 167.7 196.3 228 327.1 115.7 1.3 17.7 6960.1 % RETENIDO 0 0 0 0 2.99 2.33 7.53 5.53 12.78 10.95 12.82 14.89 21.37 7.56 0.08 1.16 PESO D.MUESTRA (gr) 0 0 0 0 45.7 35.7 115.3 84.7 195.7 167.7 196.3 228 327.1 115.7 1.3 17.7 1530.9 %RETENIDO ACUMULADO 0 0 0 0 2.99 5.32 12.85 18.39 31.17 42.12 54.95 69.84 91.21 98.76 98.85 100.00 % Q. PASA 100 100 100 100 97.01 94.68 87.15 81.61 68.83 57.88 45.05 30.16 8.79 1.24 1.15 0.00 100 V SEMESTRE-A Página 13 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” PESO ESPECÍFICO DEL SÓLIDO: Sabemos que: 𝛾𝑠 = 𝑊𝑆 𝑉𝑆 𝛾𝑠 = 𝜌𝑆 ∗ 𝑔 𝜌𝑆 = 𝑚𝑠 𝑉𝑆 Donde: 𝛾𝑠 : Peso específico de los sólidos. 𝑊𝑆 : Peso de los sólidos. 𝑉𝑆 : Volumen de los sólidos. 𝜌𝑆 : Densidad de los sólidos. 𝑔: Aceleración de la gravedad (9.81 𝑚⁄𝑠 2). V SEMESTRE-A Página 14 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” 𝑚𝑠 : Masa de los sólidos. 𝑉𝑠 : Volumen de los sólidos. 𝑉𝑝 : Volumen de la probeta. 𝑉𝑝+𝑠 : Volumen de la probeta más los sólidos. De laboratorio tenemos: 𝑚𝑠 = 259.8𝑔𝑟 Hallando el volumen: 𝑉𝑝 = 500𝑚𝑙 𝑉𝑝+𝑠 = 602.3𝑚𝑙 𝑉𝑠 = 602.3 − 500 𝑉𝑠 = 102.3𝑚𝑙 Hallando la densidad: 𝜌𝑆 = 259.8 102.3 𝜌𝑆 = 2539.59 𝑘𝑔 𝑚3 Hallando el peso específico: 𝛾𝑠 = 2539.59 ∗ 9.81 𝛾𝑠 = 24913.37 𝑁 𝑚3 Ó: 𝛾𝑠 = 2540.46 V SEMESTRE-A 𝑘𝑔 − 𝑓 𝑚3 Página 15 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” PESO ESPECÍFICO DEL AGUA: Para ello se extrajo una muestra representativa del rio, para luego poder determinar el peso específico del agua que se recogió a una temperatura de 9ºC. PESO: PESO DEL ENVASE: PESO DEL EMBASE MAS AGUA: VOLUMEN: ALTURA DIAMETRO: VELOCIDAD DE CAIDA: Se denomina velocidad de caída, a la velocidad con la que cae una partícula sólida en una masa fluida: para el cálculo tenemos que: 4∗𝑔∗𝑑∗∆ 𝑊=√ 3𝐶𝐷 𝛾𝑆 − 𝛾 ∆= ( ) 𝛾 𝑅𝑒 = 𝑊∗𝑑 𝜈 𝐷𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑊 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑔 = 𝐺𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑑 = 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎 𝛾𝑆 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎 𝜈 = 𝑣𝑖𝑠𝑐𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 𝛾 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 ∆= 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑚𝑒𝑟𝑔𝑖𝑑𝑜 𝑅𝑒 = 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑦𝑛𝑜𝑙𝑑𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎 CALCULO EN LA ZONA 1 𝑤2 = 2 𝑤 = 4.8.𝑑.𝑎 24 𝐶𝐷 = 𝑅 3𝐶𝐷 4∗𝑔∗𝑑∗∆ 3. 𝑒 24 𝑅𝑒 1 𝑤 2 = 18 ∗ 𝑔 ∗ 𝑑 ∗ ∆ ∗ 𝑅𝑒 2 𝑤 = 1 ∗𝑔∗𝑑∗∆∗( 18 1 𝑔 𝑅𝑒 = 𝑊∗𝑑 𝑤 = 18 ∗ 𝜈 ∗ 𝑑 ∗ ∆ ∗ ( 𝜈 𝛾𝑠 ∗𝛾 𝛾 ) )∗𝑑 𝑊∗𝑑 𝜈 ∆= 𝛾𝑠 ∗𝛾 𝛾 2 Teniendo en conocimiento de la ley de Stokes 𝑅𝑒 ≤ 1(𝑧𝑜𝑛𝑎 1) V SEMESTRE-A Página 16 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” CALCULO EN LA ZONA 2 Paso 1: asumir valor de 10 cm/s Paso 2: calcular Re Paso 3: hallar CD de la grafica Paso 4: hallar W con el nuevo valor de CD obtenido en el paso 3. Paso 5: con el valor obtenido en el paso 4 calculamos el nuevo Re y los comparamos con el del paso 2, si la diferencia es menor que 10 Entonces la partícula se encuentra en la zona 2, de los contrario volvemos a repetir los mimos paso, pero esta vez tomando como W el ultimo valor calculado. CALCULO EN LA ZONA 3 Para los cálculos en la zona 3, debemos de tener que CD =0.4 tal que: 4.8.𝑑.𝑎 𝑊=√ 3𝐶𝐷 4 = √(3∗0.4) ∗ g ∗ d ∗ ∆ 𝑊 = 1.8257√g ∗ d ∗ ∆ DISEÑO DE DESARENADOR: Para el diseño del desarenador debemos de tener los siguientes datos: Diámetros de la partícula a sedimentar Peso específico del solido Peso específico del agua La temperatura del agua, y su viscosidad correspondiente utilizar una altura aproximada de sedimentación (H) ; ( generalmente 1.50 m) Una relación largo ancho para el diseño del desarenador simple rectangular. Utilizar el criterio de Re y CD, teniendo en cuenta las condiciones del número de hazen, considerado si el desarenador tendrá pantalla y el porcentaje de remoción y por último el caudal que circula en dicho cauce. PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO: Paso 1: Determinamos la velocidad de caída de la partícula, con el procedimiento expuesto anteriormente. Paso 2: determinamos el número de HAZEN con los criterios siguientes: el grado de remoción diseños c/s pantalla NOTA: el número de hazen funciona como un factor de seguridad, por las condiciones de Stokes V SEMESTRE-A Página 17 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” Paso 3: determina la velocidad de caída de cálculo o diseño WC 𝑊𝑐 = 𝑊 𝑁. 𝐻𝑎𝑧𝑒𝑛 Paso 4: determinamos el tiempo de retención hidráulico (Ɵ); el tiempo de retención hidráulico es el tiempo que demora en caer una partícula desde la superficie hasta el fondo. 𝜃= 𝐻 𝑊𝐶 Pasó 5: determinar el volumen del tanque de sedimentación dado por: 𝑉𝑇 = 𝑄 ∗ 𝜃 Paso 6: determinar el área superficial del tanque. 𝐴𝑠 = 𝑉𝑇 𝐻 Paso 7: determinar el ancho del tanque: utilizando la relación dada por condiciones de criterio (generalmente L=3B) entonces: 𝑆𝑖 ∶ 𝐿 = 3𝐵 𝑦 𝐴𝑠 = 𝐿 ∗ 𝐵 → 𝐴𝑠 = 3𝐵 ∗ 𝐵 ⇨ 𝐴𝑠 𝐵=√ 3 Paso 8: las comprobaciones. 8.1.-Velocidad máxima horizontal: 𝑉𝑚𝑎𝑥. ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 < 20𝑊𝐶 𝑉𝑚𝑎𝑥. ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 𝑄 𝑄 = ∗ 100 = 𝑐𝑚/𝑠 𝐴𝑉 𝐵 ∗ 𝐻 8.2.-Velocidad de resuspencion: 𝑉𝑚𝑎𝑥. ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 < 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑠𝑝𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛 8𝐾 𝑉𝑟 = √ ∗ 𝑔 ∗ ∆ ∗ 𝑑 𝑓 Dónde: K = 0.04 Para arena f = 0.003 cuando no hay coagulación V SEMESTRE-A Página 18 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” V SEMESTRE-A Página 19 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” V SEMESTRE-A Página 20 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” V SEMESTRE-A Página 21 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” V SEMESTRE-A Página 22 UNIVERSIDAD ANDINA NESTOR CACERES VELASQUEZ “Año de la consolidación del Mar de Grau” V SEMESTRE-A Página 23
