Memoria de Calculo DESARENADOR

ECOFYSVALGESTA S.A.

PROYECTO CENTRAL HIDROELÉCTRICA

GUAYACÁN

Ingeniería Básica

Memória de Cálculo N° EV-MC-004

MEMORIA CÁLCULO DISEÑO DEL DESARENADOR

ECOFYSVALGESTA S.A. Dirección : Andrés de Fuenzalida#47, Piso 5

APROBACION CLIENTE

:

Providencia, Santiago FECHA :

REV. FECHA PREPARO REVISO APROBO DESCRIPCION

A 20 Junio 2008

EV-1 RPC JAC Emitido para Solicitud de Permisos

Preparado por EcofysValgesta S.A.

2

ÍNDICE 1. ALCANCES Y OBJETIVOS ................................................................3 2. ANTECEDENTES ............................................................................3 3. CRITERIOS DE DISEÑO HIDRÁULICO ...............................................3 4. DIMENSIONAMIENTO DE LA CÁMARA ...............................................4

4.1. Sección Transversal ....................................................................4 4.2. Longitud Del Desarenador............................................................4 4.3. Cálculo De La Eficiencia Del Desarenador .......................................6 4.4. Verificación De La Resuspensión ...................................................7 4.5. Vertedero De Aguas Limpias ........................................................9 4.6. Cota De Muros Del Desarenador ...................................................9


3

1. ALCANCES Y OBJETIVOS El objetivo de esta memoria es presentar los cálculos hidráulicos realizados para el dimensionamiento del desarenador de la central y sus obras de limpieza y descarga. 2. ANTECEDENTES Los antecedentes utilizados en el diseño hidráulico del desarenador son los siguientes:

• Plano topográfico escala 1:500 de la zona en estudio: EV-GY-PL-TO-001-04: Planta General Topografía zona Sur EV-GY-PL-TO-001-05: Planta General Topografía zona

Centro EV-GY-PL-TO-001-06: Planta General Topografía zona

Norte EV-GY-PL-OC-002-07 : Perfiles de Terreno 1 EV-GY-PL-OC-002-08 : Perfiles de Terreno 2

• Informe técnico de mecánica de suelos: B.2 Informe Técnico N° EV-IT-

002:Informe de mecánica de suelos, JQ Ingeniería LTDA., Enero 2008

• Mapa geológico escala 1:50.000, hoja Santiago (Lámina Occidental), Sernageomin, Enero 1991.

3. CRITERIOS DE DISEÑO HIDRÁULICO

• Caudal de diseño: 36 m3/s.

• Deberá atrapar el 90% de partículas mayores de 0,3 mm.

• Deberá atrapar el 99,9% de partículas mayores de 0,5 mm.

• El desarenador será con sistema de purga discontinua, con dos naves para asegurar que el flujo máximo se mantendrá durante el lavado de una de las naves.

• El desarenador incluirá un sistema de lavado (flushing) automático servo- asistido con una compuerta de entrada y una de salida en cada nave para control del flujo. Además de una salida hacia el rio Maipo.


4

4. DIMENSIONAMIENTO DE LA CÁMARA 4.1. SECCIÓN TRANSVERSAL La tasa de remoción del sedimento depende principalmente de la velocidad de sedimentación de las partículas, de la velocidad del flujo y de la profundidad de la nave. La razón entre el ancho y la profundidad, de la nave, no debiera ser menor que 1. Una razón recomendable es de 1,5 a 2,0 (B/H). El requerimiento de área de la sección transversal puede ser determinada mediante la siguiente relación propuesta por Camps:

Donde:

Q: Caudal de diseño de la nave (m³/s) d: diámetro de la partícula a sedimentar en mm

Considerando el área obtenida con la relación anterior y una velocidad igual a v=0,44d½, la resuspensión del material no ocurrirá. Evaluando la expresión anterior para un caudal igual a 18 m³/s se tiene que: A=77,7 Adoptando las siguientes dimensiones para el desarenador: B=11, 5 H=7 B/H=1,64 4.2. LONGITUD DEL DESARENADOR El cálculo de la longitud del desarenador se realiza considerando el efecto de la turbulencia del flujo mediante la siguiente relación:

)uw(HvL

*−⋅

=


5

1/6H

*R

nV3,1u ⋅⋅=

Donde: V: Velocidad del escurrimiento

H: Altura del desarenador w: Velocidad de sedimentación en aguas quietas

u*: Velocidad de corte n: Rugosidad de Manning RH: Radio Hidráulico La velocidad de sedimentación de una partícula con d=0,3 mm pata t=20 ºC se obtiene del gráfico siguiente:

Figura 4.1: Velocidad de sedimentación de las partículas w=3,5 cm/s v=0,223 m/s


6

Rh= 3,157 m n= 0,014 u* = 0,008 L= 57,81 Se adopta una longitud de 58 m para la cámara del desarenador. 4.3. CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DEL DESARENADOR Para determinar la eficiencia del desarenador se utiliza el gráfico de Camp´s presentado a continuación:

Figura 4.2: Diagrama de Camp´s


7

Para la aplicación de la figura anterior se deben calcular los siguientes parámetros:

( ) V8/fH075,0 2/1 ⋅⋅⋅=ε Donde: ε: Coeficiente de difusión f: Factor de fricción de Darcy-Weisbach (f=0,024) V: Velocidad media del escurrimiento ε= 0,0064 Por lo tanto la abscisa es igual a:

14,192

Hw=

ε⋅⋅

Adicionalmente se debe determinar el cuociente w/vs donde vs es la carga superficial: vs= Q/L*B vs= 0,0282 w/vs=1,24 Por lo tanto la tasa de remoción para d=0,3 mm es R=97 % Para una partícula de d=0,5 mm, la velocidad de sedimentación es igual a w=6 cm/s. Por lo tanto, w/vs=2,12 y la eficiencia del desarenador es del 100 %. 4.4. VERIFICACIÓN DE LA RESUSPENSIÓN Para verificar que no ocurra resuspensión del sedimento el esfuerzo de corte del escurrimiento debe ser menor que el crítico.

JRh ⋅⋅γ=τ


8

3/4h

22

RnVJ ⋅

=

Evaluando, se tiene que: J=3,8763 10-6

τ= 0,012 kg/m2 Por otro lado, el número de Reynolds de la partícula de d=0,3 mm es:

υ⋅

=du

Re ** = 1,714

Del diagrama de Shields de la figura 4.3 se tiene que:

( ) =⋅γ−γ

τds

c 0,07

Figura 4.3: Diagrama de Shields Por lo tanto, τc=0,036 kg/m2.


9

Finalmente, se verifica que τ<τc lo que demuestra que no se producirá arrastre del material sedimentado. 4.5. VERTEDERO DE AGUAS LIMPIAS Hacia el segundo tramo del canal de aducción, las aguas son evacuadas desde el desarenador a través de un vertedero frontal. El diseño debe realizarse para un caudal de 18 m3/s y verificarse para 36 m3/s. Se considera un vertedero de pared delgada cuyo umbral se encuentra a la cota 926,8 m.s.n.m. La ecuación del vertedero es:

hg2hlmQ v ⋅⋅⋅⋅⋅= Donde: m: coeficiente de gasto del vertedero lv: longitud del vertedero h: carga sobre el vertedero Considerando una longitud de 9,5 m y un coeficiente de gasto m=0,45 se tiene que la carga es h= 0,97 m, es decir, el nivel del eje hidráulico en el desarenador con las dos naves en operación es 927,77 m.s.n.m. En el caso que una nave se encuentre fuera de servicio la otra operará con un caudal de 36 m3/s, bajo esas condiciones la carga h es igual a 1,62 y la cota del eje hidráulico será la 928, 42 m.s.n.m. 4.6. COTA DE MUROS DEL DESARENADOR Según los cálculos presentados el en punto anterior, la cota máxima del escurrimiento en el desarenador sería la 928, 42, a la cual se debe agregar una revancha. Considerando el coronamiento de los muros a la cota 929 se tiene una revancha de 0,58 m en condiciones eventuales y de 1,23 m en condiciones normales.

Memoria de Calculo DESARENADOR

Documents

Transcript of Memoria de Calculo DESARENADOR