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Eliminación de aguas residuales. Diseño de desarenador.
DIMENSIONAMIENTO DE UNA MAQUETA DE DESARENADOR
DIMENSIONAMIENTO DE UNA DIMENSIONAMIENTO MAQUETA DE DESARENADOR DOCENTE: ING. JOSÉ L. ZUMARÁN IRRIBAREN
Modelación de un prototipo de obra hidráulica a escala
HIDRÁULICA
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DIMENSIONAMIENTO DE UNA MAQUET MAQUETA A DE DESARENADOR
DIMENSIONAMIENTO DE UNA MAQUET MAQUETA A DE DESARENADOR
TABLA DE CONTENIDO DIMENSIONAMIENTO DE UNA MAQUETA MAQUETA DE DESARENADOR
1) INTRODUI!N " 2) #ENERA$IDADES " 3) AN%$ISIS DIMENSIONA$ & 'IDR%U$IA A & 4) MODE$AI!N 'IDR%U$I INERIA * 5) RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA * 6) SEME+AN)A #EOM,TRIA * ) SEME+AN)A INEM%TIA !) SEME+AN)A DIN%MIA INERIA .0 ") RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA 1#) RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA A $AS DE /RESI!N N12ero de EU$ER3 .0 RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA A $AS 4ISOSAS 11) N12 N 12er ero o de de RE5 RE5NO NO$D $DS3 S3 .0 RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA A $AS 12) #RA4ITATORIAS .0 RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA A $AS E$%STIAS 13) N12ero de AU'53 .0 RE$AI!N ENTRE $AS (UER)AS DE INERIA A $A DE $A 14) TENSI!N SU/ER(IIA$ N12ero de 6E7ER3 6E7ER3 ..
a8 DE( DE(INI INII! I!N N DE $A ES ESA$A A$A #EO #EOM,T M,TRI RIA A
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b8 DE(INII! DE(INII!N N DE $A SEME+AN)A SEME+AN)A INEM% INEM%TIA TIA ON SIMI$ SIMI$ITUD ITUD SEDIMENTO$!#IA .9 c8 IN($ IN($UENI UENIA A DE $A #RA #RA4EDAD 5 $A INER INERIA IA .9 d8 DESARENADOR DESARENADOR ON 4ER 4ERTEDER TEDERO O DE $A4ADO $A4ADO EN E$ TANQUE TANQUE .:
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ON$USIONES
INGENIER$A CI%IL
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DIMENSIONAMIENTO DE UNA MAQUETA DE DESARENADOR
DIMENSIONAMIENTO DE UNA MAQUETA DE DESARENADOR 1)INTRODUCCI&N $as teor;as 2ate2áticas < los resultados e=peri2entales han desarrollado soluciones prácticas de 2uchos proble2as hidráulicos8 En la actualidad nu2erosas estructuras hidráulicas se pros de haber e?ectuado un a2plio estudio de 2odelos8 $a aplicación del análisis di2ensional < de la se2e@ana hidráulica per2ite al inBeniero orBaniar < si2pliCcar las e=periencias as; co2o el análisis de los resultados obtenidos8
2)GENERALIDADES on ?recuencia el inBeniero debe dar soluciones ?actibles en base a ciertos reueri2ientos a proble2as inBenieriles8 Debe decidir a priori el en?oue t>cnicas o 2>todos 2ás conFenientes para cada caso en particular8 AlBunas Feces estas soluciones pueden ser sencillas debido a ue están bien deCnidas tanto la parte t>cnica co2o la parte econó2ica por lo ue solo basta aplicarlas8 En otros casos los proble2as son co2ple@os o desconocidos co2o es el de conocer el co2porta2iento hidráulico del Gu@o de aBua al pasar por una presa deriFadora < al ser captada por una to2a8 En estos casos se eFaluará ue tipo de inFestiBación se Fa a adoptar8 Dicha inFestiBación se iniciará conceptualiando < esue2atiando el proble2a despu>s se
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seleccionará la t>cnica ?;sica o 2ate2ática para estudiar el proble2a8 A este proceso de abstracción se le conoce co2o 2odelación8 En deCnitiFa la 2odelación i2plica si2ular un ?enó2eno real conceptualiándolo < si2pliCcándolo en 2a
3)ANÁLISIS DIMENSIONAL El análisis di2ensional trata de las relaciones 2ate2áticas de las di2ensiones de las 2aBnitudes ?;sicas < constituricos < ta2bi>n por sus di2ensiones8 En Beneral todas las ecuaciones ?;sicas pueden reducirse a una relación entre las 2aBnitudes ?unda2entales ?uera ( lonBitud $ < tie2po T o bien la 2asa M lonBitud $ < tie2po T38 Entre las aplicaciones se inclu
4)MODELACI&N HIDRÁULICA $a 2odelación se ha desarrollado notable2ente en el ca2po de la hidráulica e=isten eFidencias de estudios de diseos hidráulicos realiados desde tie2pos antiBuos 2ediante peueas representaciones de estructuras < 2áuinas por los cuales se ha lleBado a enunciar principios ?unda2entales en la hidráulica8 Es durante el 1lti2o 2edio siBlo cuando se han desarrollado 2>todos por los cuales co2o resultado de e=peri2entos realiados en 2odelos a escala reducida es posible predecir la conducta de una estructura o prototipo8 El sistema semejante reducido o simplifcado es l o que llamamos modelo, rente a la realidad que llamamos prototipo.
$os principios en ue se basa este procedi2iento inclu
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En hidráulica la 2odelación se usa para la si2ulación de situaciones reales ue se producen en el prototipo < curdidas de carBa en entradas a canales o tuber;as o en secciones de transiciónJ desarrollar 2>todos eCcaces de disipación de enerB;a en la corriente al pie de las presas de sobre Gu@o o en el e=tre2o de salida de las atar@eas reduciendo de ese 2odo la erosión del lecho de los cauces de r;osJ deter2inar coeCcientes de descarBa para presas de sobre Gu@oJ desarrollar el 2e@or diseo de Fertederos de presas de si?ones < poos < de estructuras de salida de los e2balsesJ disear puertos inclus de una estructura o suelo con 2ardidas econó2icas o lo ue es peor en Fidas hu2anasJ 2ientras ue por otro lado ta2bi>n se reduce la posibilidad de un diseo sobredi2ensionado ue reuiera de inFersiones innecesarias8 En otras palabras la modelación hidráulica constituye una importante herramienta de optimización para el diseño de obras hidráulicas.
Dichos 2odelos se plantearán cuando conducan a una solución 2ás econó2ica < seBura o cuando sean i2prescindibles8 Se han Fisto casos en los cuales por no realiar un 2odelo el prototipo K ue es 2u< costoso co2parándolo con el 2odelo L ha uedado inutiliado en un tie2po relatiFa2ente corto al no poder preFer los ?enó2enos con anticipación < correBirlos de ante2ano8 En este sentido ha< ue to2ar
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conciencia de la necesidad de hacer un 2odelo hidráulico cuando las circunstancias as; lo a2eriten8
Es la si2ulación ?;sica de un ?enó2eno hidráulico ue ocurre en relación con una obra de inBenier;a en un siste2a se2e@ante si2pliCcado ue per2ite obserFarlo < controlarlo con ?acilidad ade2ás conCr2ar la Falide del diseo de la obra opti2iarla o to2ar nota de los e?ectos colaterales ue deberán ser considerados durante la operación de la 2is2a8 SeB1n las caracter;sticas propias de los 2odelos se pueden clasiCcar enH
Son auellos en los ue se conserFa la se2e@ana de todas las Fariables Beo2>tricas8 E=iste un 1nico ?actor de reducción o a2pliCcación lla2ado escala de todas las 2aBnitudes Beo2>tricas < las ue se deriFan de ellas ade2ás de la iBualdad de ánBulos correspondientes entre el 2odelo < el prototipo8 Dentro de estos tene2osH 2odelos de desarenadores desBraFadores bocato2as canales8 etc8
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Se conserFa la se2e@ana con el prototipo pero los ?actores a usar de reducción o a2pliación son distintos para di?erentes di2ensiones del 2is2o8 Es ?recuente ue las di2ensiones horiontales tenBan una
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escala o ?actor < las di2ensiones Ferticales otras8 El uso de distorsiones resulta 2uchas Feces necesario cuando el ?actor 1nico produce una reducción de2asiado Brande en las di2ensiones Ferticales lo cual oriBinar;a e?ectos siBniCcatiFos en ?ueras ue en el 2odelo son despreciables o ine=istentes en el prototipo8 Este tipo de 2odelos es usual en estructuras 2ar;ti2as8
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'a< casos en ue la de?or2abilidad del contorno no es releFante al ?enó2eno estricto por tanto puede representarse si2pliCcada2ente en el 2odelo co2o si ?uera C@o o inde?or2able8 $os 2odelos de este tipo ser;an por e@e2plo siste2as de presión canales reFestidos o cursos naturales donde el ?ondo no e=peri2ente 2uchos ca2bios8