DISEÑO galeria filtrante

DISEÑO HIDRAULICO Y ESTRUCTURA DE LA GALERIA FLITRANTE 1. Consideraciones básicas Los parámetros que influyen en el rendimiento de las galerías de filtración son la conductividad hidráulica, el espesor del acuífero y la gradiente hidráulica, siendo esta última importante para los acuíferos con escurrimiento propio. De estos tres parámetros, el que influye directamente en todos los tipos de galerías es la conductividad hidráulica y depende de numerosos factores como: a) forma, disposición y tamaño de los granos del material filtrante del acuífero, y b) viscosidad y densidad del fluido. - Conducto colector En el diseño del conducto colector de la galería se deben considerar los aspectos siguientes: - Sección con capacidad suficiente para que fluya el caudal de diseño. - Mínimas pérdidas por fricción. - Área de las aberturas del dren que faciliten el flujo de agua del acuífero hacia el conducto. - Diámetro El diámetro mínimo a utilizar es el que garantice el escurrimiento del caudal de diseño con un tirante no mayor al 50%, pero en ningún caso la tubería deberá tener menos de150mm. Este diámetro facilita la limpieza y mantenimiento de los drenes.

2. Cálculo hidráulico Para el diseño de galerías de filtración se disponen de varios métodos de cálculo: el más conocido es el que se deduce a partir de la ecuación de Dupuit -

Galería en acuífero de poco espesor: Se considera a un acuífero de poco espesor, cuando la relación profundidad del dren al estrato impermeable versus profundidad al dren es menor a 10. Este es el caso de esta galería filtrante.

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La ecuación aplicada en el presente caso es: q = 2 * π* kf * (z + a) /[Ln {(2 * z* (z + b)) / (r * b)}]

Donde: q = Caudal unitario que se filtra a la galería kf = Conductividad hidráulica del material de filtro (la arena y grava es un material de alta permeabilidad, se esta considerando un valor de kf= 5x10-5 ) a = 0.50 m z = 0.675 m b = 0.075 m r = 0.075 m Reemplazando valores se obtiene: q = 0.8015 l/s Del diseño hidráulico del sistema de agua se tiene un caudal de diseño de: Q = 0.20 l/s

La longitud de la tubería de filtración es: L = Q/q L = 0.20/0.08015 = 2.49 m Se asume una longitud de 2.50 m

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Velocidad Para evitar la acumulación del material fino que pueda entrar al conducto, la tubería del dren debe tener una pendiente adecuada que facilite su autolimpieza. Normalmente, la velocidad de escurrimiento del agua en el dren debe ser menor a 0.90 m/s pero con un valor mínimo de 0,60 m/s. De esta manera, el material fino podrá ser arrastrado hasta la cámara colectora donde se depositará para su eliminación. La velocidad de autolimpieza se logra con pendientes que varían de 0,001 m/m a 0,005m/m..

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Área abierta En el diseño del área perimetral abierta de los conductos, se debe tomar en consideración dos aspectos fundamentalmente: - Pérdida de la resistencia estructural de la tubería; - Velocidad de ingreso. Existen diversas opiniones acerca del valor de la máxima velocidad de entrada permisible para evitar el arrastre de partículas finas. Estos valores varían desde 2,5cm/s hasta 10cm/s con un valor recomendado de 3cm/s y calculado para un coeficiente de contracción de entrada por orificio de 0,55. En todo caso, es recomendable disponer de la mayor cantidad de área abierta para tener bajas velocidades de entrada. El área abierta por unidad de longitud del conducto estará dada por la siguiente expresión:

Qu A= Ve x Cc Donde: A = Área abierta por unidad de longitud del conducto (m2) Qu = Caudal de diseño de la galería por unidad de longitud (m3/s) Ve = Velocidad de entrada. ( 3 cm/s)

Cc = Coeficiente de contracción = 0.55 A = 0.8015 / 3 x 0.55 A = 0.486 cm. (área mínima de abertura / m. en orificios )-

3. Diseño estructural La estructura de captación de las galerías filtrantes, cuando se encuentren en operación tienen las mismas cargas hidráulicas tanto en el interior como en el exterior, por lo que su diseño se reduce en considerar las acciones producidas por su peso propio; durante la construcción, además de su peso propio a la carga del relleno del terreno y filtros, por lo que se deberá diseñar para esta condición. Teniendo en cuenta que se utilizara tubería PVC C-10, no será necesario ningún tipo de refuerzo con la tubería a utilizar.