APÉNDICE 5.G - CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE ENERGÍA EN Pozos DE REGISTRO,

hₗ a. Esta sección ha sido adaptada del Urban Drainage Design Manual, HEC-22 de la FHWA [3] REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 5-17 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 5.27.1 Ecuación General a. La ecuación para cálculo de pérdidas de energía en pozos de registro es la siguiente. (5.11) b. Este coeficiente K se multiplica por factores de ajuste, descomponiéndose en seis factores como se especifica a continuación. K = (5.12) donde K₀ = coeficiente inicial de pérdida de carga basado en el tamaño relativo del pozo de registro, Cₚ = factor de corrección por diámetro del tubo, Cₐ = factor de corrección por profundidad de flujo, C₀ = factor de corrección por porcentaje de flujo en cada tubo, Cₚ = factor de corrección para flujo en caída libre, y CB = factor de corrección por configuración del fondo. 5.27.2 Coeficiente Inicial de Pérdidas de Carga Hidráulica, K₀ a. El coeficiente inicial de la pérdida de carga, K₀, depende del tamaño de la estructura relacionado al diámetro del tubo de salida, D₀, y del ángulo Θ entre los tubos de entrada y salida, según se muestra en la Figura 5.4. Este coeficiente se calculará con la siguiente ecuación. 0.15 (5.13) donde B es el diámetro interno del pozo de registro. b. Si la estructura no es circular, se calcula un diámetro equivalente definido como el diámetro de una estructura circular que tiene área igual al área de la estructura no-circular. 5.27.3 Factor de Corrección por Diámetro de Tubo, Cₚ a. El factor de corrección por diámetro de tubo, Cₚ, se considera solamente en los casos donde la predicción de la profundidad del agua, d, en la estructura es por lo menos 3.2 veces el diámetro del tubo de salida. Si no es así, entonces este coeficiente tiene un valor de uno (Cₚ = 1). REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE |5-18 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 b. La profundidad del agua, d, es la diferencia entre la elevación de la línea del gradiente hidráulico aguas arriba del tubo de salida y la elevación de la invertida del tubo. Este factor se calcula con la ecuación: (5.14) donde Dᵢ es el diámetro del tubo que llega al pozo de registro. 5.27.4 Factor de Corrección por Profundidad de Flujo, Cd a. La corrección por profundidad de flujo, Cd, se calcula sólo en casos donde la predicción de la profundidad en la estructura es menos de 3.2 veces del diámetro del tubo de salida. Si no cumple esta condición entonces Cd = 1. b. El factor de corrección es dado por Ca = 0.5(d) 0.5 (5.15) donde d es la profundidad de agua en la estructura calculada como la diferencia entre la elevación de la línea del gradiente hidráulico aguas arriba del tubo de salida y la elevación de la invertida del tubo de salida. Di A Tubo de Entrada D₀ Tubo de Salida Figura 5.4 Ángulo del cambio de dirección entre los tubos de entrada y salida en un pozo de registro. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 5-19 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 5.27.5 Factor de Corrección por Porcentaje de Flujo de cada Tubería, C₀ a. El factor de corrección para el porcentaje de flujo de cada tubo, C₀, es requerido en aplicaciones donde hay dos o más tubos entrando en la estructura. Cuando es sólo un tubo entrando y uno saliendo, entonces, C₀ = 1. El factor de corrección depende del ángulo Θ entre el tubo de salida y el tubo de entrada (ver Figura 5.4) y de la razón entre el caudal del tubo de entrada y el caudal del tubo de salida. La ecuación es: (5.16) donde Qᵢ es el caudal del tubo i que llega al pozo de registro y Q₀ es el caudal del tubo de salida. 5.27.6 Factor de Corrección para Flujo en Caída Libre, Cₚ a. Cuando una o más de los tubos entrantes a un pozo de registro tienen sus invertidas por encima de la elevación de la superficie libre del agua dentro del registro, se produce una caída libre. El coeficiente Cₚ esta dado por (5.17) donde h es la diferencia en elevación entre la invertida del tubo de llegada más alto y la línea de centro del tubo de salida y, d es la profundidad de agua en la estructura calculada como la diferencia entre la elevación de la línea del gradiente hidráulico aguas arriba del tubo de salida y la elevación de la invertida del tubo de salida. Si no hay tubos con descargas en caída libre o cuando h ≤ d, entonces Cₚ = 1. 5.27.7 Factor de Corrección por Configuración del Fondo, CB a. Este factor depende de la construcción del pozo de registro y se obtiene de la Tabla 5.3 para las configuraciones presentadas. Para el uso de esta tabla se considera que la base del pozo se encuentra sumergida si d/D₀ ≥ 3.2 y nosumergida cuando d/D₀ ≤ 1.0. Para valores de d/D₀ entre 1 y 3.2 se puede usar interpolación lineal. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 5-20 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 Tabla 5.3 Factor de pérdidas en pozo de registro, CB, para diferentes configuraciones del fondo. Configuración del fondo del Condición del fondo pozo (ver Figura 5.5) Sumergido No Sumergido Fondo Plano o con una 1.00 1.00 depresión (Figura 5.5 a y b) Media caña (Figura 5.5 c). 0.95 0.15 Media caña con extensión vertical hasta la corona del 0.75 0.07 tubo (Figura 5.5 d). a. Fondo con b. Fondo con depresión depresión a nivel con el tubo D D/2 C. Fondo con depresión d. Fondo con depresión y y tubo media caña tubo media caña con paredes verticales extendidas Figura 5.5 Configuraciones del fondo del pozo. REGLAMENTO PARA EL DISEÑO, CRITERIOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE 5-21 SISTEMAS DE ALCANTARILLADOS PLUVIALES EN PUERTO RICO, 2022 CAPÍTULO 6 ESTRUCTURAS DE CONTROL DE ESCORRENTÍAS