Estructura de soporte

Para poder soportar el canal, se diseñan tres estructuras metálicas para el canal en sí, junto con una estructura adicional encargada de elevar el estanque secundario. Estas estructuras se diseñan de tal manera de evitar el volcamiento de la estructura y de resistir de manera correcta las cargas generadas por el canal, lo cual se estima en un peso aproximado de 200 [kg] para el canal considerando el total de acrílico más el agua que circula. El detalle de las barras necesarias para cada estructura se presenta en la siguiente tabla:

Tabla 3.7 Detalle de barras necesarias

Estructura Función Barras necesarias

A Elevación estanque secundario

8 – 740 [mm] 4 – 800 [mm] 8 – 270 [mm] 2 – 220 [mm] B Soporte derecho 3 – 300 [mm] 4 – 1080 [mm] 8 – 340 [mm] 2 – 240 [mm] 2 – 600 [mm] C Soporte central 4 – 1070 [mm] 1 – 1180 [mm] 2 – 500 [mm] 2 – 190 [mm] 2 – 130 [mm] D Soporte izquierdo 4 – 770 [mm] 2 – 600 [mm] 4 – 340 [mm] 2 – 200 [mm] 2 – 260 [mm] 6 – 140 [mm] E Complemento soporte izquierdo

2 – 180 [mm] 4 – 130 [mm] 2 – 120 [mm] 2 – 60 [mm]

A continuación, se presenta las vistas en elevación, planta e isométrico de las estructuras diseñadas:

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Estructura A Estructura B

Figura 3.19 Planos estructuras A y B

Estructura C Estructura D

Estructura E

52 3.2.7 Mediciones de caudal

Para poder analizar correctamente el fenómeno que ocurre en el canal y contrastarlo con la teoría, es necesario conocer el caudal que tiene el canal y el caudal que es desviado por la rejilla. Para esto el canal contará con un caudalímetro ubicado luego de la impulsión de la bomba, el cual medirá el total del caudal que pasa por el canal. Este caudalímetro es electromagnético de alta precisión (error medio de un 0.5%) en un rango de flujo entre 30 y 600 [l/min], es decir 0.5 y 10 [l/s].

Figura 3.21 Caudalímetro utilizado

Por otro lado, para determinar el caudal desviado por la rejilla se contabilizará el caudal final del canal, para luego obtener el desviado por la rejilla:

Este caudal final se medirá utilizando el estanque secundario, el cual al cerrar la válvula y restringir el paso de agua hacia el estanque primario, permitirá ver la variación de volumen de agua en un tiempo determinado y con esto se puede obtener el caudal final del canal. Por ejemplo, si al cerrar la válvula que une los estanques, se contabiliza que el agua demora 8 [s] en subir desde el nivel marcado de 40 [l] hasta el nivel de 60 [l], esto quiere decir que se tiene un caudal de 2.5 [l/s], ya que en 8 [s] aumento 20 [l] el volumen almacenado.

53 3.2.8 Componentes adicionales

Se contará con dos elementos que permitan modificar las condiciones de flujo. Estos son una compuerta, la cual permite forzar a tener un régimen supercrítico en caso de que se requiera, y por otro lado, se tendrá un vertedero frontal de pared delgada, donde termina el canal, permitiendo darle condiciones de régimen subcrítico al flujo.

3.2.8.1Compuerta

Se diseña una compuerta de acrílico, la cual cuenta con dos partes, la primera corresponde a un soporte ubicado sobre el canal el cual tiene un orificio junto con un tornillo en este orificio, diseño presentado en la Figura 3.22. Este tornillo permite fijar la segunda parte, la cual corresponde a la compuerta en sí. Esta compuerta tiene la posibilidad de abrir distintas alturas según sean los requerimientos del momento.

Figura 3.22 Diseño compuerta, vistas en elevación y medidas en [cm] 3.2.8.2Vertedero frontal de pared delgada

El vertedero se diseña utilizando piezas de acrílico y consiste en dos apoyos ubicados en el canal, junto con una placa que puede deslizar por fuera y variar la altura de este vertedero tal como se aprecia en la Figura 3.23. Para fijar el vertedero a la altura definida se tienen una apertura a cada lado junto con tornillos que permiten presionar las piezas y fijarlas.

Figura 3.23 Diseño vertedero frontal, vistas en elevación y medidas en [cm] y foto del vertedero

54 3.2.9 Planos y modelo 3D

Luego de tener definidas las dimensiones y características principales del canal, estructura y estanques, se muestran los planos correspondientes y el modelo tridimensional realizado a modo de ayuda para la construcción del canal.

Figura 3.24 Vista en planta (1) y lateral del canal (2 y 3)

55

4.

PRESUPUESTO

El presupuesto total entregado por el departamento de obras civiles de la Universidad hace referencia a un máximo a gastar de $4.000.000 en la construcción e implementación del canal.

En una primera instancia se estimó un costo total de $2.451.883 para la construcción del canal y sus componentes, detalle presentado en la Tabla 4.1. Finalmente, durante el transcurso del diseño definitivo y construcción se llevaron diversas modificaciones que derivaron en un aumento de los costos. Algunas de estas modificaciones fueron agrandar el estanque principal, nueva conexión entre estanques de mayor capacidad, necesidad de subcontratar la soldadura de la estructura y hacer una estructura más grande, entre otros detalles menores.

Finalmente, los costos reales del proyecto se presentan en la Tabla 4.1, donde es posible apreciar que debido a diversas modificaciones e inconvenientes ocurridos durante la construcción lo gastado fue superior a lo presupuestado desde el comienzo, sin embargo, este monto sigue por debajo del monto máximo entregado por el departamento, siendo un total de $3.559.752. En la sección 13.2 de los anexos es posible ver el detalle completo del presupuesto inicial y los gastos finales.

Tabla 4.1 Gastos reales finales del proyecto

ACTIVIDAD Presupuesto inicial Gastos finales

Acrílico $ 720.518 $ 956.023 Bomba $ 270.100 $ 229.585 Caudalímetro $ 550.000 $ 550.000 Estanques $ 340.000 $ 639.730 Herramientas $ 45.944 $ 36.248 Plomería $ 80.747 $ 297.066 Estructura metálica $ 48.483 $ 276.085 Cambio de pendiente $ 4.613 $ 15.988 Instalación eléctrica - $ 22.839 Otros - $ 50.527 Subtotal $ 2.060.406 $ 3.074.091 Descuento (P.A.) - $ 82.703 SUBTOTAL - $ 2.991.388 IVA $ 391.477 $ 568.364 TOTAL $ 2.451.883 $ 3.559.752

56 Los gastos finales se distribuyen de la siguiente manera:

Figura 4.1 Distribución gastos finales del proyecto

Donde es posible ver que el acrílico, estanques y el caudalímetro concentran más del 70% de los gastos asociados al proyecto, siendo el acrílico el con los mayores gastos con un 32%.

Adicionalmente a los costos mencionados en este capítulo, existe una mano de obra asociada al diseño, compra de materiales y equipos, construcción, puesta en marcha, entre otros. Dicha mano de obra fue prestada por tres memoristas durante cinco meses, con un trabajo de cinco horas diarias aproximadamente. Sin embargo, se destaca que la duración y gran cantidad de horas utilizadas se deben principalmente a la novedad del trabajo realizado, ya que ninguno tiene conocimientos específicos en construcción de equipos de este tipo ni experiencia previa en la adquisición de los equipos y materiales necesarios, por lo que de tener que ser realizado nuevamente los tiempos podrían ser bastante inferiores.

32% 8% 18% 21% 1% 7% 9% 1% 1% 2% Acrílico Bomba recirculadora Caudalimetro Estanques Herramientas Plomeria Estructura metálica Cambio de pendiente Instalación eléctrica Otros

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5.

CONSTRUCCIÓN

Para la construcción del canal se pasó por varias etapas hasta llegar al producto final. Estas etapas van desde el canal de acrílico, la estructura metálica, estanques y conexiones de tuberías, por nombrar las más grandes. A continuación se describe brevemente el proceso constructivo de cada una de estas etapas.