diseño desarenador

Diseño en base al texto: Elementos de Diseño para Acueductos y Alcantarillados. (Ricardo Alfredo López Cualla) - 2º edición - Capítulo 9

NOMBRE: Lucio Curasi Velásquez

C.I.: 1104369242

CICLO: Noveno "A"

FECHA: Loja, 13 de diciembre del 2010.

Condiciones de la tubería de entrada:

Q = 0.032 = 0.051

V = 1.43 m/s = 1.56D = 8 " = 0.2032 d = 0.13

Condiciones de diseo del desarenador:

Período de diseño: 20 añosNúmero de módulos: 2

Caudal medio diario (año 2023): 22.7 l/s = 0.0227

m3/s Q0

V0

m3/s

HIDRÁULICA III

DISEÑO DE UN DESARENADOR

DATOS

Caudal máximo diario (año 2023: 29.6 l/s = 0.0296

Caudal medio diario (año 2008): 16.5 l/s = 0.0165

Caudal de diseño de Bocatoma de Fondo: 1.1 l/s = 0.0011

Caudal de diseño de cada módulo: 22.7 l/s = 0.0227Remoción de partículas de diámetro: 0.05 mm = 0.00005 m

Porcentaje de remoción: 75 %Temperatura; 15 ºC

Viscosidad cinemática: 0.01059 = 0.0001059Grado del desarenador (n): 1 (sin deflactor)

Relación Longitud:Ancho: 4 : 1Cota de la lamina de agua en la tubería a la entrada del desarenador: 98.87 m.s.n.m

Cota de la batea en la tubería a la entrada del desarenador: 98.74 m.s.n.mCota de la Corona de muros: 99.17 m.s.n.m

Cálculo de los parámetros de sedimentación:Velocidad de sedimentación de la pártícula:

2.61

1

Vs= 0.2071411709 cm/s

Número de HAZZEN (Vs/Vo)

Remoción (%)

Condiciones 87.5 80 75 70 65 60 55 50

m3/s

m3/s

m3/s

m3/s

cm2/s m2/s

cm3/s peso específico de la partícula (arena)

cm3/s

DATOS

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

V s=g18

∗(ρs−ρH 2O )

μ*d2

D31

mechitas : requerimiento de agua en la planta de purificación

n = 1 7.00 4.00 3.00 2.30 1.80 1.50 1.30 1.30

n = 3 2.75 1.66 0.76n = 4 2.37 1.52 0.73

Máximo Teórico 0.88 0.75 0.50

= 3.00

Profundidad de Sedimentación (H): 150 cm

Tiempo que tardaría la partícula de diámetro "d" en llegar al fondo:

t = 724.1438259 s

Período de Retención Hidráulico:

q = 2172.431478 s = 0.6035 h

Volumen del Tanque:

V = 49.31419454

Área Superficial del Tanque:

As = 32.87612969

Dimensiones del Tanque:

B = 2.866885492 m

L=4*B L = 11.46754197 m

q/t

(0.5<q<4) h

V=q*Qd m3/s

m2

t=HVs

As=VH

B=√ As4

Carga Hidráulica Superficial para este tanque:

q = 0.000690471 = 59.6567

Velocidad de la partícula crítica en condiciones teóricas (Vo):

Vo = q Vo = 0.000690471 m/s = 0.069047056972 cm/s

Diámetro menor (do), correspondiente a (Vo):

do = 0.000288675 cm = 0.028867513 mm

3.00

Vs/Vo = 3.00 verdadero

d = 0.005 mmVelocidad Horizontal

Vh = 0.527866682 cm/s

Velocidad Horizontal Máxima:

(15<q<80) m3/m2*d

m3/m2*s m3/m2*d

Verificación de la relación (q/t) =

En resumen, en las condiciones teóricas, se removerían partículas hasta un diámetro de 0.003mm, pero al considerar las condiciones reales (Flujo no uniforme, corrientes de densidad, cortocircuitos, zonas muertas, velocidad horizontal variable), el diámetro máximo posible de ser removido se aumenta a 0.005mm.

q=QAs

do=√18*Vo*μg ( ρs−ρH 2O

)

θt=

VsVo

V h=Vo*LH

Vh máx = 4.142823418 cm/s

Velocidad de Resuspensión Máxima:

k = 0.04f = 0.03

Vr = 9.1779736326 cm/s

Condiciones de Operación de los Módulos:Período de Retención Hidráulico:

q = 2988.7390630909 s = 0.830205295303 d

Carga Hidráulica Superficial para el tanque:

q = 0.000501884 = 43.3628

Cálculo de los Elementos del DesarenadorVertedero de Salida:

Hv = ### m

Vv = ### m/s Vv > = 0.3m/s

Xs = ### m

Vh máx = 20*Vs

En la sedimentación de

arenas:

(15<q<80) m3/m2*d

m3/m2*s m3/m2*d

Vr=√ 8kf∗g( ρ s− ρH 2O

)*d

θ=V

QMD2008

q=QMD2008

As

Hv=( Qd1.84 B )

23

Vv=QdB∗Hv

Xs=0 .36(Vv )23+0 .60(Hv )

47

Lv = ### m » 0.35 m

Pantalla de Salida:Profundidad = H/2 = 0.75 mDistancia al vertedero de salida = 15Hv = 0.40 m

Pantalla de Entrada:Profundidad = H/2 = 0.75 m

Distancia a la cámara de aquietamiento = L/4 = 2.87 m

0.03 m

0.75 m

0.40 m0.35 m

Almacenamiento de Lodos:Relación Longitud : Profundidad de Lodos = 10

Profundidad Máxima = 1.1467541967 mProfundidad Máxima Adoptada = 1 mProfundidad Mínima Adoptada = 0.8 m

Xs=0 .36(Vv )23+0 .60(Hv )

47

Lv=Xs+0 .1

Dist. Pto. De salida a la cámara de aquietamiento = 3.8225139892 mDist. Pto. De salida al vertedero salida = 7.6450279783 m

Pendiente Transversal = 6.9762116613 %Pendiente Longitudinal (en L/3) = 5.232158746 %

Pendiente Longitudinal (en 2L/3) = 2.616079373 %

2.87 m 3.82 m 7.645 m

1 m 0.86.98 % 5.23 % 2.62 %

Cámara de Aquietamiento:Profundidad = 0.5 m

Ancho = 0.956 mLargo (adoptado) = 1 m

Rebose de la Cámara de Aquietamiento:

= 0.019

He = 0.0474195235 m

Qexcesos m3/sQexcesos=Q0−Q

He=( Qexcesos

1.84*Le )23

Ve=Qexcesos

Hv*Le

Ve = 0.4006788473 m

Xs = 0.30 m

= 0.40 m

= 0.96 m

Adopto Lr mayor = 0.96 m

0.05 m0.956 m 1 m

0.956 m

Perfil HidráulicoPérdidas a la entrada de la cámara de aquietamiento.

K= 0.2 por disminución de la velocidadQ = 0.031V = 1.43 m/s

= 0.064250909 m/s

Lr1

Lr2

m3/s

V2

Ve=Qexcesos

Hv*Le

Xs=0 .36(Ve )23+0 .60 (He)

47

Lr1=Xs+0.1

Lr2=B−ancho

2

V 2=Q

Ancho*Profundidad

= 0.02 m

Pérdidas a la entrada de la zona de sedimentación.K= 0.1 por disminución de la velocidadV = 0.064250909 m/s

= 0.527866682 m/s

= -0.00140 m = 0.00000 m

Pérdidas por las pantallas inicial y final.

Ao = 2.15016

H = 0.00002 m

Cálculo de los diámetros de la tubería de excesos y lavado

Tubería de excesos:

6 " = 0.1524 m

Tubería de lavado:De acuerdo al tiempo de vaciado del tanque

Cota de entrega del desagüe de lavado = 95.05 m.s.n.m.Cota de lámina de agua sobre la tubería = 98.85 m.s.n.m.

Diámetro nominal supuesto = 6 " = 0.1524 mTubería PVC RDE-41, C= 150

Diámetro real = 160 mm = 0.16 m

hm

V2 = Vh

hm

m2

De acuerdo a la magnitud de los caudales Æ =

hm=kΔ(V−V 2 )

2

2g

V 2=Q

Ancho*Profundidad

hm=kΔ(V−V 2 )

2

2g

H=( 12g )∗(Qd

Cd*Ao )2

Ao=B . y

C270

mechitas : Debe corresponder a la cota de descarga según el perfil de aducción

C271

mechitas : es igual a la cota de lámina de agua a la entrada - pérdidas

Longitud de la conducción: 70 mAltura disponible= 3.80 m

Pérdidas en la conducción:Entrada normal= 2.5 m

Válvula de compuerta= 1.1 mCodo radio corto= 4.9 m

Te cambio de dirección = 10 mSalida = 5 m

Tubería = 70 mL.E. total = 93.5 m

Pendiente de la tubería:

J = 0.040633123 m/m

Q = 0.059778818

Ao = 0.020106193

Cd = 0.42451982

= 3389.840541 s = 56.4973 mín

Cálculo de Cotas

= 98.74 m.s.n.m.

Cota de la lámina de agua en tubería de entrada = 98.87 m.s.n.m.

Cota de la lámina de agua en cámara de aquietamiento = 98.85 m.s.n.m.

m3/s

m2

tvaciado

Cota de la batea de la tubería de la entrada

J=HL .E

Qinicial=0 .2785*C*D2.63 *J0 .54

Cd=Q

Ao*√2gH

t vaciado=2A s

CD A0 √2gH

12

C275

mechitas : Debe corresponder a la longitud según el perfil de aducción

Cota de la cresta del vertedero cámara de aquietamiento = 98.80 m.s.n.m.

Cota fondo de la cámara de aquientamiento = 98.35 m.s.n.m.

Cota lámina de agua en la zona de sedimentación = 98.85 m.s.n.m.

Cota de la corona de los muros del desarenador = 99.17 m.s.n.m.

Cota inferior de pantallas de entrada y salida = 98.10 m.s.n.m.

Cota del fondo de profundidad útil de sedimentador = 97.35 m.s.n.m.

Cota placa fondo a la entrada y salida del desarenador = 96.55 m.s.n.m.

Cota placa fondo en punto de desagüe = 96.35 m.s.n.m.

Cota de batea de la tubería de lavado = 96.35 m.s.n.m.

Cota clave de la tubería de lavado = 96.55 m.s.n.m.

Cota cresta del vertedero de salida = 98.82 m.s.n.m.

Cota lámina de agua de la cámara de recolección = 98.67 m.s.n.m.

Cota de fondo de la cámara de recolección = 98.37 m.s.n.m.


TODAS LAS UNIDADES EN METROS (m)

11.4680.30 3.823

2.87

0.5

m/sm

0.956 0.956

5.23

m3/s



planta

De Bocatoma

AB

0.96

0.96

0.97

B

Tubería de paso directo al desagüe

LONGITUDES ®

COTAS ®

98.74 1 2.87

PROCEDIMIENTO DE DISEÑO

corte longitudinal a-a

98.87

0.598.35 0.8

97.35

0.8 96.55

96.35 5.23 %

3.823

11.468

corte transversal b-b

98.82

2.8


96.55

Al desagüe

96.35


TODAS LAS UNIDADES EN METROS (m)

11.4687.65

0.40 0.35

6.98 %

% ###

2.62 %


planta

Al Desagüe

A

Tubería de paso directo al desagüe

0.40 0.35

corte longitudinal a-a

99.17

98.819

0.3

98.67

0.75 98.37

1.5

1

2.62 %

7.65

11.468


99.17

98.85

98.10

2.6


96.55

6.98 %

2.87

diseño desarenador

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