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DISEÑO DE DESARENADOR
EDWIN DANILO ROMERO RODRIGUEZ
20071032041
MARCEL IVAN ROJAS
9823333
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERIA TOPOGRAFICA
ACUEDUCTOS
2011
DISEÑO DE DESARENADOR
Condiciones de la tubería de entrada
Q= 0.0195 m3/s
Qo= 0.051m3/s
V= 1.43 m/s
Vo= 1.56 m/s
D= 8” (0.203 m)
d= 0.13 m
Condiciones de diseño del desarenador
Periodo de diseño= 20 años numero de módulos= 2 caudal medio diario año (2025)= 27.5 L/s caudal máximo diario año 2025= 29.6 L/s caudal medio diario año 2005= 19.5 L/s requerimiento de agua en la planta de purificación= 1.1 m/s caudal de diseño de cada modulo= 27.5 L/s remoción de partículas de diámetro: d=0.05 mm porcentaje de remoción= 75 temperatura= 15º C viscosidad cinemática= 0.01059 cm2/s grado del desarenador: n=1 sin deflector relación longitud: ancho= 4:1 cota de la lamina en la tubería a la entrada del desarenador= 2774.87 m cota de la batea en la tubería a la entrada del desarenador= 2774.74 m cota de la corona de muros= 2775.17 m
Calculo de los parámetros de sedimentación
Velocidad de sedimentación de la partícula, arcilla fina d s= 0.05 mm
vs= 0.212cm/s
Profundidad útil de sedimentación: H=1.5 m
t= 707 s
Periodo de retención hidráulico
θ= 2120 s = 0.59 horas
Volumen del tanque
V = 58.3 m3
Área superficial del tanque
A s= 38.86 m2
Dimensiones del tanque para L:B
B= 3.12 m
L= 12.46 m
Carga hidráulica superficial
q= 0.00070766 m3/m2
s= 61.14 m3/m2
Velocidad de sedimentación de la partícula critica en condiciones teóricas
v0= 0.071 cm/s
d0= 0.03 mm
Velocidad horizontal
vh= 0.587 cm/s
Velocidad horizontal máxima
vhmax= 4.25 cm/s
Velocidad de re suspensión máxima
vr= 9.29 cm/s
Condiciones de operación de los módulos
Operación inicial en el año 2005
Caudal de operación= caudal medio diario en el año 2005= 19.5 L/s
θ= 0.83 hr
q= 43.35 m3/m2
Caudal de operación= 28.6 L/s
θ= 0.56 hr
q= 63.5 m3/m2
Calculo de los elementos del desarenador
H v= 0.028 m
V v= 0.31 m/s
Velocidad sobre la cresta del vertedero
X s= 0.24 m
Lv= 0.35 m
Pantalla de salida
profundidad: 0.75 m distancia al vertedero de salida: 0.42 m
Pantalla de entrada
profundidad: 0.75 m distancia a la cámara de aquietamiento: 3.15 m
Almacenamiento de lodos
relación de longitud= 10 profundidad máxima= 1.24 m profundidad máxima adoptada= 1m profundidad mínima adoptada= 0.8 m distancia punto de salida a la cámara de aquietamiento= 4.15 m dist al punto de salida vertedero salida= 8.30 m
pendiente transversal= 7.1% pendiente longitudinal en L/3= 5.3% pendiente longitudinal en 2L/3= 2.6%
Cámara de aquietamiento
profundidad H/3= 0.5 m ancho B/3= 1.04 m largo (adoptado)= 1 m
Rebose de la cámara de aquietamiento
Qexcesos= 0.019 m3
H e= 0.05 m
V e= 0.40 m/s
X s= 0.30 m
Perfil hidráulico
Perdidas a entrada de la cámara de aquietamiento
V 1≈ 1.43 m/s
V 2= 0.07 m/s
hm= 0.02 m
Perdidas a la entrada de la zona de sedimentación
V 1= 0.07 m/s
V 2= 0.01 m/s
hm= 0.00 m
Perdidas por las pantallas inicial y final
A0= 2.12 m2
H= 0.00 m
Calculo de los diámetros de la tubería de exceso y lavado
Tubería de excesos
Dminimo= 6”
Tubería de lavado
Cota de entrega del desagüe de lavado: 2495.05 m Cota de la lamina de agua sobre la tubería: 2498.85 m Diámetro nominal 6”= 0.168 m Tubería PVC RDE-41,C= 150 Diámetro real: 160 mm Longitud de la conducción-: 70 m Altura disponible: 3.80 m Perdidas en la conducción (longitud equivalente-)= 93.50 m
J= 0.04067 m/m
Qinicial= 0.060 m3/s
V= 2.97 m/s
Coeficiente de descarga del tanque
Cd= 0.42
Calculo de cotas
Cota de batea de la tubería de entrada: 2774.74Cota lamina de agua en tubería de entrada: 2774.87Cota de lámina en cámara de aquietamiento: 2774.85Cota de la cresta del vertedero cámara de aquietamiento: 2774.8Cota fondo de la cámara de aquietamiento: 2774.35Cota lamina de agua en zona de sedimentación: 2774.85Cota de la corona de los muros del desarenador: 2774.17Cota inferior de pantallas de entrada y salida: 2774.10Cota del fondo de profundidad útil de sedimentación: 2773.35Cota placa fondo a la entrada y salida del desarenador: 2772.55Cota placa fondo en punto de desagüe: 2772.35Cota de batea de tubería de lavado: 2772.55Cota cresta del vertedero de salida: 2772.82
Cota lamina de agua de la cámara de recolección: 2774.67Cota fondo de la cámara de recolección supuesta: 2774.37
CORTE LONGITUDINAL DEL DESARENADOR
CORTE TRANSVERSAL DEL DESARENADOR
VISTA EN PLANTA DE DESARENADOR
PLANO TOPOGRAFICO CUCAITA BOYACA
DISEÑO DE LA LINEA DE ADUCCION BOCATOMA- DESARENADOR.
Caudal de Diseño. 19.5 L/s = 0.0195 m³/sCoeficiente de rugosidad de Manning.
n=0.009
Longitud de condición. L= 50m
CALCULO DE PENDIENTE.
Tomando el diámetro comercial, D= 7”= 0.177 m.
Con el valor de / , se obtiene:
; ;
VERIFICACION DE LA COTA A LA SALIDA DE LA BOCATOMA
Al subir la cota del fondo de la cámara de recolección de 99.15 a 99.217 (28 cm de altura), y definir la cota de batea de la tubería a la llegada como 98.92-0.18=98.74 se tiene:
Tomando el diámetro comercial, D= 7”= 0.177 m.
; ;
VERIFICACION DE LA COTA A LA SALIDA DE LA BOCATOMA
Valor aproximadamente igual al supuesto de 0.21m.
El caudal de exceso máximo previsto será de:
Este será el caudal que habrá que considerar en el diseño de la estructura de excesos del desarenador:
Las cotas definitivas y condiciones hidráulicas serán:
Cota de batea a la salida de la bocatoma = 2775.27Cota clave a la salida de la bocatoma = 2775.47Cota de batea a la llegada al desarenador = 2774.74Cota clave a la llegada al desarenador = 2774.94Cota de la lamina de agua a la llegada al desarenador = 2774.87
DISEÑO DE BOMBAS
Datos iniciales del proyecto
Periodo de diseño: 20 años Caudal máximo diario: 19.5 L/s Número total de horas de bombeo al dia: 12 Altura sobre el nivel del mar: 2640 msnm Temperatura del agua: 14º C Tubería PVC: 1507
Qdiseño= 0.039 m3/s
Calculo de los diámetros
Tubería de impulsión según la ecuación de Bresse
Di= 8” = 0.203 m
Velocidad de la tubería
Vi= 1.20 m/s 1<Vi<3 según recomendación
Tubería de succión
Velocidad resultante: 1.20 m/s < 1.6 m/s
Sumergencia= 0.73 m
Calculo de la altura dinámica de elevación
Altura estatica de succion= 4 m Altura estatica de impulsión= 38 m Altura estatica total= 42 m
Perdidas en la succion
D= 8”
Válvula de pie con coladera: 52 m
Codo de radio corto a 90º= 6.4 m Reducción excéntrica: 1.52 m Entrada= 7.50 m Longitud de tubería recta: 5.23 m Longitud equivalente total: 72.65 m
Hazen-Williams
Q= 0.2785 C D2.63 J0.54
Perdida de carga total J= 0.00419 m/m Perdidas en la succion= 0.30 m Perdidas en la impulsión (Ds)= 8” =0.203 Expansión concéntrica (12D)= 3.05 m Valvula de retención horizontal= 32 m Valvula de cortina= 1.7 m Codo de radio largo 90º= 4 codos = 17.2 m T con cambio des dirección= 13 m Tubería= 192 m Longitud equivalente total= 258.95 m
Hazen-William
Q= 0.2785 C D2.63 J0.54
J= 0.00419 m/m Perdidas en la impulsión= 1.08 m Altura de la velocidad en la velocidad Vi= 0.07 m Altura dinámica total de elevación= 43.45 m
Altura dinámica total
Pb= 27.7 Kw Pm= 33.2 Kw Altura barométrica= 7.21 m Altura estatica de succion máxima= Hs= 4 m
Perdidas en la succion
L.E= 72.65 m C= 150 m Q= 0.054 m3/s Ds= 0.254 m
Otros cálculos
Volumen del pozo
Tiempo de retención θ = 3 a 5 minutos
V= 18.90 m3
Área minima= 1.27 m2
Sumergencia= 0.74 m Altura de la coladera= 8” hc = 0.30 m Distancia del fondo a la coladera, hf= 0.38 m Altura del pozo= 3.80 m Área del pozo= 4.27m2>1.27 m2
Adoptando una sección rectangular (2:1) se tiene B= 1.58 m y L= 3.15
Hazen-William
J= 0.00379 m/m Hs= 0.28 m Vs= 1.07 m/s Altura de velocidad: 0.05 m
Presión de vapor
CNPSd= 2.65 m CNPSr= 2.50 m
Velocidad
Ns= 23.7 Nsmàx= 54.8 Ns<Nsmax