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