Diseño Planta Tratamiento

Oficina de Ingeniería Raimundo Pérez & Asociados, C.A.OFIRPA, C.A.

Avenida Paseo Colón Este, Resd. Venecia. Edif. El Turpial. 3er Piso # 37. Complejo el Morro.Lechería.Municipio Urbaneja. Edo. Anzoátegui. Telefonos: (0281) 2678248 – (0414) 8073141

PLANTA DE TRATAMIENTOESTACIONES DE BOMBEO

SECTOR LA FRONTERACARIPE

MUNICIPIO CARIPEESTADO MONAGAS

MEMORIA DESCRIPTIVA&

CRITERIO DE CÁLCULO

PROPIETARIO: ALCALDÍA CARIPE

PROYECTO: Ing. RAIMUNDO PEREZ

C.I.V. 17.675

FECHA: AGOSTO 2002



CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

PLANTA DE TRATAMIENTO

ESTACIONES DE BOMBEO

· ESTACIÓN DE BOMBEO DE EFLUENTES CRUDOS

· ESTACIÓN DE BOMBEO DE EFLUENTES TRATADOS

CASETA DE VIGILANCIA

CASETA DE EQUIPOS

ACOMETIDAS ELECTRICAS

CÁLCULOS ESTRUCTURALES

ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS

CÓMPUTOS MÉTRICOS

PLANOS



PLANTA DE TRATAMIENTO.

Introducción.

Objetivo.

Finalidad.

Descripción General del Proceso.

Procedimiento de tratamiento seleccionado.

Diagrama de flujo del proceso.

Descripción de los elementos constitutivos.

a) Unidad de desbaste manual.

b) Compartimiento de aireación.

c) Compartimiento de decantación.

d) Compartimiento de cloración.

e) Compartimiento de secado.

Criterios de Cálculos

Carga hidráulica de diseño.

Características Físico- químicas del líquido a tratar.

Sistemas de tratamiento.

Tratamiento previo

Volumen del tanque de aireación

Tratamiento biológico aerobio

Reactor biológico

Digestor aerobio. Air –Prol

Diseño sedimentador secundario.

Sistema de cloración. Desinfección.

Diseño de tanquilla de cloración.

Requerimiento de cloro.

Diseño del lecho de secado.



Requerimiento mínimo de oxígeno.

a) Reactor biológico.

b) Digestor aeróbico.

Sistema Air-lift.

Perdidas de carga del sistema.

Potencia de Equipo.

Características de difusores.

SISTEMAS DE BOMBEO.

ESTACIÓN DE BOMBEO DE LOS EFLUENTES DOMÉSTICOS.

Gasto de Diseño.

Tubería de Presión.

Material.

Selección del diámetro.

Longitud.

Línea de Presión.

Altura estática de Bombeo.

Perdidas dinámicas de energía.

Geometría del Pozo Húmedo.

Curva del Sistema.

Equipo de Bombeo.

Operación de Bombeo

Capacidad de la taquilla de succión.

Gasto de Bombeo.

Potencia de los Equipos.

Selección del equipo de bombeo.

Número de unidades.

Ciclo de operación de bombeo.



Curva del Sistema e Intercepto con curva característica.

Línea de impulsión.

Velocidad de arrastre.

Válvula de Expulsión de Aire.

Sobre – Presión Golpe de Arrete.

ESTACIÓN DE BOMBEO DEL EFLUENTE TRATADO.

Gasto de Diseño.

Tubería de Presión.

Líneas de Presión.

Altura estática.

Perdidas dinámicas.

Dimensión de la Tanquilla de Bombeo.

Curva del Sistema.

Equipo de Bombeo.

ACOMETIDAS ELÉCTRICAS.

Cálculo de los Conductores.

Centro de Carga.

CÁLCULOS ESTRUCTURALES.

Datos del Proyecto.

Solicitaciones del Análisis.

Diseño de los Miembros.



INGENIERÍA DE DETALLES DEL SISTEMA DE DISPOSICIÓN DE LOS AFLUENTES

DOMÉSTICOS LA URBANIZACIÓN LA FRONTERA

MEMORIA DESCRIPTIVA

I. INTRODUCCIÓN.

Este documento contiene la memoria descriptiva y los criterios de cálculo de la Ingeniería de

detalles del sistema de tratamiento y disposición de las aguas negras residuales producidas por la

urbanización La Frontera ubicada en el municipio Caripe del Estado Monagas.

NORMAS Y REGLAMENTOS.

Los criterios que han regido los diseños están contenidos en las normas y reglamentossiguientes:

- Normas sanitarias para proyectos, construcciones, reparaciones, reformas y mantenimiento

edificaciones

- Gaceta Oficial de la República de Venezuela Nº 4044 Extraordinario del 8 de septiembre

de 1988.

- Normas e instrucciones para el Proyecto de Alcantarillado INOS 1989

- Normas Sanitarias para proyecto, construcción, ampliación reforma y mantenimiento de

instalaciones sanitarias para Desarrollos Urbanísticos Gaceta Oficial de la República de

Venezuela Nº 4103 Extraordinario de fecha 2 de junio de 1989

- Estructuras de Concreto armado para edificios, Análisis y Diseño COVENIN 1753

- Normas para la clasificación y el Control de Calidad de los Cuerpos de agua y vertidos

Efluentes líquidos. Derecho Nº 883 publicado en la Gaceta Oficial Nº 5021 Extraordinario

de fecha 13 de diciembre de 1995

- Código Eléctrico Nacional

Criterios de Diseños:

Los principales criterios de diseños han sido los siguientes:

§ La velocidad mínima en los colectores funcionando a sección plena será de 0,60m/s



§ La velocidad máxima a sección plena en los colectores estará acorde con el tipo de material

de los mismos: Vc £ 4,50 m/s para PVC, Vc £ 5m/s para concreto.

§ La pendiente mínima en los colectores estará determinada por la velocidad mínima a

sección llena establecida; la velocidad máxima estará determinada por la velocidad máxima

admisible a sección llena en función del material del colector.

§ En los colectores se utilizará tubería de PVC con junta mecánica. En los casos donde la

profundidad de la rasante sea inferior a 1,10 m y se anticipe tráfico de vehículos, se

protegerá la tubería mediante envoltura de concreto.

Materiales:

Los materiales que han sido considerados para la ejecución del proyecto son, sin limitarse a

ello los siguientes:

§ Tubería de PVC con junta mecánica (anillo de goma) para los colectores

§ Tubería de hierro galvanizado tipo mediana en los sistemas de la planta de tratamiento y

estación de bombas

§ Cilindros y conos prefabricados de concreto

§ Marcos y tapas de hierro fundido tipo pesado

§ Concreto preparado con cemento Pórtland tipo 1

§ Acero de refuerzo TENSIDOR FY = 4200 kg/cm2.

§ Acero estructural PS-25 ó ASTMA-36

Parámetros de Diseño:

§ Población a servir. Se ha tomado en cuenta una población a servir de 2000 habitantes

§ Periodo de diseño. El periodo de diseño de una infraestructura de servicios está

determinada a los planes de expansión de la urbanización la cual no aumentará debido al

área totalmente construida, por tal razón se considera la población existente.

§ Trazado de colectores. Se realizó un trazado de un colector considerando la pendiente

propia del terreno, a fin de obtener profundidades mínimas que eviten excavaciones

excesivas. La infraestructura ha sido diseñada de forma de aprovechar al máximo las



instalaciones existentes dejando las facilidades necesarias en caso de requerirse una

ampliación.

§ Sistema de tratamiento. Este sistema está basado en un proceso de aeración prolongada con

el cual se logra un efluente que cumple con los requisitos de la normativa vigente; además

del proceso no requiere grandes extensiones de terreno para su implantación y presenta

facilidades para su operación y simplicidad en las actividades de mantenimiento.

§ Sistema de disposición. Dada la calidad del efluente tratado éste puede ser utilizado para

riego de áreas verdes; en todo caso el efluente tratado y desinfectado será descargado

provisionalmente en escorrentias naturales tal como el río Caripe.

Diseño de los Sistemas de Tratamiento:

Cada una de las redes de colectores conducen las aguas negras hasta una boca de visita y de

allí a una tanquilla de debaste, la cual está dotada de una reja fija para retener los sólidos de gran

tamaño, la separación libre entre los barrotes de la reja es de 4 cm. Desde esta tanquilla las aguas

pasan a las fosas de las estaciones de bombeo, desde donde son enviadas hasta el reactor biológico

dela planta de tratamiento.

La estación de bombeo ha sido diseñada con el criterio de la instalación de dos equipos de

iguales características con capacidad para manejar el gasto máximo estimado a ser tratado.

El diseño de las fosas de las estaciones de bombeo y los equipos está basado en el caudal de

bombeo y el máximo número de arranques para un equipo y un tiempo máximo de llenado de la fosa

de 30 minutos, a caudal mínimo, a fin de evitar la septización de las aguas servidas. Se utilizó la

fórmula V = 900Qb/N y el número de arranques por hora adoptado para esta estación fue de 3

arranques por equipo. En todo caso se dotó a cada fosa de bombeo de una cámara para almacenar el

volumen resultante cuando el caudal que llega a la fosa exceda al caudal de bombeo, esto atendiendo

a que los caudales máximos esperados calculados para el diseño de los colectores, de acuerdo con

las unidades de gasto que se espera transiten por ellos, es muy superior al gasto máximo calculado a

partir del gasto medio diario.



El sistema de control automático de las estaciones de bombeo está dotado de:

a. Un interruptor/regulador de nivel que detiene la bomba por bajo nivel y la pone en servicio

cuando el nivel del líquido en la fosa alcanza la cota de diseño.

b. Un interruptor regulador de nivel de protección que detiene la bomba por muy bajo nivel en

el caso que el interruptor de regulación antes mencionado no haya detenido la bomba.

c. Un interruptor de nivel que encenderá una luz de contingencia en el caso que el nivel suba

sobre el nivel máximo de diseño.

d. Un dispositivo alternador de arranque de las bombas por lo cual las bombas trabajan en

forma alterna: es decir una vez que se detenga la bomba “A”, en el próximociclo entrará en

funcionamiento la bomba “B”, en el ciclo siguiente arrancará la bomba “A” y así

sucesivamente en ningún caso estarán en servicio las dos bombas a la vez.

A objeto de regular el caudal a enviar a la planta de tratamiento, se instaló en la línea de

bombeo una tubería de retorno con válvula de globo manual.

Las aguas tratadas y desinfectadas serán dispuestas en una fosa para su bombeo al cauce

natural del río Caripe.




INTRODUCCION GENERAL

Objetivo:

El presente trabajo consiste en dotar de un sistema de tratamiento de aguas residuales a un

conjunto de viviendas residenciales ubicadas en el sector la frontera de la ciudad de Caripe,

Municipio Caripe, del Estado Monagas.

Finalidad:

Esta planta depurará los líquidos residuales domésticos provenientes desarrollo citado con un

gasto medio de 5,56 lps de forma tal que su efluente cumpla con los valores de control de calidad en

lo relativo a los contenidos máximos de:

a.- Salidas Suspendidas

b.- Demanda bioquímica de oxigeno

c.- Microorganismos patógenos.

De forma tal de obtener:

a.- Una eficiencia del 90% al 95% en función de la demanda bioquímica de oxígeno.

b.- Escasa o ninguna acumulación de lodos.

c.- Operación y mantenimiento relativamente fácil y sencillos.

DESCRIPCION GENERAL DE PROCESO.

Procedimiento del tratamiento seleccionado:

E1 sistema de tratamiento seleccionado es el denominado lodos activados con estabilización

total (aeración extendida).

Dicho proceso consiste en una oxidación biológica de la materia orgánica, la cual se realiza en

una unidad de reacción denominada aerador, en dicha unidad se hace pasar el líquido residual

poniéndose en contacto éste con el lodo de alta concentración microbiana proveniente de un

sedimentador. En la mencionada unidad de reacción se le proporciona aire al licor mezclado a través

de los difusores, los cuales estarán conectados a compresores de aire, supliendo de ésta forma el



oxígeno requerido para estabilizar mediante un proceso biológico, gran parte de la materia orgánica,

la cual se transforma casi por completo en dióxido de carbono agua y formas estables de nitrógeno.

Del tanque de aeración los líquidos pasan a un sedimentador donde se sedimentará un alto

porcentaje de las partículas en suspensión; los lodos sedimentados son recolectados en tolvas y

retornan al aerador a través de una tubería de succión que se basa en la elevación del lodo por

diferencia de presiones, inyectando aire. El objeto de esta recirculación es proporcionar la

concentración microbiana requerida en el reactor.

Después de la sedimentación se efectuará una desinfección con hipoclorito de calcio al 70% de

cloro. La concentración de cloro residual en el efluente se mantendrá en 1 mg/ lt. a tal efecto la

planta dispondrá de un operador permanente encargado de hacer comparaciones de cloro periódicas,

Así como de la operación y mantenimiento del Sistema de Tratamiento.

Aunque el Sistema de Tratamiento propuesto teóricamente no produce lodos en exceso, se

dispondrá de un lecho de secado de lodos con el objeto de disponer los lodos provenientes del

sedimentador en caso de purgas y limpieza.

Todas las unidades del Sistema de Tratamiento se construirán en concreto armado y el mismo

se cercará con malla tipo ciclón o albañilería de altura no menor de 2 mts. provista de puerta de

acceso con candado, según se indica en los planos con el objeto de permitir el paso sólo a las perso-

nas encargadas de la operación y mantenimiento del sistema.

Diagrama del Flujo del Proceso:

SEDIMENTADOR DESINFECCIÓN

LECHO DESECADO

DRENAJE

EFLUENTETRATADOAFLUENTE

Q1Cs1

PURGASDE LODOS

RECIRCULACIÓNDE LODOS

Q1Cs2

RCsr

REACTOR

(Q+R) Csa



Descripción de los elementos constitutivos:

Unidad de desbaste manual:

Las aguas negras producidas en las instalaciones son recolectadas por los colectores cloacales

y conducidos hacia una tanquilla provista de una sistema de desbaste, constituido por una reja fija la

cual retiene los sólidos de gran tamaño que pudieran obstruir las bombas sumergibles.

La limpieza de la reja será realizada manualmente mediante el empleo de una rastra con la

cual se extraerán los sólidos retenidos en la reja y que serán dispuestos en bolsas plásticas tipo fuerte

y almacenadas en pipotes que serán recogidos por el sistema de recolección de basura que sirve al

sector de la urbanización.

De la tanquilla de desbaste pasan las aguas a la fosa de bombeo en la cual estarán instaladas

dos (2) bombas sumergibles para aguas negras marcas Malmedi/80-401T, 700T con capacidad para

manejar 4 lps contra una altura dinámica de 6,5 metros. Las bombas se accionan automáticamente

por medio de interruptores de nivel (flotadores) instalados en la fosa y que envían señales al tablero

de control TFCBA. Estas bombas elevan las aguas negras hasta el reactor biológico de la planta de

tratamiento.

Compartimiento de Aeración:

En esta unidad se lleva a cabo el proceso biológico en donde el líquido es aereado por medio

de compresores rotativos de alta capacidad, de manera de mantener una flora bacteriana que realice

la biodegradación de la materia orgánica por un proceso de oxidación endógena por el cual se

obtiene la destrucción de las células por su propio metabolismo.

Compartimiento de Decantación:

La función de esta unidad es la de sedimentar los sólidos suspendidos del reactor y son

recolectados en el fondo en tolvas de donde son recirculados continuamente al reactor biológico para

mantener la concentración de la biomasa. Esta recirculación de los lodos se lleva a cabo mediante

bombas de tipo ''AIR-LIFT".



Compartimiento de Clorinación:

Su función es permitir el contacto del cloro con el efluente del sedimentador, con el tiempo

suficiente para que se produzca el proceso de desinfección. El periodo de retención para su diseño

es de 30 minutos de1 gasto medio. Con. la finalidad de producir un flujo de pistón se ha provisto una

serie de tabiques reguladores de flujo.

Compartimiento de Secado:

Consiste en medios filtrantes porosos de grava y arena, su finalidad es reducir el contenido de

humedad del lodo hasta niveles que permitan su fácil manipulación.

El efluente tratado descargará las aguas drenadas a las riberas del río Caripe.

CRITERIOS DE CÁLCULOS.

En este punto consideramos los cálculos sanitarios e hidráulicos para el diseño de la planta de

tratamiento.

Carga Hidráulica de Diseño:

El gasto a considerar será el proveniente de las dotaciones de agua de la urbanización. Para

una población de 400 viviendas a razón de 5 hab/viv para una población de 2000 habitantes.

Gasto unitario = 240 litros/hab/día

Gasto de diseño = 240 litros/hab/día * 2000 hab. = 480.000 litros/día

Qmed = 5,56 lps

Qmax = 3 * 5,56 lps = 16,67 lps

Características Físico- Químicas del Líquido a ser Tratado:

Demanda Bioquímica de Oxigeno, 5 d a 20ºC [Y] (mg/L) 200

[SST] Sólidos Suspendidos Totales (mg/L) 300

[SD] Sólidos Disueltos (mg/L) 300

[ST] Sólidos Totales a 103ºC (mg/L) 600



[RTF] Residuos Totales Volátiles (mg/L) 120

[STV] Sólidos Totales Volátiles (mg/L) 480

[R] Relación (STV/ST) 0.8

[T] Temperatura Media (ºC) 30º

SISTEMA DE TRATAMIENTO.

Tratamiento preliminar con cesta.

Sistema Biológico de tratamiento (lodos activados, modalidad aeración extendida)

Régimen hidráulico en el tanque de aereación (mezcla completa)

Sedimentación secundaria, cloración y disposición de lodos en los lechos de secado

Tratamiento previo:

Las aguas negras producidas en la urbanización son recolectadas por los colectores cloacales y

conducidas hacia una tanquilla provista de un sistema de desbaste constituido por una reja fija

la cual retiene los sólidos de gran tamaño que pudieran obstruir las bombas sumergibles. La

limpieza de la reja será realizada manualmente mediante el empleo de una rastra, con la cual

se extraerán los sólidos retenidos en la reja y que serán dispuestos en bolsas plásticas para ser

recogidas por el sistema de recolector de basura que sirve a la urbanización.

Tratamiento Biológico aerobio:

Reactor Biológico

a) Carga orgánica del líquido crudo. (B)

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) se asumirá para (5d, 20ºC) de (Y) = 200 mg/lit

-6kg mg lit kgB = Y Qm * 10día lit día mg

æ öæ ö æ ö æ öç ÷ç ÷ ç ÷ ç ÷

è ø è ø è ø è ø

B = 200 * 480.000 * 10-6 = 96 k/d



b) Contenido de sólidos en el reactor biológico (Sr)

Aplicando la expresión de Eckenfelder y D`Connors

g = a`BΣ – b` Sr

en la cual:

g(k/d): Producción de lodos (SV) en la fase de respiración endógena de autoxidación

microbiana, por síntesis y oxidación.

a`(d-1): Coeficiente que representa las fracciones sintetizadas de DBO removida, usada en

suministrar energía para el crecimiento de los microorganismos 0.35 £ a`£ 0.55

b1(d-1): Coeficiente que representa la tasa de autoxidación (rata de respiración) endógena)

0,01 £ b1 £ 0,12

S (%/100): Eficiencia del proceso en la remoción de DBO del sistema

S = 0,90

asumiendo g = 0 debido a la producción nula de lados por la conversión casi totalmente del

sustrato por unidad de biomasa en agua, dióxido de carbono y formas estables de nitrógeno (A

reacción prolongada).

a` B S = b`Sr

Sr = ( a` / b` ) BS = ( 0,5 / 0,055 ) * 96 * 0,90 = 785,45 k

c) Contenido de SSV en el reactor (Srv)

r = (SSV/ST) = (Srv/Sr)

Srv = 0,8 * 785,45 = 628,36k

d) Factor de carga aplicado al sistema (K).

Es la relación de DBO aplicada al sistema respecto al contenido de SSV del reactor.



1-d0,153628,3696,00

SrvBK ===

Parámetro comprendido entre los rangos propuestos según Metcalf – Eddy para el diseño

0,05 £ k £ 0,15

e) La concentración de SSV en el reactor (csr)

Csr = r Csa

Csr = 0,8 * 2500 = 2000mg/lit

f) Volumen mínimo del reactor. Vr

Csr*kQmYVr =

lit320.000(ms/d)2000*)d/(15,0

(l/d)480.000*(mg/L)200Vr ==l

3320mVr =En base al volumen del tanque de aereación tomaremos una relación ancho/profundidad de 2:1

h = profundidad útil = 3,00m

a = ancho útil = 6,00 m

L = (320,00 m3/ 3.0 * 6.0m2) = 17,78 @ 18m

L = longitud = 18m

Vu = volumen útil = 3*6*18 = 324 m3

b = Borde libre = 0,50 mt

g) El tiempo de retención hidráulico en el reactor

Hr16,20,675dlit/d480.000lit324.000

QmVrtr ====



h) Concentración de sólidos en el lodo de retorno.

Para la concentración de sólidos volátiles en el lodo de retorno asumiremos los parámetros de

diseño establecidos en las normas INOS y las recomendaciones de la WPCF (Manual Nº8)

Cts = Concentración teórica de sólidos en el lodo recirculado para IVL(100m/l) = 10.000mg/l

IVL = índice volumétrico de lodos = 120

Csa = concentración sólidos suspendidos aerador = 1.2 * 2500 = 3.000 mg/l

i) Csr = (100/IVL) * Cs = (106/120) = 8.333,33 mg/lit

El porcentaje de retorno de lodos “%R”

Qcs1 + Rcsr = (Q + R ) Csa

RCsr = (Q + R ) Csa

R (Csr - Csa) = Q Csa

b = (Csa /Csr) = Relación de concentraciones del lodo de retorno

R (1 -b) = Qb Q = 100

% R = [b / (1- b)] * 100

b = [3000 / (8.333,33)] =0,36 %R = [0,36 / (1-0,36)] * 100 = 56,25%

j. Eficiencia teórica del proceso (Es)

91,49%

2,16*45,78510*960,031

100ε 56,03s =

÷÷ø

öççè

æ+

=

El gasto de retorno de lodos

Qr = % (R/100) Qm = 0,5625 * 480.000 = 270.000 lit/d

Qr = 3,13 lps



Digestor aerobio. Air Prol:

a) Incremento de lodos en el digestor [g] (kg/d)

g = a` * B * E - b`* Sr

donde:

g = acumulación de lodos por síntesis y oxidación

(Kg solidos volátiles /día)

a` = constante indicadora de las fracciones sintetizadas por día = 0.5

b` = tasa de autoxidación por día = 0,055

E = eficiencia del proceso de base a DBO = 90%

S = (B/CA) *100 = contenido de sólidos en el digestor = 274,30 (k/d)

g = 0,5 * 96 * 0,9 – 0,55 * 274,3

g = 28,11 kg/d

b) DBO del lodo afluente al digestor (Bd)

300*8,0200*28,11*0,9

SST*rY*g*Bd ==

e = 21.08 k/d

donde:

r = relación S.S. volátiles / S.S. totales = 0,8

Bd = 21,08 k/d

c) Sólidos en el digestor (Sd)

Para g = 0 correspondiente a un proceso de aireación prolongada:

Sd = (a`* Bd * E / b`)

Sd = 172,47 kg

d) S.S. volátiles (S.S.V.) en el digestor [SVd] (kg)

SVd = Sd * r = 172,47 * 0,8

SVd = 137,98



e) Concentración de S.S. en el digestor [Csd] (mg/L)

Csd = Crd * (R/ Qm + R)

Donde:

Rata de recirculación de lodos = 1:1

R = Qm

Crd = S.S. del lodo de retorno del digestor (mg/l)

Crd = 12000 mg/l

Csd = 6000 mg/l

f) Concentración de S.S.V. en el digestor (CVd)

Cvd = Csd * r

Cvd = 4800 mg/l

g) Factor de carga del sistema [k] (1/día)

SvdBd

digestorelenS.S.V.digestoralalfuentelododelDBOK ==

0,15137,9821,08K ==

h) Volumen mínimo del digestor [Vd] (L)

lit26.024,706000*0,9*0,15

10*21,08*Csd*K

1000000*BdVd6

===e

Diseño de sedimentador secundario:

Para el diseño del sedimentador asumiremos una rata de desbordamiento superficial de 20.000

lit/día/m2 (0,23 lit/seg/m2).



Área sedimentador = (480.000(l/d) / 20.000 (l/d)/M2) = 24,00 M2

Escogeremos un sedimentador con las dimensiones siguientes:

Profundidad: 3,00 mts

Ancho: 6,00 mts

Largo: 4,00 mts

Borde libre: 0,50 mts

Tendrá cuatro (4) tolvas con paredes inclinadas en más de 60º y la extracción de los lodos se

hará por medio de bomba – “Air – Lift”

Se colocará una pantalla de la entrada del clarificador, de asbesto – cemento y vertedero tipo

diente de sierra de forma de permitir una mejor distribución de velocidades.

Las tolvas de recolección de lodos tendrán una profundidad de 2,35 mts según se indica en los

planos.

Longitud del vertedero: 14,00 mts

La rata de desbordamiento para el gasto medio será:

L/m/d34.285mt14,00

480.000entodesbordamiRata ==

El periodo de retención hidráulico: Para el gasto medio:

día0,15/díam480,00

mt3,00*mt6,00*mt4,00QvPr 3 ===

Pr = 0,15 día = 3,60 horas

DESINFECCIÓN: (SISTEMA DE CLORACIÓN).

La tanquilla de cloración recibirá el efluente del sedimentador del drenaje del lecho de secado

y el efluente a la planta por la tubería de derivación para caso de emergencias.



Diseño de tanquilla de cloración:

En la cámara de contacto de cloro se aplicará éste durante un periodo de 30 minutos

lit10.000min30*min/440.1

lts/día480.000Vtc ==día

Vtc = 10.000 lit = 10,0 m3

Se tomarán las dimensiones siguientes:


Longitud: 6,00 mts

Ancho: 2,80 mts

Borde libre: 1,15 mts

Capacidad del estanque de solución 10.080 lit

Tabiques de separación Asbesto-cemento e = 10 cm cada 0,625 mts.

Requerimiento de cloro:

El tipo de dosificación será: Hipoclorador por goteo tipo S.A.S.

El desinfectante será hipoclorito de calcio al 70%.

Según “Water Pollution control Federation, manual of practice nº 4, chorination of

wasterwarter, 1976” se sumirá una aplicación de cloro de 8 mg/lit.

Cl2 /día (Q medio) = 480.000 lit/día * 8 mg /lit * 10-6 kg/mg

Cl2 /día (Q medio) = 3,84 kg/día

La cantidad de hipoclorito de calcio al 70% requerido diariamente

(3,84 / 0,70) = 5,50 kg/día

Diseño del Lecho de secado:

El sistema se basa en la no producción de lodos en exceso.

Producción de lodos = Y (So – Se) Q



Donde:

Y = Coeficiente de producción o crecimiento en masa de microorganismos /masa de substrato

utilizado = 0,54

So: = Demanda bioquímica de oxígeno = 200 mg/lit.

Se: = Demanda bioquímica de oxígeno del efluente = 20 mg/lit.

Pl: = 0,54 * (200 – 20) mg/lit * 480.000 lit /día * 10-6 kg/mg = 46,66 kg/día

Porcentaje de humedad: 98%

Gravedad específica: 1,02

Volumen de lodos “Vl”

lit/día22871,02*0,02

46,66V1 ==

Altura de la torta de lodo = 0,20 mt

23-3

m11,440,20

/Lm10*l/d2287lsuperficiaÁrea ==

Se fijarán como dimensiones:

Ancho: 2,00 mts

Longitud: 6,00 mts


El lecho de secado tendrá una capa de piedra picada de 0,30 mts graduada en forma

ascendente de 1½” a ½” y una capa de arena de 0,30 mts en su parte superior.

La capa de lodo será de 0,20 mts, y el borde libre de 0,20 mts.

Pendiente del sub – drenaje = 1,5%

Pendiente transversal = 2%

Tubería sub – drenaje = f 4” concreto con juntas abiertas.



Requerimiento mínimo de oxígeno (RO2):

El requerimiento de oxígeno necesario será el calculado para el reactor biológico por

oxigenación y para el digestor aerobio del licor mezclado.

a) Reactor biológico

RO2 = Q * B * E + b * Vr * Csa * E1

RO2 = 0,5 * 96 (k/d) * 0,9 +0,1 (1/d) * 324000 lit * 3000 * 10-6(k/lit) * 0,8

RO2 =120,96 (Kg /d) O2

dlit(aire)60,84646

(aire))/lit(Ogr,4291 /d)(Ogr10*120,96Rà

2

23

==

dlit(aire)271.403

(aire)(02)/litlit2099,0 /d(02)lit84646,6Rà ==

d(aire)mt403,27Rà

3=

min/9,88/287,35*min1,440

(aire)403,27mR(aire) 3333

ftmft ==

Eficiencia de los difusores 6%

R(aire) = (9,88/0,06) = 164/,7 ft3/min

Verificamos el volumen requerido de aire para lodos activados con estabilización total se

requiere de 75m3 a 112m3 de aire por cada kg DBO/día

158,8pcmdía

airem0,90*día

kgDBO96*kgDBO

m7533

==



237,2pcmdía

airem9676,80,90*día

kgDBO96*kgDBO

m11233

==

158,8pcm < 164,7pcm < 237,2 pcm

con lo que queda verificado por estar comprendido entre estos valores.

b) Digestor Aeróbico

El requerimiento de aire para la mezcla se considera según Metcalf & Hedí

min/m48,6m324*min*mirem0,02ARM 33

3

3===

ARM = 228,7 pcm

Tomaremos el requerimiento de aire por mezcla (228,7 pcm) por ser mayor al biológico

(164,7pcm)

Sistema Air Lift:

Los requerimientos de aire para el sistema air lift se determinarán a partir de las siguiente

expresión:

[ ]34)/34(Hslog*CHt0,8Vs

10 +=

Vs = Volumen de aire en pie3, requerido para desplazar 1 galón de agua.

Ht = Distancia entre la superficie de agua y el punto de descarga.

C = f (Ht) = 245 para valores de Ht < 60 ft

Hs = Distancia del nivel de agua al punto de entrada de aire (en pie)



Requerimiento de aire para tubería de recirculación de lodos:

Ht = 0,60mts = 1,968 pie

Hs = 2,50 mts = 8,202 pie

[ ] /gal0,086pie34/)34202,8(log245

1.968*0,8Vs 3

10=

+=

Qr = Caudal recirculación = 480.000 lit/día = 126.720 gal/día

Qa = Caudal aire = 0,086 pie3/gal * 126.720gal/día * (1 día /1440min) = 7,568pcm

Requerimiento de aire para desnatadores:

Ht = 0,08 mts = 0,2624 pie

Hs = 0,10 mts = 0,328 pie

[ ]34/)34328,0(log2450,2624*0,8Vs

10 +=

Vs = 0,205 pie3/gal

Se asumió que el gasto correspondiente a los desnatadores no excederán en ningún caso al 5%

del gasto medio.

Q desnatadores = 0,05 * 126.720 gal/día = 6336 gal/día

0,902min1día/1440*gal/día6336*/galpie0,205Qaire 3 == pcm

Requerimiento total de aire:

(225,70 + 7,568 + 0,902) pcm = 237pcm

Qaire total = 237pcm



El diámetro de la acometida del sistema:

Qa = caudal de aire para el sistema = 6,72 m3/min

Va = velocidad = 400m /min (producirá un sobre-recalentamiento bajo)

A partir de la ecuación de continuidad

23

m0,0168400m/min

/min8,42mVaQA ===

5,57"cm4,16m0,1416m0,0168*42/12

===÷÷ø

öççè

æ=

πf

Para los difusores se derivará la acometida en 3” y la acometida principal asumiremos un

Æ = 4” lo cual nos aumentaría las pérdidas de carga en muy poco.

PRESIÓN REQUERIDA POR EL SISTEMA.

P = P1 + P2 + P3

Donde: P1 = presión debido a la columna de agua

P2 = presión por fricción en las tuberías

P3 = pérdida a la salida del difusor

El esquema de distribución de la tubería de aeración es el indicado en el esquema.

½”

45

1,20 1,50,75

Æ3”123

0,8

9,36

4”

1,90

m

4m237pcm

2 1

3

6

Æ3”

Æ4”

19

0,4

1147,90

3,05

1 ½ 8,5

1”3,75Æ½”

1,5

½”1,5

3,75 1”0,75

6M



Las longitudes o equivalentes por piezas y accesorios incorporados al sistema de conducción

de aire se determinaron según Fair Geye y Okun.

Longitud equivalente para codos y tees.

Le = (7,6 *D2/3,6 + D) = D (cm )) Le = cm

Æ 4” = 93,7 cm

Æ 3” = 39,4 cm

Æ 1½” = 14,9cm

Æ1” = 80 cm

Cono 4” a 3” = 75 cm

Cono y tee 3” a 1½” = 45 cm

Cono 1½” a 1” = 120 cm

Válvula compuerta 4” (abierta) = 78 cm

Válvula Retención 4” = 35 cm

Válvula alivio 4” = 35 cm

Válvula compuerta 3” = (abierta) = 55 cm

Válvula compuerta 1½” = (1/4 cerrada) = 150 cm

PRESIÓN DEBIDO A LA COLUMNA DE AGUA: “P1”.

Altura del agua sobre el difusor = 2,50 mt

psi3,55Hgpie33,91

psi14,7*pie/mt3,28*mt2,50P1 ==

PRESIÓN POR FRICCIÓN DEL AIRE.

Se calculará a partir de la expresión de Darcy-Weisbach y según Fritsche

5

2

2D*p

Q*T*L*38000

fP =

Siendo:f = Factor de fricción



f = (0,048 * D 0,027 / Q 0,148 )

L = Longitud de pies

T = Temperatura en ºF

Q = Gasto en pie3/min (pcm)

p = Presión

D = Diámetro en pulgadas

Determinamos la temperatura a partir de la temperatura standard (520ºF)

P1 = (3,55 + 14,7) = 18,25 psi

T = 520 [Pi/14,7] 0,283 = 520 [18,25/14,7] 0,283

T = 552 ºF

Tramo Gasto Longitud F f(Pulg) P2 (Psi)Real Equiv Total

SM – 1 237 22,97 42,85 65,82 0,022 4” 0,063*1 – 2 114 30,71 10,17 40,88 0,025 3” 0,0442 – 6 19 11,32 5,91 17,23 0,031 1½ 0,0201 – 3 123 22,97 12,63 35,60 0,024 3” 0,042*3 – 4 9 13,78 7,87 21,65 0,035 1½ 0,006*4 – 5 4,25 18,04 10,50 28,54 0,039 1” 0,016*

Difusor 9,5 1,77 9,19 10,96 0,034 1” 0,0270,154

P2 = 0,154 Psi

PERDIDA POR DIFUSORES:

Se consideró una presión a la salida de los difusores de 0,25 psi, considerada adecuada para el

tipo de difusores a utilizarse.

P3 = 0,25 psi

La presión requerida mínima en el sistema

P = 3,55 + 0,16 + 0,25 = 3,96 psi

P = 4 psi



Características de los Equipos:

Potencia del Compresor:

Se determina la potencia del compresor BHP a partir de la relación:

úúû

ù

êêë

é-÷

ø

öçè

æ= 1

14,7PQ*0,227BHP

283,0

úúû

ù

êêë

é-÷

ø

öçè

æ += 1

7,14414,7237*0,227BHP

283,0

BHP = 3,80 HP

Considerando una eficiencia del 70%

HPmotor = (3,8/0,7) = 5,47 HP

Se utilizarán dos motores trifásicos, marca Braun-Boveri de 10 HP

220 / 440 V; 60 Hz.

Selección de equipo:

Se utilizarán dos compresores rotativos de desplazamiento positivo marca RoatsAFRotary

Blowers modelos AF-67 ó similar cuyas características son:

Velocidad requerida por el compresor = 1080 RPM

Potencia de compresor = 6,7 BHP

Potencia del motor = 10 HP

Utilizaremos dos motores trifásicos con rotor en corto circuito, corriente 220/440 voltios,

60C ; 10 HP



Características de los Difusores:

Modelo tipo: Saneaven

Clase: Tubo poroso

Cantidad: 48

Porosidad: 100 micrones.

Se usarán 12 grupos de 4 difusores cada uno

Caudal de aire del grupo = (228/12) = 19 pcm

Caudal de aire del difusor = (19/4) = 4,75 pcm

Separación difusor eje a eje = 0,36 mt

Longitud de difusor = 0,60mt.



ESTACIÓN DE BOMBEO DE LOS EFLUENTES DOMÉSTICOS

INTRODUCCIÓN.

Consistirá en el diseño de la tanquilla (pozo húmedo) y del equipo de bombeo necesario para

elevar las aguas residuales provenientes del sector urbanístico La Frontera la planta de tratamiento

encargada de clarificarlas.

Gastos de Diseño:

El caudal de diseño corresponde a una dotación para 2000 habitantes y un gasto unitario de240

lts/Hab/día.

Caudal medio = 480.000 lit/día

Qm = 5,56 lps

Qmh = 300% Qm = 16,67 lps

Qmin = 20% QmH = 3,34 lps

Tubería de presión:

En vista de las características del líquido a bombear y el orden de las sobre y sub-presiones

que deben esperarse como consecuencia del régimen transitorio para la tubería de impulsión, se ha

escogido esta tubería con las siguientes características:

Material:

Tubería de policloruro de vinilo rígido, para la conducción de fluidos a presión con un

coeficiente de rugosidad de C = 140 para mayor capacidad de transporte.

Selección del Diámetro:

El diámetro de la tubería de impulsión se determinará a partir de las condiciones de caudal

máximo y de velocidad económica.



Factor de seguridad según Olakar Smolik:

Fs = 1/R = 1/0,80 = 1,25

Q = Fs * Qmáx = 1,25*16,68 = 20,85 lps

Para:

Q = 20,85 lps

C = 140

Obtenemos:

f = 200 mm(8”)

Ve = 0,90m/s

Debido a que la altura a vencer es pequeña reduciremos el diámetro de la tubería, lo cual nos

incrementaría una pequeña pérdida de carga. Elegimos un diámetro de:

f = 150 mm (6”)

Ve = 0,80m/s

Longitud:

La longitud prevista de la tubería de impulsión hasta la descarga en el reactor biológico de la

planta de tratamiento es aproximadamente de 20 mts

Líneas de presión:

Altura Estática de Bombeo:

Según las consideraciones impuestas en el diseño de los colectores que descargan en el pozo,

la cota llegada estará fijada en 837,75.

La cota de descarga en el reactor aeróbico está fijada en 841,6 por lo tanto la altura de bombeo

será: He = 3,75 mts.

En el plano PT-4 se indican las cotas del sistema.



Presión Dinámica:

Para determinar las pérdidas de energía utilizaremos la ecuación de Williams & Hazen en su

forma:

J = a * L * Q1.85

Æ = 150mm a = 0,(4)3280

C = 140

J = 0,(4)3280 * 20mt * 20,851.85 = 0,18 mt

Según Flanigan y Cadmik asumimos un 20% en las pérdidas debido a la acumulación de

sólidos y grasas en las paredes.

J = 0,18 * 1,25 = 0,23 mts

La carga dinámica.

Pérdida geométrica 3,75 mts

Pérdida en la succión 0,80 mts

Pérdida dinámica 0,23 mts

Pérdida de energía 4,78 mts

Geometría del Pozo Húmedo:

La determinación de la capacidad del pozo húmedo vendrá dada por el periodo de retención

del líquido cloacal, el cual debe mantener condiciones aeróbicas de las aguas negras y evite la

septización. Según las normas sanitarias se recomienda un tiempo de retención menor a 30 minutos,

por lo tanto tomaremos en cuenta las variaciones flujo a fin de evitar los inconvenientes que resultan

de tener equipos de bombeo con ciclos de arranques y paradas frecuentes.

La capacidad máxima de la tanquilla será de acuerdo a las normas sanitarias.

Gasto medio = 5,56 lps

V = 5,56 lps * 0,5h * 3600 S/hr = 10,0 m3



Determinación del volumen útil del pozo:

El volumen del pozo de bombas tendrá que ser considerado como un volumen mínimo para

funcionamiento satisfactorio en las condiciones más desfavorables, con respecto al número de

arranques de las bombas los cuales tienen lugar cuando el caudal de entrada al pozo es igual a la

mitad de la capacidad de bombeo, según (Análisis of Economic Sewage Lift-Station Design),

determinaremos el volumen de pozo húmedo para una bomba funcionando.

Vmin = Volumen mínimo del pozo

C = Capacidad para gasto máximo

Ns = Número de arranque de las bombas

lit25046

1668*900NsC900Vmin ===

Vmin = 2,5 mt3

Para tal efecto se tomará una tanquilla de succión bajo las siguientes características:

Nivel topográfico de terreno: 839,10

Entrada de borda: 837,75

Nivel inferior mínimo: 836,75

Altura total: 2,80mt

Las dimensiones útiles del pozo húmedo serán:

Fosa cilíndrica.

Diámetro: 108” (2,74mt)

Área: 5,90 mt2

Altura 0,80 mt

Volumen útil: 4,70 mt3



Curva del Sistema:

En la figura #1 se ha ploteado la curva del sistema para un diámetro de Æ 150mm entre el

caudal y la presión dinámica.

Equipo de Bombeo:

Operación de bombeo:

Para la selección del equipo de bombeo se ha procurado que el ciclo de operación de cada

unidad de bombeo no sea menor de 5 minutos y el tiempo máximo de retención de las aguas

residuales en el pozo húmedo no mayor de 30 minutos, para cualquier combinación del gasto

afluente y bombeo.

Capacidad de Volumen Máximo en la Tanquilla de Succión:

Como resultado del análisis de diversos volúmenes para el pozo húmedo se ha escogido una

capacidad neta es de 4700 litros, construido por un estanque de dimensiones indicada anteriormente.

Alto 0,80 mts

Diámetro 108” (2,74 mts)

Volumen útil 4,70 m3

Gasto medio de Bombeo:

E1 gasto medio de bombeo para un tiempo máximo de 5 minutos será:

Q = (4700lit/300 seg) = 15,67 lps

Potencia de los Equipos:

La potencia de los equipos es de:

HP46,11,04*70,0*764,78mt*lps15,67

E76P*H*QP

ph ===

Selección del equipo de bombeo:

Tomando en consideración los siguientes elementos:



Gasto de bombeo 15,67 lps

Altura total de bombeo 4,78 mts

Costo de los equipos.

Curva característica de la bomba.

Se ha seleccionado una bomba Marca ABS-Pumpen sumergible para aguas residuales modelo

AFP – 100 – 405

Motor corriente alterna trifásico:

Potencia del motor 3HP 2,2 KW

Revoluciones del Motor 750 RPM

Tensión de operación 220 - 440 Volts.

Amperaje nominal 8,3 – 4,2 AMP

Paso libre del impulso 80 mm

Diámetro de la descarga 100 mm

Número de Unidades:

Se preverán dos unidades de bombeo; la cual cada una tendrá el 100% del gasto a bombear

usando una para las necesidades del bombeo y la otra solo para casos de emergencia o reparaciones

de la primera. Es aconsejable el uso alternado de ambas bombas.

Ciclos de Operación de Bombeo:

Lo determinamos a partir de las siguientes relaciones:

tbtr60N

q-QCtb

+==

tr = Tiempo de retención

Q = Gasto Bombeado

tb = Tiempo de Operación

q = Gasto afluente

n = Número de arranques por hora para el gasto máximo.



E1 tiempo de retención en el pozo húmedo se determinará mediante la expresión:

tr = (C/q)

tr : Tiempo de llenado

C : Capacidad útil del pozo húmedo

q : Gasto afluente promedio

Para el gasto afluente promedio.

seg846lit/seg5,56

lit4700tr ==

Tiempo de retención: 14 min

Para el gasto medio:

min8seg4,645,56-15,67

4700tb ===

horaarranques/32,73814

60n ==+

=

para el gasto mínimo:

min6,37seg3823,34-15,67

4700tb ===

horaarranques/32,86714

60n ==+

=

Para cualquier gasto afluente se tendrá un máximo de tres (3) arranques por hora



Línea de Impulsión:

Velocidad de arrastre:

Es necesario mantener los colectores con velocidades de flujo que no permitan la sedimen-

tación a lo largo de la tubería.

Según Mc. Person la velocidad mínima de transporte vendrá dada por:

D1,35Vmin =

m/s0,520,151,35Vmin ==

0,521,42(0,15)*3,140,016*4

DπQ4Vo 22 >===

Válvulas de Expulsión de Aire:

Es necesario considerar la posibilidad de formación de bolsas de aire en algunos puntos de la -

línea de bombeo, ello reducirá el área neta de flujo, incrementaría las pérdidas de carga y

consecuentemente la altura dinámica contra la cual trabajan las bombas.

A fin de prevenir esta situación, es recomendable colocar ventosas automáticas en los puntos -

altos de la línea de bombeo, es decir en aquellos puntos donde puede producirse acumulaciones de

aire por cambios de pendiente.

Sobre presión - Golpe de ariete:

En algunos casos puede requerirse una estimación del efecto del exceso de presión, provocado

por la onda de regresamiento, al interrumpirse el bombeo. Aun cuando por las características de una

línea de bombeo de aguas servidas, la carga estática es muy pequeña, conviene verificar el espesor

de la tubería para determinar su capacidad de resistencia al impacto por golpe de ariete.

Este exceso da presión está dado por la formula:

P = 0,0505 * (VL/T)



Donde:

P = Incremento de presión (Vg/Cm2)

V = Velocidad (m/s)

L = Longitud de la línea (mt)

T = Tiempo de cerrado de la válvula

mt5,74k/m5,70kg/cm0,575,2

20*1,42*0,0505P 22 ====

P = Hest + P = 4,55 + 5,74 = 10,29 mt

Usaremos tubería clase 100 para una presión de trabajo de 7 kg/cm 2

Se deberán instalar válvulas con tiempos de cierre mayores a 2½ segundos a fin de evitar el

golpe de ariete.



ESTACIÓN DE BOMBEO DE LAS AGUAS TRATADAS

Consistirá en el diseño de la tanquilla y del equipo de bombeo necesario para descargar las

aguas tratadas provenientes de la planta de tratamiento al cause del río Caripe.

Gasto de Diseño:

El caudal de diseño corresponderá al QmH proveniente de los sectores de aguas crudas:

Qm = 5,56 lps

QmH = 16,68 lps

Tubería a Presión:

La tubería será de (PVC) policloruro de vinilo rígido para la conducción de fluidos a presión,

y tendrá una longitud aproximada desde el sitio de bombeo a la descarga de 200 mts.

Coeficiente rugosidad C = 140

Para el caudal de diseño elegiremos un decámetro de 6” (150mm).

Línea de Presión:

Altura estática:

La cota de llegada a la tanquilla será al nivel 838,60 y la descarga al cauce del río Caripe será

sobre un cabezal de descarga aproximadamente en la cota 839,40 por lo tanto He = 1,05 mt

Presión dinámica:

Las pérdidas de energía por fricción utilizando la expresión de Williams-Hasen

J = a * L * Q1,85

Para un Æ 150mm y C = 140 tendremos a = 0,(4) 3280

Lt = Lr + Le = 220 mts

J = 0,(4) 3280 * 220 * (16,68)1,85 = 1,32 mt



La carga dinámica:

Altura estática: 2,20

Pérdida succión: 0,80

Pérdida dinámica: 1,32 mt

Pérdida energía 2,12 mt

Dimensiones de la Tanquilla de Bombeo:

Siendo el volumen mínimo de la tanquilla de succión

Vt = 2,50 mt3

Las dimensiones útiles consideradas serán:

Tanquilla cilíndrica:

Diámetro: 90” (2,25mt)

Área: 3,97 m2

Alto 0,80 m

Volumen útil: 3,20 m3

Curva del Sistema:

La curva del sistema se muestra en las hojas anexas al fabricante.

Equipo de Bombeo:

El gasto de bombeo para un tiempo no menor de cinco minutos

lps10,67seg300

lit3.200Q ==

La potencia del motor de la bomba para una eficiencia

HP0,9570,0*76

mt4,32*10,6776EQHPmHP ===



para un gasto de bombeo de 10,67 lps a una altura de 2,12 mt seleccionaremos Bomba marca

ABS-Pumpen sumergible modelo Robusta 800 T

Motor corriente alterna trifásico

Potencia motor 5HP - 3,7 KW

Velocidad 1750 RPM

Tensión de operación 220 – 440 volts

Amperaje nominal 6,9 – 35 Amp

Diámetro de la succión 150 mm (6”)

Diámetro de la descarga 100 mm (4”)

Se usarán dos unidades de bombeo cada una con el 100% del caudal a bombear, siendo la

segunda para caso de emergencia o reparaciones de la primera. Se deberán usar alternando ambas

bombas.

El número de arranque por hora será:

min9,59seg575,34lps5,50lit3.200tr ===

min10,44626,225,50-10,67

3.200tb ===

rra/h310,449,59

60N a=+

=



ACOMETIDAS ELÉCTRICAS

A partir de las cargas instaladas determinaremos los calibres de los cables y el banco de

transformadores a ser utilizado:

Las consideraciones preliminares serán:

- Voltaje de trabajo de los equipos: 220 V; 3Æ

- Factor de potencia = 0,8

- Reserva del valor potencia activa:

15% Reserva equipos

20% Reserva Banco transformadores

Conocidos los HP de los equipos calculamos la corriente por

)cosEε3

HP746(If j

= para Ef = 0,70

El calibre del cable lo determinamos por:

Capacidad Térmica:

Según la tabla 310 –16 del C.E.N. para un régimen de temperatura del conductor de 75ºC

Caída Tensión:

Según la tabla de capacidad de distribución Ampxmt (Am) sistema trifásicos, régimen

temperatura y Dv = 2% y factor de corrección para sistemas distintos a 3 * 208/120V.

Estación bombeo aguas crudas:

2 bombas de 5 HP uso alterno

I = 24,12 ; 3THW # 10 AWG : L = 21 mt

Am = 506



Estación bombeo aguas tratadas:

2 bombas de 5 HP

I = 24,12 Amp; 3 THW # 10 AWG : L = 15 mt

Am = 361

Equipo de aeración:

I = 70 Amp ; 3 THW # 8 AWG ; L = 4 mt

Am = 280

Vigilancia y control:

2 THW # 10 AWG + 1 T HW# 8

Centro de carga:

Estará constituido por tres transformadores monofásicos, tipo de distribución refrigerados en

aceite, alojados en poste. La relación de transformación será 13.800/240 – 120 V

De acuerdo a la distribución de la carga:

EB-1 7,35 KW

EB-2 7,35 KW

ESA 13,89 KW29,5 KW

Res 20% 5,90KW30,40 KW

I = 103.2 Amp

L = 20 mt Am = 2.064

3 = THW # 1/0 AWG + THW # 6 AWG

Breaker principal 3 * 125 Amp.

Considerando una demanda del 100% debido a que la carga principal son los equipos de

bombeo

KW30,411000

1* W35.410KW ==

para un factor de potencia del 90%



KVA39,30,9

35,4FP

KWKVA ===

considerando los transformadores standard existentes en el mercado seleccionamos los

transformadores monofásicos de capacidad 15 KVA.

Grupo = (33,33/15) = 2,62 (3 transformadores)



CÁLCULO ESTRUCTURAL


DATOS DE DISEÑO.

Longitud interna del tanque 18,00 mt

Ancho interno del tanque 6,00 mt

Altura interna del tanque 3,50 mt

Altura del tanque encima del suelo 2,75 mt

Espesor del fondo 0,25 mt

Espesor de los muros (cm) 0,20 mt

Resistencia del concreto (fc) 250 kg/cm2

Resistencia del acero de refuerzo 4200kg/cm2

Peso específico del concreto armado 2500kg/m3

Peso específico del suelo 1800 kg/m3

Peso específico del agua cruda 1040 kg/mt3

Ángulo de fricción interna del suelo (Æ) 30º

Resistencia a suelo (asumida) 1,50 kg/cm2

Solicitaciones de diseño:

0,5

6,20,1

3,0

WL

EwEw

EtEt

0,2

2,75

0,75

0,25 0,25

3,5

0,1

12

3 4



Carga diseño losa de fondo:

WLf = gc*ee = 2500 kg/m³* 0,25m = 625 kg/m²

Wpm = gc*em * 2H ( ) =+LBLB

*

Wpm = 2500 kg/m³*0,20m* 2*3,5 ( ) =+18*6186 778 kg/m²

Wd= WLf + Wpm = (625 + 778) kg/m² = 1403 kg/m²

Wdm = 1,4*1403 = 1965 kg/m²

Carga diseño los muros:

Presión del empuje de tierra

Et = gDH tg² (45 - Æ/2)º = 1800 * 0,75* tg² 30º = 450 kg/m²

Wdm = 630 kg/m²

Presión del agua en el fondo

Wpw = 1040 *3 = 3120 kg/m²

Resultados del Análisis

Progresiva Cortante Momento AceroV Vu M Mu(int) As (is) As(I)

3,50 0 0 0 0 5,67 5,673,00 0 0 0 0 5,67 5,672,50 130 182 22 30 5,67 5,672,00 520 728 173 243 5,67 5,671,50 1170 1638 585 819 5,67 5,671,00 2080 2912 1387 1941 5,67 5,670,50 3224 4513 2706 3789 5,67 6,090 4444 6221 4621 6949 5,67 10,663120

r = 5

r = 3



Curva del Sistema e Intercepto con Curva Característica:

4.454.5

4.554.6

4.654.7

4.754.8

4.854.9

0 2 6 10 14 18 20 22

H=1,35

0,420,25

0,38

0,42

0,422,15

1

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