Diseñolaguna.xls

DISEÑO DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACIONDISEÑO DE LAGUNAS FACULTATIVAS

Parametros de diseño :

Población beneficiaria para el horizonte año 2025 2479

Dotación 120

Factor máximo horario 2.0

Contribución per cápita de 50.0

Temperatura del agua promedio del mes más frio 15

Temperatura ambiental del mes mas frio 8

Temperatura de diseño 15

Numero de lagunas primarias 2

Numero de lagunas secundarias 1

Caudales de diseño 5.51

Relación largo / ancho de la laguna 3

Tasa de acumulación de lodos 0.04

Periodo de limpieza 5

Nivel de liquido (NL) 2.0

Coliformes fecales en crudo 10000000

Diques

Talud interior V : H 1 : 2.5

Talud exterior V : H 1 : 2

Bordillo 3

Coeficiente de compactación 2

a.- Carga de

123.95

b.- Carga superficial

Modelo de McGarry y Pescod (lagunas primarias)

Donde:: Carga orgánica superficial máxima aplicable,: Carga orgánica superficial removida,: Carga orgánica superficial aplicable,: Temperatura ambiental del mes mas frio,

Modelo de Mara y Silvia (para la remoción)

Donde:: Carga orgánica superficial removida,: Carga orgánica superficial de DBO total aplicabla,

entre 100 y 400

Modelo de MaraAplica un factor de seguridad de 1.5, al modelo de McGarry y Pescod

Donde:: Carga orgánica superficial máxima aplicable,: Temperatura ambiental del mes mas frio,

(CP )

DBO5

(P f )

C=P f CP

1000

lt / s

hab

ºC

Unidades

m3 /hab/añoañosm

NMP/100ml

C=

ºC

CSM habkgDBO /

CSM=60 .3 (1 .0993 )Ta

CSR=10 .35+0 . 725CSA

CSR habkgDBO /

T a

CSR=2+0.79CSA

CSR habkgDBO /

CSA habkgDBO /

CSRCSA

CSM=20Ta−120

CSM habkgDBO /ºCT a

ºCºC

habkgDBO /

grDBO /hab /día

1 .5m<h<2. 5m

Unidades

m

Modelo de Yañez

Para lagunas primarias, con cargas de 200 a 1558

Para lagunas secundarias, con cargas de 40 a 210

Donde:: Carga orgánica superficial removida,: Carga orgánica superficial de DBO total aplicabla,: Temperatura promedio del agua para el mes mas frio,: Temperatura ambiente promedio del mes mas frio,

Modelo de Arthur

Donde:: Carga orgánica superficial máxima aplicable,: Temperatura ambiental promedio mínima mensual,

Modelo de Cubillos

Para lagunas primarias

Para lagunas secundarias

Donde:: Carga orgánica superficial máxima aplicable,: Profundidad de la laguna,: Temperatura promedio del agua para el mes mas frio,: Carga orgánica superficial aplicabla,: Carga orgánica superficial removida,

Modelo de Mara, para lagunas de profundidades de 1.5 a 2.0m

Para

Para

Donde:: Temperatura de diseño,: Carga orgánica superficial máxima,

475.968Concentración 123.950

CSM=357 (1.085 )T −20

T=8 .59+0 . 82T a

T ºCaT ºC

T <10 ºC

CSM=100

T >10 ºC

CSM=350 (1.107−0 .002T )T−25

T ºCCSM kgDBO /hab

ºCT a

habkgDBO /

CSR=7 . 67+0 . 8063CSA

habkgDBO /

CSR=−0 . 8+0 .765CSA

CSR habkgDBO /CSA habkgDBO /

CSM=20T−60

T ºCCSM habkgDBO /

CSM=714 .3d (1 .085 )T−35

CSR=25.133+0 . 675CSA

CSR=−3. 8179+0.8167CSA

T ºC

CSR habkgDBO /CSA habkgDBO /

CSM habkgDBO /d m

⇒ QD=DBO5=

m3 /díakgDBO5 /dia

McGarry Mara Yañez Arthur Cubillos Mara

128.60 192.90 252.46 100.00 282.90 166.69

9638.28 6425.52 4909.64 12395.00 4381.43 7435.93

40.50 27.00 20.63 52.08 18.41 31.25

3.06 4.59 6.01 2.38 6.73 3.97

103.59 146.58 192.08 75.60 216.09 126.55

80.55 77.87 76.08 82.85 76.38 78.71

11.48 13.06 14.11 10.12 13.93 12.56

22.95 26.12 28.22 20.24 27.86 25.12

221603.9 328763.1 425947.0 173171.4 474858.8 285364.7

3747.90 1353.90 4000.00 2023.57 984.98 1507.08

15.75 5.69 16.81 8.50 4.14 6.33

0.73 2.30 0.84 1.19 3.37 1.98

16.74 19.15 20.76 14.66 20.49 18.39

72.91 73.34 73.57 72.45 73.53 73.22

94.73 94.10 93.68 95.27 93.75 94.30

6.53 7.32 7.84 5.86 7.75 7.07

12203.87 45671.80 22055.36 16871.35 86190.61 36123.65

McGarry) el cual se distribuira en dos lagunas, los cuales funcionaran en forma paralela

los cuales arrojaran un valor de DBO de 11.48 con una eficiencia de 80.55, los cuales no

cumplen con los requerimientos del reglamento sanitario, por tal motivo se necesita de

una segunda laguna el cual funcionara en serie, cuya area necesaria es de 3747.90m2, el cual

se distribuira en una sola laguna, arrojando un DBO de 6.53, con una eficiencia acumulada

de 94.73, los cuales cumplen con las exigencias del reglamento.

Observando el N2, que es el valor de coliformes fecales, se nota que no cumple con

las exigencias del reglamento, por ser superior a 1000, pero este tratamiento puede ser

clasificado como categoria B, el cual no limita los coliformes fecales, por la sencilla razón

de que el efluente sera una asequia.

Laguna Maduración

15.7 7.5 16.8 7.5 7.5 7.5

672.07466 4979.7733 1142.0171 1839.5484 9397.6948 3938.7012

Volumen de lodos por cada laguna primaria

247.900

c.- Diseño Geométrico 247.9

Lagunas primarias Lagunas secundarias

Borde libre 0.50 Borde libre 0.50

Pendiente del dique 21.80 Pendiente del dique 21.80

#VALUE! #VALUE!

#VALUE! #VALUE!

#VALUE! #VALUE! #VALUE! #VALUE!




d.- Diseño Espesor de la capa impermeabilizante

K = 0.0000001 cm/s

e = 40 cm

Q1 = #VALUE! cm3/s Q1 = #VALUE! cm3/s

Q1 = #VALUE! cm3/s/m2 Q1 = #VALUE! cm3/s/m2

Conclusiones: Para un primer tratamiento, se necesita una area de 9,638.28m2 (Metodo

CSM

COV

E

CO1

CSR

CSR

COV

DBO5=

E

EGlobal

DBOe

Area1(m2 )

Area2(m2)

N1

N2

θ1 (días )

θ2 (días )

θe (días )Ne

5días<θ<30 días

ºm

X (m )Y (m)

m

m

m3

m3

ºm

m

mm3

X 1 (m)

Y 1 (m )

X 2 (m )Y 2 (m )

kgDBO5 /has⋅dia

kgDBO5 /dia

X (m )Y (m)X 1 (m)

Y 1 (m )

X 2 (m )Y 2 (m )

cumple las condiciones de 2 @ 6 cm3/s/m2

DISEÑO DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACIONDISEÑO DE CAMARA DE REJAS

Datos :

Caudal Promedio 2.7544Factor Máximo Horario 2.0Factor Minimo Horario 0.5

Caudales : Caudal Máximo Horario 5.509 Caudal Minimo Horario 1.377 Caudal de diseño de Desague 8.165

Las rejas serán medidas de Ø 1/4" de espesor de barra y una 1"de espaciamiento: 0.0064

Eficiencia de barra

1" 11/4" 0.25

80

Si fijamos la velocidad de pase a través de la rejas en la condición de en0.50 m/s, el area util de la zona de rejas, será:

0.011

por lo que el area aguas arriba será:

0.0138

donde:

asumiendo:0.050.30

a.- Calculamos la pendiente del canal

0.015

0.0082

0.0138

0.0351

0.0069

b.- Verificamos la velocidad en el canal para el caso de los caudalesmínimo, medio y máximo, para los cuales se encuentran los tirantes:

1.377 2.754 5.509 8.165


0.40


0.75


(QD ) lt / s

⇒

a=t=

E=a

a+tE= %

Qmh

lt / slt / s

AZonaRe jas=

AZonaRe jas=QV

m2

A AguasArriba=AZonaRe jas

E

A AguasArriba= m2

b=

lt / s

mm

Q= AR2/3 S1/2

n ⇒ S=( nQAR2 /3 )

2

S=

n=

Q=A=

R=m /m

y= m

( nQ

S1/2 )3

=(b⋅y )5

(2⋅y+b )2

A= m2

V = m / s

A AguasArriba= y⋅b

y=

lt / sm

m2

m / s

lt / sm

m2

m / s

lt / slt / sm

m2

m / s

Q=

V min=

V max=

m / s

m / s

c.- Calculando las dimensiones del canal by - pass El by - pass entrara en funcionamiento en el momento en que las rejas estén obstruidas y el nivel de agua alcance 0.40m sobre la solera, teniendo en cuenta que esta situación puede ocurrir en el momento de El by - pass se calculara como vertedero de pared ancha con contracciones

Donde:

0.40#VALUE!

asumiendo:0.400.15

Calculando la pendiente del canal By - Pass0.015

0.0082######

#VALUE!

d.- Calculando la perdida de carga en las rejas - Reja limpia

#VALUE!

80.00#VALUE!#VALUE!

Por la expresión de Metcalf y Eddy:

9.81#VALUE!

- Reja 50% sucia#VALUE!#VALUE!

e.- Calculando el numero de barras:

0.300.0250.00610.4 11.0 (barras)

f.- Calculando la diferencia de niveles entre la tubería de descarga y el canal de rejas Se recomienda que cuando se produzca una transición entre canales de diferente forma, se diseñe con un angulo no mayor a 12º 30', la longitud de transición L debe ser mayor o igual a la siguiente expresión:

Donde:y son los anchos superficiales de los canales

10 "0.30 0.40

La perdida de carga producida por la transición, esta dada por la expresión

Donde:1.967#VALUE!#VALUE!

Por tanto, la caida de la elevación del fondo , estara dado por la diferencia en la energia diferencia en la energía especifica menos la perdida de carga producida por la transición ; tenemos así:

0.000729#VALUE!#VALUE!

Qmh

Q=1. 71⋅L '⋅H3 /2

L '=L+0.2 H (Contracciones)⇒ Q=1. 71 (L+0 .2 H ) H3 /2

L= m

H=

L=H=

m

mm

S=( nQAR2 /3 )

2

S=

n=Q=A=R=

m /m

V '=2⋅V⇒V = m / s

v=V⋅E⇒E=V =

%m / s

v= m / s

⇒ g= m / s2

h f=

n=b

a+1+1

⇒b=a=t=

mmm

n=

L≥B2−B1

2Tg 12º 30 '

B1 B2

L=B1=B2= mm

H L=0 . 1(V 1−V 2)2

2g

V 1=V 2=

m / sm / s

H L= m

ΔZ=(V1

2

2 g+Y 1)−(V 2

2

2g+Y 2)−H L

ZH2

m

V = m / sh f= m

h f=1. 43(V 2−v2 )

2

Y 1=Y 2=

mm

ΔZ= m

Por tanto de tomara#VALUE!ΔZ= m

ΔZ= m

DISEÑO DE LA LAGUNA DE ESTABILIZACIONDISEÑO DEL DESARENADOR

Datos :

Caudal Promedio 2.754444444Factor Máximo Horario 2Factor Minimo Horario 0.5


En este caso, la carga hidraulica es relacionado con el caudal por la expresión

empleando un ancho de garganta 0.2 ,se tiene 1.550.3

0.3

donde:Caudal,tirante en el punto medio,ancho de la garganta,

el tirante aguas arriba del Parshall, esta dado po:

por lo tanto:

Para determinando la diferencia de nivelse tiene

Donde:

a.- Calculando para los valores establecidos

Para 5.509 8.165

(QD ) lt / s

lt / slt / slt / s

m3 /s

m

Q=K⋅Han

QHaW

m

Hm=1 .1H a

S=Qr⋅Hmmax

Qa=Qmax

Qmin

Q

Q= ⋅Han

Qr=Qa

1−1 /n−1

Qa−1

n=K=

S=(Qa1−1/n−1

Qa−1 )⋅1 .1⋅(Qmax

K )1 /n

Hmmax=1. 1(Qmax

K )1/n

Q=K ( Hm

1 . 1 )3/2

4 5.928600242

0.2118128 0.17865114

0.083436438 0.107549593

0.017672906 0.019213857

b.- El tirante del agua, será:

Para 5.509 8.165

0.065763532 0.088335736

c.- El ancho del canal, será:

para

Para 5.509 8.165

0.3 0.4

Asumiendo:

Base= 0.35

d.- Verificando velocidades

Para 5.509 8.165

5.509 1.377

0.034113789 0.083436438 0.03411379

0.016440883 0.064222581 0.01489993

0.2393 0.245080195 0.26408985

e.- Longitud del canal

Para 5.509 8.165

1.644088311 2.208393393

Qr=Hmmax

=S=

Qa=

Y max=Hmmax−S

Y max=

b=Qmax

Y max VV =0 .3m / s

b=

Hmmin=

Y min=

V =Qmin

Y min b

V = m / s

L=25⋅H

L=

Q

Q

Q

m

Q

b=

Q

Asumiendo:

3.0

e.- Calculo de la pendiente del desarenador

0.015

0.008

0.031

0.059

0.001

f.- Volumen de arenas retenidas diarias

0.40.2

0.10

0.0825

- Periodo de limpiezaAsumiendo el volumen de arenas retenidas diariamente es de

30.00

2 díasLa limpieza se hará cada cuatro días

2

3/2

AR

nQS

S=

n=

Q=A=R=

m /m

L= m

Volumen=(b1+b2)

2hL

b1=b2=h=

Volumen= m3

mmm

lt /día

P=


0.152 0.3810.229 0.5350.477

caudal, m3 /s


Datos :

Caudal Promedio 2.7544Factor Máximo Horario 2Factor Minimo Horario 0.5


En este caso, las fluctuaciones de caudal son asumidas por el diseño parabolico del vertedero proporcional

donde:Caudal,tirante minimo,ancho de la base,tirante de agua,

a.- Los vertederos proporcionales (sutro) son eficaces para tirantes mayores a , por lo que debemos asegurarnos que el tirante en el momento del caudal mínimo sea mayor que .

b.- Ecogiendo el caudal mínimo y escribiendo en la expresión anterior, para

0.0014

asumiendo:#VALUE!#MACRO?

- Para el caudal máximo horario el tirante del canal será:

###

- El ancho del canal se calcula de la ecuación de continuidad

###

Tomando:0.55

- Calculo de la pendiente del fondo del canal

0.0150.0055

######

#VALUE!

- Longitud del canalAsumiendo:

#VALUE! 3.0

(QD ) lt / s

lt / slt / slt / s

Q=2. 74⋅a1 /2⋅b⋅(H−a3 )

Q=a=b=

H=

m3 /sm

mm

a

a

H=a

Q= m3 /s

a=b=

mm

H=Q

2 . 74a1 /2 b+

a3

Qmh

H=

B=Q

VH

B=

2

3/2

AR

nQS

S=

n=Q=A=R=

m /m

B=

m

m

L=

L=25⋅H

V =V min=0 .3 m /s

L= m

m

- Volumen de arenas retenidas diarias

0.55

0.25

0.10

0.12

- Periodo de limpiezaAsumiendo el volumen de arenas retenidas diariamente es de

30.00

4 díasLa limpieza se hará cada cuatro días

- Forma de la placa vertedero

Estara regido por la expresión:

0.1 #VALUE! #MACRO?

0.2 #VALUE! #MACRO?

0.3 #VALUE! #MACRO?

0.4 #VALUE! #MACRO?

0.5 #VALUE! #MACRO?

0.6 #VALUE! #MACRO?

0.7 #VALUE! #MACRO?

0.8 #VALUE! #MACRO?

0.9 #VALUE! #MACRO?

1.0 #VALUE! #MACRO?

2.0 #VALUE! #MACRO?

3.0 #VALUE! #MACRO?

4.0 #VALUE! #MACRO?

5.0 #VALUE! #MACRO?

10.0 #VALUE! #MACRO?



















Volumen=(b1+b2)

2hL

b1=b2=

h=

Volumen= m3

m

lt /día

P=

xb=1−2

πarctg( y

a )1/2

y /a y x

m

m

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