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5/17/2018 proyesucreSani3 - slidepdf.com

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Proyecto – Planta de Tratamiento de Agua Potable

CIV - 340 1

DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA

POTABLE PARA GRANDES POBLACIONES

1. Objetivos Del Proyecto

1.1. Objetivo General.

Diseñar una planta de tratamiento de agua potable para la ciudad de Sucre queabastezca a la población servida de agua garantizada y apta para el consumohumano, que cumpla con la norma boliviana NB 688 y NB 512.

1.2. Objetivos Específicos.

Diseñar una planta de agua potable que sea eficiente, continuo y de calidad.

Elegir las unidades óptimas y convenientes para la calidad de agua de la cual seabastece la ciudad de Sucre; Ravelo

Realizar el perfil hidráulico de la planta de tratamiento que muestre lo nivelescorrespondientes de cada unidad.

2. Parámetros Básicos Del Diseño

2.1. Mezcla rápida por gravedad

2.1.1. Resalto Hidráulico

Donde:q = caudal por metro de ancho del canal (m3/s-m)hc = tirante crítico (m)

Donde:h1= altura del nivel de agua en el canal aguas arriba (m)h2 = altura del nivel de agua en el resalto (m)V1= velocidad aguas arriba del resalto (m/s)




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2.2. Floculación

2.2.1. Floculadores hidráulicos de flujo horizontal

a) Zona de mezclarápida.

b) Zona de floculación

c) Zona de agregación

2.2.2. Decantadores Volumen del decantador: V= Q*t

Tiempo de decantación: de 3 a 5 hr

Altura del decantador recomendable: 3,5 a 4 m

Altura condicional para lodos: 0,1 a 0,4 m

Área del decantador: A = V / h

Longitud del decantador: L = A / b

Relaciones para el diseño: L /b = 2,5 a 5 m (2,5 para unidades pequeñas y 5 paraunidades grandes)

Altura de seguridad del decantador: 0,2 a 0,4 m (recomendable 3 m)

Velocidad de flujo horizontal: 5 mm/seg o menos




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Velocidad de flujo en la cortina distribuidora o pantalla difusora: q= 0,1 a 7 Lps/m

Pendiente transversal del fondo del decantador: 1.10 a 1:12

Pendiente transversal del canal de fondo: 1% a 2%

Sección transversal de la compuerta de fondo, se determina mediante la siguientefórmula:

√

2.3. Filtros

2.3.1. Filtros rápidos

a) Caja del filtro; número de unidades

b) Dimensiones de los filtros

3. Descripción general de la Planta de Tratamiento de Agua Potable

Una Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP) es un conjunto de unidadesconvenientemente dispuestas y en sucesión adecuada que tienen la finalidad detransformar el agua crida en agua de calidad garantizada y apta para consumo humano,a través de procesos y operaciones unitarias. Comprende también el conjunto de obrasde infraestructura civil, instalaciones y equipos

3.1. Partes componentes de una PTAP

Dentro del diseño del proyecto, se consideraron convenientes las siguientes unidadesde tratamiento, tomando en cuenta que el agua que llega a la planta es superficial decalidad regular y mala, que necesita coagulación y desinfección.

Los componentes de la planta en orden sucesivo son los siguientes:




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a) Mezcla rápida

Se refiere a la agitación turbulenta que se realiza exclusivamente parafacilitar la dispersión de las sustancias químicas en el agua cruda que se vaya a

tartar. Su objetivo es lograr garantizar homogeneizar una mezcla completaagua- aditivo químico. En nuestro caso elegimos una unidad de mezcla rápida porgravedad que corresponde a un vertedor rectangular con contracciones.

El vertedor es un sistema en el que se aprovecha la turbulencia provocada porla caída de agua para producir mezcla rápida.

b) Floculadores hidráulicos de tabiques

Consisten en tanques provistos de pantallas entre los cuales al agua circula conuna velocidad fija. Son los más económicos si se comparan con los Floculadores

mecánicos o hidromecánicos. Pueden ser de flujo horizontal o vertical.

Para el proyecto se diseñó la unidad correspondiente a un floculador hidráulicode flujo horizontal.

c) Decantadores

Unidades de tratamiento de aguas que sirven para la separación previa delmaterial sedimentable, remoción del material más denso que el agua yeliminación de materia orgánica en exceso.

Los decantadores clásicos son unidades que retienen partículas en suspensión yque han sido sometidos previamente a floculación.

d) Filtros Rápidos

El objetivo principal de la filtración es separar las partículas ymicroorganismos objetables que no han sido retenidos en los procesosanteriores

Estas unidades se utilizan para PTAP con caudales grandes, construidas en

cajas de H° A°. Uno de los filtros más comunes es el filtro rápido tipoamericano.

e) Cloración

Consiste en dosificar en cantidad adecuada de cloro, garantizando que el clororesidual esté en los márgenes establecidos por norma (de 0,2 a 1 mg /lt).




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4. Flujograma de la PTAP

5. Ingeniería del proyecto

5.1. Población Objetiva

Po= 500000 hab

Caudal de diseño: 250 Lps

6. Memoria de cálculo

Qd = 250 Lps = 0.25 m3/s

6.1. Diseño del Resalto Hidráulico

Decantadores

Filtros Rápidos

Fuente superficial

Cloro

Tanque de

Almacenamiento

Red de Distribución

Mezcla Rápida

Floculadores Hidráulicos deTabi ues

Sulfato de Aluminio

Cal




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a) Canal aguas arriba del resalto

(Canal de entrada a la planta)

Asumir V1= 2.6 m/s

V1≥ 2.4 m/s OK!

Sección del canal:

Asumir el ancho b1 = 0.50 m

Cálculo del radio hidráulico:

Cálculo de la pendiente con la ecuación de Manning:

Con n = 0.013 (H° A°)

⁄ ⁄

a) Condiciones del Resalto:

Altura crítica:

Comprobación: h1 < hc

0.20m < 0.30 m OK!




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b) Canal aguas abajo del resalto

⁄

⁄

c) Número de Froude:

Para un canal rectangular

Despejando F: F = 2.54 ≈ 2.50

1.7 < F < 2.5 → “Salto Débil”

Salto Débil: Se desarrollan una serie de remolinos

sobre la superficie del resalto, pero la superficie delagua aguas abajo permanece uniforme. La velocidad através de la sección es razonable uniforme y lapérdida de energía es baja. La pérdida de energía espequeña.

d) Pérdidas de Energía




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6.2. Diseño del floculador hidráulico de flujo horizontalFLOCULADOR DE CHICANAS HORIZONTALES

Zona de Mezcla Rápida Zona de Floculación Zona de Agregación

Datos Datos DatosQd = 250,00 Lps Qd = 250 Lps Qd = 250 LpsV1 = 0,40 mps V2 = 0,20 mps V3 = 0,10 mpsT1 = 90 seg T2 = 320 seg T3= 400 segH = 1,50 m H = 1,50 m H = 1,50 me = 0,07 m e = 0,07 m e = 0,07 m

Z.M.R Z.F. Z.A.

A1 = 0,625 m2 A2 = 1,25 m2 A3 = 2,5 m2

a1 = 0,42 m a2 = 0,83 m a3 = 1,67 m

Asumir Asumir Asumira1 = 0,42 m a2 = 0,83 m a3 = 1,67 m

Vr1 = 0,40 mps Vr2 = 0,20 mps Vr3 = 0,10 mps

d1 = 0,63 m d2 = 1,25 m d3= 2,50 m

B = 4·a3 B = 4·a3 = 4 · 1.67

Usar: B = 7 m 7B = 6,68 m

S1 = 36 m S2 = 64 m S3 = 40 m

n1 = 5,6 n2 = 11,2 n3 = 8,9

n1 = 6 n2 = 12 n3 = 9L1 = 2,94 m L2 = 10,8 m L3 = 15,66 m

LT = L1 + L2 +L3 = 2.94 + 10.8 + 15.66 = 29,4 m

LT = 30 m




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6.3. Diseño de los filtros rápidos

a) Caja del filtro; número de unidades

Q = 250 Lps = 21600000 Lt/día = 21,6 millones de Lt/día

b) Área de cada filtro

Elegir q = tasa de filtración entre 4 – 8 m3/s-m2

Usar q = 7 m3/s-m2

Q = 900 m3/h

c) Dimensiones de los filtros

d) Verificación de las dimensiones económicas




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6.4. Diseño del decantador

Diseñamos 3 decantadores con 2 filtros rápidos cada uno

a) Volumen del decantador

Tiempo de Decantación: 4 hr

b) Ancho de cada decantador

b = 3.60m + 3.60 + 0.20 = 7.40 m (dimensiones internas)

c) Área de cada decantador:

Altura útil del decantador h = 4,4 m

d) Largo del Decantador

Aumentar la base a 8 m

L = 34 m

e) Altura total:




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Altura útil: 4.40 m

Altura de seguridad: 0.30 m

Altura adicional para lodos: 0.30 m

Altura total: 5.00 m

f) Dimensiones finales de cada decantador

Largo: 34 m

Ancho: 8 m

Altura útil: 4.4 m

Altura total: 5.0 m

g) Verificación

( ) h) Dispositivo de entrada

Área del canal de entrada al decantador. Si v = 0,5 m/s

Usar dos compuertas de área: S’ = 0,17/2 = 0.085 m2 (por decantador)




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i) Diseño de la cortina distribuidora

Separación Cortina – Pared = 4% L

Sep = 0.04*34 = 1,36 m

Velocidad a través de los orificios: Vo = 0,10 mps

Dimensiones de la cortina:

h’ = 4.60 m

b’ = 8,00 m

Sección de flujo.

Distancia horizontal entre orificios: 50 cm

Distancia vertical entre orificios: 20 cm

Número de orificios

Sección de cada orificio

Diámetro de los orificios

≈2,5

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