TRABAJO #6

MARLON FERNEY ACEVEDO CONTRERAS

CARLOS ALBERTO CASTRO SANCHEZ

MARCELA ALEXANDRA ACOSTA SALCEDO

CESAR DAVID MEZA NIVIA

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

NORTE DE SANTANDER, SAN JOSE DE CUCUTA

2016

TRABAJO #6

MARLON FERNEY ACEVEDO CONTRERAS

CODIGO: 1111772

CARLOS ALBERTO CASTRO SANCHEZ

CODIGO: 1111792

MARCELA ALEXANDRA ACOSTA SALCEDO

CODIGO: 1111827

CESAR DAVID MEZA NIVIA

CODIGO: 1111828

PRESENTADO A: ING. JAIME BARAJAS LEON

SISTEMA DE ACUEDUCTOS - A

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA CIVIL

NORTE DE SANTANDER, SAN JOSE DE CUCUTA

2016

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Sistematizar el cálculo de un desarenador convencional mediante la herramienta de programación Excel y evaluar, justificar y mencionar el funcionamiento de otros tipos de desarenadores.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Clasificar todos los componentes de un desarenador convencional para adecuarlo a un funcionamiento óptimo.

Seguir la metodología vista en clase para la programación de los diferentes componentes del desarenador convencional.

Tener en cuenta las especificaciones de diseño establecidas en la norma RAS para el diseño del desarenador convencional.

Investigar diferentes tipos de desarenadores para observar su funcionamiento y servicio en la comunidad.

Identificar las diferencias que tengan los otros tipos de desarenadores al convencional para justificar el manejo que se tenga en el campo.

TRABAJO #6

1. Sistematizar el cálculo de una bocatoma de un desarenador.

DATOS DE ENTRADAELEMENTO SIMBOLO UNIDAD VALOR UNIDAD VALOR

Perido de diseño años 20Q max de aduccion Lps 5.5 m³/seg 0.0055Q max Diario QmaxD Lps 5 m³/seg 0.005Q diseño QD Lps 5.5 m³/seg 0.0055Diametro arena D mm 0.05 cm 0.005Temperatura minima T °c 18Peso especifico arena Ps Ton/m³ 2.65Peso especifico agua P Ton/m³ 1Gravedad g m/seg² 9.81 cm/seg² 981Altura desarenador asumida h m 1 cm 100

Pendiente del fondo P m 5%

CALCULO DE LOS PARAMETROS DE SEDIMENTACIONELEMENTO SIMBOLO UNIDAD VALOR UNIDAD VALOR

Viscocidad cinematica U cm²/seg 0.011Velocidad sedimentacion stokes Vs cm/seg 0.2130 m/seg 0.00212953Tiempo sedimentacion T seg 469.59 min 7.8264485Periodo de retencion minimo A seg 1291.36Volumen del tanque Vol m³ 7.103Area superfcial minima A m² 7.103Longitud minima L m 10Ancho minimo Bmin m 0.710Ancho escogido B m 1.33 m 2.5longitud escogida L m 5.330103946 m 10Area superficial As m² 25.00Carga superficial Cs m³/m² - dia 0.019Tiempo retencion real a seg 4545.455 min 75.76Velocidad horizontal Vh m/seg 0.0022 cm/seg 0.22

CHEQUEO VH/Vs <20 1.033091203Numero de reynolds Re 0.10085968

CHEQUEOSCarga superficial 0.019008 m³/m² - dia cumple

Vh/Vs 1.0330912 cumple

A real 4545.45455 seg cumple

1. DIMENSIONES DEL TANQUE

B 2.5 m

L 10 m

H 1 m

Borde Libre 0.2 m

Altura del desarenador 1.2 m

2. EXCESOSlongitud vertedero Le m 0.6Qmax aduccion Qa m³/seg 0.0055Q excesos Qe m³/seg 0.5Altura lamina de agua h le m 0.008765522Area orificio de salida Ao m² 0.005343383Diametro conducto exc De m 0.082482765 in 3.24735297Altura Asumida h m 0.15

3. DIMENSIONAMIENTO BAFLE DIFUSORANCHO B B DEL DESARENADOR m 2.50ALTURA hb h-0,50 m 0.5DIAMETRO ORIFICIOS Do asumido pulg 2AREA DE C/U ORIFICIO Ao calculado a partir de Do m2 0.00202683VELOCIDAD ADMISIBLE DEL BAFLE m/seg 0.2NUMERO DE ORIFICIOS No distribucion Un 13.567986AREA DE LOS ORIFICIOS Ao total Ao*No m2 0.0275ORIFICIOS ASUMIDOS un 15AREA TODOS Ao m2 0.03040245VELOCIDAD DEL BAFLE Qdiseño/ Ao m/seg 0.18090648

4. CAMARA DE AQUIETAMIENTOProfundidad 0.33333333 mAncho 1 mLargo adoptado 1 m

5. PANTALLA DE ENTRADAProfundidad 0.5 mDist. A la camara aquietamiento 2.5 m

6. VERTEDERO DE SALIDAHv 0.01057162 mVv 0.20810439 m/segLv 0.27099698 m

DIAMETRO ADUCCION pulg 6 m 0.1524AREA DE LA ADUCCION m² 0.01824147

VELOCIDAD DE ADUCCION m/seg 0.3015108VELOCIDAD CAMARA AQUIETAMIENTO m/seg 0.0165

VELOCIDAD EN EL DESARENADOR m/seg 0.0022C 0.5

AREA DEBAJO DE LA CORTINA m2 1.25COTA DE LA LAMINA DE AGUA m 1000

PERDIDAS DE CARGAJ1: POR CAMBIOS DE SECCION ADUCC-CAMARAJ1: (V1^2-V2^2/g)*0,1 = 0.00092392

J2: CAMBIO DE SECCION CAMARA-DESJ2: (V2^2-V3^2/g)*0,1 = 2.72589E-06

J3: POR PASO A TRAVES DEL BAFLEJ3: Q=CA(2gJ3)^0,5 = 0.006672203

J4: POR PASO DEBAJO DE LA CORTINAJ4: Q = CA(2gJ4)^0,5 3.94699E-06

JTOTAL: 0.0076028 m

Cota del vertedero de salida: 999.981826 m

7. PANTALLA DE SALIDAProfundidad 0.5 mDist. Al vertedero de salida 0.15857427 m

2. Investigar diferentes modelos de desarenadores

DESARENADOR DE VÓRTICE

Los sistemas de desarenación del tipo vórtice se basan en la formación de un vórtice (remolino) inducido mecánicamente, que captura los sólidos en la tolva central de un tanque circular. Los sistemas de desarenador por vórtice incluyen dos diseños básicos: cámaras con fondo plano con abertura pequeña para recoger la arena y cámaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vórtice dirige los sólidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material orgánico más liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a través de la cámara de arena.

Desarenadores de vórtice

Es un tanque cilíndrico al cual ingresa el agua a tratar en forma tangencial, creando un vórtice dentro del cilindro. La turbina giratoria se emplea para producir una trayectoria toroidal de las partículas, logrando la sedimentación en  el fondo de donde se extraen con una bomba de arenas. Otros desarenadores generan un vórtice libre por acción del flujo tangencial de entrada. El efluente sale por el centro de la parte superior de la unidad desde un cilindro rotatorio. Las fuerzas centrífuga y gravitacional presentes dentro del cilindro rotatorio limitan la liberación

de las partículas con densidad superior a la del agua. Las arenas se sedimentan por gravedad mientras que las otras partículas son liberadas por el efluente debido a la acción de las fuerzas centrífugas. La tabla 19 presenta los criterios de diseño para este tipo de desarenadores.

Criterios de diseño para desarenadores con vórtice

Característica Unidad Intervalo Valor usualTiempo de retención a

caudal medio S 20 – 30 30

DiámetroCámara superior Pie 4.0 – 24Cámara inferior Pie 3.0 – 6.0

Altura Pie 9.0 – 16Tasas de remociónMaterial malla 50

(0.30mm) % 92 – 98 95

Material malla 70 (0.21mm) % 80 – 90 85

Material malla 100 (0.15mm) % 60 – 70 65

DESARENADORES AIREADOS O DE FLUJO INDUCIDO

Las arenas se remueven del desarenador aireado por el movimiento es espiral que hace el agua residual. Debido a su masa, las partículas de arena se aceleran y abandonan las líneas de flujo hasta que alcanzan finalmente el fondo del tanque, dado que el flujo en espiral es un campo con aceleración variable inducido por el aire inyectado.

El diseño de este tipo de desarenadores se usa para remover sólidos de 0.21 mm o mayores, con tiempo de retención de 2 a 5 minutos bajo condiciones de caudal pico horario. Si la velocidad es excesiva, las partículas de arena saldrán del desarenador  y a velocidades bajas se incentiva la remoción de material articulado. La sección transversal se diseña para crear flujo en  espiral, de ahí que contiene un canal colector de arenas de 0.9 m de profundidad, con paredes laterales inclinadas, ubicado a lo largo del fondo del tanque justo debajo de los difusores de aire.  Ver figura 20. Estos últimos se ubican entre 0.45 a 0.6 m. por encima del fondo del tanque (Crites & Tchobanoglous, 2000). Los criterios de diseño se presentan en la tabla 18.

Criterios de diseño para desarenadores aireados

Característica Unidad Intervalo Valor usualTiempo de retención

para caudal pico min 2 – 5 3

Dimensiones:Profundidad pie 7 – 16 10

Longitud pie 25 – 65 40Ancho pie 8 – 23 12

Relación ancho – profundidad Razón 1:1 a 5:1 1.5:1

Relación largo – ancho Razón 3:1 a 5:1 4:1Suministro de aire por

pie de longitud pie3/pie-min 3 – 8 5

Cantidad de arena pie3 0.5 – 27 2

Los desarenadores de flujo inducido son de tipo rectangulares aireados. En estos equipos se inyecta aire por medio de grupos moto soplantes creando una corriente en espiral de manera que permite la decantación de la arenas y genera una corriente de fondo. Además el aire provoca la separación de materias orgánicas. De esta forma, dado que el depósito esta aireado y se favorece la separación de la materia orgánica se reduce la producción de malos olores.

La separación de las arenas puede ser manual o por medio de hidrociclon, en plantas de pequeño tamaño. En plantas mayores se instalan sistemas de separación mediante tornillos Arquímedes o mediante clasificador alternativos de rastrillos o de vaivén.

El aire que se inyecta provoca una rotación al líquido y crea una velocidad constante de barrido de fondo, perpendicular a la velocidad de paso, la cual puede variar entonces sin inconvenientes. El aire inyectado, además de su papel de motor, favorece, por su efecto de agitación, la separación de la materia orgánica que puede quedar adherida a las partículas de arena.

Los difusores de aire están situados en uno de los laterales tanque a una distancia entre 0,5 y 0,9 del suelo. Para el control hidráulico del elemento y para mejorar la eficacia en la eliminación de arenas se suelen usar deflectores tanto en la entrada como en la salida de agua.

CONCLUCIONES

A partir de la herramienta de trabajo utilizada en este caso que fue Excel, pudimos obtener los dimensionamientos básicos aplicado a la norma colombiana RAS, teniendo que suponer unas características básicas de diseño como las temperaturas y los caudales máximos diarios (QMD).

El trabajo se realizó teniendo en cuenta las fases de diseño explicadas en clase y los resultados obtenidos fueron verificados con la normatividad básica explicada en el RAS , teniendo como resultado que todas las fases tienen un resultado lógico al criterio ingenieril.

Analizando los diferentes tipos de desarenadores existentes como el convencional , flujo vertical y el alta taza , se puede concluir que el diseño de uno u otro tienen unas implicaciones de uso del tipo locativas y económicas , siendo así el caso se obtiene que en términos de eficiencia el alta taza es el más viable , mientras que el flujo vertical lo utilizamos para superar inconvenientes locativos y el convencional tiene la facilidad de su construcción , entonces es criterio del ingeniero decidir cuál tipo de diseño se le adapta mejor a las necesidades de la obra.

BIBLIOGRAFIA

http://es.slideshare.net/EmilyDanielaMendozaCarlos/el-proceso-de-desarenado

es.slideshare.net/ingmariocastellon/desaarenadores-convencionales

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358041/EXE/leccin_21_remocin_de_arenas.html

http://biblioteca.uns.edu.pe/saladocentes/archivoz/publicacionez/trabajo_de_desarenador1__tmp4a134267.pdf

http://www.bdigital.unal.edu.co/1287/1/1017128278.pdf

http://es.slideshare.net/redx88/desarenado?next_slideshow=1