DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR

DATOS:

Q = 0.5 m3/seg Caudal de diseño del Canal

d = 0.5 mm Diametro minimo de la particula a sedimentar

W = 5.4 cm/seg Veloc. Precip. partícula 0.054

v = 0.25 m/seg Veloc. Del flujo en el desarenador

K = 1.25 Coeficiente de turbulencia

h = 1.5 m Profundidad inicial asumida

f = 0.40 Borde libre

0.002 Pendiente de canal de conduccion

0.01 Pendiente de canal de limpia

n = 0.015 Rugosidad del concreto

h = 0.25 m Altura de vertedero

S = 0.04 Pendiente longitudinal desarenador

αi 27.5 Angulo de transicion de ingreso

αs 22.5 Angulo de transicion de salida

Cota fondo canal A = 3452.654 m.s.n.m

1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL

A = b x y b+Zy^2 MEH b/y = 2((1+Z^2)^(1/2)-Z)

P = b + 2y b/y = 2

R = A/P b= 2

Resolviendo por tanteos

y = 0.465

0.167705098312484 0.163512593219

2.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION:

Se toma los coeficientes de Camp:

a = 44

v = 0.31 m/seg

3.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:

Despreciando elefecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.

L = h x v /w

L = 8.64 m

Considerando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.

L = K h x v /w

L = 10.80 m

L = 10.00 m Adoptado

4.- CALCULO DEL ANCHO:

b = Q/(h x v)

b = 1.33 m

b = 1.30 m

Verificamos la velocidad en el tanque:

Adoptado V= 0.26 m/s

V < Vc 0.311 m/s

5.- Calculo de tiempo de caida y tiempo de sedimentacion:

S1 =

S2 =

b+2y(1+Z^2)^(1/2)

Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)

L LtLt

Vertedero.Compuerta

CanalDirecto

Canal deLimieza

b Lv

v=(a )√d

Tiempo de caida:

t = h/w 27.78 seg

Tiempo de sedimentacion:

t = L/v 32.14 seg

6.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:

Transicion de ingreso:

L= (T2-T1)2Tang α 0.48 m

L2= Ancho del desarenador:

L1= Ancho del canal de conducccion

L adoptado = 0.50 m

Transicion de salida:

L= (T2-T1)2Tang α 0.60 m

L2= Ancho del desarenador:

L1= Ancho del canal de conducccion

L adoptado = 0.60 m

7.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL VERTEDOR:

L= Q/C(h)^(3/2)

L= 2.17 m

L= 2.20 m Adoptado

Se sabe que:

360

L α

Entonces:

(a)

Según la figura, del triangulo OAB se tiene:

(b)

Igualando las ecuaciones a y b se tiene:

(c)

= α = 79.69

97.06 = 96.9618616677

Calculo de R:

1.58 m

8.- CALCULO DE LA LONGITUD DE LA PROYECCION LONGITUDINAL DEL VERTEDERO L1

Según el triangulo OAB, se tiene:

1.56 m

Calculo de α =

2πR

L =2πRα/360R =180 L/πα

Cosα = (R-b)/R

R = b/(1-cosα)

α/(1-cosα) = 180L/πb

El segundo miembro de c es una constante por tener valores conocidos y α se resuelve por tanteos

α/(1-cosα) 180L/πb

R = 180L/πα

Sen α = L1/R

Lt = R Sen α

Lt =

9.- CALCULO DE LA LONGITUD PROMEDIO (L'):

L' = 5.78 m

10.- CALCULO DE LA LONGITUD TOTAL DEL DESARENADOR:

L = Longitud del tanque

L' = Longitud promedio por efecto de la curvatura del vertedero

17.33 m

17.00 m

11.- CALCULO DE LA CAIDA DE FONDO:

L = 15.44 m

DZ = 0.62 m

Cota NAID = Cota FC + tirante canal

Cota NAID = 3453.119 m.s.n.m

Cota FID = Cota FC - altura desarenador

Cota FID = 3451.154 m.s.n.m

12.- CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DEL DESARENADOR A LA COMPUERTA DE LAVADO

H = y + h + DZ

H = 2.58 m

Cota NASD = Cota NAID

Cota NASD = 3453.119 m.s.n.m

Cota FFD = 3450.536 m.s.n.m

13.- CALCULO DE LA ALTURA DE LA CRESTA DEL VERTEDERO CON RESPECTO AL FONDO

hc = H - 0.25

Hc = Altura de la cresta del vertedero con respecto al fondo

H = Profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado.

hc = 2.33 m

14.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE LAVADO.

Suponemos una seccion cuadrada; o sea: A = LxL

La compuerta funciona como un orificio, con una descarga de:

Q = Caudal a descargar por el orificio

0.60 Para paredes delgadas

h = Carga sobre el orificio (desde la superficie del agua hasta el centro del orificio)

g = Aceleracion de la gravedad = 9.81 m/seg2

Seleccionamos una compuerta cuadrada de lado: Ancho = 1.00 m

A = 1.00 m2 Alto = 1.00 m

h = H - Alto/2 2.08

Q = 3.84 m3/seg

15.- CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SALIDA:

L' = (L + Lt)/2

LT = Lt + L + L'

LT = Longitud total.

Lt = Longitud de la transicion de entrada.

LT =

LT = adoptado

DZ = L x S

L = LT - Lt

Q = Cd x Ao √2gh

Cd = Coeficiente de descarga. Cd =

Ao = Area del orificio en este caso es igual al de la compuerta.

V = Q/Ao

V = 3.84 m/seg < 5 m/seg OK

16.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CANAL DE LIMPIA:

A = b x y

P = b + 2y

R = A/P

Resolviendo por tanteos para una seccion de MEH: b = 2 y

y = 0.745

0.575321631045523 0.574680850576

La seccion del canal de limpia resulta:

b = 1.49 m

y = 0.75 m

f = 0.40 m

Verificando la velocidad:

V= Q/A = 3.46 m/seg < 5 m/seg OK

Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)

Diametro minimo de la particula a sedimentar

y

CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:

CALCULO DEL ANCHO:

L LtLt

Vertedero.Compuerta

CanalDirecto

Canal deLimieza

b Lv

CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:

DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR

DATOS:

Q = 0.5 m3/seg Caudal de diseño del Canal

d = 0.5 mm Diametro minimo de la particula a sedimentar

W = 5.4 cm/seg Veloc. Precip. partícula 0.054

K = 1.25 (Coeficiente de turbulencia)

h = 1.5 m Profundidad inicial asumida

f = 0.40 Borde libre

0.002 Pendiente de canal de conduccion

0.01 Pendiente de canal de limpia

n = 0.015 Rugosidad del concreto

h = 0.25 m Altura de vertedero

S = 0.04 Pendiente longitudinal desarenador

αi 27.5 Angulo de transicion de ingreso

αs 22.5 Angulo de transicion de salida

Cota fondo canal A = 3452.654 m.s.n.m

1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL

A = b x y 0.43245 b+Zy^2 MEH b/y = 2((1+Z^2)^(1/2)-Z)

P = b + 2y 1.86 b+2y(1+Z^2)^(1/2) b/y = 2

R = A/P 0.2325 b= 2

Resolviendo por tanteos

y = 0.465

0.167705098312484 0.163512593219

y= 0.465

b= 0.93

F= 0.541343744631 OK

2.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION:

Se toma los coeficientes de Camp:

a = 44

v = 0.31 m/seg

3.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:

Despreciando elefecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.

L = h x v /w

L = 8.64 m

Considerando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.

L = K h x v /w

L = 10.80 m

L = 10.00 m Adoptado

4.- CALCULO DEL ANCHO:

b = Q/(h x v)

b = 1.07 m

b = 1.10 m

Verificamos la velocidad en el tanque:

Adoptado V= 0.30 m/s

V < Vc 0.311 m/s

S1 =

S2 =

Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)

L LtLt

Vertedero.Compuerta

CanalDirecto

Canal deLimieza

b Lv

v=(a )√d

5.- Calculo de tiempo de caida y tiempo de sedimentacion:

Tiempo de caida:

t = h/w 27.78 seg

Tiempo de sedimentacion:

t = L/v 32.14 seg

6.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:

Transicion de ingreso:

L= (T2-T1)2Tang α 0.29 m

L2= Ancho del desarenador:

L1= Ancho del canal de conducccion

L adoptado = 0.30 m

1.5m

Transicion de salida: long de salida debe ser mayor

L= (T2-T1)2Tang α 0.36 m

L2= Ancho del desarenador:

L1= Ancho del canal de conducccion

L adoptado = 0.40 m

1.5m

7.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL VERTEDOR:

L= Q/C(h)^(3/2) ecuacion general de vertederos veloc de aproximacion=0 v2/2g

L= 2.17 m

L= 2.20 m Adoptado

Se sabe que:

360

L α

Entonces:

(a)

Según la figura, del triangulo OAB se tiene:

(b)

Igualando las ecuaciones a y b se tiene:

(c)

= α = 63.55

114.59 = 114.591291061879

Calculo de R:

1.98 m

8.- CALCULO DE LA LONGITUD DE LA PROYECCION LONGITUDINAL DEL VERTEDERO L1

Según el triangulo OAB, se tiene:

1.78 m

Calculo de α =

2πR

L =2πRα/360R =180 L/πα

Cosα = (R-b)/R

R = b/(1-cosα)

α/(1-cosα) = 180L/πb

El segundo miembro de c es una constante por tener valores conocidos y α se resuelve por tanteos

α/(1-cosα) 180L/πb

R = 180L/πα

Sen α = L1/R

Lt = R Sen α

Lt =

9.- CALCULO DE LA LONGITUD PROMEDIO (L'):

L' = 5.89 m

10.- CALCULO DE LA LONGITUD TOTAL DEL DESARENADOR:

L = Longitud del tanque

L' = Longitud promedio por efecto de la curvatura del vertedero

17.66 m

18.00 m

11.- CALCULO DE LA CAIDA DE FONDO:

L = 16.22 m

DZ = 0.65 m

Cota NAID = Cota FC + tirante canal

Cota NAID = 3453.119 m.s.n.m

Cota FID = Cota FC - altura desarenador

Cota FID = 3451.154 m.s.n.m

12.- CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DEL DESARENADOR A LA COMPUERTA DE LAVADO

H = y + h + DZ

H = 2.61 m

Cota NASD = Cota NAID

Cota NASD = 3453.119 m.s.n.m

Cota FFD = 3450.505 m.s.n.m

13.- CALCULO DE LA ALTURA DE LA CRESTA DEL VERTEDERO CON RESPECTO AL FONDO

hc = H - 0.25

Hc = Altura de la cresta del vertedero con respecto al fondo

H = Profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado.

hc = 2.36 m

14.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE LAVADO.

Suponemos una seccion cuadrada; o sea: A = LxL

La compuerta funciona como un orificio, con una descarga de: el tiempod de descarga no debe ser menor q 2 horas

t=Q/V

Q = Caudal a descargar por el orificio

0.60 Para paredes delgadas

h = Carga sobre el orificio (desde la superficie del agua hasta el centro del orificio)

g = Aceleracion de la gravedad = 9.81 m/seg2

Seleccionamos una compuerta cuadrada de lado: Ancho = 1.00 m

A = 1.00 m2 Alto = 1.00 m

h = H - Alto/2 2.11

Q = 3.86 m3/seg

15.- CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SALIDA:

L' = (L + Lt)/2

LT = Lt + L + L'

LT = Longitud total.

Lt = Longitud de la transicion de entrada.

LT =

LT = adoptado

DZ = L x S

L = LT - Lt

Q = Cd x Ao √2gh

Cd = Coeficiente de descarga. Cd =

Ao = Area del orificio en este caso es igual al de la compuerta.

V = Q/Ao

V = 3.86 m/seg < 5 m/seg OK

16.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CANAL DE LIMPIA:

A = b x y

P = b + 2y

R = A/P

Resolviendo por tanteos para una seccion de MEH: b = 2 y

y = 0.755

0.579616793854581 0.595481860007

La seccion del canal de limpia resulta:

b = 1.51 m

y = 0.76 m

f = 0.40 m

Verificando la velocidad:

V= Q/A = 3.39 m/seg < 5 m/seg OK

froude=

Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)

Diametro minimo de la particula a sedimentar

y

CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:

CALCULO DEL ANCHO:

L LtLt

Vertedero.Compuerta

CanalDirecto

Canal deLimieza

b Lv

CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:

0.00458715596 x eso no se considera la velocidad de aproximado

libro de crochy en la biblioteca estructuras hidraulicas

el tiempod de descarga no debe ser menor q 2 horas

DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR

DATOS:Q = 0.2954 m3/seg Caudal de diseño del Canalf = 0.5 mm Diametro minimo de la particula a sedimentarW = 5.4 cm/seg Velocidad de precipitación de la partícula 0.054K = 1.2 (Coeficiente de turbulencia)

0.02 Pendiente longitudinal del sedimentador

0.1 Pendiente de la transicion de entrada

Z = 0 Talud del canal

h = 1 Tirante del canal en la zona de ingreso

b = 0.8 m Solera del canal de ingreso

0.641 m Tirante del canal de aduccion

1 m/seg

0.8 m Solera del canal de conduccion

0.3273 m Tirante del canal de conduccion

1.6 m Ancho adoptado para el desarenador

0.1

2.3

U = 0.31 m

0.3273 m

0.5589 m

0.75

a.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION

Se toma los coeficientes de Camp:a = 0.44

d = 0.50

v = 0.31 cm/seg

b.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION

2.30 m

1.40 m

S2 =

S1 ³

d0 =

v0 =

b3 =

d3 =

b1 =

S1 =

L1 =

d3 =

V3 =

μ =

LT1 =

LT3 =

12.5 22zh)+(b - b = L

1T

tan

v=(a )√d

c.- CALCULO DE TIRANTES EN EL DESARENADOR

0.871 m

0.64924072 m

c.- CALCULO DE LONGITUD DE CAIDA.

1.39 m2

0.21 m/s < 0.3111 OK!

4.10

d1 = d0 + S1 X L1

d1 = El tirante d2 se determina aplicando la ecuacion de Bernulli

d2 = U + d3 + (V3/μ)2/19.62

d2 =

A = b1 d1=

V1 = Q/A =

L2 =

L2 = K d1 V 1

W

m/seg

CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION

CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION