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

DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR

DATOS:

Q = 0.27 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. partícu 0.054 m/s

K = 1.25 (Coeficiente de turbulencia)

h = 1.5 m Profundidad inicial asumida

v = 1.23 m/seg

b = 0.50 m

Z = 0.00

S = 0.001 Pendiente de canal

n = 0.015

Ad = 22.5 angulo de transicion salida

Ac = 27.5 angulo de transicion ingreso

h = 0.25 m altura de vertedero

S = 0.04 Pendiente longitudinal desarenador

3452.654 m.s.n.m

1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL

A = b x y 0.439

P = b + 2y X fx

R = A/P 0 #DIV/0!

0.439 0.14025

Resolviendo por tanteos 0.878 0.89056

R=y/2 MEH 1.317 2.62566

fx = 0.12807225 1.756 5.65469

y= 0.439m

b= 0.878m

2.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION:

V=a*d^0.5

Se toma los coeficientes de Camp:

a = 44

v = 0.31m/s

3.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:

Despreciando elefecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.

L = h x v /w

L = 8.64m

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

L = K h x v /w

L = 10.80 m

L = 10.00m Adoptado

3.- CALCULO DEL ANCHO:

b = Q/(h x v) L/A =2

b = 0.58 m

b = 0.60m Adoptado

v= 0.23 < 0.311 m/s Ok

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

Tiempo de caida:

t = h/w 27.78 seg

Cota fondo canal A =

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

Tiempo de sedimentacion:

t = L/v 32.14 seg

5.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:

Transicion de ingreso:

L= (T2-T1)/2Tang O

Lt= 0.10m

L2= Ancho del desarenador:

L1= Ancho del canal de conducccion

Lti= 0.10m

Transicion de salida:

L= (T2-T1)2Tang O

Lts= 0.12m

L2= Ancho del desarenador:

L1= Ancho del canal de conducccion

Lts= 0.10m

6.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL VERTEDOR:

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

L= 1.17 m

Lv= 1.20m

Se sabe que:

360

L α

Entonces:

Según la figura, del triangulo OAB se tiene:

Igualando las ecuaciones a y b se tiene:

63

fx= 114.591291 x fx

α= 63 0 #DIV/0!

63 115.3826

126 79.35582

189 95.08533

252 192.5109

Calculo de R:

R= 1.09m R= 1.09888

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

Según el triangulo OAB, se tiene:

0.97m

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

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

R = 180L/πα

Sen α = L1/R

Lt = R Sen α

Lt =

L' = (L + Lt)/2

L' = 5.49m

9.- CALCULO DE LA LONGITUD TOTAL DEL DESARENADOR:

16.46 m

LT= 16.00m

10.- CALCULO DE LA CAIDA DE FONDO:

DZ = L x S

L = 15.028 m

DZ = 0.60m

Cota NAID = Cota FC + tirante canal

Cota NAID = 3453.093 m.s.n.m

Cota FID = Cota FC - altura desarenador

Cota FID = 3451.154 m.s.n.m fondo izq

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

H = y + h + DZ

H = 2.54m

Cota NASD = Cota NAID

Cota NASD = 3453.093 m.s.n.m aguas arriba

Cota FFD = 3450.553 m.s.n.m fondo derecho

12.- 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 = 2.29m

13.- 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

Alto = 1.00 m

A = 1.00 m2

h = H - Alto/2 2.04

Q = 3.80 m3/seg

14.- CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SALIDA:

V = Q/Ao

V = 3.80 m/seg < 5 m/seg OK

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

Donde:

LT = Lt + L + L'

LT =

L = LT - Lt

Q = Cd x Ao √2gh

Cd = Coeficiente de descarga.

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

S = 0.01

n = 0.015

A = b x y 0.755

P = b + 2y X fx

R = A/P 0 #DIV/0!

0.755 0.59548

Resolviendo por tanteos 1.51 3.78107

R=y/2 MEH 2.265 11.1479

fx = 0.56940093 3.02 24.0083

y= 0.76m

b= 1.51m

f = 0.40m

Verificando la velocidad:

V= Q/A = 3.33 m/seg < 5 m/seg OK

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