SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE
PROYECTO:
BARRIOS:
LUGINUMA, PALUCO Y CANCHINAMACA AUTOR:
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DISEÑO DE FILTROS LENTOS DESCENDENTES CONSIDERACIONE SPREVIAS CÁ CÁLCU LCULO LO DE N MERO MERO DE DE FILTROS FILTROS 1.- CRITERIO DE SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO N =1/4 Q N= 1.62 N = Numero de Filtros 2 Filtro (s) Q = caudal m3/h DISE AR
DATOS INICIALES: INICIALES: CAUDAL DE DISEÑO (Q) = PLANTA TRATAM. PROYECTO
POBLACI N DE DE DISE O =
2. CRITERIO DE CAUDAL Se aconsegan 2 filtros si el caudal es mayor a 100 m3/día y menor menor a 300 m3/dia 1 filtros si caudal es menor 100 m3/día m3/día Q= 6.49 m3/h 155.87 m3/día Q (en un día) =
DISEÑAR DOS FILTOS ¡ O . K !
FILTRO (S)
2
3. CRITE CRITERI RIO O DE POB POBLA LACI CI N Se recomienda 2 filtros para poblaciones menores a 2000 Habitantes se adoptara 2 unidades para trabajar al 65 %de Caudal en cada uno caudal en cada cada Filtro. Se recomienda recomienda diseñar 1 Filtro para una población infeior a 1000 Hab. POBLAC POB LACII N DEL DEL PRO PROYEC YECTO TO = Hab 1111 AQUÍ SE COLOCARÁ COLOCARÁ EL N MERO DE DE FILTROS A DISEÑAR DISEÑAR POR TANTO SE DISEÑARÁN = 2 UN FILTRO = DOS FILTROS =
100 % * Q diseño Colocar % de caudal con el 65 %* Q diseño cual se va a diseñar el(los) filtros
CAUDAL DE DISE O DE FI FILTRO (S) =
65 %
Periodo de Diseño (años) n.e Periodo de Operación(h/d) n.e Velocidad de Filtración (m/h) 0.08 a 0.24 Altura de arena (mm) inicial 0.8 final n.e Diámetro efectivo ar arena (mm) 0.30 a 0.45 Coeficiente de Uniformidad Aceptable 2.5 Deseable Altura de lecho lecho de soporte soporte incluyendo el drenaje (m) 0.4 a 0.6 Altura de agua sobrenadante sobrenadante (m) 0.9 borde libre (m) n.e Velocidad máxima de colector Velocidad máxima en los tubos laterales Separación de laterales Tamaño de orificio en tubos laterales Separación de orificios en tubos laterales
EN EL PRESENTE PROYECTO SE HA DECIDIDO: DISEÑAR DOS FILTROS LENTOS, LOS CUALES CADA UNO TRABAJARÁ CON EL 65% DEL CAUDAL DE LA PLANTA DE POTABILIZACIÓN
0.65 *Qf
Q por filtrar(Qf) =
lts/seg
1 . 17 3
lts/seg m3/seg
0.001173
Velocidad de filtración (Vf) = 0.10 - 0.20 m/h Velocidad adoptada = según tabla Nº 1 Adjunta.
m/h m/seg cm/seg
0.200 5.56E-05 0.005555556
CÁLCULO DEL AREA SUPERFICIAL SUPERFICIAL As = Qf / Vf Donde: Qf = caudal a filtrarse (m3/seg) Vf = velocidad de filtración (m/seg)
As = D = (4*As/PI)^1/2 (4*As/PI)^1/2 D=
FILTRO (S) EN EL PROYECTO
Tabala Nº 1
PARÁMETROS DE DISEÑO:
1.804
DISEÑAR DOS FILTOS ¡ O . K !
Criterios de diseño recomendados para Filtros Lentos en Arena Criterio de diseño Valores Recomendados Ten States Standards Huisman and Visscher et et at at (USA) W ood 1974 1987
*Q (Lts/seg)
Caudal de la planta (Qt) =
Lts/seg m3/h Hab
¡ O. K !
ATENCIÓN ----------->>>
Nº DE DE FILTR FILTROS OS A DISE DISE AR =
1.804 6.49 1111
21.114
m2
5.20
m
POR LO TANTO EL O LOS FILTROS TENDRÁN LAS SIGUIENTES DIMENSIONES DIÁMETRO DE LOS FILTROS LENTOS LENTOS (ASUMIDO) = D= ÁREA DEL FILTRO A= PI*D^2/4 A = R=
5.20 m 21.2 21.244 m 2.60 2.60 m de radio radio
n.e 24 0.1 a 0.4
10 a 15 24 0.1 a 0.2
1.2 0.7 0.15 a 0.35
0.9 0.5 0.15 a .030
<3 <2
<5 <3
n.e 1 a 1.5 0.2 a 0.3 0.5 0.5 1 a 2 < 10 0.10 a 0.30
0.3 - 0.5 1 0.1 m/seg m/seg m mm m
ÁREA DE FILTRACIÓN
S E L A R E T A L S E R O T C E L O C
SISTEMA DE RECOLEC RECOLECCION CION DE AGUA AGUA FILTRADA Velocidad de filtración = Caudal filtrado QF
5.56E-05 m/seg = A x Vf
A = Area de filtración A= 21.24 QF = 1.180E-03
DIÁMETRO DE CADA ORIFICO (ADOPTADO) =
6 2.83E-05
ORIFICIO D =
Área de cada orificio Ao = VELOCIDAD EN CADA ORIFICIO (Vo) =
0.14
m/seg
m2 m3/s mm m2
COLECTOR PRINC
ADOPTADA
EL CAUDAL QUE INGRESA EN CADA ORIFICIO (Qo) SERÁ: Qo´ Qo´ = Ao x Vo Vo Qo´ =
LAT 4
LAT 1 LAT 2
3.96E-06 m3 m 3 /seg.
Nº de orificios = CAUDAL FILTRADO / CAUDAL DE CADA ORIFICIO Nº de orificios = QF / Qo´ Nº de orificios = 298.1 POR TANTO: SE ASUME ------->>>> ASUMIMOS 8 LATERALES: 4 A CADA LADO DEL COLECTOR PRINCIPAL CON DOS ORIFICIOS SEPARACIÓN DE ORIFICIOS (NORMA= 0.10 -0.30 m) = 0.10 m Distancia entre recolectores o laterales (NORMA = 1 a 2 m) = 1.00 m
LAT 3
sep = 1.00 m 336
ORIFICIOS
ASUMIDO ASUMIDO LONGITUD DE LATERALES
Nº de Laterales = 8, a cada lado del colector principal existen 4 laterales Long. Lateral Nº 1 = 1.90 *2 Long. Lateral Nº 2 = 2.30 *2 Long. Lateral Nº 3 = 2.30 *2 Long. Lateral Nº 4 = 1.90 *2
DI METRO METRO FILTR FILTRO O= 3.80 4.60 4.60 3.80
m m m m
SEP. LATERALES = Nº LATERALES = Dist. Lateral último a la pared =
5.20 m 1.00 m 4 LATERALES
0.60 m
Continúa...
Longitud Total (8 laterales)=
16.80 .80 m
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Espacio entre orificios = 0.10 m Nº de orificios = (Long. Total / espacios entre orificios) *2 orificos c / ado 336 orificios Nº de orificios =
CAUDAL EN CADA ORIFICIO qo = caudal diseño / Nº de orificios Q diseño de filtro = qo =
1.173 lts/seg 0.003491 lts/seg
0.001173 m3/seg 0.000003491 m3/seg
CÁLCULO DEL LATERAL PRINCIPAL CALCULAMOS EL CAUDAL QUE INGRESA AL LATERAL QUE TIENE MAYOR NUMERO DE ORIFICIOS. 2.30 m Lateral central L = Lateral más significativo Nº de orificios = 46 orifici orificios os en latera laterall Caudal que ingresa en el lateral qL = Nº orificios x qo Caudal del lateral (qL) =
0.160589 lts/seg
0.0001606 m3/seg
Área del del tubo tubo lateral lateral (AL) = Caudall del lateral Cauda lateral qL / Velocidad Velocidad en lateral lateral La velocidad en la tubería tubería lateral no debe ser mayor a 0.50 m/seg. Preferiblemente menor a los 0.30m/seg Velocidad adoptada = 0.15 m/seg. 0.00 0.0010 1070 7059 5955 m2 Area del del tubo tubo lateral lateral (AL) =
Diámetro interior del tubo lateral =
D int = (4*AL/PI)^0.5
0.03 0.0369 6920 2051 512 2 m 36.92 mm
SE ASUME TUBERÍA DE DIAMETRO SEGÚN (MIDUVI -IEOS) = DIÁMETRO EXT.= DIÁMETRO INT.= AREA =
50 mm 47 mm 0.001 0.00173 7349 4949 49 m2
COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD EN EL LATERAL : 2.30 m Lateral del extremo L = Caudal en el lateral qL = Area del del lateral lateral (AL) = Velocidad en lateral (VL)
0.80 Mpa.
Nº de orificios =
Nº orificios*caudal de orificios (qo) =
46
0.000160589 m3/seg. 0.0017 m2 0.093 m/seg. ATENCIÓN ------->>>
= qL / AL
ORIFICIOS
DENTRO DE NORMA
CÁLCULO DEL COLECTOR CENTRAL
SI ES MENOR A 0.30 m/seg. ES ACEPTABLE
Area del del colector colector central central (A colec) = Caudal Caudal filtrado filtrado / velocida velocidad d Caudal diseño o filtrado = Velocidad = Area del del colector colector central central (A colec) =
Diámet metro inter terior ior del COLECT ECTOR CENT ENTRAL =
0.001173 0.25 0.004692 0.004692
m3/seg m/seg. m2
D int = (4*AL *AL/PI /PI)^0.5 ^0.5
0.07 0.0772 7291 9191 914 4 m 77.29 mm
SE ASUME TUBERÍA DE DIAMETRO SEGÚN (MIDUVI -IEOS) = DIÁMETRO EXT.= DIÁMETRO INT.= AREA =
90 mm 84.4 mm 0.0056 m2
COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD COLECTOR PRINCIPAL Velocidad en colector = Qfilt / A colec 0.21 m/ m/seg ATENCIÓN ------->>>
0,80 Mpa.
DENTRO DE NORMA SI ES MENOR A 0.50 m/seg. ES ACEPTABLE
RESUMEN: Número de laterales = Longitud lateral 1 = Longitud lateral 2 = Longitud lateral 3 = Longitud lateral 4 =
8 LA L ATERALES 1.90 2.30 2.30 1.90
4 LATERALES A CADA LADO 2.0 laterales 2.0 laterales 2.0 laterales 2.0 laterales
m. m. m. m.
TOTAL DE LATERALES ------------>>>>>>>>
EN LATERALES 2 Orificios cada Diámetro de perforación del orificio =
8.0 TO T OTAL
LATERALES DEL FILTRO 76 Orificios 92 Orificios 92 Orificios 76 Orificios 336 Orificios
0.10 cm 6 mm
MATERIAL MATERIAL FILTRANTE F ILTRANTE Las especificaciones técnicas dadas en las normas para filtros lentos nos indican que el lecho filtrante debe cumplir con las siguientes características:
POSICIÓN EN EL LECHO Borde libre Película de agua Arena de filtro
ESPESOR DE DIÁMETRO CAPA EN m. mm. 0.10 m 0.80 m 1.00 0.15 - 0.35 0.3 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD < 3
Capa de soporte: Gravilla 3º capa 2º capa 1º capa Fondo Altura del filtro filtro
0.07 0.07 0.07 0.07 0.12 2.30 m
3/32 - 3/16" 3/16 - 1/2" 1/2 - 3/4" 3/4 - 1 1/2" 1 1/2 - 2 1/2"
3.5 8.5 16.0 32.0 62.0
CÁLCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA 1.- EN LA ARENA Ha Lo
=
V
* 2
60 T + 10
Continúa...
c
Ha = Pérdida de carga, m Lo = Espesor de la capa de arena, m 1.00 V = Tasa de filtración 4.8 c = Coeficiente que depende del tipo de arena (se asume 800 para arenas naturales) d = Diámetro efectivo de la arena 0.3 T = Temperatura del agua Cº 15 Pérdida de carga en arena Ha =
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m m3/m2/día mm ºC
0.160 m 16.00 cm
2.- EN LA GRAVA
hg
Q* R =
4000 * d
2
1.67
*L
En donde: hg = Pérdida de carga (pies) d = Diámetro de la grava (pies) Q = Caudal a filtrarse (pies3/seg) R = La mitad de la distancia entre laterales (pies) Q= R=
1.173 0.50
lit/seg = m. =
0.041424104 pies3/seg. 1.6404 pies
CAPAS SELECCIONADAS GRAVILLA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) =
0.07 m. = 3.50 mm. = hgg =
0.210732487 pies
=
TERCERA CAPA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) =
0.2297 pies 0.01148294 pies 0.06423 m.
0.07 m. = 8.50 mm. = hg3 =
0.047884562 pies
=
SEGUNDA CAPA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) =
0.2297 pies 0.027887139 pies 0.01460 m.
0.07 m. = 16.00 mm. = hg2 =
0.01665117 pies
=
PRIMERA CAPA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) = 0.005232686 pies
0.00508 m.
=
FONDO Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) = 0.001011458 pies
0.508 cm.
0.2297 pies 0.104986877 pies 0.00159 m.
0.12 m. = 62.00 mm. = hg1 =
1.460 cm.
0.2297 pies 0.052493438 pies
0.07 m. = 32.00 mm. = hg1 =
6.423 cm.
=
0.159 cm.
0.3937 pies 0.203412073 pies 0.000308 m.
0.031 cm.
ht grava = hf gravilla + hf3 + hf2 + hf1 + hfFondo Ht grava =
0.086 m
Ht = ha +ht grava =
0.246 m
24.580
cm.
3.- EN LOS ORIFICIOS FORMULA DE TORRICELLI H o
=
Qo
=
Qo Cd
2
*
Ao
2
2
* 2 *
g
Q f # totalorifi c o s
Donde: Qo = Caudal de cada orificio Cd para orificios = Ao = Area de cada orificio = g = aceleración de la gravedad = Qf = Caudal a filtrarse = # total de orificios =
0.0000034911 0.6 2.827E-05 9.81 1.173 336
Qo =
0.0000034911 m3/seg
Ho = Ho t =
0.002158386 m. = 0.725 m. =
m3/seg m2 m/seg2 lit/seg
0.216 72.522
cm. cm.
4.- PÉRDIDA POR ENTRADA Y SALIDA EN TUBERÍA DEL FILTRO
hf
=
k *
Ve 2
g Continúa...
Entrada K = hfe = Salida K= hfs =
0.5 0.018 m 1.0 0.036 m
hf = hfe+hfs
0.054 m
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PÉRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS K es sumatoria de todos los accesorios ACCESORIO Válvula de compuerta Codo 90º Una entrada Una salida K Sumatoria = hf-e-s
k 0.25 0.75 0.5 1 2.5 0.089 m
PÉRDIDA TOTAL DE CARGA : HT = Ht + Hot Por accesorios entrada y salida * VER NOTA: Se adopta un valor aproximado de Ha, e, s (* NOTA: Se puede asumir un valor de 10 cm de pérdida por acces. entrada y salidad ), en este caso se calculó dichas pérdidas Pérdida Total Ht = Ha + HTg +Ho +Ha, e,s
0.143
m
1.114 111.37
m cm
CÁLCULO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA AL FILTRO CALCULO DEL NUMERO DE ORIFICIOS Ato = AREA TOTAL DE ORIFICIOS Q = 1.173 Lts/seg. cd = 0.60
Q = cd * Ato * 2 * g *h ASUMIMOS UNA CARGA h = A
0.150
Q
A = Diámetro =
=
cd
2
m
gh
cm.
0.001139598 m2 38.092 mm
Se impone un díametro de orificio Do = Ao =
15.00
10
mm.
7.85398E-05 m2
Nº orificios = A / Ao Nº orif. = Nº orificios adoptado =
14.51 ORIFICIOS
16 ORIFICIOS
SE ADOPTA
CAUDAL EN CADA ORIFICIO q = Q/Nº orificios = 0.07331 Lts/seg TOTAL = 1.17300 Lts/seg LA TUBERIA DE ENTRADA AL FILTRO LENTO SERÁ DE PVC DE 90 mm 16 ORIFICIOS CADA 10 cm.
1.80 0.90
LONGITUD DE LA TUBERÍA DE ENTRADA =
2 TRAMOS: LONGITUD DE CADA TRAMO =
m m
DISE O DE LA ESTRUCTURA DE ENTRADA CAJ N RECOLECTOR Cauadal de entrada (Qe) = Tiempo de retención (t)= Volumen (V) = Qe*t
1.804 lts/seg 120 seg 0.21648 m3
0.001804 m3/seg
DIMENSIONES DE VERTEDERO Volumen del cajón = L*b*h Ancho de la cámara (b) = Altura del agua (h) = Long. Cámara L = V/(b*h)
1.15 m (asumido) 0.6 m (asumido) 0.31373913 m
VERTEDERO TRUANGULAR
æ Qf ö ÷ è 1 . 40 ø
L=
0.24
VALOR
0.30 m NO PRÁCTICO 0.50 m (impuesto) h =
2 / 5
H=
H = ç Caudal a filtrar (Qf) = 1.173 Altura del agua en vertede ro (H) = H = 1/2 h h = 2H 0.12 L = 2h 0.24 b=H 0.06 a = 2b 0.12 Velocidad del agua en el vertedero (Ve) Area del verteder = a*b/2 = 0.0036 Ve = Q/A 0.326
0.06
lts/seg
0.001173 m3/seg 0.06 m a=
0.12
m m m y= 0.60
m/seg
Longitud de la cámara Y =1/2 * g*t^2 t = (2*Y/g)^(1/2) X = Ve*t
0.60 m (impuesto) 0.349748708 0.10 m VALOR NO PRÁCTICO
X=
X = 0.40 m
X = 0.40 m IMPUESTO Continúa...
ALTURA DEL AGUA SOBRE LA TUBER A DE SALIDA A FILTRO (S) H 1 =
Tubería de salida a los filtros Caudal a filtrar (Qf) = D int = 1.35*(Qdf)^(1/2) Cd = g = acel. Gravedad Tubería asumida D ext = D inte= Pt = rea tubería (A) =
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Qdf 2 Cd 2 * At 2 * 2 g
1.173 lts/seg 1.462119181 0.6 9.81 m/seg2 50 46.2 1.00 0.0016764
mm mm MPa m2
Velocidad del agua en la tubería Ve = Qf/A
0.70 m/seg
H1 =
0.07 m **
0.001173 m3/seg 1.5 "
38.1 mm con este valor se elige la tubería acorde a las dimensiones <<<--- ojo --- calculadas
VER DETALLE EN PLANOS RESPECTIVOS
**Altura del agua en cámara de entrada
Continúa...
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IPAL
Continúa...
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Continúa...
Página 8 de 22
Continúa...
Página 9 de 22
0.12 m m
Continúa...
Página 10 de 22
Continúa...
SISTEMA ALTERNATIVO DE AGUA POTABLE:
PROYECTO:
BARRIO:
LUGINUMA AUTOR:
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DISEÑO DE FILTROS LENTOS DESCENDENTES CONSIDERACIONE SPREVIAS CÁLCULO DE N MERO DE FILTROS 1.- CRITERIO DE SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO N =1/4 Q N= 0.65 N = Numero de Filtros 1 Filtro (s) Q = caudal m3/h DISEÑAR
DATOS INICIALES: CAUDAL DE DISEÑO (Q) = PLANTA TRATAM. PROYECTO
POBLACIÓN DE DISEÑO =
2. CRITERIO DE CAUDAL Se aconsegan 2 filtros si el caudal es mayor a 100 m3/día y menor a 300 m3/dia 1 filtros si caudal es menor 100 m3/día 2.59 m3/h Q= 62.21 m3/día Q (en un día) =
DISEÑAR UN FILTRO ¡ O . K !
FILTRO (S)
1
3. CRITERIO DE POBLACI N Se recomienda 2 filtros para poblaciones menores a 2000 Habitantes se adoptara 2 unidades para trabajar al 65 %de Caudal en cada uno caudal en cada Filtro. Se recomienda diseñar 1 Filtro para una población infeior a 1000 Hab. 443 POBLACI N DEL PROYECTO = Hab AQU SE COLOCAR EL N MERO DE FILTROS A DISE AR POR TANTO SE DISE AR N = 1 UN FILTRO = DOS FILTROS =
100%
Tabala Nº 1 Criterios de diseño recomendados para Filtros Lentos en Arena Criterio de diseño Valores Recomendados Ten States Standards Huisman and Visscher et at (USA) Wood 1974 1987
*Q (Lts/seg)
PARÁMETROS DE DISEÑO:
Periodo de Diseño (años) n.e Periodo de Operación(h/d) n.e Velocidad de Filtración (m/h) 0.08 a 0.24 Altura de arena (mm) inicial 0.8 final n.e Diámetro efectivo arena (mm) 0.30 a 0.45 Coeficiente de Uniformidad Aceptable 2.5 Deseable Altura de lecho de soporte incluyendo el drenaje (m) 0.4 a 0.6 Altura de agua sobrenadante (m) 0.9 borde libre (m) n.e Velocidad máxima de colector Velocidad máxima en los tubos laterales Separación de laterales Tamaño de orificio en tubos laterales Separación de orificios en tubos laterales
EN EL PRESENTE PROYECTO SE HA DECIDIDO: DISEÑAR DOS FILTROS LENTOS, LOS CUALES CADA UNO TRABAJARÁ CON EL 65% DEL CAUDAL DE LA PLANTA DE POTABILIZACIÓN
Caudal de la planta (Qt) = 1.00 *Qf
Q por filtrar(Qf) =
0.720
lts/seg
0.720
lts/seg m3/seg
0.00072
Velocidad de filtración (Vf) = 0.10 - 0.20 m/h Velocidad adoptada = según tabla Nº 1 Adjunta.
m/h m/seg cm/seg
0.200 5.56E-05 0.005555556
CÁLCULO DEL AREA SUPERFICIAL As = Qf / Vf Donde: Qf = caudal a filtrarse (m3/seg) Vf = velocidad de filtración (m/seg)
As = D = (4*As/PI)^1/2 D=
DISEÑAR UN FILTRO
FILTRO (S) EN EL PROYECTO
100 % * Q diseño Colocar % de caudal con el 65 %* Q diseño cual se va a diseñar el(los) filtros
CAUDAL DE DISE O DE FILTRO (S) =
Lts/seg m3/h Hab
¡ O. K !
ATENCIÓN ----------->>>
Nº DE FILTROS A DISEÑAR =
0.720 2.59 443
12.96
m2
4.10
m
POR LO TANTO EL O LOS FILTROS TENDRÁN LAS SIGUIENTES DIMENSIONES DIÁMETRO DE LOS FILTROS LENTOS (ASUMIDO) = D= ÁREA DEL FILTRO A= PI*D^2/4 A = R=
4.10 m 13.20 m 2.05 m de radio
n.e 24 0.1 a 0.4
10 a 15 24 0.1 a 0.2
1.2 0.7 0.15 a 0.35
0.9 0.5 0.15 a .030
<3 <2
<5 <3
n.e 1 a 1.5 0.2 a 0.3 0.5 0.5 1 a 2 < 10 0.10 a 0.30
0.3 - 0.5 1 0.1 m/seg m/seg m mm m
ÁREA DE FILTRACIÓN
S E L A R E T A L S E R O T C E L O C
SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUA FILTRADA Velocidad de filtración = Caudal filtrado QF
5.56E-05 m/seg = A x Vf
A = Area de filtración A= 13.20 QF = 7.333E-04
DIÁMETRO DE CADA ORIFICO (ADOPTADO) =
6 2.83E-05
ORIFICIO D =
Área de cada orificio Ao = VELOCIDAD EN CADA ORIFICIO (Vo) =
0.14
m/seg
m2 m3/s mm m2
COLECTOR PRINC
ADOPTADA
EL CAUDAL QUE INGRESA EN CADA ORIFICIO (Qo) SERÁ:
LAT 1 Qo´ = Ao x Vo Qo´ =
LAT 3 LAT 2
3.96E-06 m3 /seg.
Nº de orificios = CAUDAL FILTRADO / CAUDAL DE CADA ORIFICIO Nº de orificios = QF / Qo´ Nº de orificios = 185.26 POR TANTO: SE ASUME ------->>>> ASUMIMOS 8 LATERALES: 4 A CADA LADO DEL COLECTOR PRINCIPAL CON DOS ORIFICIOS SEPARACIÓN DE ORIFICIOS (NORMA= 0.10 -0.30 m) = 0.10 Distancia entre recolectores o laterales (NORMA = 1 a 2 m) = 1.20
m m
sep = 1.20 m 192
ORIFICIOS
ASUMIDO ASUMIDO LONGITUD DE LATERALES
Nº de Laterales = 6, a cada lado del colector principal existen 3 laterales Long. Lateral Nº 1 = 1.50 *2 Long. Lateral Nº 2 = 1.80 *2 Long. Lateral Nº 3 = 1.50 *2 Long. Lateral Nº 4 = *2
DIÁMETRO FILTRO = 3.00 3.60 3.00 0.00
m m m m
SEP. LATERALES = Nº LATERALES = Dist. Lateral último a la pared =
4.10 m 1.20 m 3 LATERALES
0.25 m
Continúa...
Longitud Total (6 laterales)=
9.60 m
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Espacio entre orificios = 0.10 m Nº de orificios = (Long. Total / espacios entre orificios) *2 orificos c / ado Nº de orificios = 192 orificios
CAUDAL EN CADA ORIFICIO qo = caudal diseño / Nº de orificios Q diseño de filtro = qo =
lts/seg 0.72 0.003750 lts/seg
0.00072 m3/seg 0.000003750 m3/seg
CÁLCULO DEL LATERAL PRINCIPAL CALCULAMOS EL CAUDAL QUE INGRESA AL LATERAL QUE TIENE MAYOR NUMERO DE ORIFICIOS. Lateral central L = Lateral más significativo 1.80 m Nº de orificios = 36 orificios en lateral Caudal que ingresa en el lateral qL = Nº orificios x qo Caudal del lateral (qL) =
0.135000 lts/seg
0.0001350 m3/seg
Área del tubo lateral (AL) = Caudal del lateral qL / Velocidad en lateral La velocidad en la tubería lateral no debe ser mayor a 0.50 m/seg. Preferiblemente menor a los 0.30m/seg Velocidad adoptada = 0.15 m/seg. 0.0009 m2 Area del tubo lateral (AL) =
Diámetro interior del tubo lateral =
D int = (4*AL/PI)^0.5
SE ASUME TUBERÍA DE DIAMETRO SEGÚN (MIDUVI -IEOS) = DIÁMETRO EXT.= DIÁMETRO INT.= AREA =
50 mm 47 mm 0.001734949 m2
COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD EN EL LATERAL : 1.80 m Lateral del extremo L = Caudal en el lateral qL = Area del lateral (AL) = Velocidad en lateral (VL)
0.033851375 m 33.85 mm
0.80 Mpa.
Nº de orificios =
Nº orificios*caudal de orificios (qo) =
36
0.000135 m3/seg. 0.0017 m2 0.078 m/seg. ATENCIÓN ------->>>
= qL / AL
ORIFICIOS
DENTRO DE NORMA
CÁLCULO DEL COLECTOR CENTRAL
SI ES MENOR A 0.30 m/seg. ES ACEPTABLE
Area del colector central (A colec) = Caudal filtrado / velocidad Caudal diseño o filtrado = Velocidad = Area del colector central (A colec) =
Diámetro interior del COLECTOR CENTRAL =
0.00072 0.25 0.00288
m3/seg m/seg. m2
D int = (4*AL/PI)^0.5
0.060555181 m 60.56 mm
SE ASUME TUBERÍA DE DIAMETRO SEGÚN (MIDUVI -IEOS) = DIÁMETRO EXT.= DIÁMETRO INT.= AREA =
90 mm 84.4 mm 0.0056 m2
COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD COLECTOR PRINCIPAL Velocidad en colector = Qfilt / A colec 0.13 m/seg ATENCIÓN ------->>>
0,80 Mpa.
DENTRO DE NORMA SI ES MENOR A 0.50 m/seg. ES ACEPTABLE
RESUMEN: Número de laterales = Longitud lateral 1 = Longitud lateral 2 = Longitud lateral 3 = Longitud lateral 4 =
6 LATERALES 1.50 1.80 1.50 0.00
3 LATERALES A CADA LADO 2.0 laterales 2.0 laterales 2.0 laterales 0.0 laterales
m. m. m. m.
TOTAL DE LATERALES ----------->>>>>>>>
EN LATERALES 2 Orificios cada Diámetro de perforación del orificio =
6.0 TOTAL
LATERALES DEL FILTRO 60 Orificios 72 Orificios 60 Orificios Orificios 192 Orificios
0.10 cm 6 mm
MATERIAL FILTRANTE Las especificaciones técnicas dadas en las normas para filtros lentos nos indican que el lecho filtrante debe cumplir con las siguientes características:
POSICIÓN EN EL LECHO Borde libre Película de agua Arena de filtro
ESPESOR DE DIÁMETRO CAPA EN m. mm. 0.10 m 0.80 m 1.00 0.15 - 0.35 0.3 COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD < 3
Capa de soporte: Gravilla 3º capa 2º capa 1º capa Fondo Altura del filtro
0.07 0.07 0.07 0.07 0.12 2.30 m
3/32 - 3/16" 3/16 - 1/2" 1/2 - 3/4" 3/4 - 1 1/2" 1 1/2 - 2 1/2"
3.5 8.5 16.0 32.0 62.0
CÁLCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA 1.- EN LA ARENA
Ha
V
*
60 Continúa...
2 Lo T Ha = Pérdida de carga, m c*d Lo = Espesor de la capa de arena, m 1.00 m V = Tasa de filtración 4.8 m3/m2/día c = Coeficiente que depende del tipo de arena (se asume 800 para arenas naturales) d = Diámetro efectivo de la arena 0.3 mm T = Temperatura del agua Cº 15 º C Pérdida de carga en arena Ha =
+ 10 Página 13 de 22
0.160 m 16.00 cm
2.- EN LA GRAVA
hg
Q * R2 =
En donde:
4000 * d
1.67
*L
hg = Pérdida de carga (pies) d = Diámetro de la grava (pies) Q = Caudal a filtrarse (pies3/seg) R = La mitad de la distancia entre laterales (pies) Q= R=
0.720 0.50
lit/seg = m. =
0.02542656 pies3/seg. 1.6404 pies
CAPAS SELECCIONADAS GRAVILLA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) =
0.07 m. = 3.50 mm. = hgg =
0.129349864 pies
=
TERCERA CAPA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) =
0.2297 pies 0.01148294 pies 0.03943 m.
0.07 m. = 8.50 mm. = hg3 =
0.029392059 pies
=
SEGUNDA CAPA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) =
0.2297 pies 0.027887139 pies 0.00896 m.
0.07 m. = 16.00 mm. = hg2 =
0.010220667 pies
=
PRIMERA CAPA Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) = 0.003211879 pies
0.00312 m.
=
FONDO Lo (espesor de la capa) = d (diámetro efectivo grava) = 0.000620844 pies
0.312 cm.
0.2297 pies 0.104986877 pies 0.00098 m.
0.12 m. = 62.00 mm. = hg1 =
0.896 cm.
0.2297 pies 0.052493438 pies
0.07 m. = 32.00 mm. = hg1 =
3.943 cm.
=
0.098 cm.
0.3937 pies 0.203412073 pies 0.000189 m.
0.019 cm.
ht grava = hf gravilla + hf3 + hf2 + hf1 + hfFondo Ht grava =
0.053 m
Ht = ha +ht grava =
0.213 m
21.267
cm.
3.- EN LOS ORIFICIOS FORMULA DE TORRICELLI
Donde: Qo = Caudal de cada orificio Cd para orificios = Ao = Area de cada orificio = g = aceleración de la gravedad = Qf = Caudal a filtrarse = # total de orificios =
H o
=
Qo
=
Q o2 C d 2 * A o2 * 2 * g Q f #
totalorifi0.0000037500 cos m3/seg 0.6 2.827E-05 m2 9.81 m/seg2 0.720 lit/seg 192
Qo =
0.0000037500 m3/seg
Ho = Ho t =
0.002490429 m. = 0.478 m. =
0.249 47.816
cm. cm.
4.- P RDIDA POR ENTRADA Y SALIDA EN TUBER A DEL FILTRO
=
*
Ve Continúa...
2
Entrada K = hfe = Salida K= hfs =
0.5 g 0.011 m
Página 14 de 22
1.0 0.022 m
hf = hfe+hfs
0.033 m
PÉRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS K es sumatoria de todos los accesorios ACCESORIO Válvula de compuerta Codo 90º Una entrada Una salida K Sumatoria = hf-e-s
k 0.25 0.75 0.5 1 2.5 0.055 m
PÉRDIDA TOTAL DE CARGA : HT = Ht + Hot Por accesorios entrada y salida Se adopta un valor aproximado de * VER NOTA: Ha, e, s (*NOTA: Se puede asumir un valor de 10 cm de pérdida por acces. entrada y salidad ), en este caso se calculó dichas pérdidas
Pérdida Total Ht = Ha + HTg +Ho +Ha, e,s
0.088
m
0.778 77.85
cm
m
CÁLCULO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA AL FILTRO CALCULO DEL NUMERO DE ORIFICIOS
Q = cd * Ato * 2 * g *h ASUMIMOS UNA CARGA h =
A
0.150
m
A = Diámetro =
Q =
cd
Ato = AREA TOTAL DE ORIFICIOS Q = 0.720 Lts/seg. cd = 0.60 15.00 0.000699497 m2 29.843 mm
2impone un díametro de orificio Do = Se
gh
Ao =
cm.
10
mm.
7.85398E-05 m2
Nº orificios = A / Ao Nº orif. = Nº orificios adoptado =
8.91 ORIFICIOS
10 ORIFICIOS
SE ADOPTA
CAUDAL EN CADA ORIFICIO q = Q/Nº orificios = 0.07200 Lts/seg TOTAL = 0.72000 Lts/seg LA TUBERIA DE ENTRADA AL FILTRO LENTO SERÁ DE PVC DE 90 mm 10 ORIFICIOS CADA 10 cm.
1.00 0.50
LONGITUD DE LA TUBERÍA DE ENTRADA =
2 TRAMOS: LONGITUD DE CADA TRAMO =
m m
DISE O DE LA ESTRUCTURA DE ENTRADA CAJ N RECOLECTOR Cauadal de entrada (Qe) = Tiempo de retención (t)= Volumen (V) = Qe*t
0.72 lts/seg 120 seg 0.0864 m3
0.00072 m3/seg
DIMENSIONES DE VERTEDERO Volumen del cajón = L*b*h Ancho de la cámara (b) = Altura del agua (h) = Long. Cámara L = V/(b*h)
1.15 m (asumido) 0.6 m (asumido) 0.125217391 m
VERTEDERO TRUANGULAR
L=
0.10 m NO PRÁCTICO 0.50 m (impuesto)
æ Qf
H = ç Caudal a filtrar (Qf) = 0.72 Altura del agua en vertedero (H) = H = 1/2 h h = 2H 0.1 L = 2h 0.2 b=H 0.05 a = 2b 0.1 Velocidad del agua en el vertedero (Ve) Area del verteder = a*b/2 = 0.0025 Ve = Q/A 0.288
lts/seg
0.2
VALOR
. 40 è 10.05 m
h =
2 / 5
ö ÷ 0.00072 ø m3/seg
H= 0.05
a=
0.1
m m m y= 0.60
m/seg
Longitud de la cámara Y =1/2 * g*t^2 t = (2*Y/g)^(1/2) X = Ve*t
0.60 m (impuesto) 0.349748708 0.10 m VALOR NO PR CTICO
X=
X = 0.40 m
X = 0.40 m IMPUESTO Continúa...
ALTURA DEL AGUA SOBRE LA TUBER A DE SALIDA A FILTRO (S)
H 1 = Tubería de salida a los filtros Caudal a filtrar (Qf) = D int = 1.35*(Qdf)^(1/2) Cd = g = acel. Gravedad Tubería asumida D ext = D inte= Pt = rea tubería (A) =
Qdf 2
Página 15 de 22
2
2
Cd * At * 2 g
0.72 lts/seg 1.145512986 0.6 9.81 m/seg2 50 46.2 1.00 0.0016764
mm mm MPa m2
Velocidad del agua en la tubería Ve = Qf/A
0.43 m/seg
H1 =
0.03 m **
0.00072 m3/seg 1.1 "
27.94 mm con este valor se elige la tubería acorde a las dimensiones <<<--- ojo --- calculadas
VER DETALLE EN PLANOS RESPECTIVOS
**Altura del agua en cámara de entrada
Continúa...
Página 16 de 22
IPAL
Continúa...
Página 17 de 22
Continúa...
Página 18 de 22
Continúa...
Página 19 de 22
0.10 m m
Continúa...
Página 20 de 22
Continúa...
TESIS ESTUDIO Y DISEÑO - SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE : BARRIOS LUGINUMA, PALUCO Y CANCHINAMACA
PROYECTO : UNIDAD :
…… TANQUES DE RESERVA y / o FILTROS LENTOS DESCENDENTES……
AUTOR :
DISEÑO TUBERÍAS DE DESAGÜE Y DESBORDE 1.804 Lts/seg DESBORDE
3 Pulg Altura de lámina de agua h = 1.50 m DESAGÜE
3 Pulg D=
7.14 m L = 3.00 m
DISEÑO TUBERÍA DE DESAGÜE
NORMA: La tubería de lavado deberá tener un diámetro que permita el vaciado del tanque en un período comprendido entre 2 a 4 horas
TIEMPO DE VACIADO DEL DEPÓSITO T=
T= S= A = u= h=
2 S (h)^0,50 u.A. (2g)^0,50
NOTA: El coeficiente (u) = Depende de la relación L/D siendo L la long. de la tubería recta, Donde: 2 P * D L = Longitud de la tubería tramo recto V = *h Accesorios = Acorde con D diámetro de tubería 4
TIEMPO DE VACIADO (seg) SUPERFICIE DEL TANQUE (m2) ÁREA DE TUBERÍA (m2) COEFICIENTE DE RELACIÓN (L/D) ALTURA DE LÁMINA DE AGUA (m)
D u=
1
4 * V
=
P
( 0,0431(L/D) + 1,62)^0,50 R
V = A *h V = (PI * D^2 * h) /4 D=((4 * V ) / (PI * h))^ (1/2) R=D/2
CÁLCULOS MATEMÁTICOS 60.00 m3 40.04 m2 3 Pulg 3.00 m 1.50 m 60.06 m3
VOLUMEN DEL DEPÓSITO (INGRESADO) = SUPERFICIE DEL DEPÓSITO (S) = DIÁMETRO TUBERÍA DESAGÜE (D) = LONGITUD DE TUB. DESAGÜE (L) = ALTURA LÁMINA AGUA (h) = VOLUMEN DE DEPÓSITO (CALCULADO) = RELACIÓN L/D = ÁREA DE TUBERÍA DESAGÜE ( A) = COEFICIENTE u =
8,842.65 147.38
SEGUNDOS
7.14 m 3.57 m 40.04 m2
Altura de lámina de agua (h) = Volumen de agua en filtr0 =
0.80 m 16.99 m3
Comprobación de Volumen agua Superficie filtro x Alt. Lám. Agua=
16.99 m3
¡ O.K !
DISEÑO DE TUBERÍA DESBORDE NORMA:
La tubería de desborde se debe diseñar para un caudal igual o mayor al caudal de ingreso para rebosar el caudal máximo. CAUDAL MÁXIMO DESBORDE (Q) Q máx = PIxD^(8/3)xJ^(1/2) 4^5/3 x N
Q. MÁXIMO DESBORDE =
DATOS DE INICIO Volumen depósito = 60.00 m3 1.50 m Altura lám agua ( h) =
MINUTOS
2.46 HORAS
ATENCIÓN ---------->>>> ESTÁ DENTRO DE NORMA NORMA: Tiempo de vaciado entre 2 a 4 horas
CAUDAL DE INGRESO DEPÓSITO Q = DIÁMETRO TUB. DESBORDE = COEFICIENTE DE MANNIG =
2
SEGUNDO CASO Para un filtro o depósito cualquiera 5.20 m Diámetro del filtro = Radio del filtro = 2.60 m 21.24 m2 Superficie del filtro S (m2) =
CÁLCULO DEL TIEMPO DE VACIADO
TIEMPO DE VACIADO DEPÓSITO = TIEMPO DE VACIADO DEPÓSITO = TIEMPO DE VACIADO DEPÓSITO =
D =
Diámetro calculado = Radio calculado = Superficie del Tanque S (m2) =
39.3701 0.00456 m2 0.55
* h
1.804 Lts/seg 3 Pulg 0.012 3.580 Lts/seg ATENCIÓN ------------------------->>>>>>>
Valor de coeficiente de Mannig PVC = 0.010 HG = 0.012 DENTRO DE NORMA diámetro suficiente de desborde
NOTA IMPORTA Si se presenta el de calcular tuberí de desagüe y des en filtros o depósi circulares: Ingres y luego el volume colocar en DATO volumen y altura
NTE: caso s carga tos r Diámetro n calculado DE INICIO de agua