Descripción: Hoja de cálculo, para el diseño de un desarenador para obras de caoptación, en base al texto: Elementos de Diseño para Acueductos y Alcantarillados. (Ricardo Alfredo López Cualla) - 2º edición - Ca...
Diseño de un desarenador para microcentrales u obras de riegoDescripción completa
Descripción: DESARENADOR
Diptico
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jkDescripción completa
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Metrado de un Desarenador de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
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Descripción: Diseño De Desarenador
memoria de calculo para el diseño de un desarenador dentro de las obras hidraulicasDescripción completa
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Descripción: hoja de calculo de diseño hidraulico de desarenadores
Memoria descriptiva y Diseño de un DesarenadorDescripción completa
Eliminación de aguas residuales. Diseño de desarenador.
Descripción: diseño de columnas
Descripción de un desarenador, tipos, función, etcDescripción completa
HIDRAULICA DE CANALES Integrantes: Ayala Mauricio Angel Ayora Ventura Marilia Marilia CapilloHidalgo Jesus Florecin Mendizabal Ana liz Izquierdo Villanueva Susy Maribel Lopez Alarcon Luis Jose Tema: E.A.P: Docente: Ciclo:
DISEÑO DE DESARENADOR - Teoria de la Simple Sedimentacion - Considerando efectos de Turbulencia Ingenieria Civil Ing. Zumaran Irribaren, Jose Luis VIII
DISEÑO DE DESARENADOR DATOS:
m3/s mm kg/m kg/m
0.8 0.5 2400.0 1000.0 0.001 0.014 0.000 1) Calculando las dimensiones del canal: hallando "y" por Maxima Eficiencia Hidraulica ∗ /
3
5
=
A= ((b+zy)*y) P= + 2 1 +
y= b= B.L.=
0.62 m 1.24 m 0.45 m
Datos: 2) Del canal que llega al desarenador b = 1.3 m z= n= s= Tirante Y = A= v= T=
si b=2y T=b
0 0.014 0.001 0.62 0.806 0.993
Datos del desarenador: ps =
m m2 m/s 1.30 m
1.1 m
1.3 1.30 m Dimensiones del canal con numeros enteros
Por tanteo
2.4 gr/cm3 pagua = 1 gr/cm3 Diametro part. = 0.5 mm z= 0 Rectangular SOLUCIÓN: 1) Asumimos una profundidad: h= 1.50 m Valor definitivo: (Tomar en cuenta que cuanto mayor 3) A) APLICANDO LA TEORIA DE LA SIMPLE SEDIMENTACION sea la altura menor sera el ancho del tanque) Calculo de la velocidad del flujo del tanque: Si consideramos que el desarenador es de baja velocidad a d (mm) De baja velocidad = v < 1 m/seg ( 0.2 - 0.6 m/seg) 51 <0.1 De alta velocidad = v > 1 m/seg ( 1 - 1.5 m/seg) 44 0.1 - 1 36 >1 1/2 v= a*d por: Sellerio v= 9.8387 cm/s v= 0.0984 m/seg d (mm) w (cm/seg) 0 0 0.0 Si este es de baja velocidad podemos asumir: 0.5 5 5.1 m/seg 0.75 7.5 7.7 v= 0.4 1 10.5 10.2 1.25 13 12.8 4) Cálculo de la velocidad de Caida (w) 1.5 15.5 15.3 1.75 17.5 17.9 Según Arkhangelski. (Tabla N° 6.1 pa g 132 Krochín) W= 5.40 cm/seg 2 20.5 20.5 Densidad del material
Densidad del agua
w= k*(d(ps -1))^0.5
Según de Owens
k= 4.8 W=
Velocidades de sedimentación (w) por:Arkhangelski d (mm) w (cm/seg) 0.05 0.178 0.17 0.10 0.692 0.82 0.15 1.560 1.45
0.13 cm/seg
Según Sellerio Según la figura
W=
5.00 cm/seg
w= 3.8*(d)^0.5 +8.3*d W(m/seg); d (m) W= 0.0891 m/seg W= 8.9121 cm/seg w promedio de sedimentacion 4.8598 cm/seg W prom = 0.0486 m/seg W prom = Según Scotti Foglien
T1 = 1.33 m espejo del deserenador * Tiempo de sedimentación t = h/W tiempo = 30.87 seg * Volumen de agua conducido en ese tiempo V = Qt V= 24.69 m3 * Verificación de la capacidad del tanque CONDICION V = b*h* L V tanque > V agua conducida MUY BIEN!!! V= 24.69 m3
7)
Cálculo de la longitud de transición . Fórmula de Hind L t= (T1 - T2) / 2 tang 22.5 T1 = Espejo de agua en el desarenador T2 = Espejo de agua en el canal T2 = 1.30 m
Cálculo de la longitud del vertedero Q = C L V h 3/2 De la ecuación del vertedero : Donde: Vmax= Hmax= Q= C= debe cumplir Lv>b Lv = Q / ( C *h 3/2) Lv =
1 0.25 0.8 2
3.20 m
m/s m Carga sobre vertedro ( m) m3/s Perfil creager
MUY BIEN
Por lo general la longitud del vertedero L, es mayor que el ancho del deserenador ''b''. Por lo que se debe ubicar a lo largo de una curva circular que comienza en uno de los muros laterales y continúa hasta la compuerta de lavado. 9)
Cálculo del ángulo central α y el radio R con que se traza la longitud del vertedero. α / (1- Cos α) = 180 L / (pi b)
Constante = 180 Lc / (pi b) Constante =
calculo del α de la ec. 6.12 del libro
Para tantear 137.51
α / (1- Cos α) = α = α / (1- Cos α) =
10) Cálculo de R :
51.03 Grados 0.891 radianes 137.52 Tantear α en grados
R = b/(1-cos(α))
R=
4.79 m
Cálculo de longitud proyección a la compuerta del lavado (L1) Sen α = L1 / R L1 = R Sen α
L1=
3.32 m
Cálculo longitud promedio cretas del vertedero L prom =( Lv + L1) / 2 Lprom = 3.26 m Cálculo de la longitud total desarenador LT = L t + L + Lprom LT = 15.64 LT = 16.00 m DIMENSIONES DEL DESARENADOR LT = 16.00 m b= 1.33 m T1 = 1.33 m h= 1.50 m
h
Lt
L
Lprom
Ancho superior desarenador Asumido Se recomienda disminuir h
11) Cálculos complementarios Caída del fondo ; esta inclinación comienza al finalizar la transición ΔZ = L x S
L = LT - Lt Pendiente
L= S Δz =
15.96 m 3.0% Varía del 2 al 6% 0.48 m
Profundidad del desarenador a la compuerta de lavado H = h + ΔZ
0.25 h
H hc
H=
1.98 m Δh
Altura de la cresta respecto al fondo hc = H - 0.25 hc = 1.73 m
0.25
1.50
1.98 1.73
Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado. = × 0 × ( 2 × × ℎ)
0.48
Area compuerta = n*n Si asumimos n = 0.46 m m= 0.60 m g= 9.81 m/s2 Cd = 0.6 para orificios asumimos que nuestra compuerta es de seccion cuadrada: 0 =
×(××)
Si A0=
0.21
- Comprobando velocidad de salida V = Q/Ao Debería estar entre 3 y 5 m/seg; para el concreto el límite erosivo es 6 m/seg. V= 3.74 m/seg 12) Cuadro de Resumen de las Medidas consideradas en el Plano LONGITUD DE TRANSICION
(m)=
0.04
LONGITUD DEL TANQUE
(m)=
12.35
LONGITUD PROYECTADA L1
(m)=
3.32
ESPEJO DE AGUA DEL CANAL
(m)=
1.30
ANCHO DEL TANQUE
(m)=
1.33
LONGITUD DEL VERTEDERO
(m)=
3.20
ALTURA DEL TANQUE
(m)=
2.20
ALTURA DE LA CRESTA DEL VERTEDERO
(m)=
1.73
PROFUNDIDAD DE LA PUERTA DE LAVADO
(m)=
1.98
BORDE LIBRE
(m)=
0.50
0.62
Como la longitud de transicion es minima se desprecia para este diseño
13) Cuadro de Resumen de los Calculos Hidraulicos CUADRO DE RESUMEN DE LOS CALCULOS HIDRAULICOS TIRANTE DEL CANAL
(m)=
VELOCIDAD DEL AGUA EN EL CANAL
(m/s)=
0.99
VELOCIDAD DEL AGUA EN EL TANQUE
(cm/s)=
9.84
VELOCIDAD DE CAIDA DE LAS PARTICULAS
(cm/s)=
TIEMPO DE CAIDA DE LAS PARTICULAS
(s)=
VOLUMEN DEL SEDIMENTADOR
(m3)=
4.86 30.87
24.69
ESQUEMA DEL DESARENADOR PLANTA
Lt 0.04
Longitud del Tanque (T) 12.35
Long. Proyect 3.32
Espejo de Agua 1.30
Long. Vertedero 3.20 PERFIL LONGITUDINAL
Borde libre 0.50 Tirante del Canal 0.62 2.20 Altura del tanque
Altura del Vertedero 0.25 Altura cresta del Vertedero 1.73
DISEÑO DE DESARENADOR
CONSIDERANDO LOS EFECTOS RETARDATORIOS DE LA TURBULENCIA DATOS:
m3/s mm kg/m kg/m
0.8 0.5 2400.0 1000.0 0.001 0.014 0.000 1) Calculando las dimensiones del canal: hallando "y" por Maxima Eficiencia Hidraulica ∗ /
3
=
5
si b=2y T=b
A= ((b+zy)*y) P= + 2 1 +
y= b= B.L.=
0.62 m 1.24 m 0.45 m
1..1 m
Datos:
1.3 m
2) Del canal que llega al desarenador b= 1.3 z= 0 n= . s = 0.001 Tirante Y = 0.62 A= 0.806 v= 0.993 T= 1.30
Dimensiones del canal con numeros enteros m
m m2 m/s m
Por tanteo
Datos del desarenador: Densidad del material ps =
2.4 gr/cm3 pagua = 1 gr/cm3 Diametro part. = 0.5 m m z= 0 SOLUCIÓN: 1) Asumimos una profundidad: h= 1.50 m 3) A) APLICANDO LA TEORIA DE LA SIMPLE SEDIMENTACION Calculo de la velocidad del flujo del tanque: Si consideramos que el desarenador es de baja velocidad De baja velocidad = v < 1 m/seg ( 0.2 - 0.6 m/seg) De alta velocidad = v > 1 m/seg ( 1 - 1.5 m/seg) Densidad del agua
1/2 v= a*d v= 9.8387 v= 0.0984
cm/s m/seg
Si este es de baja velocidad podemos asumir: v= 0.4 m/seg 4) Cálculo de la velocidad de Caida (w) Según Arkhangelski. (Tabla N° 6.1 pag 132 Krochín) W= 5.40 cm/seg
Rectangular
Valor definitivo: (Tomar en cuenta que cuanto mayor sea la altura menor sera el ancho del tanque) a 51 44 36
d (mm) 0 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2
d (mm) <0.1 0.1 - 1 >1 por: Sellerio w (cm/seg) 0 5 7.5 10.5 13 15.5 17.5 20.5
0.0 5.1 7.7 10.2 12.8 15.3 17.9 20.5
w= k*(d(ps -1))^0.5
Según de Owens
k= 4.8 W=
Velocidades de sedimentación (w) por:Arkhangelski d (mm) w (cm/seg) 0.05 0.178 0.17 0.10 0.692 0.82 0.15 1.560 1.45
CONSIDERANDO LOS EFECTOS RETARDATORIOS Según Levin W' = α V
Según Bastelli Alfa es: α = 0.132/h^0.5
W' =
0.108 0.011 m/seg
Segú Eghiazaroff W ' = v / ( 5.7+2.3 h) W'=
0.011 m/seg
W ' prom =
0.011 m/seg
α=
Método de Máximo Villón L = hv / ( W - W ' ) L=
3.89 m COEFICIENTE PARA EL CALCULO DE
Calculo de la longitud Corregida según la Tabla
DESARENADORES DE BAJA VELOCIDAD
L = k hv / ( W - W ' ) L=
6.81
velocidad de escurrimiento m/s
K
0.2 0.3 0.4 0.5
1.25 1.5 1.75
7) Cálculo de la longitud de transición
. Fórmula de Hind L t= (T1 - T2) / 2 tang 22.5 T1 = Espejo de agua en el desare T2 = Espejo de agua en el canal T2 = 1.30
α
radianes 1.33 sexagecimal tan(22.5)=
m
22.5 0.39 0.4142
2
Lt =
0.04 m
transicion del canal al deserenador
8) Cálculo de la longitud del vertedero
Q = C L Vh 3/2 De la ecuación del vertedero : Donde: Vmax= Hmax= Q= C= debe cumplir Lv>b Lv = Q / ( C *h 3/2) Lv =
1 0.25 0.8 2
m/s m Carga sobre vertedro ( m) m3/s Perfil creager
3.20 m
MUY BIEN
Por lo general la longitud del vertedero L, es mayor que el ancho del deserenador ''b''. Por lo que se debe ubicar a lo largo de una curva circular que comienza en uno de los muros laterales y continúa hasta la compuerta de lavado. 9) Cálculo del ángulo central α y el radio R con que se traza la longitud del vertedero. α / (1- Cos α) = 180 L / (pi b)
Constante = 180 Lc / (pi b) Constante =
cal cul o del α de l a ec. 6.12 d el l ib ro
Para tantear 137.51
α / (1- Cos α) = α = α / (1- Cos α) =
1
Cálculo de R :
51.03 Grados 0.891 radianes 137.52 Tantear α en grados
R = b/(1-cos(α))
R=
4.79 m
Cálculo de longitud proyección a la compuerta del lavado (L1) Sen α = L1 / R L1 = R Sen α
L1=
3.32 m
Cálculo longitud promedio cretas del vertedero L prom =( Lv + L1) / 2 Lprom = 3.26 m Cálculo de la longitud total desarenador LT = L t + L + Lprom LT = 10.11 LT = 10.00 m DIMENSIONES DEL DESARENADOR LT = 10.00 m b= 1.33 m T1 = 1.33 m h= 1.50 m
1
h
Lt
L
Lprom
Ancho superior desarenador Asumido Se recomienda disminuir h
Cálculos complementarios Caída del fondo ; esta inclinación comienza al finalizar la transición ΔZ = L x S
L = LT - Lt Pendiente
L= S= Δz =
9.96 m 3.0% Varía del 2 al 6% 0.30
Profundidad del desarenador a la compuerta de lavado H = h + ΔZ
0.25 h
H hc
H=
1.80 m Δh
Altura de la cresta respecto al fondo hc = H - 0.25 hc = 1.55 m
0.25
1.50
Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado. = × 0 × ( 2 × × ℎ )
1.80 1.55
0.30
Area compuerta = n*n Si asumimos n = 0.47 m m= 0.60 m g= 9.81 m/s2 Cd = 0.6 para orificios asumimos que nuestra compuerta es de seccion cuadrada: 0 =
×(××)
Si A0=
0.22
- Comprobando velocidad de salida V = Q/Ao Debería estar entre 3 y 5 m/seg; para el concreto el límite erosivo es 6 m/seg. V= 3.56 m/seg 1 Cuadro de Resumen de las Medidas consideradas en el Pl ano LONGITUD DE TRANSICION
(m)=
0.04
LONGITUD DEL TANQUE
(m)=
6.81
LONGITUD PROYECTADA L1
(m)=
3.32
ESPEJO DE AGUA DEL CANAL
(m)=
1.30
ANCHO DEL TANQUE
(m)=
1.33
LONGITUD DEL VERTEDERO
(m)=
3.20
ALTURA DEL TANQUE
(m)=
1.50
ALTURA DE LA CRESTA DEL VERTEDERO
(m)=
1.55
PROFUNDIDAD DE LA PUERTA DE LAVADO
(m)=
1.80
BORDE LIBRE
(m)=
0.50
TIRANTE DEL CANAL
(m)=
0.62 0.99 9.84
1 Cuadro de Resumen de los Calcul os Hidraulicos CUADRO DE RESUMEN DE LOS CALCULOS HIDRAULICOS
VELOCIDAD DEL AGUA EN EL CANAL
(m/s)=
VELOCIDAD DEL AGUA EN EL TANQUE
(cm/s)=
VELOCIDAD DE CAIDA DE LAS PARTICULAS
(cm/s)=
VOLUMEN DEL SEDIMENTADOR
(m3)=
4.86 13.62
ESQUEMA DEL DESARENADOR PLANTA
ong u 0.04
e anque 6.81
ong. royec 3.32
Espejo de Agua 1.30
Long. Vertedero 3.20 PERFIL LONGITUDINAL
Borde libre 0.50 Tirante del Canal 0.62 1.50 Altura del tanque
Altura del Vertedero 0.25 Altura cresta del Vertedero 1.55
