DISEÑO DE PLANTAS Y EQUIPOS EN INGENIERÍA AMBIENTAL Diseño de un tanque Imhoff
Estudiante: RICARDO URBANO IMBACHI CÓD 83.043.548 YULI ALEJANDRA HOYOS VALENCIA COD. 1.004.266.031 ANYELO SANDOVAL CÓD 83182240 MARLY JULIETH CAMPOS VICTORIA COD 1081516957 DANIELA DIAZ QUINAYAS COD 1080935983
Curso - 358038_12
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA DISTANCI A UNAD Escuela De Ciencias Agrícolas, Pecuarias Y Del Medio Ambiente Ingeniería Ambiental Pitalito 2017
“Instrucciones para la tarea 2 Diseño de un Tanque Imhoff”
Primera parte: Individual 1. Identifique los datos a tener en cuenta para el ejercicio En orden de participación en el foro de aprendizaje colaborativo, cada estudiante debe identificar los datos particulares con los cuales va a realizar los cálculos para el diseño del tanque de doble acción tanque Imhoff, los cuales encuentra en la Tabla 1. Así el primero en participar le corresponde los datos del estudiante 1, al segundo estudiante que participa en el foro, le corresponden los datos del estudiante 2, y así sucesivamente para los participantes 3, 4 y 5.
Tabla 1. Datos diferentes para cada participante. Estudiante 1 2 3 4 5
Población de diseño 790 personas 865 personas 995 personas 1052 personas 1245 personas
Dotación neta (L/habitante.día) 515 475 456 402 435
Ejercicio a desarrollar Proyectar el tratamiento primario con tanque Imhoff, para una población de diseño como se indica en la tabla 1 y en la figura 1, para cada estudiante. El aporte de conexiones erradas estimada en 0,25 L/s Ha (ce), el aporte por infiltración es de 0,13 L/s Ha (Inf). En un área proyectada de 7,8 Ha (A p), y el coeficiente de retorno de 0,9.
b
Borde en concreto , grosor 0,15
X BL
h*
hs
A2 0,30m
h4
hd
A1 ht 04m
Figura 1. Vista en planta y Vista en corte transversal del tanque Imhoff. Fuente: el autor (2014).
Estudiante 1
Población de diseño 790 personas
Dotación neta (L/habitante.día) 515
Siguiendo el Manual Técnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS 2000, se procede de la siguiente forma,
Cálculo de caudales:
1. Calcule el caudal domestico Qd,
[] Reemplazamos la formula
Donde,
Pd: población de diseño D N: dotación neta (L/habitante.día) CR : coeficiente de retorno 86400: Factor de conversión todos los segundos que tiene un día (1 día = 24 horas/día * 60 minutos/hora *60 segundos/minuto). 2. Calcule el caudal por infiltración Qf ,
[] Reemplazamos la formula
Donde,
A p: Área proyectada (Ha) Inf: aportes por infiltración (L/s.Ha)
3. Calcule el caudal de conexiones erradas Qce,
[]
Reemplazamos la formula
Donde,
CE: aporte por conexiones erradas (L/s.Ha) 4. Calcule el Caudal medio QM sumando los anteriores así,
Reemplazamos la formula
5. Halle el caudal Máximo QMH,
Reemplazamos la formula
Donde,
F: al factor según la fórmula de flores en función de la población de diseño,
6. Se proyectarán dos tanques imhoff , cada uno con la mitad del caudal medio (QM), por tanto el caudal de diseño QD es:
Reemplazamos la formula
Teniendo en cuenta los apuntes de (Chaux, 2012), se tiene presente lo siguiente:
Uni dad de sedimentación:
7. Asumiendo una carga superficial de sedimentación (CSS) de 25 m3/m2/día, debe hallarse el Área superficial (As),
Reemplazamos la formula
Nota: El caudal de diseño debe estar en unidades de m3/día.
Asumiendo una sección de sedimentación rectangular y una relación 2:1 para el largo (L) con respecto al ancho (b), se tiene que L=2b, se hallan los valores de la sección.
Reemplazamos la formula
8. Para hallar la altura de sedimentación (hs) se usa la relación,
Reemplazamos la formula
9. Se calcula el volumen total del canal de sedimentación (
) expresado en m3,
Reemplazamos la formula
10. Ahora se calcula el volumen de sedimentación ( ) expresado en m3, para un tiempo de retención hidráulica ( trh) de 2 horas,
Reemplazamos la formula
Nota: Tener cuidado con la congruencia de unidades (pasar el caudal a m 3 /h). Si el volumen del canal es menor al volumen de sedimentación ( ) entonces se debe adicionar una sección rectangular encima, como se indica a continuación, 11. Se halla el volumen adicional (
) así,
Reemplazamos formula
12. Calculo de la altura para la adición rectangular ( ),
Diseño zona de entrada:
13. Se asume X= 50cm (convertir a m) y se halla el área superficial total (AT),
[ ] () Reemplazamos la formula
14. Se halla el área de ventilación ( ) y se chequea que este entre ( 15 a 30) % del área total ( (X se asume en mínimo 45 cm ),
)
Diseño zona de lodos:
15. Con una tasa de producción de lodos (r) de 30 L/persona.día , se calcula el volumen de digestión ( ),
Reemplazamos la formula
Nota: Recuerde que cada tanque sirve a la mitad de la población de diseño.
El espacio hasta la zona de lodos h4 se estima entre (30 a 90) cm, sin embargo 30cm es un valor muy pequeño, se recomienda 60cm.
16. Calcular la altura de la tolva de lodos (ht), para lo cual se asume un fondo cuadrado de 40 cm de lado.
Reemplazamos la formula
( ) √
17. Calcular el volumen de la tolva ( ) así,
Reemplazamos la formula
√ √ ( ) ( )
18. Donde A1 es el área de la parte superior de la tolva y A2 el área del fondo de la tolva.
19. Si el volumen de la tolva es menor que el volumen de digestión ( (hd),
, se agrega la altura
Reemplazamos la formula
20. Halle la profundidad total del tanque HT, considerando el borde libre BL de 0,45m y la abertura final del fondo del canal de sedimentación de 0,30m.
Tabla 1. RESULTADOS RICARDO URBANO IMBACHI Tabla 1. Tabla Resumen de Resultados
A continuación, debe poner en la casilla correspondiente los resultados obtenidos en el diseño del tanque Imhoff con sus respectivas unidades. Participante No: Población de diseño: Dotación neta: Factor según Flores F: Caudal de diseño QD: Altura de sedimentación h s: Altura de adición en la sedimentación h*:
1 790 personas
Área de ventilación Av: Área total AT:
515 (L/habitante. Día) Volumen de digestión:
Volumen de sedimentación: Altura de la tolva de lodos h t:
1.37 m
Altura hd:
1.46 m
Profundidad total del tanque HT:
Dimensiones obtenidas Vista en planta del tanque Imhoff
Figura 1. Vista en planta del tanque Imhoff
Corte transversal del tanque Imhoff.
Figura 2. Corte transversal del tanque Imhoff.
TABLA 2. RESULTADOS YULI ALEJANDRA HOYOS VALENCIA
Participante No: Población de diseño: Dotación neta: Factor según Flores F: Caudal de diseño QD: Altura de sedimentación hs: Altura de adición en la sedimentación h*:
5 1245personas 435 L/hab.dia 3,49 5,64m3/día 2,04 m
Área de ventilación Av: Área total AT: Volumen de digestión: Volumen de sedimentación: Altura de la tolva de lodos h t: Altura hd:
4,89m2 20,23 m2 18,67 m3 22,36 m3 1,23 m 0,45 m
0,491 m
Profundidad total del tanque HT:
5,56m
Vista en planta del tanque Imhoff
5,44 m
0,5m
Borde en concreto , grosor 0,15
A2 2
0,16 m
0,5m
A1
Figura 1. Vista en planta del tanque Imhoff
Corte transversal del tanque Imhoff.
b
2,72m
X BL
0 45m
h*
0,491m
hs
2,04m
0,30m
h4
0,60m
hd
0 45m
ht
5,56m
04m
Figura 2. Corte transversal del tanque Imhoff.
TABLA 3. RESULTADOS ANGELO SANDOVAL Tabla 1. Tabla Resumen de Resultados
A continuación, debe poner en la casilla correspondiente los resultados obtenidos en el diseño del tanque Imhoff con sus respectivas unidades. Participante No: Población de diseño: Dotación neta:
3 995 personas 456(L/habitante. Día)
Área de ventilación Av:
4.66 m^2
Área total AT:
18.59 m^2
Volumen de digestión:
14.92 m^3
Volumen de sedimentación:
28.08 m^3
Factor según Flores F:
3.50
Caudal de diseño QD:
3.9 L/s
Altura de la tolva de lodos h t:
1.12m
Altura de sedimentación h s:
1.94 m
Altura hd:
0.33m
Altura de adición en la sedimentación h*:
1.12m
Profundidad total del tanque HT:
5.86m
Dimensiones obtenidas: Vista en planta del tanque Imhoff.
Figura 1. Vista en planta del tanque Imhoff
Corte transversal del tanque Imhoff.
Figura 2. Corte transversal del tanque Imhoff.
TABLA 4. RESULTADOS MARLY JULIETH CAMPOS VICTORIA A continuación, debe poner en la casilla correspondiente los resultados obtenidos en el diseño del tanque Imhoff con sus respectivas unidades. 2 Área de ventilación Av: 4,5 m2 Participante No: Población de diseño: Dotación neta:
865 hab. 475 L/hab*dia
Volumen de digestión
:
17,5 m2 12,98 m3
Factor según Flores F:
3,6
Volumen de sedimentación :
26,06 m3
Caudal de diseño QD:
312,77 m3/día
Altura de la tolva de lodos h t:
2,45 m
Altura de sedimentación h s:
1,88 m
Altura hd:
Altura de adición en la sedimentación h *:
1,14 m
Profundidad total del tanque H T:
Área total A T:
Dimensiones obtenidas
Vista en planta del tanque Imhoff.
Figura 1. Vista en planta del tanque Imhoff
0,19 7,01m
Corte transversal del tanque Imhoff.
Figura 2. Corte transversal del tanque Imhoff.
TABLA 5. RESULTADOS DANIELA DÍAZ A continuación, debe poner en la casilla correspondiente los resultados obtenidos en el diseño del tanque Imhoff con sus respectivas unidades. 4 Área de ventilación Av: 4,6 m2 Participante No: Población de diseño: 1052 hab. Área total A T: 18 m2 Dotación neta: 402 15,78 m3 Volumen de digestión : L/hab*dia Factor según Flores F: 3,5 26,5 m3 Volumen de sedimentación : Caudal de diseño QD: Altura de sedimentación h s: Altura de adición en la sedimentación h *:
317,9 m3/día 1,91 m 1,08 m
Altura de la tolva de lodos h t:
3,55 m
Altura hd: Profundidad total del tanque H T:
0,4 8,29 m
Vista en planta del tanque Imhoff.
Figura 1. Vista en planta del tanque Imhoff Corte transversal del tanque Imhoff.
Figura 2. Corte transversal del tanque Imhoff.
Análisis grupal Estos tanques pueden tratar agua residual para 5000 habitantes o menos, esto quiere decir que el tanque Ihmoff puede ser utilizado en cualquiera de las poblaciones de diseño presentadas por cada uno de los participantes en este informe, siendo la más baja de 790 personas y la más alta 1245 personas. Según la tabla de resultados presentada y seleccionada para el desarrollo de este diseño, presenta un caudal de diseño 4,3 L/s, esto quiere decir que el diseño tiene la capacidad de atender la población ya que su Dotación Neta es de 435 L/hab.dia, además podemos ver que la altura total del tanque 6,2 metros siendo inferior a los otros diseños presentados, El tanque Imhoff es ampliamente utilizado en la actualidad La principal ventaja de este tipo de tanque sobre el tanque séptico es que los lodos se separan del efluente, lo que permite una sedimentación y una digestión más completa, cuando trabajan correctamente, estos sistemas son capaces de eliminar entre el 30 y 60 por ciento de la materia en suspensión, y entre el 25 y 40 por ciento de la DBO. El tanque Imhoff consiste en una sección superior (cámara de sedimentación) y una sección inferior (cámara de digestión). Después de los procesos de pretratamiento, el agua entra en la cámara, los sólidos se asientan en la cámara de sedimentación superior y descienden lentamente por un tabique inclinado que finaliza en una pequeña sección abierta, a través de la cual pasa las materias decantadas a la cámara de digestión. La operación diaria de un tanque Imhoff es sencilla, básicamente es revisar el nivel de natas que se forma en las áreas de ventilación y reducir las mismas ya sea por uso de un chorro de agua mediante manguera o algún dispositivo mecánico.
Bibliografía Ministerio de Desarrollo Económico, República de Colombia (2000). Titulo E Tratamiento de Aguas residuales, RAS-2000. Recuperado de http://www.cra.gov.co/apc-aafiles/37383832666265633962316339623934/7._Tratamiento_de_aguas_residuales.pdf.
