TRABAJO INDIVIDUAL DISEÑO DEL TANQUE DE DOBLE ACCIÓN TANQUE IMHOFF
CURSO: DISEÑO DE PLANTAS Y EQUIPOS EN INGENIERIA AMBIENTAL (358038_2)
PRESENTADO POR: CARLOS JULIO DÍAZ PAZ CÓDIGO: 1.069.743.409
TUTORA: JESSICA PAOLA PAEZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD” FACULTAD DE CIENCIAS AGRÍCOLAS, PECUARIAS Y DEL MEDIO AMBIENTE POPAYÁN – CAUCA NOVIEMBRE DE 2017
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.
Tabla 1. Datos diferentes para cada participante.
Estudiante
Población de diseño
Dotación neta (L/habitante.día)
790 personas
515
2
865 personas
475
3
995 personas
456
4
1052 personas
402
5
1245 personas
435
Carlos Julio Díaz
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
X BL
Borde en concreto , grosor 0,15
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).
1. Diseño del tanque Imhoff Tabla 2. Pasos para el cálculo del tanque Imhoff.
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. Se calcula el calcula el caudal domestico Qd,
= ∗∗ = [/]
(1)
Donde, Pd: población de diseño = 790 DN: dotación neta (L/habitante.día)=515 CR: coeficiente de retorno= 0,9 86400: Factor de conversión todos los segundos que tiene un día (1 día = 24 horas/día * 60 minutos/hora *60 segundos/minuto).
L 7 90∗515 . d ía∗0, 9 habi t ante = = 2,24 [/] 86400 = ∗ = [/]
2. Se calcula el caudal por infiltración Qf ,
(2)
Donde, Ap: Área proyectada (Ha) =7,8 Inf: aportes por infiltración (L/s.Ha)= 0,13 (L/s.Ha)
= 7,8 ∗0,13 L/s.Ha = 1,014[/] = ∗ = [/] = 7,8 ∗0,25L/s.Ha = 0,95[/] = = 4,24 Ls 1,014L/s1,95L/s = 7,204L/s
3. Se calcula el caudal de conexiones erradas Qce,
Donde, CE: aporte por conexiones erradas (L/s.Ha)=0,25
(3)
4. Calcule el Caudal medio QM sumando los anteriores así, (4)
5. Halle el caudal Máximo QMH,
= L/s 7,204
= ∗ = ,,
(5)
Donde, F: al factor según la fórmula de flores en función de la población de diseño, (6)
= 7903,5, = 1000 = 3, 5 9 = 7,204 L/s∗3,59 L/s = = L/s = 7,2042 L/s = 3,602 L/s =25,86
6. Proyección de dos tanques imhoff , cada uno con la mitad del caudal medio (QM), por tanto el caudal de diseño QD es: (7)
7,204
Teniendo en cuenta los apuntes de (Chaux, 2012), se tiene presente lo siguiente: Unidad de sedimentación :
7. Asumiendo una carga superficial de sedimentación (CSS) de 25 m3/m2/día, debe hallarse el Área superficial (As),
= 311,2128/í = //í = = 12,45 í = 3,602 / → 311,2128/í
(8)
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. L * b
== 2 2,49m = 4,98 2b
= …… = = 2 1 2, 4 5 = 2 = 2,49
(9)
m
8. Se halla la altura de sedimentación (hs) se usando la relación,
hs
/ = , = , ∗ = , ∗4,98 hs
hs
= 1,87
(10) m
9. Se calcula el volumen total del canal de sedimentación ( ) expresado en m3,
= ∗ ∗ 2,49 ∗1,87 = 2 ∗4,98 = 11,59 = ∗ ℎ = 311, →2128/ℎ /í → 12,9672/ℎ 12,9672 = ℎ ∗2ℎ = = ,
(11)
10. Se calcula el volumen de sedimentación ( ) expresado en m3, para un tiempo de retención hidráulica ( trh) de 2 horas, (12)
Nota: Tener cuidado con la congruencia de unidades (pasar el caudal a
<
m3 /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.
= = = 25,93 11,59 = 14,34 ∗ ℎ∗ = ∗ 14, 3 4 ℎ∗ = ∗ = 2,49∗4,98 = 1,16
Se halla el volumen adicional (
) así,
(13)
12.
Calculo de la altura para la adición rectangular ( ), (14)
Diseño zona de entrada:
13. Por lo tanto se asume X= 50cm (convertir a m) y se halla el área superficial total (AT),
= [2∗]∗ = [2∗0, 5 =17,2,3849 ] ∗4,98 = = 2∗ ∗ = 2∗0, 4 5 ∗4, 9 8 = 4,48 ∗100% ∗100% ⟹ ,, ∗ % = ,% → (15)
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 ), (16)
(17)
Diseño zona de lodos:
15. Con una tasa de producción de lodos (r) de 30 L/persona.día , se calcula el volumen de digestión ( ),
∇= ∗ ℎ ∇= 30 .í ∗790 ∇== 23700/í 23,7 /í 3700/í ∇∇== 211850 = 2 11,85/í/í
(18)
Nota: 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.
= 0,7 (19) ++∗,−/ ℎ = 0,7 ∗ ( 2 2∗0,2 15 )40 =
17.
1 5)0, 4 ℎ = 0,7 ∗ (2,49 2∗ 0,62∗0, = 2 ℎ = 1,26 ∇T= ∗A A √ A ∗ A ∇T= 1,326 ∗19.87m∇ =0,9,16m16 √ 19.87m ∗ 0,16m T
Calcular el volumen de la tolva ( ) así,
(20)
18. Donde A1 es el área de la parte superior de la tolva y A2 el área del fondo de la tolva.
= ( 2 2∗0,15)∗ = 2,49 (2∗0. 6 2∗0, 1 5 )∗4, 9 8 = 19.87 = 0,4 ∗0, 4 =0,4 ∗0,4 = = 0,16 ∇T< ∇ ∆ó= ∇−∇T ∆ó= ∇−∇T= 11,85 9,16 = 2,7 ℎ = ∆ó ∆ 2, 7 ó ℎ = = 19.87 = 0,14
(21)
(22)
19. Dado que el volumen de la tolva es menor que el volumen de digestión ( , se agrega la altura (hd), (23)
(24)
20.
Se halla 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.
= ℎ ℎ∗ ℎ ℎ ℎ = ℎ ℎ∗ ℎ ℎ ℎ = 0,45 1,87 1,16 0,6 0,12 0,140,30 = 5,78
(25)
=
Tabla 3. 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: 1 Área de ventilación Av: Población de diseño: 790 personas Área total AT: Dotación neta: 515 Volumen de (L/habitante. digestión : día)
Factor según Flores F: Caudal de diseño QD: Altura de sedimentación hs: Altura de adición en la sedimentación h*:
3,59
4,48m 17, 3 8 /día 23, 7 m , 1,26m 0,14m 5,78m
Volumen de
1,87m
: Altura de la tolva de lodos ht: Altura hd:
1,16
Profundidad total del tanque HT:
3,602 L/s
sedimentación
Dimensiones obtenidas:
Figura 2. Vista en planta del tanque Imhoff Fuente: el autor (2014).
2-2 Dimensiones obtenidas:
Figura 3. Corte transversal del tanque Imhoff. Fuente: el autor (2014).
Bibliografía Ministerio de Desarrollo Económico. (2000). Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico. Recuperado de: http://www.cra.gov.co/apc-aa-
files/37383832666265633962316339623934/7._Tratamiento_de_aguas_residuales.pdf
