Trabajo De Diseño De Plantas Y Equipos En Ingeniería Ambiental
Unidad 2 Tarea 2 - Diseño de un Tanque Imhoff
Tutora: Jessica Paola Páez
Presentado Por: Loliluz Gómez Villazón Código: 49.717.756
Grupo: 358038_3
Universidad Nacional Abierta y a Distancia (Unad) Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuaria y del Medio Ambiente (Ecapma) Ingeniería Ambiental Noviembre – 2017 2017
Diseño de un Tanque Imhoff Datos Generales Tabla 1. Datos diferentes para cada participante. Estudiante 4
Población de diseño 1052 personas
Dotación neta (L/habitante. Día) 402
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 (Ap), y el coeficiente de retorno de 0,9.
Tabla 2. Pasos para el cálculo del tanque Imhoff. Cálculo de caudales:
1. Calcule el caudal domestico Qd,
= ∗∗ = [/] Donde, Pd: 1052 personas D N: 402 CR : 0,9 86400: Factor de conversión todos los segundos que tiene un día (1 día = 24 horas/día * 60 minutos/hora *60 segundos/minuto).
= 1052∗402/.∗0,9 = 4,40 / 86400 = 4,40 / 2. Calcule el caudal por infiltración Qf,
Donde, Ap: Área proyectada = 7,8 Ha
(1)
Inf: aportes por infiltración = 0,13 L/s Ha.
=7,8∗0,13= ⌊1,014 /⌋ = 1,014 / 3. Calcule el caudal de conexiones erradas Qce,
Donde,
Ap: 7,8 Ha CE: aporte por conexiones erradas 0,25 L/s Ha
= 7,8 Ha∗ 0,25 L/s Ha= 1,95 / = 1,95 / 4. Calcule el Caudal medio QM sumando los anteriores así,
=4,40 1,014 1,95 / = 7,3 =7,3 L/S 5. Halle el caudal Máximo QMH ,
Donde, F: al factor según la fórmula de flores en función de la población de diseño,
= ,,
(6)
= 3,5 , =6 1000 3,5 , = 3,5 =3,5 = 1052 1000 1,0 =QM∗F =7,3∗3,5=25,55
=25,55 6. Se proyectarán dos tanques imhoff, cada uno con la mitad del caudal medio, por tanto, el caudal de diseño QD es:
= ,/S = 3,65 l/s = 3, 65 l/s Teniendo en cuenta los apuntes de (Chaux 2012), se tiene presente lo siguientes, Uni dad de sedimentación
7. Asumiendo una carga superficial de sedimentación (CSS) de 25 m3/m2/día, debe hallarse el Área superficial (As),
=
(8)
Nota: El caudal de diseño debe estar en unidades de m3/día.
= 318, 12/ = , = 318,12/ 318, 1 2 = 25 =12,72 = 12,72 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.
= …… = = = , = √ 6,36 = 2,52m = 2,52m =2=2∗2,52
(9)
=5,04 8. Para hallar la altura de sedimentación hs se usa la relación,
= , / = , ∗
(10)
hs = 1,5 =ℎ=∗ 1,5 =2,52∗0,75=1,9 b/2 1 2 hs =1,9 9. Se calcula el volumen total del canal de sedimentación () expresado en m , 3
= ∗ ∗
(11)
ϑT = 2,52∗1,9 ∗5,04=12,06 2 = 12,06 10. Ahora se calcula el volumen de sedimentación para un tiempo de retención hidráulica (trh) de 2 horas.,
= ∗=
(12)
=26,28/h =3,65/∗2ℎ∗ ∗ = 26,28/h 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. Se halla el volumen adicional (
) así,
=
(13)
= 26,28 3/h12,06 3 = 14,22 3
ϑdiionl = 14,22
12. Calculo de la altura para la adición rectangular ( ∗ ),
∗ = ∗
(14)
14, 2 2 14, 2 2 ℎ∗ = 2,52 ∗ 5,04 = 12,70 1,11 ℎ∗ = 1,11
Diseño zona de entrada:
13. Se asume X= 50cm (convertir a m) y se halla el área superficial total (AT),
= [∗] ∗ (15) = [2∗0,50cm2,52 m]* 5,04m = 17,74
A = 17,74 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), = ∗ ∗ =2∗0,45cm∗5,04m = 4,53 = 4,53 ∗% 4,53 ∗100%= 25,53% 17,74 (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 ( ),
= ∗
(18)
r = 30 L per = 0,03 per
ℎ = 526 Per = 0, 03 per * 526 Per ∇= 15,78 =
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.
++∗,−/ =, ht
(19)
=0,7∗ ++∗,−,
= 0,7 2,52 2∗0,40 m2 2∗ 0,15 0,40 m m = 0,7 2,520,8 m0,30,40 2 2,46 =1,23 2 17. Calcular el volumen de la tolva ( ) así, = ∗ ∗ h t
h t
h t
(20)
= 1,233 ∗19,25 0,16 19,25 ∗ 0,16 = 0,41 ∗19,41 3,08 = 0,41 ∗21,16 = 8,6 = 8,6
18. Donde A1 es el área de la parte superior de la tolva y A2 el área del fondo de la tolva.
=(∗,)∗ A1 = (2,52 2∗ 0,50 2∗0,15) ∗5,04 m A1 = 2,52 10,3 ∗5,04 m=19,25 A1=19,25 =,∗, A2 = 0,4 m∗0,4 m = 0,16 A2 = 0,16
(21)
(22)
< , se agrega
19. Si el volumen de la tolva es menor que el volumen de digestión ( la altura (hd),
∆ó= − ∆ó = 15,78 - 8,6 =7,18 m ∆ó= 7,18
(23)
= ∆ó = 19,7,128m 5 =0,37
(24)
= 0,37 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.
= ∗ = 0,45 1,9 1,11 0,60 0,37 1,23 0,30 = 5,96 m = 5,96 m (25)
Tabla 3. Resumen de Resultados A continuación, se colocarán en las casillas correspondientes los resultados obtenidos en el diseño del tanque Imhoff con sus respectivas unidades 4 4,53 m2 Participante No: Área de ventilación : 1052 personas 17,74 m2 Área total : Población de diseño: 402 L/hab.dia Dotación neta: Volumen de digestión: 3,5 Factor según Flores F: Volumen de sedimentación: 4,40 L/S Altura de la tolva de lodos ht: Caudal de diseño : 1,9 m Altura de sedimentación hs: Altura hd: 1,11m 5,96 m Altura de adición en la Profundidad total del tanque HT: sedimentación h*:
15,78 12,06 1,23 0,37
Figura 2. Vista en planta del tanque Imhoff
Dimensiones obtenidas: 5m
0,50 m
Borde en concreto , grosor 0,15
,
2,5m
A2
0,50m
A1
Fuente: el autor (2014).
Figura 3. Corte transversal del tanque Imhoff.
Dimensiones obtenidas : b
2,5m
X
0,50m BL
0,45 m h*
1,11m hs
19m 0,30m
h4
0,60cm hd
0,37m
ht
1,23m 04m
Fuente: el autor (2014).
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 .
