Diseño de un Desarenador

UNIVERSIDAD “CESAR VALLEJO” - TRUJILLO

Facultad de IngenieríaEscuela Profesional de Ingeniería Civil

TEMA : DISEÑO DE UN DESARENADOR

NOMBRE DEL CURSO : OBRAS HIDRÁULICAS

PROFESOR : ING. HANSEL PAZ MURO

FECHA : TRUJILLO, 09 DE OCTUBRE DE 2014.

INTEGRANTES CÓDIGO

ZÁRATE ASMAT, EDUARDO SALOMÓN 2112079932

OBSERVACIONES:

1.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

2.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

3.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

4.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………

NOTA:……............................. ................................................

EN NUMERO EN LETRA FIRMA DEL PROFESOR

INFORME Nº 004 – 2014 - 1 - UCV/FAI/EIC/ESZA

Escuela de Ingeniería CivilObras Hidráulicas

AL : ING° Hansel Paz MuroDocente del Curso de Obras Hidráulicas

DEL : Alumno: Zárate Asmat, Eduardo Salomón

ASUNTO : Diseño de un Desarenador

FECHA : Trujillo, 09 de Octubre de 2014

Zarate Asmat, Eduardo Salomón

Docente: Ing. Hansel Paz Muro Página 2


DISEÑO DE UN DESARENADOR

Se propone diseñar un desarenador de baja velocidad (v < 1m/s) con el

objetivo de separar y remover después el material sólido que lleva el agua

de un canal de caudal Q=9m3 /s

1. Diámetro de las partículas a sedimentar:

En este caso el material sólido a sedimentar consiste en partículas

de grava:

d=0.3mm

2. Cálculo de la velocidad del flujo v en el tanque:

Utilizamos la fórmula de Camp:

v=a∗√d

Donde:

d = diámetro (mm) = 0.3 mm

a = constante en función del diámetro = 44

v=44∗√0.3v=24.10cm /s=0.24m /s

3. Cálculo de la velocidad de caída w:

Consideramos a:

3.1. Arkhangelski:



Tabla en la cual determinamos w (cm/s) en función del diámetro de

partículas d (mm).

Para un diámetro de d=0.3 mm

El w será (según la tabla mostrada):

w=3.34 cm /s=0.0324m / s

3.2. Nomograma Stokes y Sellerio:

Permite calcular w (cm/s) en función del diámetro d (mm)

Según Stokes: w=6cm /s=0.06m /s aprox.

Según Sellerio: w=3.5cm / s=0.035m /s aprox.



3.3. Owens:

Propone la fórmula:

w=k∗[d∗( ps−1 )]0.5

Donde:

ps=1.70gr /cm3

K= Constante que varía de acuerdo con la forma y naturaleza de los

granos se tomará un valor ubicado entre 9.35 y 1.28 → k=5.2

w=5.2∗[0.0003∗(1.70−1 )]0.5

w=0.0754m /s

3.4. Scotti – Foglieni:

Calculamos w a partir de la fórmula:

w=3.8∗d0.5+8.3∗d

w=3.8∗0.00030.5+8.3∗0.0003

w=0.0683m / s

Se tomará el promedio de los w obtenidos y obtendremos:



w=5.422cm /s=0.05422m / s

4. Cálculo de las dimensiones del tanque:

Calculamos:

Ancho del desarenador: (Asumimos un h=3.20 m.)

b= Q(h∗v )

b= 9(3.20∗0.24 )

b=11.72m→b=11.8m

Longitud del desarenador:

L=(h∗v)

w

L=(3.20∗0.24 )0.0542

L=14.17m≈15m

Tiempo de sedimentación:

t= hw

t= 3.200.0542

t=59.04 s≈60 s

Volumen de agua conducido en ese tiempo:

V=Q∗t

V=9∗60

V=540m3



Verificando la capacidad del tanque:

V=b∗h∗L

V=11.8∗3.20∗15

V=566.40m3

Se verifica que V tanque>V agua

Para facilidad del lavado al fondo del desarenador se le dará una

pendiente del 2%. Esa inclinación comienza al finalizar la

transición.

5. Cálculo de la longitud de la transición:

Para el diseño de la transición se puede utilizar la fórmula de Hind:

¿=(T 1−T 2)/ [2∗tg (22.5 º )]

Donde:

T 1 = Espejo de agua del desarenador = b = 11.8 m

T 2 = Espejo de agua en el canal = 3.4 m

El canal que antecede a la transición posee las siguientes

características:

- Sección: Rectangular

- Base del canal: bC = 3.4 m

- Tirante: YC = 1.6

- Velocidad: v = 2.4 m/s

- Froude: Fc = 0.48 (Flujo sub – crítico)

Luego:

¿=(11.8−3.4 )/[2∗tg (22.5º )]

¿=10.14m≈10.20m



6. Cálculo de la longitud del vertedero al final del tanque (Lv)

Aplicamos la siguiente fórmula:

Lv= Q

(C∗h1.5 )

Donde:

- V máx. = 1 m/s

- H máx. = 0.25 m

- Q=9m3 /s

- C = 2 (perfil tipo Creager)

Luego:

Lv= 9

(2∗0.251.5 )

Lv=36m

7. Cálculo del ángulo central α y el radio R con que se traza la longitud

del vertedero:

7.1. Cálculo de α

180∗Lvπ∗b

= α(1−cosα)

180∗36π∗11.8

= α(1−cosα )

α=39.048 º

7.2. Cálculo de R:

R= b(1−cosα )



R= 11.8(1−cos39.048 º )

R=53m

8. Cálculo de la longitud de la proyección longitudinal del vertedero (L1)

L1=R∗senα

L1=53∗sen (39.048º )

L1=33.39m

9. Cálculo de la longitud promedio (L)

L=L+L12

L=36+33.392

L=34.70m

L=35m

10.Cálculo de la longitud total del tanque desarenador (LT)

LT=¿+L+L

LT=10.14+14.17+34.70

LT=59.01m

11.Cálculos Complementarios:



11.1. Cálculo de la caída de fondo:

∆ z=L∗S

Donde:

L = LT - Lt

S = Pendiente del fondo del desarenador (2%)

Luego:

∆ z=(59.01−10.14)∗2

100

∆ z=0.9774m

∆ z ≈1m

11.2. Cálculo de la profundidad del desarenador frente a la

compuerta de lavado:

H=h+∆ z

H=3.20+1

H=4.20m

11.3. Cálculo de la altura de cresta del vertedero respecto al

fondo:

hc=H−0.25

hc=4.20−0.25

hc=3.95m

11.4. Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado:

La compuerta funciona como un orificio siendo su ecuación:

Q=Cd∗Ao ¿ (2∗g∗h )0.5

Donde:

Cd = Coeficiente de descarga = 0.6

h = Carga sobre el orificio



9=0.6∗Ao ¿ (2∗9.81∗4.20 )0.5

Ao=9

0.6∗(2∗9.80∗4.20)0.5

Ao=1.65m2

l=√1.65l=1.285m

l=1 .30m

11.5. Cálculo de la velocidad de salida:

v= QAo

Donde:

v = velocidad de salida por la compuerta, debe ser de 3 a 5 m/s,

para el concreto el límite erosivo es de 6 m/s

Luego:

v= 91.30

v=6.92m /s (Caudalerosivo)

Por lo tanto debemos aumentar la sección de salida, asumimos l =

1.8 m

v= 91.80

v=5m /s , valor por debajode lavelocidad erosiva


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