ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA
ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA
MEMORIA DE CÁLCULO
FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL Y SEDIMENTADOR DE ALTA TASA PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA VEREDA
BELÉN.
JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ INGENIERO CIVILCONSULTOR
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ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA
TABLA DE CONTENIDO
1. FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL..............................................................3
1.1. CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_1.......................................................5
1.1.1. Valor inicial de velocidad (V):....................................................................................5
1.1.2. Longitud Total del canal (L).......................................................................................5
1.1.3. Área de flujo en los canales(A).................................................................................6
1.1.4. Ancho de los canales (a)............................................................................................6
1.1.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas........................7
1.1.6. Ancho del floculador (B).............................................................................................7
1.1.7. Número de Canales (N).............................................................................................8
1.1.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado).............................................................8
1.1.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)......................................................................9
1.1.10. Perdida de carga en los canales (h2).......................................................................9
1.1.10.1. Perímetro mojado (P).................................................................................................9
1.1.10.2. Radio hidráulico (r)....................................................................................................10
1.1.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)......................................................................11
1.1.12. Gradiente de Velocidad............................................................................................11
1.2. CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_2.....................................................12
1.2.1. Valor inicial de velocidad (V):..................................................................................12
1.2.2. Longitud Total del canal (L).....................................................................................12
1.2.3. Área de flujo en los canales(A)...............................................................................13
1.2.4. Ancho de los canales (a)..........................................................................................13
1.2.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas......................13
1.2.6. Ancho del floculador (B)...........................................................................................14
1JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZINGENIERO CIVILCONSULTOR
CARRERA 45 No 51 – 33 RIONEGRO, ANT.TELEFONOS 531 2593CEL. 310 444 12 02 – 312 704 70 77
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1.2.7. Número de Canales (N)...........................................................................................14
1.2.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)...........................................................14
1.2.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)....................................................................15
1.2.10. Perdida de carga en los canales (h2).....................................................................16
1.2.10.1. Perímetro mojado (P)...............................................................................................16
1.2.10.2. Radio hidráulico (r)....................................................................................................16
1.2.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)......................................................................17
1.2.12. Gradiente de Velocidad............................................................................................17
1.3. CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_3.....................................................18
1.3.1. Valor inicial de velocidad (V):..................................................................................18
1.3.2. Longitud Total del canal (L).....................................................................................18
1.3.3. Área de flujo en los canales(A)...............................................................................19
1.3.4. Ancho de los canales (a)..........................................................................................19
1.3.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas......................19
1.3.6. Ancho del floculador (B)...........................................................................................20
1.3.7. Número de Canales (N)...........................................................................................20
1.3.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)...........................................................21
1.3.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)....................................................................21
1.3.10. Perdida de carga en los canales (h2).....................................................................22
1.3.10.1. Perímetro mojado (P)...............................................................................................22
1.3.10.2. Radio hidráulico (r)....................................................................................................22
1.3.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)......................................................................23
1.3.12. Gradiente de Velocidad............................................................................................23
1.4. MEMORIA DE CÁLCULO SEDIMENTADOR DE ALTA TASA..........................24
1.4.1. SEDIMENTACION ALTA TASA...............................................................................24
1.4.2. Parámetros de diseño...............................................................................................24
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1.4.3. Número De Unidades De Sedimentación..............................................................25
1.4.4. Caudal por sedimentador.........................................................................................25
1.4.5. ZONA DE SEDIMENTACION..................................................................................26
1.4.6. Área superficial Zona de sedimentación...............................................................26
1.4.7. Profundidad Zona de sedimentación......................................................................26
1.4.8. Largo zona se sedimentación..................................................................................27
1.4.9. Longitud diagonal de la zona de sedimentación...................................................27
1.4.10. Volumen Ocupado por las placas (Módulos tipo panal)......................................28
1.4.11. Volumen zona de sedimentación............................................................................28
1.4.12. Tiempo de retención Hidráulico...............................................................................29
1.4.13. DISPOSITIVO DE RECOLECCION DE AGUA SEDIMENTADA.......................29
1.4.14. Tuberías Centrales....................................................................................................30
1.4.15. Tasa de desborde.....................................................................................................30
1.4.16. Metros de borde en la tubería.................................................................................30
1.4.17. Metros de tubería......................................................................................................31
1.4.18. Numero de tubería....................................................................................................31
1.4.19. Caudal por tubería....................................................................................................31
1.4.20. Ancho y Longitud de la tubería...............................................................................32
1.4.21. Altura máxima del agua en la tubería.....................................................................32
1.4.22. Distancia entre tuberías...........................................................................................33
1.4.23. DISPOSITIVOS DE DISTRIBUCION DE AGUA FLOCULADA (TUBERIA
PERFORADO)...........................................................................................................34
1.5. CONCLUSIONES.....................................................................................................38
1.6. ANEXOS.....................................................................................................................40
1. FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL
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Posteriormente a la mezcla del coagulante y a la repartición del caudal, se sitúan
las unidades de floculación, las que tienen como objetivo la formación de
partículas denominadas flocs, mediante una lenta agitación del agua que permite
el crecimiento de dichas partículas. Este crecimiento es inducido por el contacto
entre partículas de mayor diámetro, creado por el gradiente de velocidad de la
masa líquida.
En el presente documento las unidades de floculación proyectadas corresponden
a floculadores de flujo horizontal, los que están formados por canales contiguos,
en los cuales el agua debe realizar un giro de 180° al pasar de un canal a otro. El
floculador está estructurado en tres cámaras, diseñados con un gradiente de
velocidad descendente a medida que el agua va pasando por él.
El gradiente óptimo promedio considerado para el diseño es de aproximadamente
32 s-1, variando entre 40y 20 s-1, estos valores basados en el cumplimiento con la
normativa del RAS 2000 donde el gradiente medio de velocidad (G-) debe estar
entre 20 S-1y 70 S-1.
Las velocidades del flujo en las cámaras van de 60 m/s pasando por 56 m/s y
terminando en la cámara número 3 con 42 m/s, rangos que cumplen con la
normativa RAS 2000, donde la velocidad del flujo debe efectuarse ente 0.20 m/s
0.60 m/s.
Para el diseño se considerarán 30 minutos como tiempo de retención y un caudal
de 14 l/s para la unidad.
La unidad se ha dividido en tres cámaras. El primero de estos tiene un gradiente
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de velocidad alto, el segundo un gradiente de velocidad medio, y el tercero un
gradiente de velocidad bajo. El detalle de este cálculo de diseño se entrega a
continuación:
DIMENSIONES DE LA CÁMARA DE AQUIETAMIENTO
Ancho (m) 1.89
Largo (m) 1.73
Altura (m) 2.31
Área total de la cámara (m) 3.27
Altura del Agua en la cámara (m) 2.1
# de placas en fibra de vidrio (Unidad) 1.00
Altura de la placa en fibra de vidrio (m) 1.91
Distancia entre el borde de la placa inferior a losa (m) 0.40
1.1. CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_1
1.1.1. Valor inicial de velocidad (V):
0.60m/s
1.1.2. Longitud Total del canal (L)
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L=V∗TR
Dónde:
V= Velocidad
TR: Tiempo de retención en cada tramo
Remplazando
L=0.60m/ s∗10min∗60
L=360m
1.1.3. Área de flujo en los canales(A)
A=Q /V
A=(0.014m3/s)/(0.60m /s)
A=0.023m2
1.1.4. Ancho de los canales (a)
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a=A/H
Donde
H: Altura del Agua en el flocurador (mts)
a=0.023m3/2.1m
a=0.011m
1.1.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas
d=1.5∗a
d=1.5∗0.011m
d=0.02m
1.1.6. Ancho del floculador (B)
B=b+d
Dónde:
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b: Ancho de las láminas (mts)
B=(1.89m+0.02m )−0.02
B=1.89m
1.1.7. Número de Canales (N)
N=L /B
N=360m/1.89m
N=191
1.1.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)
log=N (a+e)
Donde
e: Espesor de las láminas 0.006 cm
log=(191 (0.011m+0.010m ) )−1.53
log=2.50m
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1.1.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)
h1=K∗( V 2
2 g )Dónde:
K = Constante empírica ~= 3,5
g=Aceleración de la gravedad (g)
Remplazando
h1=3.5∗( (0.60m /s )2
2∗(9.81m / s2))h1=20.6
1.1.10. Perdida de carga en los canales (h2)
1.1.10.1. Perímetro mojado (P)
P=2H+a
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P= (2 )∗(2.1m)+0.011m
P=4.21m
1.1.10.2. Radio hidráulico (r)
r=A /P
r=0.023m /4.21m
r=0.006m
Perdida de carga en los canales:
h2=[ n∗Vr2 /3 ]2
∗l
h2=[ 0.030∗0.600.0062 /3 ]
2
∗360
h2=3512
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1.1.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)
ht=h1+h2
ht=20.6+3512
ht=3533
1.1.12. Gradiente de Velocidad
G=√0.005∗(Vel )3/(r∗µ)
G=√0.005∗(0.60 )3 /(0.008∗0.00012)
G(S−1)=40
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1.2. CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_2
1.2.1. Valor inicial de velocidad (V):
0.56m/s
1.2.2. Longitud Total del canal (L)
L=V∗TR
Dónde:
V= Velocidad
TR: Tiempo de retención en cada tramo
Remplazando
L=0.56m /s∗10min∗60
L=336m
1.2.3. Área de flujo en los canales(A)
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A=Q /V
A=(0.014m3/s)/(0.56m /s)
A=0.025m2
1.2.4. Ancho de los canales (a)
a=A/H
Donde
H: Altura del Agua en el flocurador (mts)
a=0.025m3/2.1m
a=0.012m
1.2.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas
d=1.5∗a
d=1.5∗0.012m
d=0.02m
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1.2.6. Ancho del floculador (B)
B=b+d
Dónde:
b: Ancho de las láminas (mts)
B=(1.89m+0.02m )−0.02
B=1.89m
1.2.7. Número de Canales (N)
N=L /B
N=336m /1.91m
N=178
1.2.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)
log=N (a+e)
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Donde
e: Espesor de las láminas 0.006 cm
log=(178 (0.012m+0.010m ))−1.26
log=2.59m
1.2.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)
h1=K∗( V 2
2 g )
Dónde:
K = Constante empírica ~= 3,5
g=Aceleración de la gravedad (g)
Remplazando
h1=3.5∗( (0.56m / s)2
2∗(9.81m / s2))h1=19.2
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1.2.10. Perdida de carga en los canales (h2)
1.2.10.1. Perímetro mojado (P)
P=2H+a
P= (2 )∗(2.15m)+0.012m
P=4.31m
1.2.10.2. Radio hidráulico (r)
r=A /P
r=0.025m /4.21m
r=0.006m
Perdida de carga en los canales:
h2=[ n∗Vr2 /3 ]2
∗l
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h2=[ 0.030∗0.560.0062 /3 ]
2
∗336
h2=2924
1.2.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)
ht=h1+h2
ht=19.2+2924
ht=2943
1.2.12. Gradiente de Velocidad
G=√0.005∗(Vel )3/(r∗µ)
G=√0.005∗(0.56 )3/(0.006∗0.00012)
G(S−1)=36
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1.3. CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_3
1.3.1. Valor inicial de velocidad (V):
0.42m/s
1.3.2. Longitud Total del canal (L)
L=V∗TR
Dónde:
V= Velocidad
TR: Tiempo de retención en cada tramo
Remplazando
L=0.42m / s∗10min∗60
L=252m
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1.3.3. Área de flujo en los canales(A)
A=Q /V
A=(0.014m3/s)/(0.42m/ s)
A=0.033m2
1.3.4. Ancho de los canales (a)
a=A/H
Donde
H: Altura del Agua en el flocurador (mts)
a=0.033m3/2.20m
a=0.015m
1.3.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas
d=1.5∗a
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d=1.5∗0.015m
d=0.02m
1.3.6. Ancho del floculador (B)
B=b+d
Dónde:
b: Ancho de las láminas (mts)
B=(1.89m+0.02m )−0.02
B=1.89m
1.3.7. Número de Canales (N)
N=L /B
N=252m /1.89m
N=133
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1.3.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)
log=N (a+e)
Donde
e: Espesor de las láminas 0.01 cm
log=(133 (0.015m+0.01m ))−0.34
log=3m
1.3.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)
h1=K∗( V 2
2 g )Dónde:
K = Constante empírica ~= 3,5
g=Aceleración de la gravedad (g)
Remplazando
h1=3.5∗( (0.42m /s )2
2∗(9.81m / s2))h1=14.4
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1.3.10. Perdida de carga en los canales (h2)
1.3.10.1. Perímetro mojado (P)
P=2H+a
P= (2 )∗(2.22m)+0.015m
P=4.42m
1.3.10.2. Radio hidráulico (r)
r=A /P
r=0.033m /4.22m
r=0.008m
Perdida de carga en los canales:
h2=[ n∗Vr2 /3 ]2
∗l
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h2=[ 0.030∗0.420.0082 /3 ]
2
∗252
h2=1263
1.3.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)
ht=h1+h2
ht=14.4+1263
ht=1277
1.3.12. Gradiente de Velocidad
G=√0.005∗(Vel )3/(r∗µ)
G=√0.005∗(0.42 )3/ (0.008∗0.00012)
G(S−1)=20
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1.4. MEMORIA DE CÁLCULO SEDIMENTADOR DE ALTA TASA
1.4.1. SEDIMENTACION ALTA TASA
1.4.2. Parámetros de diseño
Para la zona de Sedimentación de la Planta de tratamiento de agua potable se
tienen 2 Sedimentadores de alta tasa o flujo laminar, debido a los buenos
resultados que generan. Las características del diseño fueron escogidas de
acuerdo a los parámetros de diseño establecidos por el Reglamento Técnico del
Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000) en su título C. A
continuación se presentan los cálculos necesarios para el diseño:
Caudal de
la planta
(Qp)
Carga
hidráulica
superficial
(CHS)
Temperatura
del agua
(T (°C))
Viscosidad
cinemática
(visc)
Coeficiente de Manning
para concreto
(manning)
14 l/s 180 m3/m2d
140.0001176
m2/s0.009
0.014 m3/s0,0020833
m3/m2s
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1.4.3. Número De Unidades De Sedimentación
El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS
2000) establece que en una planta de tratamiento de agua potable deben existir al
menos dos unidades de sedimentación, partiendo de esto se cumple con el
número de unidad de sedimentadores (para trabajar con un caudal de 7 l/s)
1.4.4. Caudal por sedimentador
Qs= Qp¿Unidades
=0 .014m 3/s2
Qs=0. 007m3/s
Dónde:
Qs = Caudal del sedimentador
Qp = Caudal de la planta
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- Es importante establecer el caudal con el cual trabajaran los sedimentadores en
el momento en que alguno de ellos se encuentre en el proceso de lavado:
Qs= Qp¿Unidades
=0 .014m 3/s1
Qs=0. 014 m3/s
1.4.5. ZONA DE SEDIMENTACION
1.4.6. Área superficial Zona de sedimentación
AsZonaS= QsCHS
= 0 .007m3/ s0,0020833 m3 /m 2. s
=3 .4m2
Dónde:
Qs = Caudal del sedimentador
CHS = Carga hidráulica superficial
1.4.7. Profundidad Zona de sedimentación
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1.4.8. Largo zona se sedimentación
longZs=5 .48m
1.4.9. Longitud diagonal de la zona de sedimentación
longdiagZs=longZs*cos30
longdiagZs=5. 48m∗0 .866=5m27
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profZs=1. 82m
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1.4.10. Volumen Ocupado por las placas (Módulos tipo panal)
vol .ocup . pl=anchopl∗esppl∗profpl *# plSed
vol .ocup . pl=1.88m∗0. 02m∗5 . 48m∗1 .50=0 . 31m 3
1.4.11. Volumen zona de sedimentación
volZs=( AszonaS∗profZs)−vol .ocup . pl
volZs=(3 . 4m∗1 . 82m)−0 .31m=5 . 8m328
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1.4.12. Tiempo de retención Hidráulico
El Reglamento Técnico del sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS
2000) especifica que el tiempo deretención hidráulico en la Zona de
Sedimentación debe estar en un rango entre 10 y 15 minutos para que haya el
tiempo suficiente para que se dé el proceso de sedimentación.
TRH=VzsQs
TRH=5 . 8m30 . 007m3 /s
=829 .4 s
TRH=14 min
1.4.13. DISPOSITIVO DE RECOLECCION DE AGUA SEDIMENTADA
Para el dispositivo de recolección de agua sedimentada de cada sedimentador se
decidió continuar con las tuberías tipo diente sierra; se plantea la opción de
instalar en cada unidad dos (2) tuberías de 6 pulgadas recibiendo el fluido, que
estas a su vez entregan el agua clarificada a los tanques de agua clarificada.
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1.4.14. Tuberías Centrales
1.4.15. Tasa de desborde
El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS
2000) establece que la proporción de desborde del flujo debe ser de 6 a 12 m3/h
por metro lineal, por lo cual se asumió una tasa de desborde de 10 m3/h*m.
1.4.16. Metros de borde en la tubería
m .borde=Qstasadesb
Dónde:
Tasadesb = Tasa de desborde.
m .borde=50 . 4m3 /h10m3 /m∗h
=5m
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1.4.17. Metros de tubería
m .tub=m .borde2
m .tub=5m2
=3m
1.4.18. Numero de tubería
¿ . tub=m . tubanchoZs
¿ . tuberia=(3m5 .48m
)+2
¿ . tuberia=2
1.4.19. Caudal por tubería
Para realizar el cálculo por cada una de las tuberías se utilizó el caudal que
corresponde a cada uno de los sedimentadores cuando se encuentra alguno de
ellos en lavado para garantizar así que en el momento en que tengan que trabajar
con mayor caudal las tuberías no se rebosen.
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Qtub=Qs¿ .tuberia
Qtub=50. 4m3 /h2
=20 . 49m 3/h
Qtub=5. 69 l /s
1.4.20. Ancho y Longitud de la tubería
Ancho de la tubería (cm) 15.24Longitud de la tubería (m) 5.48
La longitud de la tubería es igual al largo de la zona de sedimentación debido a su
forma de entrega a los tanques de agua clarificada.
1.4.21. Altura máxima del agua en la tubería
hmax .agua . tub=[73∗Q . tubancho . tub ]
2/3
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hmax .agua . tub=[73∗5. 69 l /s15 .24 cm ]
2 /3
hmax .agua . tub=9cm
Nota: Con la implementación de esta nueva alternativa se cumpliría con el
numeral C.6.5.1.3. del RAS-2000 donde h máxima de agua en la tubería debe ser
mayor a 8 centímetros, en cambio sí se continua utilizando las 3 tuberías de 8
pulgadas por cada sedimentador el tirante de agua no cumplirá lo estipulado en el
RAS 2000, ya que está comprobado que se encuentra trabajando con un tirante
de 4.2 centímetros.
1.4.22. Distancia entre tuberías
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dist .entre . tub=[longZs−(ancho . tub*# tuberia )¿tuberia ]
dist .entre . tub=[1 . 90m−((15 . 24m /100 )∗2 )2 ]=0 . 62m
1.4.23. DISPOSITIVOS DE DISTRIBUCION DE AGUA FLOCULADA (TUBERIA PERFORADO)
Numero de tuberías en la planta:2
Numero de tuberías en cada sedimentador: 1
Distancia entre el muro y latubería (m): 0.8
Caudal de la tubería (m3/s): 0.007
Longitud de la tubería (m): 5.48
Diámetro de la tubería (Pulg): 12
Ancho de la tubería (m): 0.30
Altura de la tubería (m): 0.30
Altura del orificio (m): 10
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Espacio entre los orificios (m): 0.3
Numero de orificios en la tubería: 37
¿ . orif .tub=(Long . tub /esp .orif )∗2
¿ . orif .tub=(5.48/0.30)∗2
¿ . orif .tub=37
Caudal por cada orificio de la tubería (m3/s): 0,000192
Qorif . tub=Qtub/¿ . orif .tub
Qorif . tub=0.00737
=0.000192
Diámetro del orificio (pulgadas): 2
Diámetro del orificio (cm): 5
Diámetro del orificio (m): 0.05
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Área del orificio (m2): 0.002
Area.orif=(3.1416∗(0.05)2)/4
Area.orif=0.002m2
Velocidad de descarga en cada orificio (m/s): 0,15
Velo .orif=Qorfi. tub /(Cd∗0.002)
Velo .orif=0.000192/(0.64∗0.002)=0.15m /s
Radio hidráulico en el orificio (m) : 0.025
Rh=Dia .orif /2
Rh=0.052
=0.025m
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Gradiente de velocidad en orificios de la tubería (s-1):2
G .orif . tub=√ ¿0,0001176¿¿
G .orif . tub=√ ¿0,0001176¿¿
G .orif . tub=2
Área de la tubería (m2): 0.09
Area. tub=A . tub∗H .tub
Area. tub=0.30m∗0.30m
Area. tub=0.09m2
Velocidad del agua dentro de la tubería (m/s) : 0.12
Vel . agua .tub=Q . tub /(Cd∗Area. tub)
Vel . agua .tub=0.007/(0.64∗0.09)
Vel . agua .tub=0.12m / s
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1.5. CONCLUSIONES
Esta alternativa de construirun nuevo floculador de flujo horizontal se
plantea debido al análisis realizado al Floculador de flujo vertical existente
en la planta, ya que basándose en la literatura de parámetros de diseño las
unidades de flujo vertical son una solución recomendable para plantas de
capacidad mayor de 50 l/s (50 l/sa 1000 l/s). La planta de potabilización de
agua en la vereda Belén funciona con un caudal de 14 l/s, encontrándose
en el rango de diseño de caudales para un floculador de pantallas de flujo
horizontal, donde estas unidades son recomendables para caudales
menores de 50 l/s.
Se observa que tanto el gradiente de velocidad como el tiempo de retención
resultante, están dentro de los rangos estimadoscomo adecuados para el
tratamiento de este tipo de aguas, cuyos rangos deben encontrarse, entre
gradientes de 20 S-1 a 70 S-1, y para el tiempo de retención entre 20 y 30
minutos. En este diseño los gradientes están distribuidos así: cámara 1
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obtuvo un gradiente de velocidad de 40, cámara 2 gradiente 36 y cámara 3
gradiente 20 S-1. Para el tiempo de retención se observa que el tiempo en la
unidad es adecuado, debido a que coincide con el tiempo de retención
definido de 30 minutos, donde cada unidad queda trabajando con un tiempo
de 10 min.
El sistema interno del sedimentador cumple con todos los requisitos
establecidos por el reglamento técnico del sector de agua potable (RAS-
2000);con el diseño de esta estructura hidráulica de alta tasa, no solo se
permite una distribución uniforme del flujo dentro del sedimentador sino
cumplimiento del tiempo de detención que se encuentra dentro de los
rangos permitidos y adecuados para el tratamiento de aguas, cuyos rangos
deben encontrarse, entre 10 y 15 minutos, esta unidad diseñada cumple
con un tiempo de detención permitido de 14 minutos.
La carga hidráulica de la unidad tiene 180 m3/m2*d, valor aceptable en este
diseño y tomado para trabajar con placas tipo panal en el interior del
sedimentador.
Para este nuevo diseño se descartaron las tres tuberías de recolección de
agua que se encuentra sobre la superficie del sedimentador, debió a que el
cálculo de tirante de agua no puede ser inferior a 8 centímetros y con las
tres tuberías de 8 pulgadas no se cumplía con esta condición, por lo que se
decidió trabajar con dos tuberías de 6 pulgadas para cada sedimentador y
así la tubería podrá trabajar con un tirante de 9 centímetros.
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El agua proveniente de los floculadores se distribuye en cada sedimentador
por medio de un canal, este canal cuanta con un tabique localizado al fondo
y el agua ingresa por la parte inferior de este generando un choque con los
lodos precipitados regresándolos nuevamente a la superficie, para corregir
esta falla se diseñó un dispositivos de distribución de agua floculada, el cual
consta de una tubería perforada (hileras de orificio lado por lado)que evitar
el choque de agua con los lodos; esta tubería se ubicara debajo de los
panales que contiene el sedimentador.
1.6. ANEXOS
Tabla 1. Parámetros de diseño y cálculos de la cámara_1. FLOCULADOR.
Vel.prom: Velocidad promedio (m/s) 0.60Q: Caudal (l/s) 14TR: Tiempo de Retención cada tramo (min) 10
G: Gradiente de Velocidad (S-1)203640
NT: Número de Tramos 3H: Altura del Agua en el flocurador (mts) 2.1b: Ancho de las láminas (mts) 1.89Área total del floculador (m2) 4.7e: Espesor de las láminas (cm) 0.01Distancia entre laminas (m) 0.3K: Coeficiente de pérdida en las vueltas 3g: Aceleración de la gravedad (m/s2) 9.8η: Coeficiente de rugosidad de la lamina 0.03T: Temperatura (°C) 14Número de placas a instalar (unidad) 7Longitud Total del canal (L) L = Vel.prom* TR 360
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Área de flujo en los canales(A) A = Q / V 0.023Ancho de los canales (a) a = A / H 0.011
Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas d = 1,5 * a
0.02
Ancho del floculador (B) B = b + d 1.89
Número de Canales (N) N = L / B 191
Longitud del Floculador (Tramo calculado) Long = N (a + e)
2.50
Perdidas de carga en los canales h2 3512Perdida en los las vueltas (h2)Perímetro mojado (P) P = 2H + a 4.21
Radio hidráulico ® r = A / P 0.006
Perdida de carga en las vueltas (h1) 20.6
Perdida en los tramos rectosPérdida Total (hT)hT = h1 + h2
3533
Gradiente de VelocidadEn este punto se compara el valor calculado de G con el estimado inicialmente, si son iguales el cálculo termina; si no son iguales se cambia el valor de velocidad en el punto 1 y se repiten los cálculos hasta la igualdad de valores de G.
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Tabla 2. Parámetros de diseño y cálculos de la cámara_2.FLOCULADOR.
Vel.prom: Velocidad promedio (m/s) 0.56Q: Caudal (l/s) 14TR: Tiempo de Retención cada tramo (min) 10
G: Gradiente de Velocidad (S-1)203640
NT: Número de Tramos 3H: Altura del Agua en el flocurador (mts) 2.15b: Ancho de las láminas (mts) 1.89Área total del floculador (m2) 4.9e: Espesor de las láminas (cm) 0.01Distancia entre laminas (m) 0.3K: Coeficiente de pérdida en las vueltas 3g: Aceleración de la gravedad (m/s2) 9.8η: Coeficiente de rugosidad de la lamina 0.03T: Temperatura (°C) 14Número de placas a instalar (unidad) 7Longitud Total del canal (L) L = Vel.prom* TR 336Área de flujo en los canales(A) A = Q / V 0.025Ancho de los canales (a) a = A / H 0.012
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Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas d = 1,5 * a
0.02
Ancho del floculador (B) B = b + d 1.89
Número de Canales (N) N = L / B 178
Longitud del Floculador (Tramo calculado) Long = N (a + e)
2.59
Perdidas de carga en los canales h2 2924Perdida en los las vueltas (h2)Perímetro mojado (P) P = 2H + a 4.31
Radio hidráulico ® r = A / P 0.006
Perdida de carga en las vueltas (h1) 19.2
Perdida en los tramos rectosPérdida Total (hT)hT = h1 + h2
2943
Gradiente de VelocidadEn este punto se compara el valor calculado de G con el estimado inicialmente, si son iguales el cálculo termina; si no son iguales se cambia el valor de velocidad en el punto 1 y se repiten los cálculos hasta la igualdad de valores de G.
36
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Tabla 3. Parámetros de diseño y cálculos de la cámara_3.FLOCULADOR.
Vel.prom: Velocidad promedio (m/s) 0.42Q: Caudal (l/s) 14TR: Tiempo de Retención cada tramo (min) 10
G: Gradiente de Velocidad (S-1)203540
NT: Número de Tramos 3H: Altura del Agua en el flocurador (mts) 2.2b: Ancho de las láminas (mts) 1.89Área total del floculador (m2) 5.7e: Espesor de las láminas (cm) 0.01Distancia entre laminas (m) 0.30K: Coeficiente de pérdida en las vueltas 3.00g: Aceleración de la gravedad (m/s2) 9.8η: Coeficiente de rugosidad de la lamina 0.03T: Temperatura (°C) 14Número de placas a instalar (unidad) 7.7Longitud Total del canal (L) L = Vel.prom* TR 252Área de flujo en los canales(A) A = Q / V 0.033Ancho de los canales (a) a = A / H 0.015
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Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas d = 1,5 * a
0.02
Ancho del floculador (B) B = b + d 1.89
Número de Canales (N) N = L / B 133
Longitud del Floculador (Tramo calculado) Long = N (a + e)
3.01
Perdidas de carga en los canales h2 1263Perdida en los las vueltas (h2)Perímetro mojado (P) P = 2H + a 4.42
Radio hidráulico ® r = A / P 0.008
Perdida de carga en las vueltas (h1) 14.4
Perdida en los tramos rectosPérdida Total (hT)hT = h1 + h2
1277
Gradiente de VelocidadEn este punto se compara el valor calculado de G con el estimado inicialmente, si son iguales el cálculo termina; si no son iguales se cambia el valor de velocidad en el punto 1 y se repiten los cálculos hasta la igualdad de valores de G.
20
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