DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS

MEMORIA DE CALCULOS DE LA

NUEVA PLANTA DE FILTRACIÓN RÁPIDA DE

SAN JACINTO – TUMBES

Ing. Lidia Canepa de Vargas

Especialista en Tratamiento de Agua

para Consumo Humano

DIMENSIONAMIENTO DE LA PLANTA

CALCULO DEL DESARENADOR

Caudal de diseño de la planta, Q = 0.020 m3/s At = Q/Vh

At= 0.20/0.20

At = 1.0 m2 Sección transversal de la unidad

Velocidad horizontal

Vh = 0.20 m/s

Ancho de la unidad B= 1.00m H = At / B ; H= 1.0/1.0 H = 1.00m. Tirante máximo en la unidad

Tasa de aplicación

Tad = 45 m3/m2.h As = Q x 3600/ Tad As= 0.020x3600/45

As = 1.60m2 Área superficial del desarenador

L = As / B ,

L = 1.60 / 1.00 L = 1.60m Longitud de la zona de sedimentación de la arena

Tasa de acumulación de arena Taa = 0.03 l/m3 Vol = Q X 86400 X T x Taa/1000 Vol = 0.312m3 Volumen de la tolva

Frecuencia de limpieza de la tolva T = 6 días

Profundidad de la tolva H1 = 0.30m L1 = Vol/ B x H1

L1 = 0.312/ (0.30 x 1.0) L1 = 1.0m Largo de la tolva

CALCULO DEL PRESEDIMENTADOR

Caudal de diseño de la planta Q = 0.020 m3/s

Numero de unidades N=2

Caudal de diseño

Q= 0.010m3/s As = Q/qs

As = 0.01/15.82

As = 54.6 m2 Area superficial de la unidad

Tasa de decantación superficial qs = 15.82 m3/m2.d

Ancho de la unidad B= 3.5m Ls = As/B Ls = 54.6/3.5 Ls = 15.60m Largo de la zona de sedimentación

Long.de la estructura de entrada Le = 0.80 m L = Le + Ls + d L = 15.60 + 0.80 +0.20

L = 16.40m Largo total de la unidad

Grosor de la cortina de difusión d = 0.20m

Altura de la zona de decantación H = 2.5m Tr = As. B. H / Q Tr =54.6x3.5x 2.5/0.01

Tr = 3.8h Tiempo de retención de la unidad

h1 = (Q/1.84 B)0.67 h1 = 0.013m Altura de agua en el vertedero de entrada

Veloc. orificios de la cortina Vc = 0.077m/s Ato = Q/Vc Ato = 0.010/ 0.077

Ato = 0.130m2 Área total de orificios de la cortina difusora

Diámetro de los orificios de la cortina difusora do = 0.05m

Ao = 3.1416xdo2/4 Ao = 0.0020m2

Área de cada orificio de la cortina

N = Ato / Ao N = 0.13/0.002; N= 66 Numero de orificios en la cortina difusora

Tasa de recolección de agua presedimentada qd = 1.0 l/s.m Lr = Q/qr

Lr = 10/1.0

Lr = 10 m Longitud del sistema de recolección de agua constituido por tuberías.

Numero de tubos Nt = 4 Ltub. = Lr / Nt = 9.4/4

Ltub.=2.50m. Longitud de cada tubo de recolección.

Espaciamiento entre orificios e = 0.10m. n = Ltub/e n= 2.40/0.10 n = 24 (con un espacio de 0.05m del borde del tubo). Numero de orificios por tubo

Diámetro de los orificios d’o = 0.75pgd Al = 3.1416xd’o2/4 Al = 0.00029m2 Sección de cada orificio

Relación de velocidades para recolección uniforme R = 0.15 Ac = n Al/R Ac = 0.045m2 Sección de las tuberías de recolección.

Dr = (4 Ac/3.1416)0.67

Dr = 0.24m ≈ 10” Diámetro de las tuberías de recolección.

Prof. promedio de la tolva Pf = 1.50m Vol= B.L.Pf Vol= 143.50m3 Volumen de la tolva

Tasa de lodo asumida qL = 0.050 ml/l VL = Q. qL. 86.4 VL = 43.31m3 Volumen de lodo producido

F = Vol/VL F = 143.50/40.5 F = 3.31dias Frecuencia máxima de las descargas de lodos

Ancho de las losas b=0,27m NL = B/b NL= 3.5/0.27 NL= 13 losas Numero de losas

Diámetro de los orificios del canal de recolección de lodo do= 2”

Sc =3.1416 do2/4).NL / R Sc = 0.13 m2

D =(4 Sc/3.1416)0.67

D = 0.42m ≈ 16” Sección del canal de recolección de lodo. Diámetro de la válvula tipo compuerta de descarga de lodos

Relación de velocidades R = 0.20

Ancho del canal de desagüe b = 0.40m h = Sc/b ; h = 0.13 / 0.40 h = 0.33 ≈ 0.40 Altura del canal ajustada para instalar el niple 16”

CALCULO DEL MEZCLADOR TIPO RAMPA

Caudal Q = 20,05 l/s q = Q/B

q = 20.05/0.70

q = 0.03 l / s*m Caudal unitario

Ancho del canal B = 0.70m

Longitud de la rampa

L = 0.60m

Θ = tg-1( Eo / X)

Θ = 18.43

Grados de inclinación de la rampa

Altura de caída

Eo = 0.20

Numero de Fraude

F = 5.5 Ø = cos-1 [- F21/ (2/3 F1 K)3/2]; Ø = 5.30 Factor de resolución

a = d2 / d1

a = √ (8 F1 K/3)( cos Ø/3)

a = 8.11

Relación

d1 = 3√ q2 / ( F12 g)

d1 = 0.01 Lamina de agua antes del resalto

V1= (√ 2 g Eo/3) (cos Ø/3)

V1=1.94 m/s Velocidad al inicio del resalto

h1 = d1 / cos Θ

h1 = 0.03 Altura de agua antes del resalto

F = V1/√g h1 ; F = 5.08 Numero de Froude

H2 = d2 = a d1 ; H2= 0.11 m Altura de agua al final del resalto

L = 6(h2 - h1); L = 0.59m Longitud del resalto

hp = (h2 - h1)3/ 4 h1h2

hp = 0.14m Perdida de carga

 = ( h1 + h2) /2)L B

 = 0.03m3 Volumen del resalto

Para T = 20 C

√γ/µ = 3,115 G = √ γ / µ . ( Q h p/)

G = 1,024 s-1 Gradiente de velocidad

T = / Q; T = 1.33 s Tiempo de retención

h = 1/6 h2 ; h =0.02m Grada para contener el resalto

H3 =(Q / 1.000) / (1,84 B) 0,67 H3 =0.06 Altura de agua en el vertedero

Eo+H3 = 0.26m

hf + h2 = 0.26m Comprobación

CALCULO DEL FLOCULADOR

Tiempo de retención tramo1 Tr1 = 4.53 min.

Tr = Tr1+ Tr2+ Tr3 Tr = 21.66 min.

Tiempo total de retención

Tiempo de retención tramo2 Tr2 = 6.21 min.

Tiempo de retención tramo3 Tr3 = 10.93 min.

Velocidad tramo 1

V1 = 0.171cm./s l1= V1 Tr1 60

l1 =4.53 x 0.171 = 46.44m Longitud de canales del tramo1

Velocidad tramo 2

V2 = 0.131cm./s l2 = V2 Tr2 60

l2

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