GUÍA PARA EL DISEÑO DE DESARENADORES Y …itacanet.org/esp/agua/Seccion 6 Tratamiento de agua/Guia... · -Sedimentos: Materiales procedentes de la sedimentación. -Sólidos decantables

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  • GUA PARA EL DISEO DE DESARENADORES Y SEDIMENTADORES

    Lima, 2005

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 2 -

    Tabla de contenido

    Pgina 1. Objetivo ............................................................................................................... 3 2. Definiciones ......................................................................................................... 3 3. Aplicacin ............................................................................................................ 3 4. Consideraciones generales ................................................................................... 3

    4.1. Pretratamiento y acondicionamiento previo ............................................... 3 4.2. Unidades de acondicionamiento previo y pretratamiento ........................... 4 4.3. Variables que afectan la sedimentacin ...................................................... 4 4.4. Informacin bsica para el diseo ............................................................... 5 4.5. Estudio de campo ........................................................................................ 5 4.6. Alternativas de pretratamiento y acondicionamiento previo ...................... 5 4.7. Anlisis de la calidad del agua de la fuente ................................................ 7 4.8. Anlisis de riesgo y vulnerabilidad de instalaciones .................................. 7

    5. Diseo del desarenador ........................................................................................ 8 5.1. Componentes .............................................................................................. 8 5.2. Criterios de diseo ...................................................................................... 9 5.3. Dimensionamiento .................................................................................... 14

    6. Diseo del sedimentador .................................................................................... 16 6.1. Componentes ............................................................................................ 16 6.2. Criterios de diseo .................................................................................... 18 6.3. Dimensionamiento .................................................................................... 20

    7. Ejemplos aplicativos .......................................................................................... 21 7.1. Para diseo de un desarenador .................................................................. 21 7.2. Para diseo de un sedimentador ................................................................ 24

    8. Bibliografa ......................................................................................................... 27 Grficos y anexos............................................................................................................ 28

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

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    Especificaciones tcnicas para el diseo de desarenadores y sedimentadores

    1. Objeto

    Establecer criterios para el diseo de las unidades de pretatamiento y acondicionamiento previo, desarenadores y sedimentadores para sistemas de abastecimiento de agua rural.

    2. Definiciones

    - Coloides: Partculas muy pequeas de 10 a 1000 Angstrom, que no se sedimentan si

    no son coaguladas previamente. - Desarenador: Componente destinado a la remocin de las arenas y slidos que

    estn en suspensin en el agua, mediante un proceso de sedimentacin. - Partculas: Slidos de tamao lo suficientemente grande para poder ser eliminados

    por una filtracin. - Partcula discreta: Partcula que no cambia de caractersticas durante la cada. - Sedimentador o Decantador: Dispositivo usado para separar, por gravedad, las

    partculas en suspensin en una masa de agua. - Sedimentacin: Proceso de depsito y asentamiento por gravedad de la materia en

    suspensin en el agua. - Sedimentacin simple: Proceso de depsito de partculas discretas. - Sedimentos: Materiales procedentes de la sedimentacin. - Slidos decantables o sedimentables: Fraccin del total de slidos en el agua que

    se separan de la misma por accin de la gravedad, durante un periodo determinado. - Turbiedad: Claridad relativa del agua que depende, en parte, de los materiales en

    suspensin en el agua. - Vertedero Sutro: Dispositivo de control de velocidad

    3. Aplicacin

    La aplicacin de la presente gua ser en sistemas rurales y pequeas localidades.

    4. Consideraciones generales

    4.1. Pretratamiento y acondicionamiento previos

    El sistema de pretratamiento es una estructura auxiliar que debe preceder a cualquier sistema de tratamiento. Esta estructura persigue principalmente los objetivos de reducir los slidos en suspensin de distintos tamaos que traen consigo las aguas

    La mayora de las fuentes superficiales de agua tienen un elevado contenido de

    materia en estado de suspensin, siendo necesaria su remocin previa, especialmente en temporada de lluvias.

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    Los procedimientos de separacin de material muy grueso (rejillas: gruesas y finas) se realizan o estn relacionados a las captaciones. Se considera como pretratamientos y acondicionamientos previos en la planta, a unidades como desarenadores y sedimentadores.

    En estas unidades se considera que las partculas, aun siendo de diferentes tamaos,

    se comportan como partculas discretas y aisladas. La sedimentacin es un proceso muy importante. Las partculas que se encuentran

    en el agua pueden ser perjudiciales en los sistemas o procesos de tratamiento ya que elevadas turbiedades inhiben los procesos biolgicos y se depositan en el medio filtrante causando elevadas prdidas de carga y deterioro de la calidad del agua efluente de los filtros.

    4.2. Unidades de acondicionamiento previo y pretratamiento

    a) Desarenador

    Tiene por objeto separar del agua cruda la arena y partculas en suspensin gruesa, con el fin de evitar se produzcan depsitos en las obras de conduccin, proteger las bombas de la abrasin y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. El desarenado se refiere normalmente a la remocin de las partculas superiores a 0,2 mm.

    b) Sedimentador

    Similar objeto al desarenador pero correspondiente a la remocin de partculas inferiores a 0,2 mm y superiores a 0,05 mm.

    4.3. Variables que afectan la sedimentacin a) Corrientes de densidad

    Son las corrientes que se producen dentro del tanque por efecto de las diferencias de densidad en la masa de agua y son ocasionadas por un cambio de temperatura (trmica) y/o por diferencias en la concentracin de las partculas suspendidas en las distintas masas de agua (de concentracin).

    b) Corrientes debidas al viento

    El viento puede producir corrientes de suficiente intensidad como para inducir cambios en la direccin del flujo.

    c) Corrientes cinticas

    Pueden ser debido al diseo impropio de la zona de entrada o de salida (velocidad de flujo excesiva, zonas muertas, turbulencias) o por obstrucciones en la zona de sedimentacin.

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    4.4. Informacin bsica para el diseo

    La informacin bsica para el diseo es la siguiente:

    a) Caudal de Diseo Las unidades en una planta de tratamiento sern diseadas para el caudal mximo diario.

    b) Calidad fisicoqumico del agua

    Dependiendo del la calidad del agua cruda, se seleccionarn los procesos de pretratamiento y acondicionamiento previo.

    c) Caractersticas del clima

    Variaciones de temperatura y rgimen de lluvias. 4.5. Estudio de campo

    Para efectuar los diseos de un sistema de tratamiento deben realizarse los siguientes estudios a nivel de campo:

    a) Estudio de fuentes: que incluya los aforos y los regmenes de caudal de por lo

    menos los ltimos tres aos. b) Zona de ubicacin: levantamiento topogrfico a detalle, anlisis de riesgo y

    vulnerabilidad de ella a desastres naturales. c) Anlisis de suelos y geodinmica d) Anlisis de la calidad del agua.

    4.6. Alternativas de pretratamiento y acondicionamiento previo

    La seleccin de los procesos depender de la calidad del agua, los riesgos sanitarios

    involucrados, y la capacidad de la comunidad. Normalmente las plantas de tratamiento de agua en el medio rural utilizan los desarenadores y sedimentadores convencionales.

    Figura 1. Desarenador convencional.

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    Cuadro 1. Alternativas de pretratamiento de acuerdo a la calidad del agua cruda para plantas de Filtracin lenta.

    Turbiedad UNT E. Coli NMP

    < 250 < 500 < 1000

    < 1000 / 100 ml Sedimentacin sedimentacin desarenacin

    + sedimentacin

    < 10000 / 100 ml sedimentacin sedimentacin desarenacin

    + sedimentacin

    Todas las alternativas tienen prefiltros y filtros lentos.

    4.7. Anlisis de la calidad del agua de la fuente

    Los anlisis requeridos para la seleccin de un sistema de tratamiento deben basarse, como mnimo, en los siguientes parmetros bsicos de calidad del agua.

    - E. Coli, se aceptan como alternativa las bacterias coliformes fecales. - Turbiedad.

    En aquellos lugares donde se tenga evidencia de la existencia de sustancias nocivas o

    metales pesados se debern exigir los anlisis respectivos. 4.8. Anlisis de riesgo y vulnerabilidad de instalaciones

    Las instalaciones de tratamiento tienen que ser diseadas bajo un anlisis de riesgo y vulnerabilidad ante situaciones de desastres naturales y/o condiciones del entorno local a fin de proteger la infraestructura y el servicio de agua a la poblacin.

    a) Anlisis de riesgo

    Los diseos deben contemplar los riesgos que conllevan las amenazas ms frecuentes de fenmenos naturales y otros predominantes en la zona: lluvias, sequas, sismos, etc., principalmente en cuanto a su ubicacin.

    b) Vulnerabilidad

    De las estructuras e instalaciones a:

    - Crecidas e inundaciones. - Perodos de sequa. - Contaminacin de la fuente. - Intensidad y magnitud de sismos. - Erosin.

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    Figura 2. Sedimentador convencional. En los casos donde la calidad del agua lo requiera y las caractersticas de la

    comunidad lo permitan se utilizarn sedimentadores laminares, que por su mayor complejidad constructiva, adems del cuidado de la operacin y mantenimiento es ms recomendable para zonas rurales donde se pueda contar con mano de obra calificada.

    Existe la posibilidad en caso de ser necesario, el acondicionamiento de placas o

    lminas en sedimentadores convencionales a fin de mejorar su eficiencia, transformndolos en sedimentadores laminares con la ventaja de contar con una mayor rea de sedimentacin por metro cuadrado de superficie.

    En el cuadro 1 se muestra las distintas alternativas de pretratamiento del agua en el

    medio rural. (vase anexo 1).

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    5. Diseo del desarenador

    5.1. Componentes

    Esta unidad se puede dividir en cuatro partes o zonas.

    Figura 3. Desarenador (Planta y corte longitudinal).

    a) Zona de entrada

    Tiene como funcin el conseguir una distribucin uniforme de las lneas de flujo dentro de la unidad, uniformizando a su vez la velocidad.

    b) Zona de desarenacin

    Parte de la estructura en la cual se realiza el proceso de depsito de partculas por accin de la gravedad.

    c) Zona de salida

    Conformada por un vertedero de rebose diseado para mantener una velocidad que no altere el reposo de la arena sedimentada.

    d) Zona de depsito y eliminacin de la arena sedimentada

    Constituida por una tolva con pendiente mnima de 10% que permita el deslizamiento de la arena hacia el canal de limpieza de los sedimentos.

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    5.2. Criterios de diseo

    - El periodo de diseo, teniendo en cuenta criterios econmicos y tcnicos es de 8 a 16 aos.

    - El nmero de unidades mnimas en paralelo es 2 para efectos de mantenimiento. En

    caso de caudales pequeos y turbiedades bajas se podr contar con una sola unidad que debe contar con un canal de by-pass para efectos de mantenimiento.

    Figura 4. Desarenador de 2 unidades en paralelo (planta).

    Figura 5. Desarenador de 1 unidad con by pass (planta).

    - El periodo de operacin es de 24 horas por da. - Debe existir una transicin en la unin del canal o tubera de llegada al desarenador

    para asegurar la uniformidad de la velocidad en la zona de entrada.

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    - La transicin debe tener un ngulo de divergencia suave no mayor de 12 30.

    - La velocidad de paso por el vertedero de salida debe ser pequea para causar menor

    turbulencia y arrastre de material (Krochin,V=1m/s). - La llegada del flujo de agua a la zona de transicin no debe proyectarse en curva

    pues produce velocidades altas en los lados de la cmara.

    - La relacin largo/ancho debe ser entre 10 y 20. - La sedimentacin de arena fina (d

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    Cuadro 2. Relacin entre dimetro de las partculas y velocidad de sedimentacin.

    Material

    Limite de las

    partculas (cm)

    # de Reynolds Vs Rgimen Ley Aplicable

    Grava

    >1.0 >10 000 100 Turbulento

    Newton

    Arena Gruesa

    0.100 0.080 0.050 0.050 0.040 0.030 0.020 0.015

    1 000 600 180 27 17 10 4 2

    10.0 8.3 6.4 5.3 4.2 3.2 2.1 1.5

    Transicin

    Allen

    Arena Fina

    0.010 0.008 0.006 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001

    0.8 0.5

    0.24 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

    0.8 0.6 0.4 0.3 0.2

    0.13 0.06

    0.015

    Laminar

    Stokes

    - La descarga del flujo puede ser controlada a travs de dispositivos como vertederos

    (sutro) o canales Parshall (garganta).

    a) Si el flujo es controlado por un vertedero sutro tenemos la relacin:

    Siendo: a: altura mnima (m) b: ancho de la base (m) H: altura del agua (m)

    =

    adgVs 82.1

    ( )

    = 3/1

    3/2

    /22.0

    dgVs a

    2

    181 dgVs a

    =

    =3

    74.2 aHabQ

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    La forma de las paredes del vertedero es dada por:

    Una alternativa de clculo para este tipo de vertedero es partiendo de la ecuacin: Q = 1.84 l h3/2

    en donde: Q: Gasto sobre el vertedero (m3/seg.)

    l : Ancho del vertedero (m) h : Carga sobre el vertedero (m)

    Agrupando la ecuacin: Q = 1.84 ( l h1/2 ) h , tenemos que Q varia con la altura. Entonces es necesario que el valor dentro del parntesis sea una constante K.

    Luego para un Qmax (m3/seg), Atmax (m2) y Wmax (m) obtenemos el hmax (m) y

    lmax (m). Determinamos la constante k = l * h1/2 , y hallamos los valores de lmedio, lmin,

    hmedio y hmin a partir de las relaciones indicadas anteriormente y de los Qmedio y Qmin.

    VsQAs =

    VhQAt =

    wAth =

    wAsl =

    ay

    bx arctg21

    =

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    Figura 6. Planta y Corte de vertedero

    b) Si el flujo es controlado por un Parshall (garganta), tenemos la ecuacin:

    Siendo: k constante 1,85 (sistema mtrico) Q caudal (m3/seg) Vh velocidad horizontal (m/seg)

    Determinamos la altura mxima hmax (m), altura mnima hmin (m), ancho mximo

    wmax (m) y ancho mnimo wmin (m) para los caudales mximo y mnimo respectivamente para un ancho de garganta b.

    2/3kbhQ =

    =

    =

    hh hVQ

    Vkbhw

    23

    23 2/1

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    El corte transversal del canal debe ser parablico o aproximarse bastante a la parbola.

    Figura 7. Seccin parablica del Parshall

    Figura 8. Parshall - Planta y Corte 5.3. Dimensionamiento

    - Se determina la velocidad de sedimentacin de acuerdo a los criterios indicados

    anteriormente en relacin a los dimetros de las partculas. Como primera aproximacin utilizamos la ley de Stokes.

    Siendo: Vs : Velocidad de sedimentacin (cm/seg) D : Dimetro de la partcula (cm)

    : Viscosidad cinemtica del agua (cm2/seg) :

    21181 dgVs s

    =

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    - Al disminuir la temperatura aumenta la viscosidad afectando la velocidad de sedimentacin de las partculas. (aguas fras retienen sedimentos por periodos ms largos que cursos de agua ms calientes) (vase anexo 2 - Tabla de densidad y viscosidad del agua).

    - Se comprueba el nmero de Reynolds :

    - En caso que el nmero de Reynolds no cumpla para la aplicacin de la ley de Stokes (Re

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    Siendo: : Factor de forma (0.04, arenas unigranulares no adheribles) Vd : Velocidad de desplazamiento (cm/seg) F : Factor de rugosidad de la cmara

    Estimamos el valor de f mediante el grfico 4.

    Siendo: : 1*10-1 cm Vh : Velocidad horizontal (cm/seg) Rm : Radio medio hidrulico(cm)

    - Determinamos la velocidad horizontal (Vh), mediante la ecuacin.

    - Luego se debe cumplir la relacin Vd > Vh, lo que asegura que no se producir la

    resuspensin. - Las dimensiones de ancho, largo y profundidad sern de tal forma que se cumpla las

    relaciones determinadas en los criterios de diseo mencionadas anteriormente.

    - La longitud de la transicin de ingreso la determinamos mediante la ecuacin:

    Siendo: : ngulo de divergencia (12 30) B : Ancho del sedimentador (m) b : Ancho del canal de llegada a la transicin (m)

    6. Diseo del sedimentador 6.1. Componentes

    Esta unidad se puede dividir en cuatro partes o zonas.

    th A

    QV =

    tg*21bBL =

    hm VRR

    *4=

    KRm4

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    Figura 9. Sedimentador (Planta y Corte Longitudinal).

    a) Zona de entrada Estructura hidrulica de transicin, que permite una distribucin uniforme del flujo dentro del sedimentador.

    b) Zona de sedimentacin

    Consta de un canal rectangular con volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partculas. La direccin del flujo es horizontal y la velocidad es la misma en todos los puntos, flujo pistn.

    c) Zona de salida

    Constituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la finalidad de recolectar el efluente sin perturbar la sedimentacin de las partculas depositadas.

    d) Zona de recoleccin de lodos

    Constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y una tubera y vlvula para su evacuacin peridica.

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    6.2. Criterios de diseo

    - El periodo de diseo, teniendo en cuenta criterios econmicos y tcnicos es de 8 a 16 aos.

    - El nmero de unidades mnimas en paralelo es de dos (2) para efectos de mantenimiento. - El periodo de operacin es de 24 horas por da. - El tiempo de retencin ser entre 2 - 6 horas. - La carga superficial ser entre los valores de 2 - 10 m3/m2/da. - La profundidad del sedimentador ser entre 1,5 2,5 m. - La relacin de las dimensiones de largo y ancho (L/B) ser entre los valores de 3 - 6. - La relacin de las dimensiones de largo y profundidad (L/H) ser entre los valores de 5 - 20. - El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10% para facilitar el

    deslizamiento del sedimento. - La velocidad en los orificios no debe ser mayor a 0,15 m/s para no crear

    perturbaciones dentro de la zona de sedimentacin. - Se debe aboquillar los orificios en un ngulo de 15 en el sentido del flujo. - La descarga de lodos se debe ubicar en el primer tercio de la unidad, pues el 80%

    del volumen de los lodos se deposita en esa zona. - Se debe efectuar experimentalmente la determinacin del volumen mximo que se

    va a producir. - El caudal por metro lineal de recoleccin en la zona de salida debe ser igual o

    inferior a 3 l/s. - Se debe guardar la relacin de las velocidades de flujo y las dimensiones de largo y

    altura.

    VsV

    HL H=

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    - La seccin de la compuerta de la evacuacin de lodos (A2) debe mantener la relacin. Donde t es el tiempo de vaciado.

    - La ubicacin de la pantalla difusora debe ser entre 0,7 a 1,00 m de distancia de la pared de entrada.

    - Los orificios ms altos de la pared difusora deben estar a 1/5 o 1/6 de la altura (H) a

    partir de la superficie del agua y los ms bajos entre 1/4 1/5 de la altura (H) a partir de la superficie del fondo.

    tHAsA*4850

    *2 =

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    - 20 -

    6.3. Dimensionamiento

    - Determinar el rea superficial de la unidad (As), que es el rea superficial de la zona

    de sedimentacin, de acuerdo a la relacin:

    Siendo: Vs : Velocidad de sedimentacin (m/seg) Q : Caudal de diseo (m3/seg)

    - Determinar las dimensiones de largo L (m), ancho B (m) y altura h (m) de manera

    tal que se cumplan las relaciones o criterios mencionados anteriormente. Considerando el espaciamiento entre la entrada y la cortina o pared de distribucin de flujo.

    VsQAs =

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    - 21 -

    - Determinar la velocidad horizontal VH (m/seg) de la unidad mediante la ecuacin. El cual debe cumplir con las relaciones mencionadas anteriormente.

    - Determinar el tiempo de retencin To (horas), mediante la relacin:

    - Determinar el nmero de orificios, cumpliendo con los criterios de diseo.

    Siendo: Vo : Velocidad en los orificios (m/seg) Q : Caudal de diseo (m3/seg) Ao : rea total de orifcios (m2)

    Siendo: ao : rea de cada orificio (m2) n : nmero de orificios

    7. Ejemplos aplicativos 7.1 Para el diseo de un desarenador

    Se tiene como datos:

    Caudal de Diseo: 20 lps Densidad relativa de la arena: 2,65 Dimetro de la partcula: 0,02 cm Temperatura del agua: 20 C Entonces:

    - De la tabla del anexo 2. Viscosidad Cinemtica () = 1.0105x10-2 cm2/seg.

    Luego, de la frmula:

    Se tiene velocidad de sedimentacin (Vs) = 3.55 cm/seg.

    HBQVH *

    *100=

    QHAsTo*3600

    *=

    VoQAo =

    aoAon =

    21181 dgVs s

    =

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    - 22 -

    - Se comprueba el nmero de Reynolds:

    Re= 7.02 > 0,5; por lo tanto, no se encuentra en la zona de la ley de Stokes. Se realiza un reajuste mediante el grafico 1.

    Trmino del dimetro:

    Trmino de la velocidad de sedimentacin:

    Luego Vs = 2.54 cm/seg. Comprobamos nuevamente el Re = 5.02 Entonces se encuentra en la zona de transicin (ley de Allen).

    - Se determina el coeficiente de arrastre:

    CD = 6.46

    Entonces la Velocidad de Sedimentacin ser:

    Vs = 2.58 cm/seg.

    Si se asume una eficiencia del 75%, de acuerdo con la grafica 3 se adopta un coeficiente de seguridad igual a 1,75.

    dVs *Re =

    34.0324 ++=RR

    CD

    ( ) dCgVs s

    D

    *1*34 =

    =As

    segurcoeficQVs .*

    ( )[ ] 11 3/1 = sgVs

    ( ) 02.513/1

    2 =

    dg s

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    - 23 -

    De tal manera que se obtiene el rea superficial (As) = 1.37 m2 - Se determina las dimensiones de largo, ancho y profundidad respetando los

    criterios de diseo. Largo : l = 5 m Ancho : B = 0,5 m Profundidad : h = 0,4 m Luego la velocidad horizontal:

    Vh = 10 cm/seg

    Se determina el valor de rugosidad de la cmara mediante:

    Luego se ingresa a la grafica 4, de donde se tiene f = 0,027.

    - Se determina la velocidad de desplazamiento o resuspensin:

    Vd = 19.56 cm/seg

    Lo que indica que no habr resuspensin pues Vd > Vh .

    - Se determina el periodo de retencin:

    PR = 50 seg

    Se determina la longitud del tramo de transicin.

    th A

    QV =

    hm VRR

    *4=

    KRm4

    ( )dgfkVd s 1

    8 =

    tg*21bBL =

    caudalvolumenPR =

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    - 24 -

    L = 0.25 m

    a) Si se tiene un control por vertedero proporcional (sutro)

    Caudal mximo : 20 lps Caudal medio : 10 lps Caudal mnimo : 5 lps

    Ancho mximo, lmax = 0.04 m rea transversal media, Atmedia = 0.1 m2 rea transversal mnima, Atmin = 0.05 m2 Altura media, hmedia = 0,2 m Altura mnima, hmin = 0,1 m Valor de K = 0,027 Entonces : lmedia = 0,061 m lmin = 0,086 m

    b) Si se tiene un control por garganta o Parshall

    Se asume el ancho de la garganta, b = 0,08 m

    Entonces se tiene:

    Altura mxima, hmax = 0,26 m Altura mnima, hmin = 0,10 m

    Ancho mximo, wmax = 1,14 m Ancho mnimo, wmin = 0,72 m.

    7.2 Para el diseo de un sedimentador Se tiene como datos:

    Caudal de diseo: Q = 0.02 m3/seg Velocidad de sedimentacin: Vs = 0.0011 m/seg

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 25 -

    - Se determina el rea superficial de la unidad (As).

    As = 18,18 m2

    - Se asume un ancho del sedimentador y se determina la longitud de la zona de

    sedimentacin.

    B = 2,4 m

    - Se asume la distancia de separacin entre la entrada y la pantalla difusora.

    L1 = 0,7 m

    Entonces se tiene como longitud de la unidad: L = L1 + L2 = 8,28 m

    Se verifica si cumple la relacin de L/B de los criterios de diseo: L/B = 3,45 - Se asume la profundidad

    H = 1,5 m

    Se verifica si cumple la relacin L/H de los criterios de diseo: L/H = 5,05

    Se determina la velocidad horizontal VH.

    VH = 0,55 cm/seg

    - Se determina el periodo de retencin:

    To = 0,38 horas = 22,73 min

    - Con una pendiente de 10% en el fondo de la unidad se tiene como altura mxima:

    H = H + 0,1H = 2,26 m

    VsQAs =

    HBQVH *

    *100=

    mBAsL 58.72 ==

    caudalvolumenTo =

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 26 -

    - Con un vertedero de salida de longitud de cresta igual al ancho de la unidad se tiene como altura de agua sobre el vertedero.

    H2 = 0,03 m

    - Para el diseo de la pantalla difusora se tiene:

    Se asume una velocidad de paso entre los orificios: Vo = 0,1 m/seg

    Se determina el rea total de los orificios

    Ao = 0,2 m2

    Se adopta un dimetro de orificio: do = 0.,75 m

    Entonces se determina el rea de cada orificio: ao = 0,0044 m2

    Se determina el nmero de orifcios:

    n = 45

    Se determina la porcin de altura de la pantalla difusora con orificios:

    h = H - 2/5 H h = 0,9 m

    Se asume un nmero de filas de orificios nf = 5 Entonces se tiene el nmero de columnas nc = 9

    Se determina el espaciamiento entre filas:

    a1 = 0,18 m

    3/2

    84.12

    =B

    QH

    VoQAo =

    aoAon =

    nfha =1

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 27 -

    Se determina el espaciamiento entre columnas:

    a2 = 0,48 m

    8. Bibliografa

    - CEPIS; Ing. Cnepa de Vargas Lidia; Programa regional para la promocin del uso de tecnologas apropiadas en saneamiento bsico; CEPIS; Lima; 2000.

    - CEPIS, Ing. Lidia Cnepa de Vargas; Programa Regional HPE/OPS/CEPIS de

    mejoramiento de la calidad del agua para consumo humano, Tratamiento -Filtracin Lenta, Manual: I, II, III; CEPIS; Lima; 1992.

    - CEPIS; Ing. Lidia Cnepa de Vargas, Ing. Jos M. Prez; "Gua para diseo de

    plantas de filtracin lenta para el medio rural"; Manual DTIAPAN C-3; Lima; 1983 - CEPIS; Ing. Lidia Cnepa de Vargas; "tratamiento de agua para consumo humano",

    plantas de filtracin rpida, Manual I; CEPIS; Lima; 2004 - CEPIS; Programa Regional HPE/OPS/CEPIS de mejoramiento de la calidad del

    agua para consumo humano- Plantas modulares para tratamiento de agua; segunda edicin; Lima; 1990.

    - Christopher R. Schulz, Daniel A. Okun; "Tratamiento de agua superficiales para

    pases en desarrollo"; Editorial Limusa S.A.; Mxico; 1998. - Jorge Arboleda Valencia; "Teora y prctica de la purificacin del agua"; Tomo 1;

    Colombia; 2000. - G. Fair, J. Geyer, D. Okun; "Water Purification and Wastewater Treatment and

    Disposal"; Volumen 2; USA, 1968. - G. Rivas Mijares; "Tratamiento de aguas residuales"; Segunda Edicin; Espaa; 1978.

    ( )2

    112 = ncaBa

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 28 -

    s no

    no s

    s no

    no s

    s s

    no no

    s

    Fuente: "Guia para Diseo de Plantas de Filtracion Lenta para el Medio Rural"

    Desarenacin, sedimentacin,

    prefiltracin, filtracin lenta y desinfeccin

    E. Coli NMP

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 29 -

    Temperatura C

    Densidad (gr/cm3)

    Viscosidad Cinematica

    0 0.99987 1.79231 0.99993 1.73212 0.99997 1.67413 0.99999 1.61934 1.00000 1.56765 0.99999 1.51886 0.99997 1.47267 0.99993 1.42888 0.99988 1.38749 0.99981 1.347910 0.99973 1.310111 0.99963 1.274012 0.99952 1.239613 0.99940 1.206814 0.99927 1.175615 0.99913 1.145716 0.99897 1.116817 0.99880 1.088818 0.99862 1.061819 0.99843 1.035620 0.99823 1.010521 0.99802 0.986322 0.99780 0.962923 0.99757 0.940324 0.99733 0.918625 0.99707 0.897526 0.99681 0.877427 0.99654 0.858128 0.99626 0.839429 0.99597 0.821430 0.99568 0.803931 0.99537 0.787032 0.99505 0.770833 0.99473 0.755134 0.99440 0.739835 0.99406 0.725136 0.99371 0.710937 0.99336 0.697138 0.99299 0.683939 0.99262 0.6711

    Fuente: Tratamiento de Aguas Residuales, G. Rivas Mijares, 1978

    DENSIDAD Y VISCOSIDAD DEL AGUACalculadas de las tablas "International Critical"

    ANEXO N2

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 30 -

    GRAFICO N 1 Valores de Sedimentacion

    Fuente: Tratamiento de Aguas Residuales, G. Rivas Mijares, 1978

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 31 -

    GRAFICO N2

    Velocidad de Sedimentacion

    Fuente: Water Purification and Wastewater Treatment and Disposal G. Fair, J. Geyer, D. Okun, 1968

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 32 -

    GRAFICO N3 Curvas de Comportamiento

    Fuente: Tratamiento de Aguas Residuales, G. Rivas Mijares, 1978

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 33 -

    GRAFICO N4 Resistencia para Corrientes

    Fuente: Tratamiento de Aguas Residuales, G. Rivas Mijares, 1978

  • OPS/CEPIS/05.158 UNATSABAR

    - 34 -

    ABREVIATURAS DE TERMINOS H, h Altura B, w Ancho At Area o Seccin Transversal As Area Superficial Q Caudal o Gasto de Diseo CD Coeficiente de Arrastre s Densidad de la Arena Densidad del agua d Dimetro de la partcula f Factor de Rugosidad de la Cmara K Factor de forma g Gravedad L, l Longitud Re Nmero de Reynolds Vs Velocidad de Sedimentacin Viscosidad Cinemtica del agua Vd Velocidad de desplazamiento o resuspensin Vh Velocidad Horizontal del Flujo