desarenador 2008

5/13/2018 desarenador 2008 - slidepdf.com

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Curso de Abasto de Agua

Diseño y Evaluación del

Profesores

Ing. M.Sc. Camilo Hernan Cruz In . M.Sc. Ricardo Imer V.Área de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Escuela de Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente



Curso de Abasto de Agua

Profesores

Ing. M.Sc. Camilo Hernan Cruz In . M.Sc. Ricardo Imer V.Área de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Escuela de Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente



Abasto de Agua

D esa r enac ión o D ecan tac ión

E s la s epa rac ión de las pa r tícu las m as, ,

a rena s , a ren illas y p ied ras qu e po r acc ión dela fue rza de g raved ad se s ed im en tan .

S e funda m en ta en e l p r inc ip io q ue d ice queu n s ó lid o m á s e s ad o u e e l a u a t ie n d e aprec ip ita rse a l fon do de l rec ip ien te qu e lo

co n t ien e , s i se reduc e su fic ien tem en te la.

La de sa renac ión o dec an tac ión se lleva acabo en t anque d esa renad o res .



Abasto de Agua

Funcion del Desarenador

Evitar la obstrucción de la tubería que transporta el

planta tratamiento

Controlar la intrusión de arenas que interfieren con los

rocesos de otabilización o con la o eración de la

red de distribución o de los micromedidores.



Abasto de Agua

El desarenador se ubica lo mas cerca posible a la

bocatoma, con el fin de evitar problemas de.

Debemos conseguir información sobre el material.

del mismo.

son un indicativo de erosión superficial, eventualmente

socavación de orillas, e indican el grado deconservación de la cuenca.



Abasto de Agua

Eta as de Me oramiento de Calidad deAgua en Sistemas de Abastecimiento

1. Lagos - Estanques Reducción de

Acondicionamiento

Bocatoma-Rejillas

Desarenador

flotantes, y materialgrueso.Retención deGravillas y Arenas

Filtros dinámicos enGravasFiltros de arena

SólidosRetención de algasen lagos

2. Filtros en gravas Acondicionamiento

Pretratamientos

Coagulación-floculación-

sedimentación

y retención desólidos ensuspensión y

coloides y

3.TratamientoPropiamente

Filtros lentosGranularesFiltros rápidosGranulares

Retención demicrocoloides ymicroorganismos

4.

Pos-tratamiento

Desinfección

AcondicionemientoQuímico

Inactivación de

microorganismos-ablandamiento,ajuste de pH



Diseño del Desarenador

po e se m entac n en esarena ores

A P L I C A C IÓ N V S .T I P O D E A P L I C A C IÓ N V S .T I P O D E

S E D I M E N T A C I Ó N D E

P R E S E N T A

S E D I M E N T A C I Ó N

S E D I M E N T A C I Ó N D E

P R E S E N T A

S E D I M E N T A C I Ó N

P A R T Í C U L A S E N U N AS U S P E N S I Ó N C O N B A J AC O N C E N T R A C I Ó N D E

P A R T Í C U L A S E N U N AS U S P E N S I Ó N C O N B A J AC O N C E N T R A C I Ó N D E

E LIM IN A C I N D EL A S A R E N A S ,

G R A V IL L A S Y

.P A R T Í C U L A SS E D I M E N T A N C O M O

E N T I D A D E S

D E P A R T ÍC U L A S

D I S C R E T A S

E LIM IN A C I N D EL A S A R E N A S ,

G R A V IL L A S Y

.P A R T Í C U L A SS E D I M E N T A N C O M O

E N T I D A D E S

D E P A R T ÍC U L A S

D I S C R E T A SF L O T A N T E S D E LA G U A

E X I S T E I N T E R A C C I Ó NS U S T A N C I A L C O N L A SP A R T Í C U L A S V E C I N A S .

(TIPO I) F L O T A N T E S D E LA G U A

E X I S T E I N T E R A C C I Ó NS U S T A N C I A L C O N L A SP A R T Í C U L A S V E C I N A S .

(TIPO I)

Fuen te : Metca lf & E ddy . 1999



Abasto de Agua

Sedimentación de partículas discretas enun lí uido en Re oso

Vs gFeFf



Abasto de Agua

Fuerzas durante sedimentaciónde una partícula discreta

•

• Fe : Fuerza de Empuje

.

• Resultante cuando Fg = Fe + Ff

s = e oc a e se men ac n

d

p

a

p

sC

V )1( −= ρ

(1)



Abasto de Agua

Calculo de vs. de una PartículaDiscreta

• Región de flujo laminar NR < 0.5

(Cd = 24/ N )

2d

γ ρ 18 a

s −=

υ



Abasto de Agua

Clasificación de Materiales en suspensión según el tamaño

Gravilla Gruesa mayor de 2

Fango 0,05 - 0,01

Gravilla fina 2,00 - 1,00

Arena ruesa 1 00 - 0 50

fango fino 0,01 - 005

Arcilla 0,01 - 0,001

Arena media 0,50 - 0,25 Arcilla fina 0,001 - 0,0001

Arena fina 0,25 - 0,10 Arcilla menor menor de 0,0001

, - ,



Abasto de Agua

Desarenador Ideal (Flujo Horizontal)



Abasto de Agua

Esquematización de Sedimentación Ideal de

Partículas Discretas en Camara de Flujo HorizontalL

b

hQ

Vo

Vs3Vs2

Vs1Vsc = Vs3

Vs1< Vs2 < Vs3 < Vs4



Abasto de Agua

Sedimentador de Flujo Horizontal

L

sc = s : asa super c a

h

b

Q

Velocidad critica de diseño:Vsc = Vs3Area Superficial : As = b . L

.

Tiempo teorico de Retención To =



Abasto de Agua

Considerando la particula 3 (Vs3 = Vsc)

o

h

t = o

L

t =(1) Pero también: (2)To : tiempo en atravesar el decantador

sc o

As = L * bMulti licando 2 or h.b h.b

h Ashbh L

t o

..===

o .Entonces Vsc = Q/ As : Tasa superficial



Abasto de Agua

Eficiencia del proceso(Tiempo real vs Tiempo teórico)

θ / to = V/Q / h/Vsc = Vsc V/ Qh

= = =

(adoptar de la tabla siguiente)



Abasto de Agua

θ /to=Vsc/ Vo = Número de Hazen

Condiciones

Remoción

50%

Remoción

75.0%

Remoción

87.5%

Máximo Teórico 0.50 0.75 0.875

Depósitos con muybuenos deflectores 0.73 1.52 2.37

Depósitos con buenos

deflectores 0.76 1.66 2.75

deficientes deflectoresó sin ellos 1.00 3.00 7.00



Abasto de Agua

Tipo de Particula Vso Aglomerado (cm/min) (m/h) (m/d)

Ts

Arena ( Gravedad especifica 2.65)

(Temperatura de 10-15 ºC)

Diametro (mm)

0.01 0.3 0.18 4.3

0.05 7.8 4.7 112.8

0.10 33 20 480

0.20 108 65 1560

0.50 300 180 4320

1.00 642 385 9240

2.00 1140 685 16440

.

A temperatura de 15 ºC

oc peque o e um re . - . . - . . - .

Mediano de Alumbre 0.55 - 0.85 0.33 - 0.51 7.9 - 12.2

Grande de Alumbre 0.67 - 0.92 0.40 - 0.55 9.6 - 13.2

e oc a es o tasas super c a es t p cas esedimentación de algunas partículas y aglomerados



Abasto de Agua

Control de Caudal

y Distribución de Flujo

Zona de

entradaZona de Sedimentación

Zona de

Salida

X

Viene

Bocatoma

X

a

Planta o

TanqueVertedero de Aforo

X

Pantallas o bafles

Vertedero de Excesos

a

río



Abasto de Agua

Control de Caudal

y Distribución de Flujo

Zona de

entradaZona de Sedimentación

Zona de

Salida

Viene

Bocatoma

Pantallas

aer e ero e xcesos Planta o

Tanque

Tuberia de Purga de Arenas



Abasto de Agua

• Rectangulares de Flujo Horizontal

• Circulares de Recolección Perimetral

• Ascendentes de Flujo Vertical



Abasto de Agua

esarena ores ec angu ares e u o or zon a



Abasto de Agua

esarena ores ec angu ares e u o er ca



Abasto de Agua

Desarenadores Convencionales



Abasto de Agua



Abasto de Agua

PRINCIPIOS BASICOS DE DISEÑO Y OPERACIÓN DEPRINCIPIOS BASICOS DE DISEÑO Y OPERACIÓN DE

ASPECTOS HIDRODINAMICOSASPECTOS HIDRODINAMICOS

Para obtener una adecuada eficiencia en su funcionamiento sedebe garantizar un adecuado tiempo de permanencia de la masa ara ar en as un a es, para o cua , se e e superar m ac ones

de carácter hidráulico que ocasionen:

• dentro de una unidad

Para lo cual se debe tener una buena configuración de lasestructuras de entrada y salida del tanque.

O colocar pantallas que ayuden a distribuir el flujo



Abasto de Agua

FACTORES QUE INCIDEN EN LA OCURRENCIA DEL

• Tiem o de residencia adecuado• Distribución de los tiempos de residencia (DTR)• Entradas o salidas con turbulencia• ormac n e cana es o cor oc rcu os• Zonas estancadas o espacios muertos

EN EL ANALISIS DE ESTRUCTURAS EXISTENTES SEDEBE REALIZAR PRUEBAS PARA CHEQUEARESTOS FACTORES



Abasto de Agua

FACTORES EN EL DISEÑO DE DESARENADORES

• Por lo eneral el diseño esta basado en lavelocidad de flujo y el porcentaje de remoción

usando gráficos de isoremoción.

• seria mas racional si estuviera basado en laeficiencia de remoción y la velocidad dese men ac n e as par cu as.

dependen del diámetro de las partículas a Remover.



Abasto de Agua Diseño del Desarenador

CaudalFlujograma de Diseño

dp VscEficiencia

Profundidad

ToTr

Vólumen

Volumen delodos

y de localización

Area Pantalla perforada

Localización

DimensionesB, L Vertederos de

Orifico de desagueTubería de desague

Vh < 20 VscVa < Vh

,salida Tuberia de

Aducciíon



DESARENADOR:

Número unidades.

.Se proyecta una tubería para el caso de

mantenimiento ó daño unidades

Relación Lar o a ancho.Para aproxim. al flujo pistón L/b: 3 a 5

Profundidad.Entre 1.5 – 4.5 m



Abasto de Agua

ECUACIÓN DE EFICIENCIA DE REMOCIÓN:

• Distribución de tamaños de artículas.Tamaño de partículas totalmente

removidas por el tanque.

dsc=[18 Q/(S-1)gbL]0.5 {m}

δa

=



Abasto de Agua

ECUACIÓN DE VELOCIDAD DE ARRASTRE

• Velocidad de arrastre de Tamaño departículas totalmente removidas por el tanque.

VARSC=[k(S-1)gd2SC / 3v] * (Q/b)0.125

δp =

δa

k < U*/W Ecuación de Rouse

U*=(τ0/ρ)

0.5

τ=Esfuerzo cortante {kg/cm

2

}



Abasto de Agua

DIMENSIONES DEL DECANTADOR

υb=[ 3.51Q/dsc(k(S-1)gh)½ ]*[ /dsc(k(S-1)gh)½]0.7

υL= 5.13kh * [dsc (k(S-1)gh)½ / ]2.7



Abasto de Agua

ECUACIÓN DE VELOCIDAD DE ARRASTRE :

• en terminos de las dimensiones de la zona desedimentacion de la Unidad.

ARRSC=[6kQ/bL]*(Q / b )0.125

{m/s}

= * 0.125



Abasto de Agua Diseño del Desarenador

CaudalFlujograma de Diseño

dp VscEficiencia

Profundidad

ToTr

Vólumen

Volumen delodos

y de localización

Area Pantalla perforada

Localización

DimensionesB, L Vertederos de

Orifico de desagueTubería de desague

Vh < 20 VscVa < Vh

,salida Tuberia de

Aducciíon



DESARENADOR:

Zona de sedimentación.

L/ b entre 3 y 5; As= bL, reemplazar L en

Vertedero de excesos

Q=1.84 LH3/2

(Ecuación de Francis)Cámara de entrada

Ancho B/3 a B/2 (típico).

ong u e n a por ver e ero excesos +

4H (si existe vertedero de aforo)



DESARENADOR:

Pantalla deflectora..

Adoptar orificios y tamaño (no debilitar pantalla-

Adoptar altura H/2 ó mayor

Zona de salida:= 3/2. . .

b. Canal de derivación.

.velocidad de arrastre) altura H/2 y d> 1.5Hv(d=distancia entre pantalla y vertedero salida)



DESARENADOR:

Zona de Lodos.Tolva (pendientes entre 1 y 8%). Pendientes

Lon itudinales transversales. Distancia de desague L/3 (medido desde la pantalla

.

. Compuerta de lavado y cámaras.esaguar ver e ero excesos y purga

19. Diseño de la descarga al río.Entregar mínimo 0.30 m por encima del fondo.

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