Diseño de Filtros Descendentes

de 18

Continúa...

PROYECTO:

AUTOR:

DISEÑO DE FILTROS LENTOS DESCENDENTES

CONSIDERACIONE SPREVIAS DATOS INICIALES:CÁLCULO DE NÚMERO DE FILTROS CAUDAL DE DISEÑO (Q) = 1.804 Lts/seg1.- CRITERIO DE SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO PLANTA TRATAM. PROYECTO 6.49 m3/hN =1/4 Q N = 1.62 POBLACIÓN DE DISEÑO = 1111 HabN = Numero de FiltrosQ = caudal m3/h DISEÑAR 2 Filtro (s) ATENCIÓN ----------->>> ¡ O. K !

2. CRITERIO DE CAUDAL Se aconsegan 2 filtros si el caudal es mayor a 100 m3/día y menor a 300 m3/dia1 filtros si caudal es menor 100 m3/día

Q = 6.49 m3/h

Q (en un día) = 155.87 m3/día DISEÑAR DOS FILTOS ¡ O . K !

Nº DE FILTROS A DISEÑAR = 2 FILTRO (S)

3. CRITERIO DE POBLACIÓNSe recomienda 2 filtros para poblaciones menores a 2000 Habitantesse adoptara 2 unidades para trabajar al 65 %de Caudal en cada uno

POBLACIÓN DEL PROYECTO = 1111 Hab DISEÑAR DOS FILTOS ¡ O . K !

AQUÍ SE COLOCARÁ EL NÚMERO DE FILTROS A DISEÑARPOR TANTO SE DISEÑARÁN = 2 FILTRO (S) EN EL PROYECTO

UN FILTRO = 100 % * Q diseño Colocar % de caudal con el Tabala Nº 1DOS FILTROS = 65 %* Q diseño cual se va a diseñar el(los) filtros Criterios de diseño recomendados para Filtros Lentos en Arena

Criterio de diseño Valores Recomendados

CAUDAL DE DISEÑO DE FILTRO (S) = 65% *Q (Lts/seg) Ten States Standards Huisman and Visscher et at

(USA) Wood 1974 1987

PARÁMETROS DE DISEÑO: Periodo de Diseño (años) n.e n.e 10 a 15

Periodo de Operación(h/d) n.e 24 24

EN EL PRESENTE PROYECTO SE HA DECIDIDO: Velocidad de Filtración (m/h) 0.08 a 0.24 0.1 a 0.4 0.1 a 0.2

DISEÑAR DOS FILTROS LENTOS, LOS CUALES CADA UNO TRABAJARÁ Altura de arena (mm)

CON EL 65% DEL CAUDAL DE LA PLANTA DE POTABILIZACIÓN inicial 0.8 1.2 0.9

final n.e 0.7 0.5

Caudal de la planta (Qt) = 1.804 lts/seg Diámetro efectivo arena (mm) 0.30 a 0.45 0.15 a 0.35 0.15 a .030

Coeficiente de Uniformidad

Q por filtrar(Qf) = 0.65 *Qf 1.173 lts/seg Aceptable 2.5 < 3 < 5

0.001173 m3/seg Deseable < 2 < 3

Altura de lecho de soporte

Velocidad de filtración (Vf) = 0.10 - 0.20 m/h incluyendo el drenaje (m) 0.4 a 0.6 n.e 0.3 - 0.5

Altura de agua sobrenadante (m) 0.9 1 a 1.5 1

Velocidad adoptada = 0.200 m/h borde libre (m) n.e 0.2 a 0.3 0.1

según tabla Nº 1 Adjunta. 5.56E-05 m/seg Velocidad máxima de colector 0.5 m/seg

0.0055555555556 cm/seg Velocidad máxima en los tubos laterales 0.5 m/seg

Separación de laterales 1 a 2 m

CÁLCULO DEL AREA SUPERFICIAL Tamaño de orificio en tubos laterales < 10 mm

Separación de orificios en tubos laterales 0.10 a 0.30 m

As = Qf / Vf As = 21.114 m2

Donde: D = (4*As/PI)^1/2

Qf = caudal a filtrarse (m3/seg) D = 5.20 m

Vf = velocidad de filtración (m/seg)

POR LO TANTO EL O LOS FILTROS TENDRÁN LAS SIGUIENTES DIMENSIONES

DIÁMETRO DE LOS FILTROS LENTOS (ASUMIDO) = D = 5.20 m

ÁREA DEL FILTRO A= PI*D^2/4 A = 21.24 m

R = 2.60 m de radio

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUA FILTRADA

Velocidad de filtración = 5.56E-05 m/seg

Caudal filtrado QF = A x Vf A = Area de filtración

A = 21.24 m2

QF = 1.180E-03 m3/s

DIÁMETRO DE CADA ORIFICO (ADOPTADO) = ORIFICIO D = 6 mm

Área de cada orificio Ao = 2.83E-05 m2

VELOCIDAD EN CADA ORIFICIO (Vo) = 0.14 m/seg ADOPTADA

EL CAUDAL QUE INGRESA EN CADA ORIFICIO (Qo) SERÁ:

Qo´ = Ao x Vo

Qo´ = 3.96E-06 m3 /seg.

Nº de orificios = CAUDAL FILTRADO / CAUDAL DE CADA ORIFICIO

Nº de orificios = QF / Qo´

Nº de orificios = 298.1 POR TANTO: SE ASUME ------->>>> 336 ORIFICIOS

ASUMIMOS 8 LATERALES: 4 A CADA LADO DEL COLECTOR PRINCIPAL CON DOS ORIFICIOS

SEPARACIÓN DE ORIFICIOS (NORMA= 0.10 -0.30 m) = 0.10 m ASUMIDO

Distancia entre recolectores o laterales (NORMA = 1 a 2 m) = 1.00 m ASUMIDO

LONGITUD DE LATERALES

Nº de Laterales = 8, a cada lado del colector principal existen 4 laterales DIÁMETRO FILTRO = 5.20 m

SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE BARRIOS: LUGINUMA, PALUCO Y CANCHINAMACA

caudal en cada Filtro. Se recomienda diseñar 1 Filtro para una población infeior a 1000 Hab.

ÁREA DE FILTRACIÓN

COLECTOR PRINCIPAL

CO

LE

CT

OR

ES

LA

TE

RA

LE

S

sep = 1.00 m

LAT 1

LAT 2 LAT 3

LAT 4

INGRESAR CAUDAL DE DISEÑO

NÚMERO DE FILTROS A DISEÑAR

H8


E29


de 18

Continúa...

Long. Lateral Nº 1 = 1.90 *2 3.80 m SEP. LATERALES = 1.00 m

Long. Lateral Nº 2 = 2.30 *2 4.60 m Nº LATERALES = 4 LATERALES

Long. Lateral Nº 3 = 2.30 *2 4.60 m Dist. Lateral último a la pared = 0.60 m

Long. Lateral Nº 4 = 1.90 *2 3.80 m

Longitud Total (8 laterales)= 16.80 m

Espacio entre orificios = 0.10 m

Nº de orificios = (Long. Total / espacios entre orificios) *2 orificos c / ado

Nº de orificios = 336 orificios

CAUDAL EN CADA ORIFICIO

qo = caudal diseño / Nº de orificios

Q diseño de filtro = 1.173 lts/seg 0.001173 m3/seg

qo = 0.003491 lts/seg 0.000003491 m3/seg

CÁLCULO DEL LATERAL PRINCIPAL

CALCULAMOS EL CAUDAL QUE INGRESA AL LATERAL QUE TIENE MAYOR NUMERO

DE ORIFICIOS.

Lateral central L = 2.30 m Lateral más significativo

Nº de orificios = 46 orificios en lateral

Caudal que ingresa en el lateral qL = Nº orificios x qo

Caudal del lateral (qL) = 0.160589 lts/seg 0.0001606 m3/seg

Área del tubo lateral (AL) = Caudal del lateral qL / Velocidad en lateral

La velocidad en la tubería lateral no debe ser mayor a 0.50 m/seg.

Preferiblemente menor a los 0.30m/seg

Velocidad adoptada = 0.15 m/seg.

Area del tubo lateral (AL) = 0.0010705952380952 m2

Diámetro interior del tubo lateral = D int = (4*AL/PI)^0.5 0.036920511827 m

36.92 mm

SE ASUME TUBERÍA DE DIAMETRO SEGÚN (MIDUVI -IEOS) =

DIÁMETRO EXT.= 50 mm 0.80 Mpa.

DIÁMETRO INT.= 47 mm

AREA = 0.0017349486 m2

COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD EN EL LATERAL :

Lateral del extremo L = 2.30 m Nº de orificios = 46 ORIFICIOS

Caudal en el lateral qL = Nº orificios*caudal de orificios (qo) = 0.000160589286 m3/seg.

Area del lateral (AL) = 0.0017 m2

Velocidad en lateral (VL) = qL / AL 0.093 m/seg.

ATENCIÓN ------->>> DENTRO DE NORMA

CÁLCULO DEL COLECTOR CENTRAL SI ES MENOR A 0.30 m/seg.

ES ACEPTABLE

Area del colector central (A colec) = Caudal filtrado / velocidad

Caudal diseño o filtrado = 0.001173 m3/seg

Velocidad = 0.25 m/seg.

Area del colector central (A colec) = 0.004692 m2

Diámetro interior del COLECTOR CENTRAL = D int = (4*AL/PI)^0.5 0.077291913833 m

77.29 mm


DIÁMETRO EXT.= 90 mm 0,80 Mpa.

DIÁMETRO INT.= 84.4 mm AREA = 0.0056 m2

COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD COLECTOR PRINCIPAL

Velocidad en colector = Qfilt / A colec 0.21 m/seg


SI ES MENOR A 0.50 m/seg.

ES ACEPTABLE

RESUMEN:

Número de laterales = 8 LATERALES 4 LATERALES A CADA LADO LATERALES DEL FILTRO

Longitud lateral 1 = 1.90 m. 2.0 laterales 76 Orificios




TOTAL DE LATERALES ----------->>>>>>>> 8.0 TOTAL 336 Orificios

EN LATERALES 2 Orificios cada 0.10 cm

Diámetro de perforación del orificio = 6 mm

MATERIAL FILTRANTE

Las especificaciones técnicas dadas en las normas para filtros lentos nos indican

que el lecho filtrante debe cumplir con las siguientes características:

POSICIÓN EN ESPESOR DE DIÁMETRO

EL LECHO CAPA EN m. mm.

Borde libre 0.10 m

Película de agua 0.80 m

Arena de filtro 1.00 0.15 - 0.35 0.3

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD < 3

Capa de soporte:

Gravilla 0.07 3/32 - 3/16" 3.5

3º capa 0.07 3/16 - 1/2" 8.5

2º capa 0.07 1/2 - 3/4" 16.0

1º capa 0.07 3/4 - 1 1/2" 32.0

de 18

Continúa...

Fondo 0.12 1 1/2 - 2 1/2" 62.0

Altura del filtro 2.30 m

CÁLCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA

1.- EN LA ARENA

Ha = Pérdida de carga, m

Lo = Espesor de la capa de arena, m 1.00 m

V = Tasa de filtración 4.8 m3/m2/día

c = Coeficiente que depende del tipo de arena (se asume 800 para arenas naturales)

d = Diámetro efectivo de la arena 0.3 mm

T = Temperatura del agua Cº 15 º C

Pérdida de carga en arena Ha = 0.160 m

16.00 cm

2.- EN LA GRAVA

En donde:

hg = Pérdida de carga (pies)

d = Diámetro de la grava (pies)

Q = Caudal a filtrarse (pies3/seg)

R = La mitad de la distancia entre laterales (pies)

Q = 1.173 lit/seg = 0.041424104064 pies3/seg.

R = 0.50 m. = 1.6404 pies

CAPAS SELECCIONADAS

GRAVILLA

Lo (espesor de la capa) = 0.07 m. = 0.2297 pies

d (diámetro efectivo grava) = 3.50 mm. = 0.011482939633 pies

hgg = 0.210732486888137 pies = 0.06423 m. 6.423 cm.

TERCERA CAPA



hg3 = 0.047884562132717 pies = 0.01460 m. 1.460 cm.

SEGUNDA CAPA



hg2 = 0.0166511700242994 pies = 0.00508 m. 0.508 cm.

PRIMERA CAPA



hg1 = 0.0052326858554953 pies = 0.00159 m. 0.159 cm.

FONDO



hg1 = 0.0010114578723514 pies = 0.000308 m. 0.031 cm.

ht grava = hf gravilla + hf3 + hf2 + hf1 + hfFondo

Ht grava = 0.086 m

Ht = ha +ht grava = 0.246 m 24.580 cm.

3.- EN LOS ORIFICIOS

FORMULA DE TORRICELLI

Donde:

Qo = Caudal de cada orificio 0.0000034911 m3/seg

Cd para orificios = 0.6

Ao = Area de cada orificio = 2.827E-05 m2

g = aceleración de la gravedad = 9.81 m/seg2

Qf = Caudal a filtrarse = 1.173 lit/seg

Ho=Qo2

Cd2∗Ao2∗2∗g

Qo=Qf¿ totalorifi cos

HaLo

=V

c*d2∗60T +10

hg= Q∗R2

4000∗d1 .67∗L

de 18

Continúa...

# total de orificios = 336

Qo = 0.0000034911 m3/seg

Ho = 0.0021583862727283 m. = 0.216 cm.

Ho t = 0.725 m. = 72.522 cm.

4.- PÉRDIDA POR ENTRADA Y SALIDA EN TUBERÍA DEL FILTRO

Entrada K = 0.5hfe = 0.018 mSalida K = 1.0hfs = 0.036 m

hf = hfe+hfs 0.054 m

PÉRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS

K es sumatoria de todos los accesorios

ACCESORIO kVálvula de compuerta 0.25Codo 90º 0.75Una entrada 0.5Una salida 1K Sumatoria = 2.5hf-e-s 0.089 m

PÉRDIDA TOTAL DE CARGA :

HT = Ht + Hot

Por accesorios entrada y salida 0.143 m

Se adopta un valor aproximado de * VER NOTA:

por acces. entrada y salidad ), en este caso se calculó dichas pérdidas

Pérdida Total

Ht = Ha + HTg +Ho +Ha, e,s 1.114 m

111.37 cm

CÁLCULO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA AL FILTRO

CALCULO DEL NUMERO DE ORIFICIOS

Ato = AREA TOTAL DE ORIFICIOS

Q = 1.173 Lts/seg.

cd = 0.60

ASUMIMOS UNA CARGA h = 0.150 m 15.00 cm.

A = 0.001139597875 m2

Diámetro = 38.092 mm

Se impone un díametro de orificio Do = 10 mm.

Ao = 7.8539816339745E-05 m2

Nº orificios = A / Ao

Nº orif. = 14.51 ORIFICIOS

Nº orificios adoptado = 16 ORIFICIOS SE ADOPTA

CAUDAL EN CADA ORIFICIO q = Q/Nº orificios = 0.07331 Lts/seg

TOTAL = 1.17300 Lts/seg

LA TUBERIA DE ENTRADA AL FILTRO LENTO SERÁ DE PVC DE 90 mm

16 ORIFICIOS CADA 10 cm.

LONGITUD DE LA TUBERÍA DE ENTRADA = 1.80 m

2 TRAMOS: LONGITUD DE CADA TRAMO = 0.90 m

DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE ENTRADA

CAJÓN RECOLECTORCauadal de entrada (Qe) = 1.804 lts/seg 0.001804 m3/segTiempo de retención (t)= 120 segVolumen (V) = Qe*t 0.21648 m3

DIMENSIONES DE VERTEDERO Volumen del cajón = L*b*h Ancho de la cámara (b) = 1.15 L = 0.24Altura del agua (h) = 0.6 VALOR

Long. Cámara L = V/(b*h) 0.3137391304348 m 0.30 m NO PRÁCTICO

0.50 m (impuesto)VERTEDERO TRUANGULAR h =

H=0.06

Caudal a filtrar (Qf) = 1.173 lts/seg 0.001173 m3/segAltura del agua en vertedero (H) = 0.06 m

Ha, e, s (*NOTA: Se puede asumir un valor de 10 cm de pérdida

m (asumido)m (asumido)

Q=cd∗Ato∗√2∗g∗h

A=Q

cd √2 gh

H=( Qf1.40 )2/5

hf=k∗Ve2 g

de 18

Continúa...

H = 1/2 h a = 0.12h = 2H 0.12 mL = 2h 0.24 mb = H 0.06 ma = 2b 0.12Velocidad del agua en el vertedero (Ve)Area del verteder = a*b/2 = 0.0036 y = Ve = Q/A 0.326 m/seg 0.60

Longitud de la cámara

Y =1/2 * g*t^2 0.60 m (impuesto)t = (2*Y/g)^(1/2) 0.3497487083913 X = X = 0.40 m

X = Ve*t 0.10 m X = 0.40 m VALOR NO PRÁCTICO IMPUESTO

ALTURA DEL AGUA SOBRE LA TUBERÍA DE SALIDA A FILTRO (S)

Tubería de salida a los filtrosCaudal a filtrar (Qf) = 1.173 lts/seg 0.001173 m3/segD int = 1.35*(Qdf)^(1/2) 1.4621191811887 1.5 " 38.1 mmCd = 0.6 con este valor seg = acel. Gravedad 9.81 m/seg2 elige la tubería

acorde a las Tubería asumida dimensiones D ext = 50 mm <<<--- ojo --- calculadasD inte= 46.2 mmPt = 1.00 MPaÁrea tubería (A) = 0.0016764 m2 VER DETALLE EN PLANOS

RESPECTIVOSVelocidad del agua en la tuberíaVe = Qf/A 0.70 m/seg

H1 = 0.07 m ** **Altura del agua en cámara de entrada

H 1= Qdf 2

Cd2∗At 2∗2g

de 18

Continúa...

COLECTOR PRINCIPAL

de 18

Continúa...

0.12 m

m

de 18

Continúa...

de 18

Continúa...

PROYECTO:

AUTOR:

DISEÑO DE FILTROS LENTOS DESCENDENTES

CONSIDERACIONE SPREVIAS DATOS INICIALES:CÁLCULO DE NÚMERO DE FILTROS CAUDAL DE DISEÑO (Q) = 0.720 Lts/seg1.- CRITERIO DE SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO PLANTA TRATAM. PROYECTO 2.59 m3/hN =1/4 Q N = 0.65 POBLACIÓN DE DISEÑO = 443 HabN = Numero de FiltrosQ = caudal m3/h DISEÑAR 1 Filtro (s) ATENCIÓN ----------->>> ¡ O. K !

2. CRITERIO DE CAUDAL Se aconsegan 2 filtros si el caudal es mayor a 100 m3/día y menor a 300 m3/dia1 filtros si caudal es menor 100 m3/día

Q = 2.59 m3/h

Q (en un día) = 62.21 m3/día DISEÑAR UN FILTRO ¡ O . K !

Nº DE FILTROS A DISEÑAR = 1 FILTRO (S)

3. CRITERIO DE POBLACIÓNSe recomienda 2 filtros para poblaciones menores a 2000 Habitantesse adoptara 2 unidades para trabajar al 65 %de Caudal en cada uno

POBLACIÓN DEL PROYECTO = 443 Hab DISEÑAR UN FILTRO

AQUÍ SE COLOCARÁ EL NÚMERO DE FILTROS A DISEÑARPOR TANTO SE DISEÑARÁN = 1 FILTRO (S) EN EL PROYECTO

UN FILTRO = 100 % * Q diseño Colocar % de caudal con el Tabala Nº 1DOS FILTROS = 65 %* Q diseño cual se va a diseñar el(los) filtros Criterios de diseño recomendados para Filtros Lentos en Arena

Criterio de diseño Valores Recomendados

CAUDAL DE DISEÑO DE FILTRO (S) = 100% *Q (Lts/seg) Ten States Standards Huisman and Visscher et at

(USA) Wood 1974 1987

PARÁMETROS DE DISEÑO: Periodo de Diseño (años) n.e n.e 10 a 15

Periodo de Operación(h/d) n.e 24 24

EN EL PRESENTE PROYECTO SE HA DECIDIDO: Velocidad de Filtración (m/h) 0.08 a 0.24 0.1 a 0.4 0.1 a 0.2

DISEÑAR DOS FILTROS LENTOS, LOS CUALES CADA UNO TRABAJARÁ Altura de arena (mm)

CON EL 65% DEL CAUDAL DE LA PLANTA DE POTABILIZACIÓN inicial 0.8 1.2 0.9

final n.e 0.7 0.5

Caudal de la planta (Qt) = 0.720 lts/seg Diámetro efectivo arena (mm) 0.30 a 0.45 0.15 a 0.35 0.15 a .030

Coeficiente de Uniformidad

Q por filtrar(Qf) = 1.00 *Qf 0.720 lts/seg Aceptable 2.5 < 3 < 5

0.00072 m3/seg Deseable < 2 < 3

Altura de lecho de soporte

Velocidad de filtración (Vf) = 0.10 - 0.20 m/h incluyendo el drenaje (m) 0.4 a 0.6 n.e 0.3 - 0.5

Altura de agua sobrenadante (m) 0.9 1 a 1.5 1

Velocidad adoptada = 0.200 m/h borde libre (m) n.e 0.2 a 0.3 0.1

según tabla Nº 1 Adjunta. 5.56E-05 m/seg Velocidad máxima de colector 0.5 m/seg

0.0055555555556 cm/seg Velocidad máxima en los tubos laterales 0.5 m/seg

Separación de laterales 1 a 2 m

CÁLCULO DEL AREA SUPERFICIAL Tamaño de orificio en tubos laterales < 10 mm

Separación de orificios en tubos laterales 0.10 a 0.30 m

As = Qf / Vf As = 12.96 m2

Donde: D = (4*As/PI)^1/2

Qf = caudal a filtrarse (m3/seg) D = 4.10 m

Vf = velocidad de filtración (m/seg)

POR LO TANTO EL O LOS FILTROS TENDRÁN LAS SIGUIENTES DIMENSIONES

DIÁMETRO DE LOS FILTROS LENTOS (ASUMIDO) = D = 4.10 m

ÁREA DEL FILTRO A= PI*D^2/4 A = 13.20 m

R = 2.05 m de radio

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUA FILTRADA

Velocidad de filtración = 5.56E-05 m/seg

Caudal filtrado QF = A x Vf A = Area de filtración

A = 13.20 m2

QF = 7.333E-04 m3/s

DIÁMETRO DE CADA ORIFICO (ADOPTADO) = ORIFICIO D = 6 mm

Área de cada orificio Ao = 2.83E-05 m2

VELOCIDAD EN CADA ORIFICIO (Vo) = 0.14 m/seg ADOPTADA

EL CAUDAL QUE INGRESA EN CADA ORIFICIO (Qo) SERÁ:

Qo´ = Ao x Vo

Qo´ = 3.96E-06 m3 /seg.

Nº de orificios = CAUDAL FILTRADO / CAUDAL DE CADA ORIFICIO

Nº de orificios = QF / Qo´

Nº de orificios = 185.26 POR TANTO: SE ASUME ------->>>> 192 ORIFICIOS

ASUMIMOS 8 LATERALES: 4 A CADA LADO DEL COLECTOR PRINCIPAL CON DOS ORIFICIOS

SEPARACIÓN DE ORIFICIOS (NORMA= 0.10 -0.30 m) = 0.10 m ASUMIDO

Distancia entre recolectores o laterales (NORMA = 1 a 2 m) = 1.20 m ASUMIDO

LONGITUD DE LATERALES

Nº de Laterales = 6, a cada lado del colector principal existen 3 laterales DIÁMETRO FILTRO = 4.10 m

SISTEMA ALTERNATIVO DE AGUA POTABLE: BARRIO: LUGINUMA

caudal en cada Filtro. Se recomienda diseñar 1 Filtro para una población infeior a 1000 Hab.

ÁREA DE FILTRACIÓN

COLECTOR PRINCIPAL

CO

LE

CT

OR

ES

LA

TE

RA

LE

S

sep = 1.20 m

LAT 1

LAT 2

LAT 3



H8


E29


de 18

Continúa...

Long. Lateral Nº 1 = 1.50 *2 3.00 m SEP. LATERALES = 1.20 m

Long. Lateral Nº 2 = 1.80 *2 3.60 m Nº LATERALES = 3 LATERALES

Long. Lateral Nº 3 = 1.50 *2 3.00 m Dist. Lateral último a la pared = 0.25 m

Long. Lateral Nº 4 = *2 0.00 m

Longitud Total (6 laterales)= 9.60 m

Espacio entre orificios = 0.10 m

Nº de orificios = (Long. Total / espacios entre orificios) *2 orificos c / ado

Nº de orificios = 192 orificios

CAUDAL EN CADA ORIFICIO

qo = caudal diseño / Nº de orificios

Q diseño de filtro = 0.72 lts/seg 0.00072 m3/seg

qo = 0.003750 lts/seg 0.000003750 m3/seg

CÁLCULO DEL LATERAL PRINCIPAL

CALCULAMOS EL CAUDAL QUE INGRESA AL LATERAL QUE TIENE MAYOR NUMERO

DE ORIFICIOS.

Lateral central L = 1.80 m Lateral más significativo

Nº de orificios = 36 orificios en lateral

Caudal que ingresa en el lateral qL = Nº orificios x qo

Caudal del lateral (qL) = 0.135000 lts/seg 0.0001350 m3/seg

Área del tubo lateral (AL) = Caudal del lateral qL / Velocidad en lateral

La velocidad en la tubería lateral no debe ser mayor a 0.50 m/seg.

Preferiblemente menor a los 0.30m/seg

Velocidad adoptada = 0.15 m/seg.

Area del tubo lateral (AL) = 0.0009 m2

Diámetro interior del tubo lateral = D int = (4*AL/PI)^0.5 0.033851375013 m

33.85 mm


DIÁMETRO EXT.= 50 mm 0.80 Mpa.

DIÁMETRO INT.= 47 mm

AREA = 0.0017349486 m2

COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD EN EL LATERAL :

Lateral del extremo L = 1.80 m Nº de orificios = 36 ORIFICIOS

Caudal en el lateral qL = Nº orificios*caudal de orificios (qo) = 0.000135 m3/seg.

Area del lateral (AL) = 0.0017 m2

Velocidad en lateral (VL) = qL / AL 0.078 m/seg.


CÁLCULO DEL COLECTOR CENTRAL SI ES MENOR A 0.30 m/seg.

ES ACEPTABLE

Area del colector central (A colec) = Caudal filtrado / velocidad

Caudal diseño o filtrado = 0.00072 m3/seg

Velocidad = 0.25 m/seg.

Area del colector central (A colec) = 0.00288 m2

Diámetro interior del COLECTOR CENTRAL = D int = (4*AL/PI)^0.5 0.060555180528 m

60.56 mm


DIÁMETRO EXT.= 90 mm 0,80 Mpa.

DIÁMETRO INT.= 84.4 mm AREA = 0.0056 m2

COMPROBACIÓN DE LA VELOCIDAD COLECTOR PRINCIPAL

Velocidad en colector = Qfilt / A colec 0.13 m/seg


SI ES MENOR A 0.50 m/seg.

ES ACEPTABLE

RESUMEN:

Número de laterales = 6 LATERALES 3 LATERALES A CADA LADO LATERALES DEL FILTRO




Longitud lateral 4 = 0.00 m. 0.0 laterales Orificios

TOTAL DE LATERALES ----------->>>>>>>> 6.0 TOTAL 192 Orificios

EN LATERALES 2 Orificios cada 0.10 cm

Diámetro de perforación del orificio = 6 mm

MATERIAL FILTRANTE

Las especificaciones técnicas dadas en las normas para filtros lentos nos indican

que el lecho filtrante debe cumplir con las siguientes características:

POSICIÓN EN ESPESOR DE DIÁMETRO

EL LECHO CAPA EN m. mm.

Borde libre 0.10 m

Película de agua 0.80 m

Arena de filtro 1.00 0.15 - 0.35 0.3

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD < 3

Capa de soporte:

Gravilla 0.07 3/32 - 3/16" 3.5

3º capa 0.07 3/16 - 1/2" 8.5

2º capa 0.07 1/2 - 3/4" 16.0

1º capa 0.07 3/4 - 1 1/2" 32.0

de 18

Continúa...

Fondo 0.12 1 1/2 - 2 1/2" 62.0

Altura del filtro 2.30 m

CÁLCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA

1.- EN LA ARENA

Ha = Pérdida de carga, m

Lo = Espesor de la capa de arena, m 1.00 m

V = Tasa de filtración 4.8 m3/m2/día

c = Coeficiente que depende del tipo de arena (se asume 800 para arenas naturales)

d = Diámetro efectivo de la arena 0.3 mm

T = Temperatura del agua Cº 15 º C

Pérdida de carga en arena Ha = 0.160 m

16.00 cm

2.- EN LA GRAVA

En donde:

hg = Pérdida de carga (pies)

d = Diámetro de la grava (pies)

Q = Caudal a filtrarse (pies3/seg)

R = La mitad de la distancia entre laterales (pies)

Q = 0.720 lit/seg = 0.025426560039 pies3/seg.

R = 0.50 m. = 1.6404 pies

CAPAS SELECCIONADAS

GRAVILLA



hgg = 0.129349864074559 pies = 0.03943 m. 3.943 cm.

TERCERA CAPA



hg3 = 0.0293920585980871 pies = 0.00896 m. 0.896 cm.

SEGUNDA CAPA



hg2 = 0.0102206670225879 pies = 0.00312 m. 0.312 cm.

PRIMERA CAPA



hg1 = 0.0032118787859818 pies = 0.00098 m. 0.098 cm.

FONDO



hg1 = 0.0006208437068142 pies = 0.000189 m. 0.019 cm.

ht grava = hf gravilla + hf3 + hf2 + hf1 + hfFondo

Ht grava = 0.053 m

Ht = ha +ht grava = 0.213 m 21.267 cm.

3.- EN LOS ORIFICIOS

FORMULA DE TORRICELLI

Donde:

Qo = Caudal de cada orificio 0.0000037500 m3/seg

Cd para orificios = 0.6

Ao = Area de cada orificio = 2.827E-05 m2

g = aceleración de la gravedad = 9.81 m/seg2

Qf = Caudal a filtrarse = 0.720 lit/seg

Ho=Qo2

Cd2∗Ao2∗2∗g

Qo=Qf¿ totalorifi cos

HaLo

=V

c*d2∗60T +10

hg= Q∗R2

4000∗d1 .67∗L

de 18

Continúa...

# total de orificios = 192

Qo = 0.0000037500 m3/seg

Ho = 0.0024904294092089 m. = 0.249 cm.

Ho t = 0.478 m. = 47.816 cm.

4.- PÉRDIDA POR ENTRADA Y SALIDA EN TUBERÍA DEL FILTRO

Entrada K = 0.5hfe = 0.011 mSalida K = 1.0hfs = 0.022 m

hf = hfe+hfs 0.033 m

PÉRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS

K es sumatoria de todos los accesorios

ACCESORIO kVálvula de compuerta 0.25Codo 90º 0.75Una entrada 0.5Una salida 1K Sumatoria = 2.5hf-e-s 0.055 m

PÉRDIDA TOTAL DE CARGA :

HT = Ht + Hot

Por accesorios entrada y salida 0.088 m

Se adopta un valor aproximado de * VER NOTA:

por acces. entrada y salidad ), en este caso se calculó dichas pérdidas

Pérdida Total

Ht = Ha + HTg +Ho +Ha, e,s 0.778 m

77.85 cm

CÁLCULO DE LA TUBERÍA DE ENTRADA AL FILTRO

CALCULO DEL NUMERO DE ORIFICIOS

Ato = AREA TOTAL DE ORIFICIOS

Q = 0.720 Lts/seg.

cd = 0.60

ASUMIMOS UNA CARGA h = 0.150 m 15.00 cm.

A = 0.000699497417 m2

Diámetro = 29.843 mm

Se impone un díametro de orificio Do = 10 mm.

Ao = 7.8539816339745E-05 m2

Nº orificios = A / Ao

Nº orif. = 8.91 ORIFICIOS

Nº orificios adoptado = 10 ORIFICIOS SE ADOPTA

CAUDAL EN CADA ORIFICIO q = Q/Nº orificios = 0.07200 Lts/seg

TOTAL = 0.72000 Lts/seg

LA TUBERIA DE ENTRADA AL FILTRO LENTO SERÁ DE PVC DE 90 mm

10 ORIFICIOS CADA 10 cm.

LONGITUD DE LA TUBERÍA DE ENTRADA = 1.00 m

2 TRAMOS: LONGITUD DE CADA TRAMO = 0.50 m

DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE ENTRADA

CAJÓN RECOLECTORCauadal de entrada (Qe) = 0.72 lts/seg 0.00072 m3/segTiempo de retención (t)= 120 segVolumen (V) = Qe*t 0.0864 m3

DIMENSIONES DE VERTEDERO Volumen del cajón = L*b*h Ancho de la cámara (b) = 1.15 L = 0.2Altura del agua (h) = 0.6 VALOR

Long. Cámara L = V/(b*h) 0.1252173913043 m 0.10 m NO PRÁCTICO

0.50 m (impuesto)VERTEDERO TRUANGULAR h =

H=0.05

Caudal a filtrar (Qf) = 0.72 lts/seg 0.00072 m3/segAltura del agua en vertedero (H) = 0.05 m

Ha, e, s (*NOTA: Se puede asumir un valor de 10 cm de pérdida

m (asumido)m (asumido)

Q=cd∗Ato∗√2∗g∗h

A=Q

cd √2 gh

H=( Qf1.40 )2/5

hf=k∗Ve2 g

de 18

Continúa...

H = 1/2 h a = 0.1h = 2H 0.1 mL = 2h 0.2 mb = H 0.05 ma = 2b 0.1Velocidad del agua en el vertedero (Ve)Area del verteder = a*b/2 = 0.0025 y = Ve = Q/A 0.288 m/seg 0.60

Longitud de la cámara

Y =1/2 * g*t^2 0.60 m (impuesto)t = (2*Y/g)^(1/2) 0.3497487083913 X = X = 0.40 m

X = Ve*t 0.10 m X = 0.40 m VALOR NO PRÁCTICO IMPUESTO

ALTURA DEL AGUA SOBRE LA TUBERÍA DE SALIDA A FILTRO (S)

Tubería de salida a los filtrosCaudal a filtrar (Qf) = 0.72 lts/seg 0.00072 m3/segD int = 1.35*(Qdf)^(1/2) 1.1455129855222 1.1 " 27.94 mmCd = 0.6 con este valor seg = acel. Gravedad 9.81 m/seg2 elige la tubería

acorde a las Tubería asumida dimensiones D ext = 50 mm <<<--- ojo --- calculadasD inte= 46.2 mmPt = 1.00 MPaÁrea tubería (A) = 0.0016764 m2 VER DETALLE EN PLANOS

RESPECTIVOSVelocidad del agua en la tuberíaVe = Qf/A 0.43 m/seg

H1 = 0.03 m ** **Altura del agua en cámara de entrada

H 1= Qdf 2

Cd2∗At 2∗2g

de 18

Continúa...

COLECTOR PRINCIPAL

de 18

Continúa...

0.10 m

m

de 18

Continúa...

PROYECTO :

UNIDAD : …… TANQUES DE RESERVA y / o FILTROS LENTOS DESCENDENTES……

DISEÑO TUBERÍAS DE DESAGÜE Y DESBORDE

1.804 Lts/seg

DESBORDE

3 Pulg

Altura de lámina de agua

h = 1.50 m

DESAGÜE

3 Pulg

D = 7.14 m

L = 3.00 m

DISEÑO TUBERÍA DE DESAGÜE NORMA:

La tubería de lavado deberá tener un diámetro que permita

TIEMPO DE VACIADO DEL DEPÓSITO el vaciado del tanque en un período comprendido entre

2 a 4 horas

T = 2 S (h)^0,50

u.A. (2g)^0,50

NOTA:

T = TIEMPO DE VACIADO (seg)

S = SUPERFICIE DEL TANQUE (m2) Donde:

A = ÁREA DE TUBERÍA (m2)

u = COEFICIENTE DE RELACIÓN (L/D)

h = ALTURA DE LÁMINA DE AGUA (m)

u = 1

( 0,0431(L/D) + 1,62)^0,50

V = A * h

CÁLCULOS MATEMÁTICOS V = (PI * D^2 * h) /4 DATOS DE INICIO

VOLUMEN DEL DEPÓSITO (INGRESADO) = 60.00 m3 D=((4 * V ) / (PI * h))^ (1/2) Volumen depósito = 60.00 m3

SUPERFICIE DEL DEPÓSITO (S) = 40.04 m2 R = D / 2 Altura lám agua ( h) = 1.50 m

DIÁMETRO TUBERÍA DESAGÜE (D) = 3 Pulg

LONGITUD DE TUB. DESAGÜE (L) = 3.00 m

ALTURA LÁMINA AGUA (h) = 1.50 m Diámetro calculado = 7.14 m

VOLUMEN DE DEPÓSITO (CALCULADO) = 60.06 m3 Radio calculado = 3.57 m

Superficie del Tanque S (m2) = 40.04 m2

39.3701

0.00456 m2 SEGUNDO CASO

0.55 Para un filtro o depósito cualquiera

Diámetro del filtro = 5.20 m

CÁLCULO DEL TIEMPO DE VACIADO Radio del filtro = 2.60 m

TIEMPO DE VACIADO DEPÓSITO = 8,842.65 SEGUNDOS Superficie del filtro S (m2) = 21.24 m2

TIEMPO DE VACIADO DEPÓSITO = 147.38 MINUTOS

TIEMPO DE VACIADO DEPÓSITO = 2.46 HORAS Altura de lámina de agua (h) = 0.80 m

Volumen de agua en filtr0 = 16.99 m3

ATENCIÓN ---------->>>> ESTÁ DENTRO DE NORMA ¡ O.K !

NORMA: Tiempo de vaciado entre 2 a 4 horas Comprobación de Volumen agua

Superficie filtro x Alt. Lám. Agua= 16.99 m3

DISEÑO DE TUBERÍA DESBORDE NOTA IMPORTANTE:

Si se presenta el caso

NORMA: La tubería de desborde se debe diseñar para un caudal igual o mayor al caudal de ingreso de calcular tuberías

para rebosar el caudal máximo. de desagüe y descarga

CAUDAL MÁXIMO DESBORDE (Q) en filtros o depósitos

PIxD^(8/3)xJ^(1/2) circulares: Ingresar Diámetro

4^5/3 x N y luego el volumen calculado

CAUDAL DE INGRESO DEPÓSITO Q = 1.804 Lts/seg volumen y altura de agua

DIÁMETRO TUB. DESBORDE = 3 Pulg Valor de coeficiente de Mannig

COEFICIENTE DE MANNIG = 0.012 PVC = 0.010

HG = 0.012

Q. MÁXIMO DESBORDE = 3.580 Lts/seg

ATENCIÓN ------------------------->>>>>>> DENTRO DE NORMA

diámetro suficiente de desborde

TESIS ESTUDIO Y DISEÑO - SISTEMA REGIONAL DE AGUA POTABLE : BARRIOS LUGINUMA, PALUCO Y CANCHINAMACA

AUTOR:

El coeficiente (u) = Depende de la relación L/D siendo L la long. de la tubería recta,

L = Longitud de la tubería tramo recto

Accesorios = Acorde con D diámetro de tubería

RELACIÓN L/D =

ÁREA DE TUBERÍA DESAGÜE (A) =

COEFICIENTE u =

Q máx =

colocar en DATOS DE INICIO

V=Π∗D2

4∗h

D=√ 4∗VΠ∗h

R=D2

Por favor ingresar datos de inicio: Volumen y altura de lámina de agua del depósito

Digitar el diámetro

Digite el diámetro de tubería

Valor de altura de lámina de agua a reingresar en datos de inicio - Digitar en celda respectiva.

Valor de Diámetro del depósito a reingresar en datos de inicio - Digitar en celda respectiva.

I37


D39

Digite el diámetro de tubería

I47


I51


D66

Digitar el diámetro

NOTA IMPORTANTE:

Si se presenta el caso

de calcular tuberías

de desagüe y descarga

en filtros o depósitos

circulares: Ingresar Diámetro

y luego el volumen calculado

volumen y altura de agua

colocar en DATOS DE INICIO




Diseño de Filtros Descendentes

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