TRABAJO DESARENADOR

Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica

AO DEL CENTENARIO DE MACHU EL MUNDO

PICCHU PARA

EL DESARENADOR

CATEDRA: TURBOMAQUINAS.

CATEDRATICO: ING. MANUEL CASTAEDA QUINTE.

ALUMNOS: CHOQUEHUANCA CHAMARRO JENNER. PECEROS OSCCO CICERO. TAPIA JIMENEZ DANIEL. TORRES CARO JEFF. TORRES MANYARI PEPE. TORRES VARGAS KELVIN. ZUIGA CUSI KEVIN.

SEMESTRE: IV. HUANCAYO PERU 2011

OBJETIVOS

Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica 1. A partir de las muchas definiciones que se encuentran sobre un

desarenador, tener una idea clara y precisa sobre su definicin, la funcin principal que este cumple dentro de las obras civiles, que se realizan para la construccin de mini y microcentrales hidrulicas.

2. Tener el conocimiento adecuado sobre su utilizacin y ms que nada su

importancia dentro de las diversas obras civiles que demandan su construccin.

3. Ser capaces de identificar las distintas zonas que presenta un

desarenador.

4. A partir de toda la informacin que se mostrar ms adelante, tener la

nocin sobre todo los pasos y clculos que conllevan a su construccin, siendo en primera instancia solo clculos tericos, y que, dentro de algunos aos poder aplicarlos a nuestro campo laboral.

INTRODUCCIN


Los desarenadores son estructuras hidrulicas que tienen como funcin remover las partculas de cierto tamao (superior a 200 micras) que la captacin de una fuente superficial permite pasar, a fin de evitar que ingresen al canal de aduccin, a la central hidroelctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas, disminuyendo as la capacidad hidrulica de la planta. Se utilizan en tomas para acueductos, centrales hidroelctricas (pequeas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales. Los factores a tener en cuenta en el anlisis y el diseo de un desarenador son la temperatura, la viscosidad del agua, el tamao de las partculas de arena a remover, la velocidad de sedimentacin de la partcula y el porcentaje de remocin deseado. Para el diseo deben tenerse en cuenta algunas consideraciones como son: Las partculas se toman como distribuidas uniformemente. El flujo alrededor de las partculas es laminar.

Para un acueducto no debe pasar ms del caudal mximo diario (QMD) por el desarenador.

El vertedero de excesos debe evacuar el caudal en exceso al QMD. Los desarenadores normalmente estn compuestos por cuatro zonas: Entrada. Zona de sedimentacin. Salida.


Zona de depsito de lodos.

El no disponer de un desarenador dentro de las obras civiles genera daos, dentro de los cuales ahora mencionaremos algunos que a consideracin son importantes sin desvirtuar a los otros:

Disminucin de la seccin de la conduccin (canal) por sedimentacin; esto conlleva a aumentar el mantenimiento de la obra.

Disminucin de la capacidad del tanque de presin por acumulacin de materiales slidos, debido a la sedimentacin, ocasionada por la baja velocidad existente en esta obra.

Cuanto mayor es la velocidad de las partculas, estas desgastan ms rpidamente la tubera y las turbinas, disminuyendo considerablemente su vida til.

NDICE

CARTULA...........................................................................................................1


OBJETIVOS..........................................................................................................2 INTRODUCCIN..................................................................................................3 NDICE..................................................................................................................5 CAPTULO I: Desarenador...................................................................................6 CAPTULO II: Zonas de un desarenador...........................................................19 CAPTULO III: Fundamento Teorico...................................................................23 CAPTULO IV: Diseo de un desarenador.........................................................28 CAPTULO V: Dimensiones de un desarenador................................................40 CAPTULO VI: Ejercicios de Aplicacion.............................................................50 CAPTULO VII: Modelo Hidrulico de un Desarenador ....................................54 CONCLUSIONES...............................................................................................57 BIBLIOGRAFA...................................................................................................59


CAPTULO I DESARENADOR

DESARENADOR1. DEFINCION:


Los desarenadores

son obras hidrulicas

que sirven para separar

(decantar) y remover (evacuar) despus, el material slido que lleva el agua de un camal, a fin de evitar que ingresen al canal de aduccin, a la central hidroelctrica o al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando as serios problemas, disminuyendo la capacidad hidrulica de la planta. El material slido que se transporta ocasiona perjuicios a las obras:

Una gran parte del material slido va depositndose en el fondo de los canales disminuyendo su seccin. Esto aumenta el costo anual de mantenimiento y produce molestas interrupciones en el servicio de canal.

Si los canales sirven a plantas hidroelctricas, la arena arrastrada por el agua pasa a las turbinas desgastndolas tanto ms rpidamente cuanto mayor es la velocidad. Esto significa una disminucin del rendimiento y a veces exige reposiciones frecuentes y costosas.

1. CLASES DE DESARENADORES: 1.1. En funcin de su operacin:

Desarenadores de lavado continuo: Es aquel en el que la sedimentacin y evacuacin son dos operaciones simultneas.

Desarenadores de lavado discontinuo (intermitente): Almacena y luego expulsa los sedimentos en movimiento separados. Son el tipo ms comn y la operacin de lavado se


procura realizar en el menor tiempo posible con el objeto de reducir al mnimo las prdidas del agua. El desarenador de lavado intermitente tiene los siguientes componentes: Compuerta de admisin. Transicin de entrada. Transicin de salida o vertedero. Cmara de sedimentacin. Compuerta de purga. Canal directo.

Figura 1.1. Esquema de un desarenador de lavado intermitente.1.1. En funcin de la velocidad de escurrimiento:

De baja velocidad: v < 1 m/s (0.20 0.60 m/s). De alta velocidad: v > 1 m/s (1.00 1.50 m/s).

1.1. Por la disposicin de los Desarenadores:


En serie, formado por dos o ms depsitos construidos uno a continuacin del otro.

En paralelo, formado por dos o ms depsitos distribuidos paralelamente y diseados para una fraccin del caudal derivado.

1. TIPOS DE DESARENADORES:

Existen varios tipos de desarenadores, en este caso los clasificaremos de la siguiente forma: Desarenador Longitudinal. Desarenador de Vrtice.1.1.

Desarenador Longitudinal: Dentro de este tipo tenemos a los siguientes:

Desarenadores de flujo horizontal: Son utilizados en instalaciones de pequeas poblaciones y consisten en un ensanchamiento del canal del pretratamiento de forma que se reduzca la velocidad de flujo y decanten las partculas. Debe disearse con un canal paralelo para proceder a su limpieza que se realiza manualmente. Suelen instalarse con un canal Parshall a la salida que permite al mismo tiempo mantener la velocidad constante y medir el caudal.

Desarenadores de flujo vertical: Se disean mediante tanques que tienen una velocidad ascensional del agua tal que permite la decantacin de las arenas pero no caen las partculas orgnicas. Suelen ser depsitos tronco-cilndricos con alimentacin tangencial.


Desarenadores de flujo inducido: Son de tipo rectangulares aireados. En estos equipos se inyecta aire por medio de grupos moto-soplantes creando una corriente en espiral de manera que permite la decantacin de las arenas y genera una corriente de fondo. Adems el aire provoca la separacin de las materias orgnicas. De esta forma, dado que el depsito est aireado y se favorece la separacin de la materia orgnica, se reduce la produccin de malos olores.

Desarenadores de alta rata: Consisten bsicamente en un conjunto de tubos circulares, cuadrados o hexagonales o simplemente lminas planas paralelas, que se disponen con un ngulo de inclinacin con el fin de que el agua ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas superficiales mayores que las generalmente usadas para desarenadores convencionales y por tanto ste es ms funcional, ocupa menos espacio, es ms econmico y ms eficiente.


Figura 1.2. Esquema de un desarenador longitudinal.1.1.

Desarenador de Vrtice: Los sistemas de desarenacin del tipo vrtice se basan en la formacin de un vrtice (remolino) inducido mecnicamente, que captura los slidos en la tolva central de un tanque circular. Los sistemas de desarenador por vrtice incluyen dos diseos bsicos: Cmaras con fondo plano con abertura pequea para recoger la arena. Cmaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la tolva. A medida que el vrtice dirige los slidos hacia el centro, unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para levantar el material


orgnico ms liviano y de ese modo retornarlo al flujo que pasa a travs de la cmara de arena.

Figura 1.3. Desarenador de vrtice (corte longitudinal).

Figura 1.4. Desarenador de vrtice (planta).1. ELEMENTOS DE UN DESARENADOR:

Para cumplir su funcin, el desarenador se compone de los siguientes elementos:

Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica1.1.

Transicin de Entrada: Une el canal con el desarenador.

1.2.

Cmara de Sedimentacin: Las partculas slidas caen al fondo, debido a la disminucin de la velocidad producida por el aumento de la seccin transversal. Segn Dubuat, las velocidades lmites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son: Materia Arcilla Arena Fina Arena Gruesa Velocidad 0.081 m/s 0.160 m/s 0.216 m/s

De acuerdo a lo anterior, la seccin transversal de un desarenador, se disea para velocidades que varan entre 0.1 m/s y 0.4 m/s, con una profundidad media de 1.5 m y 4 m. Observar que para una velocidad elegida y un caudal dado, una mayor profundidad implica un ancho menor y viceversa. La forma de la seccin transversal puede ser cualquiera aunque generalmente se escoge una rectangular o una trapezoidal simple o compuesta. La primera simplifica considerablemente la construccin, pero es

relativamente cara pues las paredes deben se soportar la presin de la tierra exterior y se disean por lo tanto como muros de sostenimiento. La segunda es hidrulicamente ms eficiente y ms econmica pues las paredes trabajan como simples revestimientos. Con el objeto de facilitar el lavado, concentrando las partculas hacia el centro conviene


que el fondo no sea horizontal sino que tenga una cada hacia el centro. La pendiente transversal usualmente escogida es de 1:5 a 1:8.

1.3.

Vertedero: Al final de la cmara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian es por esto que la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre. Tambin vertedero, mientras ms pequea es la velocidad de paso por el

menos turbulencia causa en el desarenador y menos

materiales en suspensin arrastra. Como mximo se admite que esta velocidad pueda llegar a: v = 1 m/s. De la ecuacin de un vertedero rectangular sin contracciones:Q=CLh32

.

Dnde:

Q = Caudal (m3s). C = 1.84 (cresta aguda). C = 2.0 (perfil Creager). L = Longitud de la cresta (m). h = carga sobre el vertedero (m).

Si el rea hidrulica sobre el vertedor es:

Facultad de Ingeniera Elctrica y ElectrnicaA=Lh

La velocidad ser:v=Ch12

De donde para los valores indicados de v y C, se puede concluir que el mximo valor de h no debera pasar de 25 cm. Casi siempre el ancho de la cmara del desarenador no es suficiente para construir el vertedero recto y perpendicularmente a la direccin del agua. Por esto se le ubica en curva que comienza en uno de los muros laterales y contina hasta cerca de la compuerta de desfogue. Esta forma facilita el lavado permitiendo que las arenas sigan trayectorias curvas y al mismo tiempo el flujo espiral que se origina la aleja del vertedero.1.1.

Compuerta de lavado: Sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Para facilitar el movimiento de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte del 2% al 6%. El incremento de la profundidad obtenido por efecto de esta gradiente no se incluye en el tirante de clculo, sino que el volumen adicional obtenido se lo toma como depsitos para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos. Es necesario hacer un estudio de la cantidad y tamao de sedimentos que trae el agua para asegurar una adecuada capacidad del desarenador y no necesitar lavarlo con demasiada frecuencia. Para lavar una cmara del desarenador se cierran las compuertas a gran velocidad arrastrando la mayor parte de sedimentos.


Entre tanto el caudal normal que sigue pasando al canal sea a travs del canal directo o a travs de otra cmara del desarenador. Una vez que est vaca la cmara, se abre parcialmente las compuertas de admisin y el agua que entra circula con gran velocidad sobre los sedimentos que han quedado, erosionndolos y completando el lavado. Generalmente, al lavar un desarenador se cierran las compuertas de admisin. Sin embargo, para casos de emergencia el desarenador debe poder vaciarse inclusive con estas compuertas abiertas. Por este motivo las compuertas de lavado deben disearse para un

caudal igual al trado por el canal ms el lavado que se obtiene dividiendo el volumen del desarenador para el tiempo de lavado. Hay que asegurarse que el fondo de la o las compuertas este ms alto que el punto del ro al cual se conducen las aguas del lavado y que la gradiente sea suficiente para obtener una velocidad capaz de arrastrar las arenas. Se consideran que para que el lavado pueda efectuarse en forma rpida y eficaz esta velocidad debe ser de 3 - 5 m/s. Muchas veces esta condicin adems de otras posibles de ndole topogrfica, impide colocar el desarenador inmediatamente despus de la toma, que es la ubicacin ideal, obligando desplazarlo aguas abajo en el canal.1.2.

Canal directo: Por este lugar se da servicio mientras se est lavando el desarenador. El lavado se efecta generalmente en un tiempo corto, pero si por cualquier motivo, reparacin o inspeccin, es necesario secar la cmara del desarenador, el canal directo que va por su contorno, permite que el


servicio no se suspenda. Con este fin a la entrada se colocan dos compuertas, una de entrada al desarenador y otra al canal directo. En el caso de ser el desarenador de dos o ms cmaras, el canal directo ya no es necesario pues una de las cmaras trabaja con el caudal total mientras la otra se lava.


CAPITULO II ZONAS DE UN DESARENADOR

1. ZONA DE ENTRADA:

Cmara donde se disipa la energa del agua que llega con alguna velocidad de la captacin. En esta zona se orientan las lneas de corriente mediante un dispositivo denominado pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de sedimentacin, evitar chorros que puedan provocar


movimientos rotacionales de la masa lquida y distribuir el afluente de la manera ms uniforme posible en el rea transversal. En esta zona se encuentran dos estructuras:1.1.

Vertedero de exceso: Se coloca generalmente en una de las paredes paralelas a la direccin de entrada del flujo y tiene como funcin evacuar el exceso de caudal que transporta la lnea de aduccin en pocas de aguas altas. Si no se evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el rgimen de velocidad en la zona de sedimentacin y con ello se disminuye su eficiencia. Se debe disear para evacuar la totalidad del caudal que pueda transportar la lnea de aduccin, cuando se de la eventualidad de tener que evacuar toda el agua presente.

1.2.

Pantalla deflectora: Separa la zona de entrada y la zona de sedimentacin, en ella se realizan ranuras u orificios, de acuerdo con el diseo, a travs de los

cuales el agua pasa con un rgimen de velocidades adecuado para que ocurra la sedimentacin, no debe sobrepasar de 0.3 m/s. Los orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo los primeros los ms adecuados.1. ZONA DE SEDIMENTACIN:

Sus caractersticas de rgimen de flujo permiten la remocin de los slidos del agua. La teora de funcionamiento de la zona de sedimentacin se basa en las siguientes suposiciones:

El asentamiento sucede como se hara en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad.


La concentracin de las partculas a la entrada de la zona de sedimentacin es homognea, es decir, la concentracin de partculas en suspensin de cada tamao es uniforme en toda la seccin transversal perpendicular al flujo.

La velocidad horizontal del fluido est por debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la partcula llegue al fondo, permanece all. La velocidad de las partculas en el desarenador es una lnea recta.

En esta zona se encuentra la siguiente estructura: 1.1.1.

Cortina para slidos flotantes:

2. Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentacin, cuya funcin es producir la precipitacin al fondo del desarenador de las partculas o slidos como hojas y palos que pueden escapar a la accin desarenadora.

1. ZONA DE LODOS:

Recibe y almacena los lodos sedimentados que se depositan en el fondo del desarenador. Entre el 60% y el 90% queda almacenado en el primer tercio de su longitud. En su diseo deben tenerse en cuenta dos aspectos:

La forma de remocin de lodos. L


La velocidad horizontal del agua del fondo, pues si esta es grande las partculas asentadas pueden ser suspendidas de nuevo en el flujo y llevadas al afluente.

1. ZONA DE SALIDA:

Esta zona tiene por objeto mantener uniformemente distribuido el flujo a la salida de la zona de sedimentacin, para mantener uniforme la velocidad. El tipo de estructura de salida determina en buena parte la mayor o menor proporcin de partculas que pueden ser puestas en suspensin en el flujo. Existe una gran variedad de estructuras de salida, las cuales podramos clasificar en:

Vertederos de rebose. Canaletas de rebose. Orificios (circulares o cuadrados).


CAPITULO III FUNDAMENTO TEORICO

1. TEORA DE LA SEDIMENTACIN DE LAS PARTCULAS DISCRETAS:

Se considera la cada de una partcula sumergida. Llegar un momento en el que la fuerza gravitatoria se neutralizar con la fuerza de rozamiento, anulando la aceleracin y generando un movimiento de velocidad constante, denominada velocidad de cada de partcula:v = ( 2 (V/Ap) (g /Cd) (rd-r/r))12

Donde:


F = Fuerza gravitatoria = (rd-r)g*v. R = Fuerza de rozamiento partcula = CdApr v2.rd: Densidad de la partcula.

r : Densidad del lquido. g: Aceleracin de la gravedad.Cd : Coeficiente de rozamiento.(*)

Ap : Superficie de partcula en plano perpendicular a la direccin de

desplazamiento partcula.

v: Velocidad de cada de partcula.Cd: Depende del rgimen de corriente del lquido en el que se

desplaza la partcula (laminar, transicin y turbulento), definido por el nmero de REYNOLDS:Re=(v R) / u

Dnde:

R: Radio hidrulico. u: Viscosidad cinemtica del lquido.

Para sedimentacin de partculas discretas (rgimen laminar) se adopta el valor Cd = 24/Re, y entonces se sustituye en la expresin de velocidad de cada de la siguiente forma:v = (1/18) (g/u) (rd-r/r) d2 para Re < 1

En rgimen turbulento la velocidad de cada para Re > 2*103 es:v = 103rd-rrg d12

1.1. Velocidad de sedimentacin de partculas esfricas en funcin de

dimetro, velocidad y densidad especfica (rd/r):


Material Grava Arena Limo Arcilla

Dimetros > 3 mm 3 0.05 mm 0.05 0.01 mm < 0.01 mm

Los fenmenos que afectan a la velocidad de cada terica son un volumen de partculas importante (desplazndose en sentido contrario a la corriente ascensional), falta de esfericidad de las partculas, coeficiente de


rozamiento variando con la orientacin de la partcula en su cada y, por ltimo, la composicin no homognea del tipo de partculas Se han obtenido en la prctica, de forma aproximada, los siguientes valores de sedimentacin de partculas vlidos en sedimentacin libre para partculas de arena de densidad 2,65: d (cm) 0.005 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.01 0.20 0.30 0.50 1.00 0.7 0.5 20 2.3 1.7 27 40 3.0 32 5.6 4.0 38 7.2 5.0 42 15 27 35 47 74 11 21 26 33 60 83 100 130 190

VC ( cm/s) 0.2 VC ( cm/s) 0 VH ( cm/s) 15

Dnde:

d: Dimetro de la partcula de arena.VC : Velocidad de sedimentacin para un fluido de velocidad

horizontal nula. VC : Velocidad de sedimentacin, para un fluido de velocidad

horizontal VH. VH : Velocidad horizontal crtica de arrastre de la partcula

depositada. Las velocidades ascensionales aceptables (m/h), segn IMHOFF, son: Dimetro (d) en mm 0.16 0.20 0.25 Rendimiento sedimentacin en % 100 90 85 12 16 20 17 28 36 27 45 58

1. PARMETRO DE CONTROL DE EFICACIA:

Velocidad crtica (vc):vc=(230 (s-1) * d)12

Dnde:

Facultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica vc : Velocidad crtica en m/s.

s: Peso especfico de la partcula en Kg/dm3. d : Dimetro de la partcula en m.

1. DATOS PARA EL DIMENSIONAMIENTO:

Seccin transversal del desarenador. Longitud del desarenador. Tasa de tratamiento.

CAPITULO IV DISEO DE UN DESARENADOR


1. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO HIDRAULICO: 1.1. Clculo del dimetro de las partculas a sedimentar:

Los desarenadores se disean para un determinado dimetro de partcula es decir, que se supone que todas las partculas de dimetro superior al escogido deben depositarse. Por ejemplo, el valor del dimetro mximo de partcula normalmente admitido para plantas hidroelctricas es de 0.25 mm. En los sistemas de riego generalmente se acepta hasta d = 0.5 ms. En sistemas hidroelctricos el dimetro puede calcularse en funcin de la altura de cada como se muestra en la tabla 1, o en funcin del tipo de turbina como se muestra en la tabla 2.

Tabla 1. Dimetro de partculas en funcin de la altura de cada. Dimetros de partculas (d) que son retenidas en el desarenador (mm) 0.6 0.5 100 200 200 300 Altura de cada (H) (m)


0.3 0.1

300 500 500 1000

Tabla 2. Dimetro de partculas en funcin con el tipo de turbina. Dimetro de partculas (d) a Tipo de turbina eliminar en el desarenador (mm) 13 0.4 1 0.2 0.4 Kaplan Francis Pelton

1.2. Calculo de la velocidad del flujo v en el tanque:

La velocidad en un desarenador se considera lenta, cuando est comprendida entre 0.20 m/s a 0.60 m/s. La eleccin puede ser arbitraria o puede realizarse utilizando la frmula de Camp:v=ad (cms)

Dnde:

d = Dimetro (mm). a = constante en funcin del dimetro. a 51 44 36 d 0.1 0.1 1 1


1.1. Clculo de la velocidad de cada w (en aguas tranquilas):

Para este aspecto, existen varias frmulas empricas, tablas y nomogramas, algunas de las cuales consideran:

Peso especfico del material a sedimentarse: s (medible).

gr/cm3

Peso especfico del agua turbia: w gr/cm3 (medible).

As se tiene:1.1.1.Tabla 3 preparada por Arkhangelski:

La misma que permite calcular w (cm/s) en funcin del dimetro de partculas d (en mm). Tabla 3. Velocidades de sedimentacin w calculado por

Arkhangelski (1935) en funcin del dimetro de partculas.

d (mm) 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.70

w (cm/s) 0.178 0.692 1.560 2.160 2.700 3.240 3.780 4.320 4.860 5.400 5.940 6.480 7.320


0.80 1.00 2.00 3.00 5.00

8.070 9.44 15.29 19.25 24.90

1.1.2.La experiencia generado por Sellerio:

La cual se muestra en el nomograma de la figura 3.1, la misma que permite calcular w (en cm/s) en funcin del dimetro d (en mm).

Figura 3.1.Experiencia de Selle ro.1.2. Frmula de Owen: W=kd(s-1)

Dnde:

w = velocidad de sedimentacin (m/s). d = dimetro de partculas (m).s = peso especifico del material (g/cm3).

k = constante que vara de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos, sus valores se muestran en la tabla 4.


Tabla 4. Valores de la constante k. Forma y naturaliza arena esfrica granos redondeados granos cuarzo d > 3 mm granos cuarzo d < 0.7 mm K 9.35 8.25 6.12 1.28

1. DISEO DE UN DESARENADOR:

El diseo del desarenador se realiza en base al anlisis de los fenmenos de sedimentacin de partculas granuladas no floculantes las cuales sedimentan independientemente unas de otras, no existiendo interaccin significativa entre las ms prximas. El estudio de las velocidades de sedimentacin se puede realizar utilizando las frmulas de Stokes (en rgimen laminar), de Newton (en rgimen turbulento) de Allen (en rgimen transitorio). Deben aplicarse algunas correcciones para tener en cuenta: La forma de las partculas (factor esfericidad) La concentracin de slidos en suspensin La velocidad de flujo horizontal La temperatura del agua residual

En la prctica se pueden tomar como base los datos vlidos en sedimentacin libre para, partculas de arena de densidad 2,65, temperatura del agua de 15,5C y eliminacin del 90%.


Dimetro eliminadas 0,150 mm 0,200 mm 0,250 mm 0,300 mm

de

las

partculas

Velocidad de sedimentacin

40-50 m/h 65-75 m/h 85-95 m/h 105-120 m/h

Si el peso de la arena es sustancialmente menor de 2,65 deben usarse velocidades de sedimentacin inferiores a las expuestas en el cuadro anterior. El diseo del desarenador ser efectivo si adems de lograr la extraccin de las arenas descritas con suficiente rendimiento, consigue que stas sean realmente elementos minerales, cuyo contenido en materia orgnica sea nfimo. Para evitar que la materia orgnica de granulometra similar a la de las arenas sedimente con ellas se disean los desarenadores de forma que se asegure en ellos un "barrido o limpieza de fondo". Este fenmeno, se explica por el hecho de que existe una velocidad crtica del flujo a travs de la seccin, por encima de la cual las partculas de un tamao y una densidad determinadas, una vez sedimentadas, pueden de nuevo ser puestas en movimiento y reintroducidas en la corriente. Para partculas de 0,200 mm de dimetro y peso especfico de 2,65 la velocidad crtica de barrido es 0,25 m/s, adoptndose en la prctica a efectos de diseo una velocidad de 0,30 m/s. Manteniendo esta velocidad, se consigue que las arenas extradas tengan un contenido en materia orgnica menor del 5%.


Dos tcnicas son la base de los procedimientos utilizados en la separacin de arenas:

La separacin natural por decantacin en canales o depsitos apropiados. Esta requiere una constancia absoluta en el paso del agua.

La separacin dinmica por procesos utilizando inyeccin de aire o efectos de separacin centrfuga.

El diseo ms complejo corresponde al canal aireado:

Figura4.1. Canal aireado. El aire que se inyecta provoca una rotacin al lquido (trayectoria horizontal) y crea una velocidad constante de barrido de fondo, perpendicular a la velocidad de paso, la cual puede entonces variar sin inconvenientes. El aire inyectado, adems de su papel motor, favorece, por su efecto de agitacin, la separacin de la materia orgnica que puede quedar adherida a las partculas de arena. Los difusores de aire se sitan en uno de los laterales del tanque a una distancia entre 0,5 y 0,9 m sobre el suelo. Para el control hidrulico del


elemento y para mejorar la eficacia en la eliminacin de arenas se suelen usar deflectores tanto en la entrada como en la salida de agua. La seccin transversal del canal es semejante a la de los tanques de aireacin de los fangos activos de circulacin espiral con la excepcin de que se incluye un canal de recogida de arenas de unos 0,9 m de profundidad, con paredes laterales muy inclinadas que se ubica a lo largo de un lateral del depsito, bajo los difusores de aire. La seccin transversal de un desarenador aireado ser:

Los parmetros ms importantes son: Parmetro Valor Intervalo Valor


No aireados < Carga hidrulicaQmax))

70

m3/m2/hora

(a

Velocidad horizontal 0.24 0.40 Tiempo de retencin Longitud Circulares Carga hidrulica Velocidad perifrica media Tiempo de retencin Aireados < Carga hidrulicaQmax)

0.3 m/s 60s

45 - 90 s

20 - 25 veces la altura de la lmina de agua.

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