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DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR
DATOS:
Q = 0.5 m3/seg Caudal de diseño del Canal
d = 0.5 mm Diametro minimo de la particula a sedimentar
W = 5.4 cm/seg Veloc. Precip. partícula 0.054
v = 0.25 m/seg Veloc. Del flujo en el desarenador
K = 1.25 Coeficiente de turbulencia
h = 1.5 m Profundidad inicial asumida
f = 0.40 Borde libre
0.002 Pendiente de canal de conduccion
0.01 Pendiente de canal de limpia
n = 0.015 Rugosidad del concreto
h = 0.25 m Altura de vertedero
S = 0.04 Pendiente longitudinal desarenador
αi 27.5 Angulo de transicion de ingreso
αs 22.5 Angulo de transicion de salida
Cota fondo canal A = 3452.654 m.s.n.m
1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL
A = b x y b+Zy^2 MEH b/y = 2((1+Z^2)^(1/2)-Z)
P = b + 2y b/y = 2
R = A/P b= 2
Resolviendo por tanteos
y = 0.465
0.167705098312484 0.163512593219
2.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION:
Se toma los coeficientes de Camp:
a = 44
v = 0.31 m/seg
3.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:
Despreciando elefecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.
L = h x v /w
L = 8.64 m
Considerando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.
L = K h x v /w
L = 10.80 m
L = 10.00 m Adoptado
4.- CALCULO DEL ANCHO:
b = Q/(h x v)
b = 1.33 m
b = 1.30 m
Verificamos la velocidad en el tanque:
Adoptado V= 0.26 m/s
V < Vc 0.311 m/s
5.- Calculo de tiempo de caida y tiempo de sedimentacion:
S1 =
S2 =
b+2y(1+Z^2)^(1/2)
Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)
L LtLt
Vertedero.Compuerta
CanalDirecto
Canal deLimieza
b Lv
v=(a )√d
Tiempo de caida:
t = h/w 27.78 seg
Tiempo de sedimentacion:
t = L/v 32.14 seg
6.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:
Transicion de ingreso:
L= (T2-T1)2Tang α 0.48 m
L2= Ancho del desarenador:
L1= Ancho del canal de conducccion
L adoptado = 0.50 m
Transicion de salida:
L= (T2-T1)2Tang α 0.60 m
L2= Ancho del desarenador:
L1= Ancho del canal de conducccion
L adoptado = 0.60 m
7.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL VERTEDOR:
L= Q/C(h)^(3/2)
L= 2.17 m
L= 2.20 m Adoptado
Se sabe que:
360
L α
Entonces:
(a)
Según la figura, del triangulo OAB se tiene:
(b)
Igualando las ecuaciones a y b se tiene:
(c)
= α = 79.69
97.06 = 96.9618616677
Calculo de R:
1.58 m
8.- CALCULO DE LA LONGITUD DE LA PROYECCION LONGITUDINAL DEL VERTEDERO L1
Según el triangulo OAB, se tiene:
1.56 m
Calculo de α =
2πR
L =2πRα/360R =180 L/πα
Cosα = (R-b)/R
R = b/(1-cosα)
α/(1-cosα) = 180L/πb
El segundo miembro de c es una constante por tener valores conocidos y α se resuelve por tanteos
α/(1-cosα) 180L/πb
R = 180L/πα
Sen α = L1/R
Lt = R Sen α
Lt =
9.- CALCULO DE LA LONGITUD PROMEDIO (L'):
L' = 5.78 m
10.- CALCULO DE LA LONGITUD TOTAL DEL DESARENADOR:
L = Longitud del tanque
L' = Longitud promedio por efecto de la curvatura del vertedero
17.33 m
17.00 m
11.- CALCULO DE LA CAIDA DE FONDO:
L = 15.44 m
DZ = 0.62 m
Cota NAID = Cota FC + tirante canal
Cota NAID = 3453.119 m.s.n.m
Cota FID = Cota FC - altura desarenador
Cota FID = 3451.154 m.s.n.m
12.- CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DEL DESARENADOR A LA COMPUERTA DE LAVADO
H = y + h + DZ
H = 2.58 m
Cota NASD = Cota NAID
Cota NASD = 3453.119 m.s.n.m
Cota FFD = 3450.536 m.s.n.m
13.- CALCULO DE LA ALTURA DE LA CRESTA DEL VERTEDERO CON RESPECTO AL FONDO
hc = H - 0.25
Hc = Altura de la cresta del vertedero con respecto al fondo
H = Profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado.
hc = 2.33 m
14.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE LAVADO.
Suponemos una seccion cuadrada; o sea: A = LxL
La compuerta funciona como un orificio, con una descarga de:
Q = Caudal a descargar por el orificio
0.60 Para paredes delgadas
h = Carga sobre el orificio (desde la superficie del agua hasta el centro del orificio)
g = Aceleracion de la gravedad = 9.81 m/seg2
Seleccionamos una compuerta cuadrada de lado: Ancho = 1.00 m
A = 1.00 m2 Alto = 1.00 m
h = H - Alto/2 2.08
Q = 3.84 m3/seg
15.- CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SALIDA:
L' = (L + Lt)/2
LT = Lt + L + L'
LT = Longitud total.
Lt = Longitud de la transicion de entrada.
LT =
LT = adoptado
DZ = L x S
L = LT - Lt
Q = Cd x Ao √2gh
Cd = Coeficiente de descarga. Cd =
Ao = Area del orificio en este caso es igual al de la compuerta.
V = Q/Ao
V = 3.84 m/seg < 5 m/seg OK
16.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CANAL DE LIMPIA:
A = b x y
P = b + 2y
R = A/P
Resolviendo por tanteos para una seccion de MEH: b = 2 y
y = 0.745
0.575321631045523 0.574680850576
La seccion del canal de limpia resulta:
b = 1.49 m
y = 0.75 m
f = 0.40 m
Verificando la velocidad:
V= Q/A = 3.46 m/seg < 5 m/seg OK
Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)
Diametro minimo de la particula a sedimentar
y
CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:
CALCULO DEL ANCHO:
L LtLt
Vertedero.Compuerta
CanalDirecto
Canal deLimieza
b Lv
CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:
DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR
DATOS:
Q = 0.5 m3/seg Caudal de diseño del Canal
d = 0.5 mm Diametro minimo de la particula a sedimentar
W = 5.4 cm/seg Veloc. Precip. partícula 0.054
K = 1.25 (Coeficiente de turbulencia)
h = 1.5 m Profundidad inicial asumida
f = 0.40 Borde libre
0.002 Pendiente de canal de conduccion
0.01 Pendiente de canal de limpia
n = 0.015 Rugosidad del concreto
h = 0.25 m Altura de vertedero
S = 0.04 Pendiente longitudinal desarenador
αi 27.5 Angulo de transicion de ingreso
αs 22.5 Angulo de transicion de salida
Cota fondo canal A = 3452.654 m.s.n.m
1.- CALCULOS PREVIOS DE DIMENSIONAMIENTO DEL CANAL
A = b x y 0.43245 b+Zy^2 MEH b/y = 2((1+Z^2)^(1/2)-Z)
P = b + 2y 1.86 b+2y(1+Z^2)^(1/2) b/y = 2
R = A/P 0.2325 b= 2
Resolviendo por tanteos
y = 0.465
0.167705098312484 0.163512593219
y= 0.465
b= 0.93
F= 0.541343744631 OK
2.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION:
Se toma los coeficientes de Camp:
a = 44
v = 0.31 m/seg
3.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:
Despreciando elefecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.
L = h x v /w
L = 8.64 m
Considerando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacion.
L = K h x v /w
L = 10.80 m
L = 10.00 m Adoptado
4.- CALCULO DEL ANCHO:
b = Q/(h x v)
b = 1.07 m
b = 1.10 m
Verificamos la velocidad en el tanque:
Adoptado V= 0.30 m/s
V < Vc 0.311 m/s
S1 =
S2 =
Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)
L LtLt
Vertedero.Compuerta
CanalDirecto
Canal deLimieza
b Lv
v=(a )√d
5.- Calculo de tiempo de caida y tiempo de sedimentacion:
Tiempo de caida:
t = h/w 27.78 seg
Tiempo de sedimentacion:
t = L/v 32.14 seg
6.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:
Transicion de ingreso:
L= (T2-T1)2Tang α 0.29 m
L2= Ancho del desarenador:
L1= Ancho del canal de conducccion
L adoptado = 0.30 m
1.5m
Transicion de salida: long de salida debe ser mayor
L= (T2-T1)2Tang α 0.36 m
L2= Ancho del desarenador:
L1= Ancho del canal de conducccion
L adoptado = 0.40 m
1.5m
7.- CALCULO DE LA LONGITUD DEL VERTEDOR:
L= Q/C(h)^(3/2) ecuacion general de vertederos veloc de aproximacion=0 v2/2g
L= 2.17 m
L= 2.20 m Adoptado
Se sabe que:
360
L α
Entonces:
(a)
Según la figura, del triangulo OAB se tiene:
(b)
Igualando las ecuaciones a y b se tiene:
(c)
= α = 63.55
114.59 = 114.591291061879
Calculo de R:
1.98 m
8.- CALCULO DE LA LONGITUD DE LA PROYECCION LONGITUDINAL DEL VERTEDERO L1
Según el triangulo OAB, se tiene:
1.78 m
Calculo de α =
2πR
L =2πRα/360R =180 L/πα
Cosα = (R-b)/R
R = b/(1-cosα)
α/(1-cosα) = 180L/πb
El segundo miembro de c es una constante por tener valores conocidos y α se resuelve por tanteos
α/(1-cosα) 180L/πb
R = 180L/πα
Sen α = L1/R
Lt = R Sen α
Lt =
9.- CALCULO DE LA LONGITUD PROMEDIO (L'):
L' = 5.89 m
10.- CALCULO DE LA LONGITUD TOTAL DEL DESARENADOR:
L = Longitud del tanque
L' = Longitud promedio por efecto de la curvatura del vertedero
17.66 m
18.00 m
11.- CALCULO DE LA CAIDA DE FONDO:
L = 16.22 m
DZ = 0.65 m
Cota NAID = Cota FC + tirante canal
Cota NAID = 3453.119 m.s.n.m
Cota FID = Cota FC - altura desarenador
Cota FID = 3451.154 m.s.n.m
12.- CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DEL DESARENADOR A LA COMPUERTA DE LAVADO
H = y + h + DZ
H = 2.61 m
Cota NASD = Cota NAID
Cota NASD = 3453.119 m.s.n.m
Cota FFD = 3450.505 m.s.n.m
13.- CALCULO DE LA ALTURA DE LA CRESTA DEL VERTEDERO CON RESPECTO AL FONDO
hc = H - 0.25
Hc = Altura de la cresta del vertedero con respecto al fondo
H = Profundidad del desarenador frente a la compuerta de lavado.
hc = 2.36 m
14.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA COMPUERTA DE LAVADO.
Suponemos una seccion cuadrada; o sea: A = LxL
La compuerta funciona como un orificio, con una descarga de: el tiempod de descarga no debe ser menor q 2 horas
t=Q/V
Q = Caudal a descargar por el orificio
0.60 Para paredes delgadas
h = Carga sobre el orificio (desde la superficie del agua hasta el centro del orificio)
g = Aceleracion de la gravedad = 9.81 m/seg2
Seleccionamos una compuerta cuadrada de lado: Ancho = 1.00 m
A = 1.00 m2 Alto = 1.00 m
h = H - Alto/2 2.11
Q = 3.86 m3/seg
15.- CALCULO DE LA VELOCIDAD DE SALIDA:
L' = (L + Lt)/2
LT = Lt + L + L'
LT = Longitud total.
Lt = Longitud de la transicion de entrada.
LT =
LT = adoptado
DZ = L x S
L = LT - Lt
Q = Cd x Ao √2gh
Cd = Coeficiente de descarga. Cd =
Ao = Area del orificio en este caso es igual al de la compuerta.
V = Q/Ao
V = 3.86 m/seg < 5 m/seg OK
16.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL CANAL DE LIMPIA:
A = b x y
P = b + 2y
R = A/P
Resolviendo por tanteos para una seccion de MEH: b = 2 y
y = 0.755
0.579616793854581 0.595481860007
La seccion del canal de limpia resulta:
b = 1.51 m
y = 0.76 m
f = 0.40 m
Verificando la velocidad:
V= Q/A = 3.39 m/seg < 5 m/seg OK
froude=
Q = A^(5/3)S^(1/2)/(P^(5/3)n)
Diametro minimo de la particula a sedimentar
y
CALCULO DE LA LONGITUD DEL DESARENADOR:
CALCULO DEL ANCHO:
L LtLt
Vertedero.Compuerta
CanalDirecto
Canal deLimieza
b Lv
CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION:
0.00458715596 x eso no se considera la velocidad de aproximado
libro de crochy en la biblioteca estructuras hidraulicas
el tiempod de descarga no debe ser menor q 2 horas
DISEÑO HIDRAULICO DE UN DESARENADOR
DATOS:Q = 0.2954 m3/seg Caudal de diseño del Canalf = 0.5 mm Diametro minimo de la particula a sedimentarW = 5.4 cm/seg Velocidad de precipitación de la partícula 0.054K = 1.2 (Coeficiente de turbulencia)
0.02 Pendiente longitudinal del sedimentador
0.1 Pendiente de la transicion de entrada
Z = 0 Talud del canal
h = 1 Tirante del canal en la zona de ingreso
b = 0.8 m Solera del canal de ingreso
0.641 m Tirante del canal de aduccion
1 m/seg
0.8 m Solera del canal de conduccion
0.3273 m Tirante del canal de conduccion
1.6 m Ancho adoptado para el desarenador
0.1
2.3
U = 0.31 m
0.3273 m
0.5589 m
0.75
a.- CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION
Se toma los coeficientes de Camp:a = 0.44
d = 0.50
v = 0.31 cm/seg
b.- CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION
2.30 m
1.40 m
S2 =
S1 ³
d0 =
v0 =
b3 =
d3 =
b1 =
S1 =
L1 =
d3 =
V3 =
μ =
LT1 =
LT3 =
12.5 22zh)+(b - b = L
1T
tan
v=(a )√d
c.- CALCULO DE TIRANTES EN EL DESARENADOR
0.871 m
0.64924072 m
c.- CALCULO DE LONGITUD DE CAIDA.
1.39 m2
0.21 m/s < 0.3111 OK!
4.10
d1 = d0 + S1 X L1
d1 = El tirante d2 se determina aplicando la ecuacion de Bernulli
d2 = U + d3 + (V3/μ)2/19.62
d2 =
A = b1 d1=
V1 = Q/A =
L2 =
L2 = K d1 V 1
W
m/seg
CALCULO DE LA VELOCIDAD CRITICA DE SEDIMENTACION
CALCULO DE LAS LONGITUDES DE TRANSICION
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