Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Ingeniera Sanitaria Tratamiento de Aguas IIEscuela Profesional de Ingeniera Sanitaria

MEMORIA DESCRIPTIVA

UNIDAD DE DECANTACION

OBJETIVOS:Disear la unidad de decantacin de placas con canal central de distribucin de agua floculada, la zona de recoleccin de agua decantada y el dimensionamiento del colector mltiple con tolvas separadas.

UNIDAD DE DECANTACINLa batera de decantacin contara con tres unidades de similares caractersticas y cada una de estas unidades a su vez contara con dos mdulos de placas paralelas, un canal central por donde se realiza la distribucin de agua floculada, tuberas de recoleccin de agua decantada a lo largo de los mdulos de decantacin y un colector mltiple de tolvas separadas. La reparticin de agua floculada a cada una de estas unidades se realizara a travs de una canal de distribucin que se encuentra ubicado a todo lo ancho de la batera de decantacin.

Zona de decantacin de placas paralelas:

Esta zona est conformada por el espacio que ocupan las lonas de vinilo con fibras de polister con dimensiones de 1.2x1.4 m. espaciadas una distancia de 12 cm en el plano horizontal. Estas lonas tienen un espesor de 0.060 cm. ubicados de forma tal que tienen un ngulo de inclinacin de 60 con respecto a la horizontal. Cada decantador contara con dos mdulos de decantacin divididos por un canal central.

Canal central de distribucin de agua floculada:

Cada unidad de decantacin contara con un canal central de distribucin de agua floculada con ancho constante y seccin variable repartiendo equitativamente el caudal. En nuestro caso este canal tendr un ancho de 0.60m. y una seccin variable de a lo largo de los 8.50 m. que corresponde a la longitud de decantacin; debido a esto la altura mxima es de 2.00 m. y una altura mnima es de 0.60 m. Para la distribucin uniforme de agua floculada se ha diseado orificios de 6 de dimetro y espaciadas a 50 cm. de centro a centro siendo un total de 17 orificios a cada lado del canal. En este caso la gradiente generada por lo orificios es de 14.0043 s-1.

Canal de distribucin de agua floculada:

Este canal tiene la funcin de distribuir el caudal de diseo a tratar en las tres unidades de decantacin; este ser de ancho constante y altura variable con la finalidad de repartir equitativamente el caudal a cada decantador. Se encuentra ubicado a lo ancho de la batera de decantacin, tiene un ancho de 0.80 m. Al inicio tendr una altura de 1.54 m reducindose hasta llegar a 0.60 m en la ltima compuerta. La entrada del agua floculada a cada una de las unidades de decantacin ser por medio de compuertas, ubicadas en la parte superior de este canal. La compuerta tendr una altura de 0.51 m. y 0.50 m. de ancho.

Zona de recoleccin de agua decantada:

Esta zona estar conformada por un canal que recolectar el agua decantada por medio de tuberas perforadas que han sido diseadas de acuerdo con la tasa de recoleccin, siendo para nuestro caso 1.50 l/s.m cuando todas los decantadores estn operando, y de 2.04 l/s.m cuando una unidad se encuentra en mantenimiento. Estas tuberas perforadas tendrn un dimetro de 6 y longitud igual a 2.40 m., ubicadas a lo ancho de cada mdulo de decantacin siendo un total de 18 tuberas por decantador. Cada tubera tiene 20 orificios de 1/2 cada uno.

Colector mltiple de tolvas separadas:

Son un total de 3 tolvas por mdulo de decantacin. Estas tolvas tienen un ngulo de inclinacin de 60 por donde resbalan los lodos y desembocan por unos orificios de descarga de 10 de dimetro. La distancia de eje a eje entre cada orificio de descarga es de 2.83 m. La frecuencia de limpieza es de 2.18 dias. El tiempo de vaciado es de 8.07 segundos. Los lodos que se recolecten en las tolvas sern eliminador por medio de un colector de 28 ubicado en la parte inferior y que se conecta con las tolvas de cada mdulo de decantacin por medio de los orificios antes descritos.

MEMORIA DE CLCULO

UNIDAD DE DECANTACION PARMETROS DE DISEO

Caudal de Diseo185 lps

Temperatura Asumida15 C

Viscosidad del Agua0.01 cm2/s

Relacion 2920

Numero de unidades3 unid

ZONA DE DECANTACIN:

1. Distancia perpendicular entre placas ( d )Separacin entre placas horizontales ( e ) 0.12 mEspesor de las placas vinilo ( e)0.06 cmAngulo de inclinacin ()60

d = e . sen() e' = 10.33 cm

2. Longitud util de las placas (lu)Longitud del mdulo de placas1.20 m

Lu = l e. Cos () = 114 cm

3. Longitud relativa de las placas ( L )

L = Lu/d = 11.033 cm

4. Coeficiente del Mdulo de placas ( f )Modulo de eficiencia de las placas (S) =1

5. rea superficial de la unidad ( As )

Caudal de diseo del decantador ( Q )0.062m3/s

Velocidad de sedimentacin ( VS) *0.0003m/s

(*) El dato de velocidad de sedimentacin asumido corresponde al que se obtuvo en el laboratorio: Parmetros de Decantacin Velocidad Optima de Sedimentacin, del curso Tratamiento de Aguas I

= 37.83 m2

6. Numero de canales formados por las placas ( N )Ancho total de la Zona de decantacin ( B ) 4.80m

7. Longitud Total del decantador ( LT )

= 8.50 m

8. Velocidad media del flujo ( V0 )

= 0.188 cm/s

9. Radio hidrulico del mdulo de placas ( RH )Ancho del modulo de placas ( b )2.40m

= 4.95 m

10. Numero de Reynolds ( NR )

= 372.94 < 500

11. Velocidad Longitudinal Mxima ( V0' )

= 0.00201 m/s = 0.201 cm/s > V0 = 0.188 cm/s

ZONA DE ENTRADA

1. Caudal de diseo ( Q )Caudal de operacin ( Q )0.062m3/s

2. Area total de orificios ( AT )Velocidad lateral en los orificios ( VL )0.150m/s

3. Nmero de orificios en el canal lateral ( N )Longitud del canal ( LT )8.50m

Separacin entre orificios (a )0.50m

Distancia entre la pared y el primer orificio 0.25m

4. rea de cada orificio ( AL )

5. Dimetro de cada Orificio ( d )

6. Caudal por orificio (q0)

7. Seccin en el extremo final del canal ( AF )Altura minima del canal ( h )0.60m

Ancho de canal ( B )0.60m

8. Caudal al final del canal ( QF )

9. Velocidad en el extremo final del canal ( VF )

10. Seccin inicial del canal ( AC )Altura mxima del canal ( H )2.00m

11. Velocidad en el inicio del canal ( VF )

12. Coeficiente de prdida de carga total en el primer orificio del canal (0)Coeficiente ()0.7

Coeficiente ()1.67

13. Coeficiente de prdida de carga total en el ltimo orificio del canal (u)

14. Velocidad real en el primer y en el ltimo orificio

Para el clculo de las velocidades reales en cada uno de los orificios del canal central se utiliza las siguientes relaciones:

15. Calculo del error entre las velocidades reales del primer y ltimo orificioPara este clculo ver Cuadro: Comprobacin de la desviacin del caudal en el canal de distribucin a los decantadores

16. Radio Hidrulico entre orificios ( RH )

17. Gradiente de velocidad en los orificios ( G )Coeficiente ( f )0.020

< 20 s-1

CANAL DE REPARTICIN DEL AGUA FLOCULADA

1. Caudal de ingreso a cada decantador ( q )Caudal de diseo ( Q )0.185m3/s

N de decantadores ( N )3und

2. Seccin final del canal de agua floculada( AF )

Ancho del canal ( B )0.80m

Altura mnima ( h )0.60m

3. Velocidad en la seccin final del canal ( VF )

4. Seccin inicial del canal ( AI )Asumiendo: Velocidad en la Seccin Inicial Vi =0.150m/s

5. Altura inicial del canal ( H )

6. rea de la seccin til de la compuertaVelocidad en los laterales ( VL )0.24m/s

7. Ancho de la compuerta (b )Altura de la compuerta ( h )0.51m

8. Coeficiente de prdida de carga en las compuertas (1 )Coeficiente ()0.7

Coeficiente ()1.67

9. Velocidad real en las compuertasPara el clculo de las velocidades reales en las compuertas se utiliza las siguientes relaciones:

10. Calculo del error entre las velocidades reales de la primer y ltima compuertaPara este clculo ver Cuadro: Comprobacin de la desviacin del caudal en el canal de distribucin de agua floculada.

11. Perdida de carga en las compuertas ( hf )

12. Radio hidrulico en las compuertas laterales( RH )

= 0.13 m

13. Gradiente de velocidad en las compuertas ( G )Coeficiente ( f )0.020

ZONA DE RECOLECCION DE AGUA DECANTADA

1. Caudal en cada unidad ( Q )Caudal de cada decantador ( Q ) 0.062 m3/sNmero de decantadores ( N ) 3 unid

2. Longitud de la tubera de recoleccin ( LV )Tasa de diseo de la tubera ( q ) 1.50 l/s/m

3. Nmero de tubos en cada unidad ( N1 )Ancho total por mdulo en una unidad ( b ) 2.40m

Cada mdulo contar con 9 unid. de 2.40m

4. Caudal correspondiente a cada tubera ( qV )

5. Distancia del extremo del decantador a la tubera ( X )Longitud total del decantador ( LT ) 8.50mDistancia entre tuberias ( d )0.9m

6. Dimetro del orificio ( D0 )Relacin de velocidades ( R )0.15

Nmero de orificios ( n ) 20 orificiosDimetro del orificio ( o ) 1/2 pulgDimetro de tub. de recoleccin ( ) 6 pulg

Entonces :

ZONA DE LODOS COLECTOR MLTIPLE DE TOLVAS SEPARADAS

1. Longitud de la base de la tolva ( l )Longitud del decantador ( LT )8.50m

N de tolvas por modulo ( N)3und

2. Seccin Mxima de la tolva ( A )Ancho del modulo de decantacin ( b )2.40m

3. Capacidad de la tolva de almacenamiento de lodos ( VT )

Volumen de la parte recta de la tolva: Vt1=A*h1*N= 33.92 m3 Volumen del tronco de pirmide de la tolva.: Vt2=(1/3*A*h)*N= 24.23 m3VT= 58.14m3

4. Frecuencia de descarga ( F )Caudal de Lodos producidos( QL )0.308l/s

5. Dimetro de los orificios de descarga ( d )Velocidad de arrastre ( Va )1.75cm/s

Carga Hidrulica ( H )4.44m

Separacin entre orificios de descarga ( X )2.83m

6. Dimetro de la tubera de descarga ( D )Relacin de velocidades ( R )0.42

7. Seccin del colector ( AC )

8. Caudal de descarga de lodo ( Q )Coeficiente de descarga ( CD )0.65

9. Tiempo de Vaciado ( T )