Desarenadores partes diseño y aplicacion

Desarenadores

1. DESARENADORES INTEGRANTES: CHAVEZ RIVAS GIANFRANCO VILELA RUIZ THOMAS ENZO

2. Son estructuras hidráulicas diseñadas para separar el agua cruda de la arena y partículas en suspensión gruesa, con el fin de evitar se produzcan depósitos en las obras de conducción, proteger las bombas de la abrasión y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. El desarenador se refiere normalmente a la remoción de partículas superiores a 0.2 mm. ¿QUÉ SON LOS DESARENADORES?

3. Canal de entrada: La cual une el cauce del rio con el desarenador. Cámara de sedimentación: en la cual las partículas sólidas caen al fondo, debido a la disminución de la velocidad producida por el aumento de la sección transversal. Según Dubuat , las velocidades limites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son: Para la arcilla 0,081 m/s. Para la arena fina 0,16 m/s. Para la arena gruesa 0,216 m/s. Vertedero: al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Compuerta de lavado: sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Canal directo: por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador, tiempos cortos. PARTES DE UN DESARENADOR

4. Partes

5. Variables que afectan la sedimentación Corrientes de densidad Corrientes debidas al viento Corrientes cinéticas

6. Información básica para el diseño La información básica para el diseño es la siguiente: Caudal de Diseño EL desarenador será diseñado para el caudal máximo diario. b) Cantidad media de sedimentos del agua Dependiendo de la calidad del agua cruda, se seleccionarán los procesos de pretratamiento y acondicionamiento previo. c) Características del clima Variaciones de temperatura y régimen de lluvias.

7. 1 .- Criterios de diseño El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 8 a 16 años. El número de unidades mínimas en paralelo es 2 para efectos de mantenimiento. En caso de caudales pequeños y turbiedades bajas se podrá contar con una sola unidad que debe contar con un canal de by-pass para efectos de mantenimiento. Desarenador de 2 unidades en paralelo (planta). Desarenador de 1 unidad con by pass (planta). El periodo de operación es de 24 horas por día. Debe existir una transición en la unión del canal o tubería de llegada al desarenador para asegurar la uniformidad de la velocidad en la zona de entrada. DISEÑO DEL DESARENADOR

8. La transición debe tener un ángulo de divergencia suave no mayor de 12° 30´. La velocidad de paso por el vertedero de salida debe ser pequeña para causar menor turbulencia y arrastre de material (V < 1m/s). La llegada del flujo de agua a la zona de transición no debe proyectarse en curva pues produce velocidades altas en los lados de la cámara. La relación largo/ancho debe ser entre 10 y 20. La sedimentación de arena fina (d<1.0 cm) se efectúa en forma más eficiente en régimen laminar con valores de número de Reynolds menores de uno (Re<1.0). La sedimentación de arena gruesa se efectúa en régimen de transición con valores de Reynolds entre 1.0 y 1 000.

9. La sedimentación de grava se efectúa en régimen turbulento con valores de número de Reynolds mayores de 1 000. Relación entre diámetro de las partículas y velocidad de sedimentación. La descarga del flujo puede ser controlada a través de dispositivos como vertederos (sutro) o canales Parshall (garganta).

10. Desarenador Bocatoma Raca Rumi Cuenta con dos cámaras independientes con 3 canaletas cada una. Son 06 en total, de 5m x 20m construido de concreto armado. Pasarela de Operaciones Son doce (12) en total; 06 al ingreso y 06 pasarelas para operaciones. Son de concreto armado con sus respectivas barandas y se encuentran en regular estado de conservación. Canal de limpieza. De concreto armado evacua los sólidos de cada cámara (nave) del Desarenador y se comunica a la salida al Canal evacuador.

11. Transición de Salida y Canal Evacuador Es de concreto armado de sección rectangular. Se encuentra en regular estado de conservación. Equipamiento.- Para la Operación hidráulica y mantenimiento del Desarenador, se tiene: Compuertas Metálicas Planas. Son estructuras metálicas y en total son seis. Sistema de Alumbrado. El alumbrado de la estructura es a través de dos (02) reflectores, ubicados en las estructuras metálicas de la bocatoma. Se utiliza el alumbrado para el trabajo de accionamiento de compuertas durante la noche, en épocas de grandes avenidas.

12. EJEMPLO APLICATIVO DE DISEÑO DE UN DESARENADOR

13. Caudal de Diseño(Q): 20 Lts/s Densidad relativa de la arena ( : 2,65 g/cm3 Diámetro de la partícula(d): 0,02 cm Temperatura del agua: 20 °C Gravedad (g) = 981   DATOS DEL PROBLEMA SOLUCIÓN Cálculo de viscosidad cinemática:   Fuente: Tabla densidad y viscosidad del agua, Diseño de canales y estructuras especiales.

14. Cálculo de la velocidad de sedimentación (Vs) Cálculo de Reynolds y reajuste de velocidad de sedimentación. Comparando se tiene que: , por lo tanto, no se encuentra en la zona de la ley de Stokes. Se realizará un reajuste al valor de Vs considerando la sedimentación de la partícula en régimen de transición, mediante el término del diámetro y el término de velocidad de sedimentación.  

15. Reajuste de velocidad de sedimentación (Vs) Término del diámetro: Término de la velocidad de sedimentación:  

16. Comprobamos nuevamente el Reynolds Entonces se encuentra en la zona de transición (ley de Allen). Se determina luego los coeficientes de arrastre ( ): Se determina la velocidad de sedimentación de la partícula en la zona de transición.  

17. Si se asume una eficiencia del 75%, de acuerdo con la gráfica siguiente se adopta un coeficiente de seguridad igual a 1,75. Por lo tanto, se tiene:  

18. Cálculo de largo, ancho y profundidad Se determina las dimensiones de largo, ancho y profundidad respetando los criterios de diseño. Largo: L = 5 m Ancho: B = 0,5 m Profundidad: h = 0,4 m Luego determi namo s la velocidad horizontal ( Se debe cumplir que Vd > Vh  

19. Se considera un factor de rugosidad de la cámara de f = 0,027, por lo que se determina la velocidad de desplazamiento (Vd.): Lo que indica que no habrá desplazamiento pues Vd. > Vh. Se determina el periodo de retención (PR):  

20. Finalmente, determina la longitud del tramo de transición(L1):