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Universidad Nacional del Centro Del Perú

Facultad de Ingeniería Civil

“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN E IMPUNIDAD”

2019-I

Universidad Nacional del Centro Del Perú

Facultad de Ingeniería Civil

PROBLEMA N°2. Uno de los componentes de la PTAP es un filtro lento modificado que opera con un caudal de m3/h. Según el análisis de calidad de agua efectuadas se tiene los siguientes resultados: Turbiedad promedio en épocas de lluvias Turbiedad máxima (picos de 3 horas)

: 55 UT : 80 UT

Turbiedad mínima promedio en época seca: 12 UT El análisis granulométrico de banco de arena más cercano arrojo los siguientes resultados: Tamaño efectivo

: 0.35mm

Coeficiente de uniformidad : 2 Velocidad de infiltración

: 0.10 m/h

Adoptando un mínimo de 2 cámaras y 3 tumos de operación se pide determinar: Dimensiones en planta del filtro lento. Realice un comentario de su capacidad de operación. Solución Calculo de un filtro lento modificado para un caudal de 3 m3/h. Los análisis de los resultados: 𝑄 = 3𝑚3 /ℎ Turbiedad promedio en épocas de lluvias Turbiedad máxima (picos de 3 horas) Turbiedad mínima promedio en época seca

55 80 12

UT UT UT

El análisis granulométrico arrojo los siguientes resultados: Tamaño efectivo Coeficiente de uniformidad Velocidad de infiltración

0.35mm 2 0.10 m/h

Adoptando un número de unidades (N) de 2 y un turno de operación 𝐶1 = 3 La superficie de filtración (As) necesaria en este caso es de: 𝐴𝑠 =

𝑄 × 𝐶1 = 60 𝑚2 𝑁 × 𝑉𝑓

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Dimensiones de la sección: 𝑁 = 2 𝑦 𝐾 = 1.33 Longitud B de la unidad es igual a: 𝐵 = √(𝐴𝑠 𝐾) = 7.7459𝑚 El ancho (A) es igual a: 𝐴 = 5.8094𝑚 La capa soporte de grava la seleccionamos del cuadro 4.1 para las características de arena disponible d10 =35mm y CU=2 la grava seleccionada es la siguiente: DISEÑO DE LA CAPA SOPORTE CAPA 1 2 3

DIAMETRO 1.5 4 10

4 15 40

ALTURAS 5 5 10

COMENTARIO: Este tipo de sistema como es el de filtro lento debe operar en forma continua esto permite unidades más pequeñas y abastecimiento continuo de nutrientes y oxigeno necesario para mantener la capa biológica Para garantizar esta situación cuando se tiene una etapa de Bombeo, es recomendable construir un tanque de almacenamiento de agua, para abastecer por gravedad la Planta durante las 24 horas del día. Sin embargo, para que la operación del sistema sea confiable debe evitarse el uso de dispositivos para elevar el nivel del agua.

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PROBLEMA N°3 Como parte del Sistema de abastecimiento de agua de una ciudad se cuenta con la siguiente information para el diseño hidraulico de un reservorio apoyado. Para proyecto de abastecimiento de agu potable, se conoce que se tiene que servir a una poblacion de 9000 habitantes con una dotacion 200lts/hab/dia, se preve que el tiempo de retencion varia entre 2 a 6 hrs, para una temperatura de 15ªC. Considerando una turbiedad de 4.2 UT y velocidad de sedimentacion de 0.046 cm/seg , se pide Dimencionar el sedimentador Analizar la sensibilidad de su operacion

SOLUCION:

DISEÑO DE SEDIMENTADOR

DATOS: CAUDAL DE DISEÑO

Q=

0.025 m3/seg

VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN

Vs=

0.0011 m/seg

CALCULO DEL AREA SUPEFICIAL DE LA UNIDAD (As)

As=

22.727 m2

Se asume un ancho del sedimentador y se determina la longitud de la zona de sedimentación. B=

2.4

L2= As/B =

m

9.46969697

Se asume la distancia de separación entre la entrada y la pantalla difusora. L=

0.7

m

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L=L1+L2=

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10.169

Se asume la profundidad H=

1.5

L/B=

4.237

L/H=

6.779

CALCULO DE LA VELOCIDAD HORIZONTAL VH

VH=

0.694 cm/seg

To=

0.378 = 22.727 min

𝑉𝐻 =

100𝑥𝑄 𝐻𝑥𝐵

𝑇𝑂 =

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙

Con una pendiente de 10% en el fondo de la unidad se tiene como la altura máxima: H'=H+0.1H=

1.65

m

Con un vertedero de salida de longitud de cresta igual al ancho de la unidad se tiene como altura de agua sobre el vertedero. 2

𝑄 3 𝐻2 = [ ] 1.84 𝐵

H2=

0.031764398

m

Para el diseño de la pantalla difusora se tiene:

Se asume un velocidad de paso entre los orificios: Vo=

0.1

m/seg

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Se determina el área total de los orificios 𝐴𝑂 = Ao=

0.25

𝑄 𝑉𝑂

m2

Se asume un diametro de orificio: do=

0.075 m

Calculo del area de cada orificio: ao=

0.0044 m2

El numero de orificios son:

n=Ao/ao=

56.588

Se determina la porcion de altura de la pantalla difusora con orificios: h=H-2/5H h=

0.9

m

Se asume un número de filas de orificios nf= 8

Se asume un número de columnas nc= 7

a1=h/nf=

0.1125 m 𝑎2 =

a2=

0.8625 m

𝐵 − 𝑎1(𝑛𝑐 − 1) 2

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PREGUNTA N°4 Para la ubicación de una PTAR se tiene que realizar una evaluación técnica – económico de 02 alternativas: Alternitava

Area (has)

A B

15 20

Cota prom. terreno 3320.000 3250.000

Cota prom. fondo río 3300.000 3235.000

Dotación

: 250lts/hab/dia

población

: 30000 hab

contribución

: 80%

Temperatura

: 18 °C

% de solidos

: 10%

DBO

: 40

Tasa de acumulación de lodos

: 40 lts/habxaño

Periodo de limpieza

: 2 años

Cota prom. name 3305.000 3240.000

Cota prom. Niv. freat 3310.000 3238.000

Q promedio-Q(infiltración +evaporación) : 1.2 Se pide determinar: Seleccionar la alternativa mas adecuada desde el punto de vista técnico- económica (desestime el costo del terreno). En el caso de negativo de las alternativas A y B proponga las características de terreno. Dimensione la estructura mostrando corte transversal y longitudinal SOLUCIÓN: DISEÑO DE LAGUNA DE ESTABILIZACIÓN DISEÑO DE LA LAGUNA DE OXIDACIÓN CAUDAL DE DISEÑO

𝑄𝑝 =

𝑝𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ 𝑑𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∗ %𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 600000 𝑚3/𝑑𝑖𝑎 1000

CARGA ORGANICA (C, EN KgDBO/dia)

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𝐶 = 𝑄𝑝 × 𝐷𝐵𝑂5 × 0.0864 = 2073600 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂/𝑑𝑖𝑎

CONDICIÓN TEMPERATURA VS TEMPERATURA DEL AGUA 𝑇°𝑎𝑔𝑢𝑎 = 𝑇°𝑎𝑚𝑏 ± 1°𝐶 = 19 °𝐶

CARGA SUPERFICIAL, KgDBO/Haxdia Norma de saneamiento S090 – Reglamento Nacional de Construcciones 𝐶𝑆𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 250 × 1.05(𝑇−20) = 238.0952 𝑘𝑔𝐷𝐵𝑂/𝐻𝑎𝑥𝑑𝑖𝑎

CEPIS – Yanez

𝐶𝑆𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 357.4 × 1.085(𝑇−20) = 329.40 𝐾𝑔𝐷𝐵𝑂/𝐻𝑎𝑥𝑑𝑖𝑎 𝐶𝑆𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 387.78 𝑘𝑔𝐷𝐵𝑂/𝐻𝑎𝑥𝑑𝑖𝑎 ÁREA DE LA LAGUNA (ÁREA, EN HA)

𝐴𝑟𝑒𝑎 =

𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 = 5347.36 𝐶𝑆𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

ÁREA DE CADA LAGUNA

𝐴𝑐/𝑙𝑎𝑔𝑢𝑛𝑎 =

Á𝑟𝑒𝑎 = 2673.68 𝑚2 𝑛

RELACIÓN LARGO/ANCHO DE LA LAGUNA 𝐿 𝑊

=2

𝐿 = 1.3𝐸 + 0.7 𝑚 𝑤 = 6684202 𝑚 PROFUNDIDAD DE LA LAGUNA (Z,EN M) 𝑑𝑒 1.5 − 2.5 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠

𝑍 =2𝑚

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Talud(Zp) 𝑑𝑒 1.5 𝑎 3

𝑍𝑝 = 1.5

BORDE LIBRE (BL, EN m) 𝐵𝐿 = 0.5 𝑚 VOLUMEN DE LODOS (VLODOS, EN m3)

𝑉𝑙𝑢𝑑𝑜 =

𝑝𝑜𝑏 × 𝑇𝑎 × 𝑁 = 2400 𝑚3 1000

ALTURA DE LODO (ZLODOS, EN m)

𝑍𝑙𝑜𝑑𝑜𝑠 =

𝑉𝑙𝑜𝑑𝑜𝑠 𝐴𝑓

= 240𝑚3

𝐴𝑓 = 10

PERIODO DE RETENCIÓN, DIAS

𝑃𝑅𝑟𝑒𝑎𝑙 = 𝑃𝑅𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 = 192

𝑃𝑅𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 =

𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑄𝑒

= 160

CALCULO DE FACTOR DE DISPERSIÓN (d)

𝑑=

1.158 × (𝑅 × (𝑊 + 2𝑍)0.489 ) × 𝑊 1.511 (𝑇 + 42.5)0.734 × (𝐿 × 𝑍)1.489

CALCULO DE LA CONSTANTE “a” Norma de Saneamiento S090 – Reglamento Nacional de Construcciones

𝐾𝑏 = 𝐾20 × 1.05(𝑇−20) = 0.2857 CEPIS – Saenz y Yanez

𝐾𝑏 = 0.841 × 1.07(𝑇−20) = 0.0899

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𝑎 = √(1 + 4 × 𝐾𝑏 × 𝑅 × 𝑑 = 539.6541

COLIFORMES EN EL EFLUENTE, N

𝑁=

1−𝑎 ( ) 𝑁𝑜×4×𝑎×𝑒 2𝑑 =0.5 (1+𝑎)2

𝑁𝑜 = 10