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DISEÑO PARTES DEL DESARENADOR Zona de entrada Tiene como función, conseguir una distribución uniforme de la velocidad y de las líneas de flujo dentro de la unidad. Se consideran al final de la transición dos compuertas metálicas, para alternar el paso del flujo a las unidades de desarenación en paralelo, durante la operación de limpieza de una de ellas. Zona de desarenación Parte principal del sistema, consiste en un canal en el cual se realiza el depósito de las partículas de arena. Para una mejor operación se consideran dos (02) unidades. Zona de salida Conformada por dos vertederos de rebose que recolectan el agua que rebosa de las unidades de desarenación, luego de que la arena y partículas similares han decantado en el fondo Zona de depósito y eliminación de la arena sedimentada La arena se descarga a través de una válvula hacia una trampa de arena. La arena quedará retenida en ella y el efluente descargará al desagüe de la planta.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO 

Los desarenadores de flujo horizontal serán diseñados para remover partículas de diámetro medio igual o superior a 0,20 mm.



Para el efecto se debe tratar de controlar y mantener la velocidad del flujo alrededor de 0,3 m/s con una tolerancia + 20%.



La tasa de aplicación deberá estar entre 45 y 70 m3 /m2 /h, debiendo verificarse para las condiciones del lugar y para el caudal máximo horario



A la salida y entrada del desarenador se preverá, a cada lado, por lo menos una longitud adicional equivalente a 25% de la longitud teórica.



La relación entre el largo y la altura del agua debe ser como mínimo 25.

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El control de la velocidad para diferentes tirantes de agua se efectuará con la instalación de un vertedero a la salida del desarenador. Este puede ser de tipo proporcional (sutro), trapezoidal o un medidor de régimen crítico (Parshall o Palmer Bowlus). La velocidad debe comprobarse para el caudal mínimo, promedio y máximo.

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Se deben proveer dos unidades de operación alterna como mínimo.

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Las dimensiones de la parte destinada a la acumulación de arena deben ser determinadas en función de la cantidad prevista de material y la frecuencia de limpieza deseada. La frecuencia mínima de limpieza será de una vez por semana.

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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.

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La transición debe tener un ángulo de divergencia suave no mayor de 12° 30´.

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La velocidad de paso por el vertedero de salida debe ser pequeña para causar menor turbulencia y arrastre de material (Krochin,V=1m/s).

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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.

Para el cálculo de la sección transversal máxima (m2) 𝐴𝑚𝑎𝑥 = Donde: 

Vn: Velocidad horizontal (m/s)



Qmh: Caudal máximo horario (l/s)

Para el cálculo de la altura máxima (m)

𝑄𝑚ℎ 𝑉𝑛 × 1000

𝐻𝑚𝑎𝑥 =

𝐴𝑚𝑎𝑥 𝐵

Donde: 

Amax: Sección transversal máxima (m2)



B: Ancho mínimo (m)

Para el cálculo del área superficial útil (m) 𝐴𝑠 = 𝑄𝑚ℎ ×

3.60 𝑞𝑠

Donde: 

qs: Tasa de sedimentación de la arena (m3 /m2 .h)

Para el cálculo de la longitud (m) 𝐿=

𝐴𝑠 𝐵

As

As

B

L Diseño de la tolva de arenas Para determinar el volumen de la tolva de arenas, se debe considerar al menos cuatro días de capacidad de almacenamiento, conforme al siguiente calculo: Para el cálculo del volumen diario de arenas (m3) 𝑉𝑑 = 𝑄𝑝𝑐 × 86.4 × Donde: Ta: Tasa de acumulación de la arena (l/m3) Para el cálculo del volumen mínimo de tolva (m3)

𝑇𝑎 1000

𝑉𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑑 × 𝑇 Donde: T: Periodo de limpieza (días) Para el cálculo de la longitud de la transición de ingreso (m) 𝐿𝑖 =

𝐵−𝑏 2 × 𝑡𝑔𝜃

Donde: θ: Ángulo de divergencia (12° 30´) B: Ancho del sedimentador (m) b: Ancho del canal de llegada a la transición (m) VERTEDERO SUTRO Si el flujo es controlado por un vertedero Sutro tenemos la relación: 𝑎 𝑄 = 2.74√𝑎𝑏 (𝐻 − ) 3 Donde: a: Altura mínima (m) b: Ancho de la base (m) H: Altura del agua (m)

La forma de las paredes está dada por: 𝑥 2 𝑦 = 1 − 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 (√ ) 𝑏 𝜋 𝑎

EJEMPLO APLICATIVO Cuadro de demanda DATOS UNID Poblacion 1200 hab Tasa de 3.1 % Crecimiento pob. Futura 1944 hab Dotacion 100 l/hab/d Tiempo de Diseño 20 años Coeficiente de 0.8 Retorno Kmax horario 2 Kmax diario 1.3 Kmin 0.5 Variaciones del caudal Qp Qpc Qmh Qmd Qmin

2.25 1.80 4.50 2.93 1.13

UNID lps lps lps lps lps

TRATAMIENTO PRELIMINAR - DISEÑO DE DESARENADOR CON CONTROL POR VERTEDERO SUTRO Comprobacion Caudal min (Qmin) DATOS CANTIDAD Caudal Minimo Qmin = 1.13 Ancho de Vertedero b = 0.200 Altura minima a = 0.010 Altura de Agua (Hmin=a) Hmin = 0.010 Caudal Minimo Recomendado QR = 1.13

UND lps m m m

Dimensionamiento Desarenador DATOS CANTIDAD Altura de Agua

Altura de tolva Area de la tolva Longitud del Desarenador Ancho inicio transicion Angulo de divergencia Longitud inicial transicion

Hmax = 0.040 Qmax = Vh = Hmax = B= bt =

0.00450 0.30 0.040 0.37 0.30

hT = 0.10 AT = Lr = bi θ Li

0.0008 Q= 0.82

Si Q