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Diseño de Elementos de Potabilización ELABORADO POR: Evelyn Baltodano

2011 PRESENTADO A: ING. NICOMEDES VERGARA

Diseño de Elementos de Potabilización

Diseño de Elementos de Potabilización

Diseño de Elementos de Potabilización 1.) población y caudal de diseño De los censos disponibles para la ciudad son: Año 1938 1951 1964 1973 1986 2000

población 3210 3700 4900 6500 8100 12500

a) Crecimiento geométrico T=2000 – 1938 = 62 años 𝑃𝑓 = 𝑃0 1 + 𝑟

𝑇

12500 = 3210(1 + 𝑟)62 𝑟 = 2.22% Estimación de la población con la misma tasa de crecimiento hasta el año 2035 T=2035 – 1938 = 97 años 𝑃𝑓 = 𝑃0 1 + 𝑟

𝑇

𝑃𝑓 = 3210(1 + 0.2217)97 = 26931 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠

b) Crecimiento exponencial

Diseño de Elementos de Potabilización

ano 1938 1951 1964 1973 1986 2000

Método del crecimiento exponencial x y k 0 3210 13 3700 0.0109 26 4900 0.0216 35 6500 0.0314 48 8100 0.0169 62 12500 0.0310 k promedio 0.0224

Pf = 3210e0.0224 (97) = 28193𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 C) método estadístico ano

x

y

yn=lny

xyn

x2

1938 1951 1964 1973 1986 2000

0 13 26 35 48 62 184

3210 3700 4900 6500 8100 12500

8.07 8.22 8.50 8.78 9.00 9.43 52.00

0.00 106.81 220.92 307.28 431.98 584.88 1651.87

0 169 676 1225 2304 3844 8218

Con la siguiente ecuación podemos determinar la población

Donde

52 = 6𝑏 + 184 𝑚 1651.87 = 184𝑏 + 8218 𝑚

b=7.99 m=0.0222

Diseño de Elementos de Potabilización La población será de 25422.8 habitantes Población de diseño 𝑃=

26931 + 28193 + 25423 = 26849 𝑝𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 3

Caudal de diseño c = consumo promedio por persona por día Opción 1: consumo según normas del IDAAN: Zona rural, c = 80 gppd (303 lppd) Zona urbana, c = 100 gppd (389 lppd) Opción 2: fórmula de planificación para consumo teórico:

P = población de diseño = 26848 habitantes c = 188 lppd Opción 1: Asumiendo que el diseño es para una zona urbana: Q = (380 lts / habitante. día) (26849 habitantes) (día / 86400 segundos) = 114 lts/s Opción 2: Caudal medio Qm = (188 lts/habitante. día) (26848 habitantes) (día / 86400 segundos) = 58.42 lts/s Caudal máximo diario Qmáxd = 1.25 Qm = 73.02 lts/s Caudal máximo horario Qmáxh = 1.25 Qmáxd = 109.54 lts/s

Caudal de diseño = 114 lts/s

Diseño de Elementos de Potabilización 2.) REJILLA EN LA TOMA Pérdidas por efecto de la rejilla

Ecuación de Kirschmer (se asume que la rejilla no está completamente sumergida)

Rejilla limpia: Cf = coeficiente geométrico que depende de la sección de las barras = 1.79 (para barras circulares) s = espesor de barras = ½” b = separación entre barras = 1” v = velocidad de aproximación, aún desconocida, por lo que se asumirá igual a la velocidad de entrada a la toma = 0.15 m/s g = 9.81 m/s2 hf = pérdida por efecto de la rejilla = 0.000576 m Rejilla con 30% de atascamiento: Aquí varían b (ahora b’) y s (ahora s’). s’ = espesor de barras con material atascado = s + 30% b = 0.8” b’ = separación entre barras con material atascado = 70% b = 0.7” hf = 0.001734 m Dimensiones de la rejilla y cantidad de barras Ancho y altura útil: Se usan ecuaciones de vertederos. En este caso se utiliza la ecuación de Francis, que incluye corrección por contracción lateral.

Se usará el criterio de Wu = 2H y k equivale a 1.838 (depende del sistema de unidades). Q = 120 lts/s + 30% = 156 lts/s = 0.156 m3/s H = 0.30 m Wu = 0.60 m Cantidad de barras:

Diseño de Elementos de Potabilización

n = cantidad de barras = 23 barras Ancho total (no incluye el marco):

Wt = 0.90 m Mínima altura útil: H = Wt / 2 H = mínima altura útil = 0.45 m La altura de la rejilla será mayor por seguridad. Se le colocará una altura de 1 m. Velocidad de aproximación a la rejilla Va = Q / A Q = caudal con porcentaje adicional de atascamiento = 0.148 m3/s A = área de sección transversal del flujo que se aproxima a la rejilla = 0.45 m * 0.90 m = 0.385 m/s Va = velocidad de aproximación = 0.375 m/s Debe estar entre 0.3 y 0.6 m/s. Ok. Dimensiones de la toma Q=VA V = velocidad de entrada a la toma = 0.15 m/s Q = caudal con porcentaje adicional de atascamiento = 0.156 m3/s A = 1.04 m2 A = área de la sección transversal del flujo en la toma B H H = 0.45 m B = 2.20 m L = longitud de largo de la toma = 0.70 m tan 15º L = 2.60 m

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Dibujo de la Toma y la rejilla

Para la rejilla

Diseño de Elementos de Potabilización 3.) DESARENADOR

Velocidad de sedimentación

fórmula de Allen, para flujo en transición (1