• Author / Uploaded
• Daniel Romero

Citation preview

SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MAGDALENA MODULO: PLANTA DE TRATAMIENTO

DISEÑO DE LA CAMARA DE REJAS

El objetivo fundamental de esta operación es evitar la tupición de bombas, y la caída de las eficiencias en los posteriores órganos de tratamiento. Su diseño consta no solamente del dimensionamiento de las rejas propiamente, sino de los canales correspondientes para garantizar las velocidades requeridas. 1. Recomendaciones para el diseño Se tomará en cuenta los siguientes criterios de diseño reportados en la tabla 5. Tabla 5. Recomendaciones para el diseño.

2. Datos iniciales para el diseño Se empleará de barras de acero con sección transversal de las barras del tipo rectangulares con semicírculo delante y atrás, con las siguientes dimensiones: Cantidad de canales: Separación entre barras: Espesor en la dirección del flujo: Cantidad de material retenido: Ángulo que forma la reja con la horizontal: Diámetro del conducto tributario:

N= b= e= C= α= D=

Lado menor de las barras de seccion rectangular Lado mayor de las barras de seccion rectangular

a= d=

Figura 4. Cámaras de rejas 3. Caudal de diseño Qmax =

180.00

m3/hr

Numero de canales Caudal de diseño de cada canal:

50.00 L/s 2 25.00 L/s

4. Verificacion hidraulica del conducto tributario

D= D= Qmax =

350 0.35 0.050

mm m m3/s

Area a tubo lleno:

diámetro del conducto tributario

Atubo =

0.096

m2

v =

0.520

m/s

Verificacion en condiciones reales: i= n=

velocidad real:

0.003 0.013

m/m

pendiente del conducto tributario rugosidad de maning

Ymax =

0.20

Ymax/D

0.57

v real

0.877

m/s

h máx =

0.20

m

m

5. Área de la cámara de rejas (Ac) Ac = 2.5 x Atubo Ac =

0.24

m2

6. Cálculo de la longitud sumergida (LS)

α=

45

º

inclinacion de la rejilla Ls =

0.28

m

7. Cálculo del ancho de la reja ( Ws) Es la relación entre el área de la cámara (Ac) y la longitud sumergida (Ls)

Ws =

0.848

m

Numero de canales 2 Tambien cada canal se puede dimensionar para el caudal total para efectos de mantenimiento. Ancho de cada canal:

Ws"=

0.42

m

8. Cálculo del número de barras (n) Sea n = Número de barras en la reja de un canal, n +1 = Número de espacios en la reja de un canal Se debe calcular la cantidad de barras, espacios entre barras Se debe comparar y justificar el ancho real de un canal

a: espesor de las barras en la dirección del flujo b: ancho de espacios o separación entre barras n: numero de barras

12.7 20

Ws" = a x n + b x ( n + 1 )

Resolviendo: a= b= Ws"=

0.0127 0.020 0.42

m m m

1.27 cm 2 cm Objetivo n=

Ecu.

13.00

variable

axn+bx(n+1)=

0.45

n=

13.00

barras

Nº espac =

14

espacios

9. Ancho real del canal Ancho que ocupa las barras = Espacio libre total entre barras =

0.17 m 0.28 m

Ancho total del canal Ws" =

0.445

m

Ancho real del canal Ws" =

0.45

m

0.45 0.90

m m

Se adoptará:

10. Área neta sumergida para Q máx (Ans) Es la relación entre el ancho neto de la cámara y la longitud sumergida Se conoce que: Ancho neto por canal: Ancho neto total en la cámara:

Ans = Ls x Ancho neto de la camara Ls =

0.28

m

Longitud sumergida de la rejilla Ans =

0.13

m2

Ans =

0.26

m2

11. Cálculo de las velocidades a través de las rejas (V)

Qmax = Ans =

0.025 0.13

m3/s m2

Ancho neto de la camara

v=

0.196

m/s

12. Dimensiones 12.1. Ancho interior Se debe cumplir para dos canales que: Ancho interior (B1) = Ancho de los 2 canales + muro central Muro central = Ancho de los 2 canales =

0.2 0.90 B1 =

1.10

m m m

12.2. Longitud de la parte paralela (L) Se debe asumir una velocidad de sedimentación muy alta para evitar que haya sedimentación en la cámara se asumirá: Vsed =

2

cm/seg

0.02

Para caudal Qmed. El área de sedimentación será Qdis = Qmed = Qmin d=

50.00 20.00 0.000

l/s l/s l/s

0.050 m3/s 0.020 m3/s 0.000 m3/s

As =

ws =

0.45

1.00

m2

L=

2.22

m

L=

2.30

m

m ; ancho del canal

Adptamos: 12.3. Longitud de las transiciones

Ancho interior: Diámetro del conducto tributario:

Adoptamos:

B1 = B2 = λ= L1 = L1 =

1.10 0.35 12.5 1.69 1.80

m m

L2 = L1

Ancho interior:

B1 =

1.10

Diámetro del conducto tributario:

B2 = λ=

0.4 22

Adoptamos:

L2 = L2 =

0.87 1.00

m m

Adoptamos:

L2=

1.00

m

12.4. Cálculo de las pérdidas de carga en la reja

Donde: K: Factor que considera atascamiento K=1 Reja limpia y k= 3 reja al tiempo t de uso β: Factor en función de la sección trasversal de las barras a: Espesor en la dirección del flujo de las barras (10 mm) b: Separación entre las barras V: velocidad a travez de la reja Ϭ: Ángulo de inclinación de la reja con respecto a la horizontal Los valores más comunes que adopta el coeficiente ( β ) que depende de la sección transversal de las barras, se reporta en la tabla 4 .

Para reja limpia: K=

1 h=

0.00187

m

0.00561

m

Para reja al tiempo de uso: K=

3

Cuando está atascada a un tiempo h=

12.5. Altura total de la camara h máx =

0.201 m

h= BL =

0.0056 m 0.20 m 0.406 m

Adoptamos =

H=

0.45 m

Resúmen: Largo parte paralela: Ancho efectivo: Muro central: Ancho total: Altura: Longitud de transicion de entrada: Longitud de transicion de salida: Numero de canales = Largo total de la rejilla Ancho de cada rejilla Numero de barras de la rejilla

L= w = mc = B2 = H= L1 = L2 = Nc = Lb = Ar = n=

2.30 0.45 0.20 1.10 0.45 1.80 1.00 2.00 0.64 0.45 13

ESIDUALES MAGDALENA

E REJAS

2 2 12.7 0.35 45 350 0.0127 0.0254

canales paralelos cm mm m3/d º mm m m

0.025 m3/s

ducto tributario

Y/D = 0,20 a 0,75 de 0,6 a 5 m/s

Minimo 2Atubo

hmax

1

mm mm

(frontal)

m

=>

ancho neto (util)

para un canal para toda la cámara

0.42

entre 0.1 m/s a 0.8 m/s

≥ 0.20 m. tambien ancho total de rejas

m/s

m m º

m

min 2 cm/seg

m º

3 2.48 0.0127 m 0.020 m 0.20 m/s 45 º

altura sumergida

perdida de carga en la rejilla Borde libre

m m m m m m m unid m m barras

DISEÑO DE LA CAMARA DESARENADORA Se diseñará un desarenador rectangular de flujo horizontal.

Figura 1. Imagen de un desarenador. 1. INFORMACIÓN PRELIMINAR La mayoría de los desarenadores se construyen en forma de canales alargados y de poca profundidad, que retengan partículas con un peso específico de 2,65 y diámetro de 2x10‐3 cm.

• Qmax = 0.050 m3/s • Peso específico de las partículas de arena: • Diámetro de las partículas: • Tiempo de retención máximo: • Tiempo de retención promedio: • Velocidad de flujo:

0.1 mm

σ= d= trm = trp = Vf =

2.6 0.00010 m 60 s 30 s 0.3 m/s

2. Determinación de la velocidad de sedimentación de las partículas de arena (Vs) Se conoce que para partículas de arena con ese peso específico y diámetro, la velocidad de sedimentación será: Vs = Vs =

2.1 0.021

cm/s m/s

3. Cálculo del volumen del desarenador Vol = Qmáx • tr Qmax = tr =

0.050 m3/s 30 s

Vol =

Min 30 sg. 1.50

m3

4. Cálculo del área superficial (As)

As =

2.38

m2

h=

0.63

m

Bl = hd = H=

0.22 0.10 0.95

m m m

5. Cálculo de la altura de agua (h)

Borde libre: Altura de los drenes: Altura total del muro:

≥ 0.20 m S=1-3 %

6. Velocidad de desplazamiento (Vd) La velocidad de desplazamiento es la velocidad que inicia el arrastre de las partículas depositadas en un canal, se puede expresar según la siguiente expresión planteada por diferentes autores.

Donde: K: coeficiente que depende del tipo de material arrastrado: Arena – K = 0,04 K= 0.04 Material pegajoso – K = 0,06 o mayor f: factor de fricción que depende de las características de la superficie sobre la cual

pendiente en el f

tiene lugar la sedimentación, del flujo y el Nº de Reynolds. Se ha adoptado f = f= σ= d= Qmax =

2.6 0.0001 0.050

Densidad relativa m m3/s

vel. de desplazamiento:

0.03

0.1 mm 50.0 lt/s

vd =

0.13

m/s

At =

0.39

m2

w = w =

0.61 0.65

m m

menor a vel. Horiz. =

7. Area seccion transversal:

8. Cálculo del ancho (W)

ancho total: Adoptamos:

Se debe definir o determinar el número de canales (nc) y el ancho de cada canal (Wc). número de canales

nc =

2

Por factores operativos y de mantenimiento se dimensionara cada canal con el caudal total: Ancho de cada canal:

wc =

0.65

m

L=

3.66

m

L=

3.80

m

8. Cálculo de la longitud (L) As = w =

Adoptamos:

2.38 m2 0.65 m

0.3 m/s

9. Cálculo de transicion φ= L1 = L2

12.5

º

angulo de inclinacion de paredes longitud de transición

B1: W + ancho del muro central (se puede asumir 20 cm)

B2: ancho del canal de aproximación

B1 =

1.50

m

B2 =

0.4

m

Adoptamos:

L1 = L1 =

2.48 2.50

m m

entrada

Adoptamos:

L2 = L1 =

2.48 2.50

m m

salida

Canal de salida

Resúmen: Largo de la parte paralela: Ancho efectivo total: Ancho de cada canal: Muro central: Ancho total: Altura util: Altura total: Longitud de transicion de entrada: Longitud de transicion de salida:

L= w = wc = mc = B1 = h= H= L1 = L2 =

3.80 1.30 0.65 0.20 1.50 0.63 0.95 2.50 2.50

m m m m m m m m m

DISEÑO DEL DESGRASADOR

Figura 2 .Imagen de un desgrasador en planta de tratamiento. Por regla general consiste en un tanque rectangular con flujo horizontal. Como la grasa tiene un peso especifico menor que el agua, subirá a la superficie, por ello, es necesario prever que la salida este por debajo de la superficie. 1. Información preliminar • Tiempo de retención (tr) (0,5 – 2 minutos recomendable) • Altura (h) 1,2 – 3 metros (recomendable)

tr = h=

1.5 1.2

Se diseñará un tanque rectangular con flujo horizontal donde la salida del agua estará por debajo de la superficie. 2. Cálculo del volumen (Vd) m3

Vd = Q x tr Qmax = tr =

0.050 90

m3/s s Vd =

4.50

m3

3.75

m2

3. Cálculo del área superficial (As) m2

As =

min m

4. Ancho del fondo (b) m

Adoptamos

b=

1.90

m

L=

1.97

m

L=

2.00

m

5. Cálculo de la longitud (L) m

Adoptamos

6. Cálculo de la velocidad de ascenso del agua (Va)

As = b x L =

3.80

m2

Va =

0.013

m/s

(Ec 1)

Comprobar si el área As es la necesaria para la flotación de las grasas con esas características. Si el área requerida es demasiado grande se deberá usar aire, o modificar el rango de valores asumidos inicialmente en algunas variables. Aplicando ley de Stokes (determinar la velocidad de sedimentación de la partícula, se obtendrá valores negativos para las propiedades de este tipo de partículas, las grasas).

Se aplica si Nr < 1 Datos: Temp = σ= μ= d= Qmax =

10 0.8 1.01E-06 4.5E-03 0.050

º m2/s cm m3/s

densidad relativa de las grasas 0.0101 cm2/s viscosidad 0.000045 m. diámetro medio de las grasas

Va =

-0.0219

m/s

Va =

0.0219

m/s

As = b x L =

2.29

m2