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Curso de Abasto de Agua
Diseño y Evaluación del
Profesores
Ing. M.Sc. Camilo Hernan Cruz In . M.Sc. Ricardo Imer V.Área de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Escuela de Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente
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Curso de Abasto de Agua
Profesores
Ing. M.Sc. Camilo Hernan Cruz In . M.Sc. Ricardo Imer V.Área de Ingeniería Sanitaria y Ambiental Escuela de Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente
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Abasto de Agua
D esa r enac ión o D ecan tac ión
E s la s epa rac ión de las pa r tícu las m as, ,
a rena s , a ren illas y p ied ras qu e po r acc ión dela fue rza de g raved ad se s ed im en tan .
S e funda m en ta en e l p r inc ip io q ue d ice queu n s ó lid o m á s e s ad o u e e l a u a t ie n d e aprec ip ita rse a l fon do de l rec ip ien te qu e lo
co n t ien e , s i se reduc e su fic ien tem en te la.
La de sa renac ión o dec an tac ión se lleva acabo en t anque d esa renad o res .
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Abasto de Agua
Funcion del Desarenador
Evitar la obstrucción de la tubería que transporta el
planta tratamiento
Controlar la intrusión de arenas que interfieren con los
rocesos de otabilización o con la o eración de la
red de distribución o de los micromedidores.
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Abasto de Agua
El desarenador se ubica lo mas cerca posible a la
bocatoma, con el fin de evitar problemas de.
Debemos conseguir información sobre el material.
del mismo.
son un indicativo de erosión superficial, eventualmente
socavación de orillas, e indican el grado deconservación de la cuenca.
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Abasto de Agua
Eta as de Me oramiento de Calidad deAgua en Sistemas de Abastecimiento
1. Lagos - Estanques Reducción de
Acondicionamiento
Bocatoma-Rejillas
Desarenador
flotantes, y materialgrueso.Retención deGravillas y Arenas
Filtros dinámicos enGravasFiltros de arena
SólidosRetención de algasen lagos
2. Filtros en gravas Acondicionamiento
Pretratamientos
Coagulación-floculación-
sedimentación
y retención desólidos ensuspensión y
coloides y
3.TratamientoPropiamente
Filtros lentosGranularesFiltros rápidosGranulares
Retención demicrocoloides ymicroorganismos
4.
Pos-tratamiento
Desinfección
AcondicionemientoQuímico
Inactivación de
microorganismos-ablandamiento,ajuste de pH
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Diseño del Desarenador
po e se m entac n en esarena ores
A P L I C A C IÓ N V S .T I P O D E A P L I C A C IÓ N V S .T I P O D E
S E D I M E N T A C I Ó N D E
P R E S E N T A
S E D I M E N T A C I Ó N
S E D I M E N T A C I Ó N D E
P R E S E N T A
S E D I M E N T A C I Ó N
P A R T Í C U L A S E N U N AS U S P E N S I Ó N C O N B A J AC O N C E N T R A C I Ó N D E
P A R T Í C U L A S E N U N AS U S P E N S I Ó N C O N B A J AC O N C E N T R A C I Ó N D E
E LIM IN A C I N D EL A S A R E N A S ,
G R A V IL L A S Y
.P A R T Í C U L A SS E D I M E N T A N C O M O
E N T I D A D E S
D E P A R T ÍC U L A S
D I S C R E T A S
E LIM IN A C I N D EL A S A R E N A S ,
G R A V IL L A S Y
.P A R T Í C U L A SS E D I M E N T A N C O M O
E N T I D A D E S
D E P A R T ÍC U L A S
D I S C R E T A SF L O T A N T E S D E LA G U A
E X I S T E I N T E R A C C I Ó NS U S T A N C I A L C O N L A SP A R T Í C U L A S V E C I N A S .
(TIPO I) F L O T A N T E S D E LA G U A
E X I S T E I N T E R A C C I Ó NS U S T A N C I A L C O N L A SP A R T Í C U L A S V E C I N A S .
(TIPO I)
Fuen te : Metca lf & E ddy . 1999
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Abasto de Agua
Sedimentación de partículas discretas enun lí uido en Re oso
Vs gFeFf
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Abasto de Agua
Fuerzas durante sedimentaciónde una partícula discreta
•
• Fe : Fuerza de Empuje
.
• Resultante cuando Fg = Fe + Ff
s = e oc a e se men ac n
d
p
a
p
sC
V )1( −= ρ
(1)
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Abasto de Agua
Calculo de vs. de una PartículaDiscreta
• Región de flujo laminar NR < 0.5
(Cd = 24/ N )
2d
γ ρ 18 a
s −=
υ
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Abasto de Agua
Clasificación de Materiales en suspensión según el tamaño
Gravilla Gruesa mayor de 2
Fango 0,05 - 0,01
Gravilla fina 2,00 - 1,00
Arena ruesa 1 00 - 0 50
fango fino 0,01 - 005
Arcilla 0,01 - 0,001
Arena media 0,50 - 0,25 Arcilla fina 0,001 - 0,0001
Arena fina 0,25 - 0,10 Arcilla menor menor de 0,0001
, - ,
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Abasto de Agua
Desarenador Ideal (Flujo Horizontal)
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Abasto de Agua
Esquematización de Sedimentación Ideal de
Partículas Discretas en Camara de Flujo HorizontalL
b
hQ
Vo
Vs3Vs2
Vs1Vsc = Vs3
Vs1< Vs2 < Vs3 < Vs4
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Abasto de Agua
Sedimentador de Flujo Horizontal
L
sc = s : asa super c a
h
b
Q
Velocidad critica de diseño:Vsc = Vs3Area Superficial : As = b . L
.
Tiempo teorico de Retención To =
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Abasto de Agua
Considerando la particula 3 (Vs3 = Vsc)
o
h
t = o
L
t =(1) Pero también: (2)To : tiempo en atravesar el decantador
sc o
As = L * bMulti licando 2 or h.b h.b
h Ashbh L
t o
..===
o .Entonces Vsc = Q/ As : Tasa superficial
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Abasto de Agua
Considerando la particula 3 (Vs3 = Vsc)
o
h
t = o
L
t =(1) Pero también: (2)To : tiempo en atravesar el decantador
sc o
As = L * bMulti licando 2 or h.b h.b
h Ashbh L
t o
..===
o .Entonces Vsc = Q/ As : Tasa superficial
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Abasto de Agua
Eficiencia del proceso(Tiempo real vs Tiempo teórico)
θ / to = V/Q / h/Vsc = Vsc V/ Qh
= = =
(adoptar de la tabla siguiente)
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Abasto de Agua
θ /to=Vsc/ Vo = Número de Hazen
Condiciones
Remoción
50%
Remoción
75.0%
Remoción
87.5%
Máximo Teórico 0.50 0.75 0.875
Depósitos con muybuenos deflectores 0.73 1.52 2.37
Depósitos con buenos
deflectores 0.76 1.66 2.75
deficientes deflectoresó sin ellos 1.00 3.00 7.00
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Abasto de Agua
Tipo de Particula Vso Aglomerado (cm/min) (m/h) (m/d)
Ts
Arena ( Gravedad especifica 2.65)
(Temperatura de 10-15 ºC)
Diametro (mm)
0.01 0.3 0.18 4.3
0.05 7.8 4.7 112.8
0.10 33 20 480
0.20 108 65 1560
0.50 300 180 4320
1.00 642 385 9240
2.00 1140 685 16440
.
A temperatura de 15 ºC
oc peque o e um re . - . . - . . - .
Mediano de Alumbre 0.55 - 0.85 0.33 - 0.51 7.9 - 12.2
Grande de Alumbre 0.67 - 0.92 0.40 - 0.55 9.6 - 13.2
e oc a es o tasas super c a es t p cas esedimentación de algunas partículas y aglomerados
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Abasto de Agua
Control de Caudal
y Distribución de Flujo
Zona de
entradaZona de Sedimentación
Zona de
Salida
X
Viene
Bocatoma
X
a
Planta o
TanqueVertedero de Aforo
X
Pantallas o bafles
Vertedero de Excesos
a
río
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Abasto de Agua
Control de Caudal
y Distribución de Flujo
Zona de
entradaZona de Sedimentación
Zona de
Salida
Viene
Bocatoma
Pantallas
aer e ero e xcesos Planta o
Tanque
Tuberia de Purga de Arenas
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Abasto de Agua
• Rectangulares de Flujo Horizontal
• Circulares de Recolección Perimetral
• Ascendentes de Flujo Vertical
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Abasto de Agua
esarena ores ec angu ares e u o or zon a
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Abasto de Agua
esarena ores ec angu ares e u o er ca
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Abasto de Agua
Desarenadores Convencionales
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Abasto de Agua
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Abasto de Agua
PRINCIPIOS BASICOS DE DISEÑO Y OPERACIÓN DEPRINCIPIOS BASICOS DE DISEÑO Y OPERACIÓN DE
ASPECTOS HIDRODINAMICOSASPECTOS HIDRODINAMICOS
Para obtener una adecuada eficiencia en su funcionamiento sedebe garantizar un adecuado tiempo de permanencia de la masa ara ar en as un a es, para o cua , se e e superar m ac ones
de carácter hidráulico que ocasionen:
• dentro de una unidad
Para lo cual se debe tener una buena configuración de lasestructuras de entrada y salida del tanque.
O colocar pantallas que ayuden a distribuir el flujo
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Abasto de Agua
FACTORES QUE INCIDEN EN LA OCURRENCIA DEL
• Tiem o de residencia adecuado• Distribución de los tiempos de residencia (DTR)• Entradas o salidas con turbulencia• ormac n e cana es o cor oc rcu os• Zonas estancadas o espacios muertos
EN EL ANALISIS DE ESTRUCTURAS EXISTENTES SEDEBE REALIZAR PRUEBAS PARA CHEQUEARESTOS FACTORES
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Abasto de Agua
FACTORES EN EL DISEÑO DE DESARENADORES
• Por lo eneral el diseño esta basado en lavelocidad de flujo y el porcentaje de remoción
usando gráficos de isoremoción.
• seria mas racional si estuviera basado en laeficiencia de remoción y la velocidad dese men ac n e as par cu as.
dependen del diámetro de las partículas a Remover.
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Abasto de Agua Diseño del Desarenador
CaudalFlujograma de Diseño
dp VscEficiencia
Profundidad
ToTr
Vólumen
Volumen delodos
y de localización
Area Pantalla perforada
Localización
DimensionesB, L Vertederos de
Orifico de desagueTubería de desague
Vh < 20 VscVa < Vh
,salida Tuberia de
Aducciíon
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DESARENADOR:
Número unidades.
.Se proyecta una tubería para el caso de
mantenimiento ó daño unidades
Relación Lar o a ancho.Para aproxim. al flujo pistón L/b: 3 a 5
Profundidad.Entre 1.5 – 4.5 m
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Abasto de Agua
ECUACIÓN DE EFICIENCIA DE REMOCIÓN:
• Distribución de tamaños de artículas.Tamaño de partículas totalmente
removidas por el tanque.
dsc=[18 Q/(S-1)gbL]0.5 {m}
δa
=
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Abasto de Agua
ECUACIÓN DE VELOCIDAD DE ARRASTRE
• Velocidad de arrastre de Tamaño departículas totalmente removidas por el tanque.
VARSC=[k(S-1)gd2SC / 3v] * (Q/b)0.125
δp =
δa
k < U*/W Ecuación de Rouse
U*=(τ0/ρ)
0.5
τ=Esfuerzo cortante {kg/cm
2
}
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Abasto de Agua
DIMENSIONES DEL DECANTADOR
υb=[ 3.51Q/dsc(k(S-1)gh)½ ]*[ /dsc(k(S-1)gh)½]0.7
υL= 5.13kh * [dsc (k(S-1)gh)½ / ]2.7
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Abasto de Agua
ECUACIÓN DE VELOCIDAD DE ARRASTRE :
• en terminos de las dimensiones de la zona desedimentacion de la Unidad.
ARRSC=[6kQ/bL]*(Q / b )0.125
{m/s}
= * 0.125
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Abasto de Agua Diseño del Desarenador
CaudalFlujograma de Diseño
dp VscEficiencia
Profundidad
ToTr
Vólumen
Volumen delodos
y de localización
Area Pantalla perforada
Localización
DimensionesB, L Vertederos de
Orifico de desagueTubería de desague
Vh < 20 VscVa < Vh
,salida Tuberia de
Aducciíon
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DESARENADOR:
Zona de sedimentación.
L/ b entre 3 y 5; As= bL, reemplazar L en
Vertedero de excesos
Q=1.84 LH3/2
(Ecuación de Francis)Cámara de entrada
Ancho B/3 a B/2 (típico).
ong u e n a por ver e ero excesos +
4H (si existe vertedero de aforo)
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DESARENADOR:
Pantalla deflectora..
Adoptar orificios y tamaño (no debilitar pantalla-
Adoptar altura H/2 ó mayor
Zona de salida:= 3/2. . .
b. Canal de derivación.
.velocidad de arrastre) altura H/2 y d> 1.5Hv(d=distancia entre pantalla y vertedero salida)
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DESARENADOR:
Zona de Lodos.Tolva (pendientes entre 1 y 8%). Pendientes
Lon itudinales transversales. Distancia de desague L/3 (medido desde la pantalla
.
. Compuerta de lavado y cámaras.esaguar ver e ero excesos y purga
19. Diseño de la descarga al río.Entregar mínimo 0.30 m por encima del fondo.
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