Floculador y Sedimentador

ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA

MEMORIA DE CÁLCULO FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL Y SEDIMENTADOR DE ALTA TASA PARA LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE DE LA VEREDA BELÉN.

JOHN JAIRO VASQUEZ VASQUEZ SUAREZ INGENIERO CIVIL CONSULTOR

ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA TABLA DE CONTENIDO

1.

FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL ..............................................................

3

1.1.

CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_1 .......................................................

5

1.1.1.

Valor inicial de velocidad (V): .....................................................................................

5

1.1.2.

Longitud Total del canal (L) ........................................................................................

5

1.1.3.

Área de flujo flujo en los canales(A) canales(A) ..................................................................................

6

1.1.4.

Ancho de los canales canales (a) ............................................................................................

6

1.1.5.

Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas

1.1.6.

Ancho del del floculador floculador (B) ..............................................................................................

7

1.1.7.

Número de Canales (N) ..............................................................................................

8

1.1.8.

Longitud del Floculador (Tramo calculado) ..............................................................

8

1.1.9.

Perdidas de carga en las vueltas (h1) ......................................................................

9

1.1.10.

Perdida de carga en los canales (h2) .......................................................................

9

1.1.10.1.

Perímetro mojado (P) ..................................................................................................

9

1.1.10.2.

Radio hidráulico (r).....................................................................................................

10

1.1.11.

Perdida de carga en cada tramo (ht) ......................................................................

11

1.1.12.

Gradiente de Velocidad .............................................................................................

11

1.2.

CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_2 .....................................................

12

1.2.1.

Valor inicial de velocidad (V): ...................................................................................

12

1.2.2.

Longitud Total del canal (L) ......................................................................................

12

1.2.3.

Área de flujo flujo en los canales(A) canales(A) ................................................................................

13

1.2.4.

Ancho de los canales canales (a) ..........................................................................................

13

1.2.5.


1.2.6.

Ancho del del floculador floculador (B) ............................................................................................

....................... 7

..................... 13 14 1

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA TABLA DE CONTENIDO

1.

FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL ..............................................................

3

1.1.

CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_1 .......................................................

5

1.1.1.

Valor inicial de velocidad (V): .....................................................................................

5

1.1.2.

Longitud Total del canal (L) ........................................................................................

5

1.1.3.

Área de flujo flujo en los canales(A) canales(A) ..................................................................................

6

1.1.4.

Ancho de los canales canales (a) ............................................................................................

6

1.1.5.


1.1.6.

Ancho del del floculador floculador (B) ..............................................................................................

7

1.1.7.

Número de Canales (N) ..............................................................................................

8

1.1.8.

Longitud del Floculador (Tramo calculado) ..............................................................

8

1.1.9.

Perdidas de carga en las vueltas (h1) ......................................................................

9

1.1.10.

Perdida de carga en los canales (h2) .......................................................................

9

1.1.10.1.

Perímetro mojado (P) ..................................................................................................

9

1.1.10.2.


10

1.1.11.


11

1.1.12.


11

1.2.


12

1.2.1.


12

1.2.2.


12

1.2.3.


13

1.2.4.


13

1.2.5.


1.2.6.


....................... 7

..................... 13 14 1


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Número de Canales (N) ............................................................................................

14

1.2.8.

Longitud del Floculador (Tramo calculado) ............................................................

14

1.2.9.

Perdidas de carga en las vueltas (h1) ....................................................................

15

1.2.10.

Perdida de carga en los canales (h2) .....................................................................

16

1.2.10.1.

Perímetro mojado (P) ................................................................................................

16

1.2.10.2.


16

1.2.11.


17

1.2.12.


17

1.3.


18

1.3.1.


18

1.3.2.


18

1.3.3.


19

1.3.4.


19

1.3.5.


1.3.6.


20

1.3.7.

Número de Canales (N) ............................................................................................

20

1.3.8.

Longitud del Floculador (Tramo calculado) ............................................................

21

1.3.9.

Perdidas de carga en las vueltas (h1) ....................................................................

21

1.3.10.

Perdida de carga en los canales (h2) .....................................................................

22

1.3.10.1.

Perímetro mojado (P) ................................................................................................

22

1.3.10.2.


22

1.3.11.


23

1.3.12.


23

1.4.

MEMORIA DE CÁLCULO SEDIMENTADOR DE ALTA TASA .......................... 24

1.4.1.

SEDIMENTACION ALTA TASA ...............................................................................

24

1.4.2.

Parámetros de diseño ................................................................................................

24

..................... 19

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Número De Unidades De Sedimentación ..............................................................

25

1.4.4.

Caudal por sedimentador .........................................................................................

25

1.4.5.

ZONA DE SEDIMENTACION ..................................................................................

26

1.4.6.

Área superficial Zona Zona de sedimentación sedimentación ...............................................................

26

1.4.7.

Profundidad Zona de sedimentación ......................................................................

26

1.4.8.

Largo zona se sedimentación ..................................................................................

27

1.4.9.

Longitud diagonal de la zona de sedimentación ...................................................

27

1.4.10.

Volumen Ocupado por las placas (Módulos tipo panal)

1.4.11.

Volumen zona de sedimentación ............................................................................

28

1.4.12.

Tiempo de retención Hidráulico ...............................................................................

29

1.4.13.

DISPOSITIVO DE RECOLECCION DE AGUA SEDIMENTADA ....................... 29

1.4.14.

Tuberías Centrales ....................................................................................................

30

1.4.15.

Tasa de desborde ......................................................................................................

30

1.4.16.

Metros de borde en la tubería ..................................................................................

30

1.4.17.

Metros de tubería .......................................................................................................

31

1.4.18.

Numero de tubería .....................................................................................................

31

1.4.19.

Caudal por tubería .....................................................................................................

31

1.4.20.

Ancho y Longitud Longitud de la tubería tubería ...............................................................................

32

1.4.21.

Altura máxima máxima del agua agua en la tubería tubería .....................................................................

32

1.4.22.

Distancia entre tuberías ............................................................................................

33

1.4.23.

DISPOSITIVOS DE DISTRIBUCION DE AGUA FLOCULADA (TUBERIA

...................................... 28

PERFORADO) ............................................................................................................

34

1.5.

CONCLUSIONES ......................................................................................................

38

1.6.

ANEXOS......................................................................................................................

40

1. FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL 3 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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Posteriormente a la mezcla del coagulante y a la repartición del caudal, se sitúan las unidades de floculación, las que tienen como objetivo la formación de partículas denominadas flocs, mediante una lenta agitación del agua que permite el crecimiento de dichas partículas. Este crecimiento es inducido por el contacto entre partículas de mayor diámetro, creado por el gradiente de velocidad de la masa líquida. En el presente documento las unidades de floculación proyectadas corresponden a floculadores de flujo horizontal, los que están formados por canales contiguos, en los cuales el agua debe realizar un giro de 180° al pasar de un canal a otro. El floculador está estructurado en tres cámaras, diseñados con un gradiente de velocidad descendente a medida que el agua va pasando por él. El gradiente óptimo promedio considerado para el diseño es de aproximadamente 32 s-1, variando entre 40y 20 s-1, estos valores basados en el cumplimiento con la normativa del RAS 2000 donde el gradiente medio de velocidad (G-) debe estar entre 20 S-1y 70 S-1. Las velocidades del flujo en las cámaras van de 60 m/s pasando por 56 m/s y terminando en la cámara número 3 con 42 m/s, rangos que cumplen con la normativa RAS 2000, donde la velocidad del flujo debe efectuarse ente 0.20 m/s 0.60 m/s. Para el diseño se considerarán 30 minutos como tiempo de retención y un caudal de 14 l/s para la unidad. La unidad se ha dividido en tres cámaras. El primero de estos tiene un gradiente 4 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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El detalle de este cálculo de diseño se entrega a

continuación:

DIMENSIONES DE LA CÁMARA DE AQUIETAMIENTO

1.1.

Ancho (m)

1.89

Largo (m)

1.73

Altura (m)

2.31

Área total de la cámara (m)

3.27

Altura del Agua en la cámara (m)

2.1

# de placas en fibra de vidrio (Unidad)

1.00

Altura de la placa en fibra de vidrio (m)

1.91

Distancia entre el borde de la placa inferior a losa (m)

0.40

CÁLCULOS DEL FLOCULADOR CÁMARA_1

1.1.1. Valor inicial de velocidad (V): 0.60m/s

1.1.2. Longitud Total del canal (L) 5 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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 Dónde: V= Velocidad TR: Tiempo de retención en cada tramo

Remplazando

  1.1.3. Área de flujo en los canales(A)

         1.1.4. Ancho de los canales (a) 6 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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 Donde H: Altura del Agua en el flocurador (mts)

  1.1.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas

   1.1.6. Ancho del floculador (B)

 Dónde: b: Ancho de las láminas (mts) 7 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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    1.1.7. Número de Canales (N)

   1.1.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)

 Donde e: Espesor de las láminas 0.006 cm

( )  8 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.1.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)

   Dónde: K = Constante empírica ~= 3,5 g=Aceleración de la gravedad (g)

Remplazando

      1.1.10. Perdida de carga en los canales (h2)

1.1.10.1. Perímetro mojado (P)

 9 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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     1.1.10.2. Radio hidráulico (r)

   Perdida de carga en los canales:

  [  ]        [  ]   10 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.1.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)

   1.1.12. Gradiente de Velocidad

  √     √      11 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.2.


1.2.1. Valor inicial de velocidad (V):

0.56m/s

1.2.2. Longitud Total del canal (L)


Remplazando

  12 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.2.3. Área de flujo en los canales(A)

         1.2.4. Ancho de los canales (a)


  1.2.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas

   JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.2.6. Ancho del floculador (B)

 Dónde: b: Ancho de las láminas (mts)


   1.2.8. Longitud del Floculador (Tramo calculado)

 14 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Donde e: Espesor de las láminas 0.006 cm

()  1.2.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)

   Dónde: K = Constante empírica ~= 3,5 g=Aceleración de la gravedad (g) Remplazando

      JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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Perdida de carga en los canales (h2)

1.2.10.1.

Perímetro mojado (P)

      1.2.10.2.

Radio hidráulico (r)

   Perdida de carga en los canales:

  [  ]  16 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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      [  ]   1.2.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)

   1.2.12. Gradiente de Velocidad

  √    √      17 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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1.3.1. Valor inicial de velocidad (V):

0.42m/s

1.3.2. Longitud Total del canal (L)


Remplazando

 


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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.3.3. Área de flujo en los canales(A)

         1.3.4. Ancho de los canales (a)


  1.3.5. Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas

 19 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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  1.3.6. Ancho del floculador (B)

 Dónde: b: Ancho de las láminas (mts)


   20 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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 Donde e: Espesor de las láminas 0.01 cm

()  1.3.9. Perdidas de carga en las vueltas (h1)

   Dónde: K = Constante empírica ~= 3,5 g=Aceleración de la gravedad (g) Remplazando

      21 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.3.10. Perdida de carga en los canales (h2)

1.3.10.1. Perímetro mojado (P)

     1.3.10.2. Radio hidráulico (r)

   Perdida de carga en los canales:

  [  ]  22 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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      [  ]   1.3.11. Perdida de carga en cada tramo (ht)

   1.3.12. Gradiente de Velocidad

  √     √       23 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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MEMORIA DE CÁLCULO SEDIMENTADOR DE ALTA TASA

1.4.1. SEDIMENTACION ALTA TASA

1.4.2. Parámetros de diseño

Para la zona de Sedimentación de la Planta de tratamiento de agua potable se tienen 2 Sedimentadores de alta tasa o flujo laminar, debido a los buenos resultados que generan. Las características del diseño fueron escogidas de acuerdo a los parámetros de diseño establecidos por el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000) en su título C. A continuación se presentan los cálculos necesarios para el diseño:

Caudal de la planta

Temperatura

Viscosidad

hidráulica

Coeficiente de Manning

del agua

cinemática

para concreto

(T (°C))

(visc)

(manning)

superficial

(Qp)

14 l/s

Carga

(CHS) 180 m3/m2d

0.014 m3/s

0,0020833

14

0.0001176

0.009

m2/s

m3/m2s


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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.4.3. Número De Unidades De Sedimentación

El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000) establece que en una planta de tratamiento de agua potable deben existir al menos dos unidades de sedimentación, partiendo de esto se cumple con el número de unidad de sedimentadores (para trabajar con un caudal de 7 l/s)

1.4.4. Caudal por sedimentador

Qs 

Qp #Unidades



0.014m3 / s 2

Qs  0.007m3/s

Dónde: Qs = Caudal del sedimentador Qp = Caudal de la planta

- Es importante establecer el caudal con el cual trabajaran los sedimentadores en el momento en que alguno de ellos se encuentre en el proceso de lavado: 25 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Qs 

Qp #Unidades



0.014m3 / s 1

Qs  0.014 m3/s

1.4.5. ZONA DE SEDIMENTACION

1.4.6. Área superficial Zona de sedimentación

AsZonaS 

0.007 m3 / s Qs   3 .4 m 2 0,0020833 m3 / m 2. s CHS

Dónde: Qs = Caudal del sedimentador CHS = Carga hidráulica superficial

1.4.7. Profundidad Zona de sedimentación

profZs  1.82m 26 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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1.4.8. Largo zona se sedimentación

longZs  5.48 m

1.4.9. Longitud diagonal de la zona de sedimentación

longdiagZs  longZs * c os 30 longdiagZs  5.48m * 0.866  5m


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1.4.10. Volumen Ocupado por las placas (Módulos tipo panal)

vol .ocup. pl  anchopl * esppl * profpl *# plSed

vol .ocup. pl  1.88m * 0.02m * 5.48m * 1.50



0.31m3

1.4.11. Volumen zona de sedimentación

volZs



volZs

 AszonaS * profZs  vol .ocup. pl 3.4m * 1.82 m  0.31m 5.8m3










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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 1.4.12. Tiempo de retención Hidráulico

El Reglamento Técnico del sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000) especifica que el tiempo deretención hidráulico en la Zona de Sedimentación debe estar en un rango entre 10 y 15 minutos para que haya el tiempo suficiente para que se dé el proceso de sedimentación. TRH 

TRH



Vzs Qs

5 .8 m 3 0.007 m 3 / s



829 .4 s

TRH  14 min

1.4.13. DISPOSITIVO DE RECOLECCION DE AGUA SEDIMENTADA

Para el dispositivo de recolección de agua sedimentada de cada sedimentador se decidió continuar con las tuberías tipo diente sierra; se plantea la opción de instalar en cada unidad dos (2) tuberías de 6 pulgadas recibiendo el fluido, que estas a su vez entregan el agua clarificada a los tanques de agua clarificada.


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1.4.15. Tasa de desborde

El Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS 2000) establece que la proporción de desborde del flujo debe ser de 6 a 12 m3/h por metro lineal, por lo cual se asumió una tasa de desborde de 10 m3/h*m.

1.4.16. Metros de borde en la tubería

m.borde 

Qs tasadesb

Dónde: Tasadesb = Tasa de desborde.

m.borde 

50 .4 m3 / h 10 m3 / m * h



5m


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

m.borde 2

m.tub 

5m

#.tub 

m.tub anchoZs

2

 3m

1.4.18. Numero de tubería

#.tuberia



(

3m 5.48 m

)2

#.tuberia  2

1.4.19. Caudal por tubería

Para realizar el cálculo por cada una de las tuberías se utilizó el caudal que corresponde a cada uno de los sedimentadores cuando se encuentra alguno de ellos en lavado para garantizar así que en el momento en que tengan que trabajar con mayor caudal las tuberías no se rebosen. 31 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Qtub

Qtub



Qs #.tuberia

50.4m3 / h 



2

Qtub



20.49m3 / h

5.69l / s

1.4.20. Ancho y Longitud de la tubería

Ancho de la tubería (cm) Longitud de la tubería (m)

15.24 5.48

La longitud de la tubería es igual al largo de la zona de sedimentación debido a su forma de entrega a los tanques de agua clarificada.

1.4.21. Altura máxima del agua en la tubería

 73 * Q.tub  h max .agua.tub    ancho.tub 

2/3


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 73 * 5.69l / s  h max .agua.tub    15.24cm 

2/3

h max .agua.tub  9cm

Nota: Con la implementación de esta nueva alternativa se cumpliría con el numeral C.6.5.1.3. del RAS-2000 donde h máxima de agua en la tubería debe ser mayor a 8 centímetros, en cambio sí se continua utilizando las 3 tuberías de 8 pulgadas por cada sedimentador el tirante de agua no cumplirá lo estipulado en el RAS 2000, ya que está comprobado que se encuentra trabajando con un tirante de 4.2 centímetros.

1.4.22. Distancia entre tuberías

 longZs  ancho.tub*#tuberia  # tuberia 

dist .entre.tub  

1.90m  (15.24m / 100) * 2  0.62m dist .entre.tub    2 


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Numero de tuberías en la planta:2 Numero de tuberías en cada sedimentador: 1 Distancia entre el muro y latubería (m): 0.8 Caudal de la tubería (m 3/s): 0.007 Longitud de la tubería (m): 5.48 Diámetro de la tubería (Pulg): 12 Ancho de la tubería (m): 0.30 Altura de la tubería (m): 0.30 Altura del orificio (m): 10 Espacio entre los orificios (m): 0.3 Numero de orificios en la tubería: 37

  34 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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 Caudal por cada orificio de la tubería (m3/s): 0,000192

    Diámetro del orificio (pulgadas): 2 Diámetro del orificio (cm): 5 Diámetro del orificio (m): 0.05 Área del orificio (m2): 0.002

      35 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Velocidad de descarga en cada orificio (m/s): 0,15

  Radio hidráulico en el orificio (m) : 0.025

     Gradiente de velocidad en orificios de la tubería (s-1):2

 



0,0001176



0,0001176

 36 JOHN JAIRO VASQUEZ SUAREZ

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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Área de la tubería (m2): 0.09

         Velocidad del agua dentro de la tubería (m/s) : 0.12

  


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

CONCLUSIONES

Esta alternativa de construirun nuevo floculador de flujo horizontal se plantea debido al análisis realizado al Floculador de flujo vertical existente en la planta, ya que basándose en la literatura de parámetros de diseño las unidades de flujo vertical son una solución recomendable para plantas de capacidad mayor de 50 l/s (50 l/sa 1000 l/s). La planta de potabilización de agua en la vereda Belén funciona con un caudal de 14 l/s, encontrándose en el rango de diseño de caudales para un floculador de pantallas de flujo horizontal, donde estas unidades son recomendables para caudales menores de 50 l/s.



Se observa que tanto el gradiente de velocidad como el tiempo de retención resultante, están dentro de los rangos estimadoscomo adecuados para el tratamiento de este tipo de aguas, cuyos rangos deben encontrarse, entre gradientes de 20 S -1 a 70 S-1, y para el tiempo de retención entre 20 y 30 minutos. En este diseño los gradientes están distribuidos así: cámara 1 obtuvo un gradiente de velocidad de 40, cámara 2 gradiente 36 y cámara 3 gradiente 20 S-1. Para el tiempo de retención se observa que el tiempo en la unidad es adecuado, debido a que coincide con el tiempo de retención definido de 30 minutos, donde cada unidad queda trabajando con un tiempo de 10 min.



El sistema interno del sedimentador cumple con todos los requisitos establecidos por el reglamento técnico del sector de agua potable (RAS38


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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA 2000);con el diseño de esta estructura hidráulica de alta tasa, no solo se permite una distribución uniforme del flujo dentro del sedimentador sino cumplimiento del tiempo de detención que se encuentra dentro de los rangos permitidos y adecuados para el tratamiento de aguas, cuyos rangos deben encontrarse, entre 10 y 15 minutos, esta unidad diseñada cumple con un tiempo de detención permitido de 14 minutos.



La carga hidráulica de la unidad tiene 180 m3/m2*d, valor aceptable en este diseño y tomado para trabajar con placas tipo panal en el interior del sedimentador.



Para este nuevo diseño se descartaron las tres tuberías de recolección de agua que se encuentra sobre la superficie del sedimentador, debió a que el cálculo de tirante de agua no puede ser inferior a 8 centímetros y con las tres tuberías de 8 pulgadas no se cumplía con esta condición, por lo que se decidió trabajar con dos tuberías de 6 pulgadas para cada sedimentador y así la tubería podrá trabajar con un tirante de 9 centímetros.



El agua proveniente de los floculadores se distribuye en cada sedimentador por medio de un canal, este canal cuanta con un tabique localizado al fondo y el agua ingresa por la parte inferior de este generando un choque con los lodos precipitados regresándolos nuevamente a la superficie, para corregir esta falla se diseñó un dispositivos de distribución de agua floculada, el cual consta de una tubería perforada (hileras de orificio lado por lado)que evitar el choque de agua con los lodos; esta tubería se ubicara debajo de los panales que contiene el sedimentador. 39


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ANEXOS

Tabla 1. Parámetros de diseño y cálculos de la cámara_1. FLOCULADOR. Vel.prom: Velocidad promedio (m/s) Q: Caudal (l/s) TR: Tiempo de Retención cada tramo (min)

0.60 14 10 20 36 40 3 2.1 1.89 4.7 0.01 0.3 3 9.8 0.03 14 7 360 0.023 0.011

G: Gradiente de Velocidad (S-1) NT: Número de Tramos H: Altura del Agua en el flocurador (mts) b: Ancho de las láminas (mts) Área total del floculador (m2) e: Espesor de las láminas (cm) Distancia entre laminas (m) K: Coeficiente de pérdida en las vueltas g: Aceleración de la gravedad (m/s2) η: Coeficiente de rugosidad de la lamina T: Temperatura (°C) Número de placas a instalar (unidad) Longitud Total del canal (L) L = Vel.prom* TR Área de flujo en los canales(A) A = Q / V Ancho de los canales (a) a = A / H Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas d = 1,5 * a

0.02

Ancho del floculador (B) B = b + d

1.89

Número de Canales (N) N = L / B Longitud del Floculador (Tramo calculado) Long = N (a + e) Perdidas de carga en los canales h2

191 2.50 3512 40


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4.21

Radio hidráulico ® r = A / P

0.006

Perdida de carga en las vueltas (h1)

20.6

Perdida en los tramos rectos Pérdida Total (hT) hT = h1 + h2

3533

Gradiente de Velocidad En este punto se compara el valor calculado de G con el estimado inicialmente, si son iguales el cálculo termina; si no son iguales se cambia el valor de velocidad en el punto 1 y se repiten los cálculos hasta la igualdad de valores de G.

40


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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Tabla 2. Parámetros de diseño y cálculos de la cámara_2.FLOCULADOR. Vel.prom: Velocidad promedio (m/s) Q: Caudal (l/s) TR: Tiempo de Retención cada tramo (min)

0.56 14 10 20 36 40 3 2.15 1.89 4.9 0.01 0.3 3 9.8 0.03 14 7 336 0.025 0.012

G: Gradiente de Velocidad (S-1) NT: Número de Tramos H: Altura del Agua en el flocurador (mts) b: Ancho de las láminas (mts) Área total del floculador (m2) e: Espesor de las láminas (cm) Distancia entre laminas (m) K: Coeficiente de pérdida en las vueltas g: Aceleración de la gravedad (m/s2) η: Coeficiente de rugosidad de la lamina

T: Temperatura (°C) Número de placas a instalar (unidad) Longitud Total del canal (L) L = Vel.prom* TR Área de flujo en los canales(A) A = Q / V Ancho de los canales (a) a = A / H Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas d = 1,5 * a

0.02


1.89

Número de Canales (N) N = L / B Longitud del Floculador (Tramo calculado) Long = N (a + e) Perdidas de carga en los canales h2 Perdida en los las vueltas (h2) Perímetro mojado (P) P = 2H + a

178 2.59 2924 4.31 42


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0.006

Perdida de carga en las vueltas (h1)

19.2

Perdida en los tramos rectos Pérdida Total (hT) hT = h1 + h2

2943

Gradiente de Velocidad En este punto se compara el valor calculado de G con el estimado inicialmente, si son iguales el cálculo termina; si no son iguales se cambia el valor de velocidad en el punto 1 y se repiten los cálculos hasta la igualdad de valores de G.

36


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ESTUDIOS Y DISEÑOS DEL PLAN MAESTRO DE LAS VEREDAS BELÉN, CIMARRONAS Y BARRIO CIUDADELA ARTESANAL DEL MUNICIPIO DE MARINILLA Tabla 3. Parámetros de diseño y cálculos de la cámara_3.FLOCULADOR. Vel.prom: Velocidad promedio (m/s) Q: Caudal (l/s) TR: Tiempo de Retención cada tramo (min)

0.42 14 10 20 35 40 3 2.2 1.89 5.7 0.01 0.30 3.00 9.8 0.03 14 7.7 252 0.033 0.015

G: Gradiente de Velocidad (S-1) NT: Número de Tramos H: Altura del Agua en el flocurador (mts) b: Ancho de las láminas (mts) Área total del floculador (m2) e: Espesor de las láminas (cm) Distancia entre laminas (m) K: Coeficiente de pérdida en las vueltas g: Aceleración de la gravedad (m/s2) η: Coeficiente de rugosidad de la lamina

T: Temperatura (°C) Número de placas a instalar (unidad) Longitud Total del canal (L) L = Vel.prom* TR Área de flujo en los canales(A) A = Q / V Ancho de los canales (a) a = A / H Distancia entre el borde de las láminas y la pared en las vueltas d = 1,5 * a

0.02


1.89

Número de Canales (N) N = L / B

133

Longitud del Floculador (Tramo calculado) Long = N (a + e) Perdidas de carga en los canales h2 Perdida en los las vueltas (h2) Perímetro mojado (P) P = 2H + a

3.01 1263 4.42 44


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Floculador y Sedimentador

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