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7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
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UNIVERSIDAD MANUELA BELTRNESPECIALIZACIN EN AGUA Y SANEAMIENTO
DISEO II DE PLANTAS DE POTABILIZACIN DE AGUA
Tarea 1 Valor 20
La !area 1 "el #$"%lo II "e S&'!e#a' "e Po!a(&l&)a*&$+ "el A,%a- e+ la.rer .ar!e *o+'&'!e e+ el "&a,+$'!&*o / o.!&)a*&$+ "e %+ o*%la"or&"r%l&*o "e %3o or&)o+!al4 e+ la 'e,%+"a .ar!e 'e e5al%ar /o.!&)ar %+ o*%la"or "e %3o 5er!&*al 6Ala(a#a7 "e %+a .la+!a "e!ra!a#&e+!o "e a,%a8
Ca"a "&'e9o *o#.re+"e "o' .ar!e': la .rera .ar!e e' el "&a,+$'!&*o"e la e'!r%*!%ra .ara la' *o+"&*&o+e' &"r%l&*a' "el a9o 201; la *%al!&e+e %+ 5alor e+ la e5al%a*&$+ o *al&o"o "e "&'e9o- *o+ %+ 5alor e+ la e5al%a*&$+ "el ?08Para la .ro/e**&$+ "e la .o(la*&$+ / "e la "e#a+"a "e a,%a- '%.o+,a %+*re*&e+!o .o(la*&o+al "el 2-0 .or el #=!o"o ,eo#=!r&*o / %+a.o(la*&$+ o!a+!e "el @- la !e#.era!%ra "el a,%a e' "e 1;C8
E+ el "e'arrollo "e la !area- "e(e+ %'!e"e' .re'e+!ar: Me#or&a !=*+&*a "el "&'e9o e+ la *%al 'e "e(e &+*l%&r la '%'!e+!a*&$+ "e
lo' *l*%lo' &"r%l&*o' real&)a"o' &+*l%/e+"o: .ar#e!ro' "e "&'e9o-(&(l&o,ra>a %!&l&)a"a / el "e'arrollo "e lo' *l*%lo' real&)a"o'8 No 'ea*e.!a+ o3a' "e re'%l!a"o' '&+ la "e(&"a '%'!e+!a*&$+ !=*+&*a8
Pla+o'- e'%e#a' o "&(%3o' "e lo' "&'e9o' real&)a"o' &+*l%/e+"o la'
*o!a' e+ la' e'!r%*!%ra'
Te!o "e la Tarea 1:
U'!e"e' a+ '&"o *o+!ra!a"o' .ara e5al%ar / o.!&)ar el '&'!e#a "eo*%la*&$+ &"r%l&*a "e la .la+!a "e !ra!a#&e+!o "e a,%a "el #%+&*&.&o"e A,%al&+"a8 S%.o+,a+ la '&,%&e+!e &+or#a*&$+:
Po(la*&$+ a9o 201; F28000 a(&!a+!e'Al!%ra 'o(re el +&5el "el #ar 1H0 #8'8+8#8De!ro "el or&&*&o "e 'al&"a a*&a el 'e"e+!a"or: 1?J
E'.e'or "e lo' !a(&%e' %e *o+or#a+ lo' *a+ale' "e o*%la*&$+ 0-10#
a7 Pro*e'o "e Klo*%la*&$+ &"r%l&*a "e %3o or&)o+!al
Se *%e+!a *o+ %+a %+&"a" "e o*%la*&$+8 El o*%la"or !&e+e !re' )o+a'"e ,ra"&e+!e / la' "e+'&o+e' "e la' )o+a' 'e .re'e+!a+ a*o+!&+%a*&$+:
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Zo+a A+*o 6#7 N#ero "e*a+ale'
A+*o "e*a"a *a+al6#7
Pro%+"&"a""el a,%a 6#7
1 @-0 F0 0-2@ 1-0
2 @-0 F0 0-F0 1-0F @-1 2@ 0-F@ 1-0
Para la o.!&)a*&$+ "e la e'!r%*!%ra- '%.o+,a %e la *o!a "e la *oro+a"el #%ro "el o*%la"or e' "e 10 #8'8+8#8 E+ el "&(%3o "e lae'!r%*!%ra- "e(e *olo*ar la' *o!a' "el +&5el "el a,%a / "el o+"o "e lae'!r%*!%ra e+ el &+&*&o / al
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U'!e" a '&"o *o+!ra!o .ara "&'e9ar el '&'!e#a "e 'e"e+!a*&$+ "ela,%a e+ %+a .la+!a "e !ra!a#&e+!o8 Co+'&"era+"o la &+or#a*&$+ "e*a%"ale' "el .%+!o a+!er&or- real&*e '%' "&'e9o' &"r%l&*o':
La !area 'e *al&
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1 CLCULO DE LA POBLACIN
E'!e .ro/e*!o *o+!e#.la el "&a,+$'!&*o / la o.!&)a*&$+ "el '&'!e#a "eo*%la*&$+ &"r%l&*a "e la .la+!a "e !ra!a#&e+!o "e a,%a .o!a(le "el#%+&*&.&o "e A,%al&+"a- %(&*a"o a 1H0 #8'8+8#8 *o+ %+a !e#.era!%ra.ro#e"&o "e 1;C a 208
De a*%er"o *o+ la &+or#a*&$+ (r&+"a"a- la .o(la*&$+ .ara el a9o 201;*orre'.o+"e a F2000 a(&!a+!e'8
Por o!ra .ar!e- 'e e'!a %+a .o(la*&$+ o!a+!e "el @- "e(&"o al!%r&'#o / a la' a*!&5&"a"e' *o#er*&ale'- la *%al "e(e &+*l%&r'e e+ la.ro/e**&$+ "e la .o(la*&$+8
De a*%er"o a lo e'!a(le*&"o e+ la Re'ol%*&$+ 2F20 "e 200- e#&!&"a .orel M&+&'!er&o "e A#(&e+!e- V&5&e+"a / De'arrollo Terr&!or&al 6o/M&+&'!er&o "e A#(&e+!e / De'arrollo So'!e+&(le7- la *o+'!r%**&$+ "e lo''&'!e#a' "e a*%e"%*!o / al*a+!ar&lla"o e+ el .a>' 'e "e(e "&'e9ar .ara%+ .er&o"o #o "e 2@ a9o' .ara +&5ele' "e *o#.le3&"a" (a3o- #e"&o
/ #e"&o al!o4 '&!%a*&$+ e+ la %e 'e .re'e+!a e'!e .ro/e*!o "e a*%er"oal +#ero "e a(&!a+!e' %e *o#.o+e+ la +e*e'&"a" "el re*%r'oe+*o+!r+"o'e e+ el +&5el Me"&o Al!o 6N%#eral A8F81 "el RAS- 200078
De
a*%er"o *o+ lo a+!er&or / *o+ (a'e e+ la &+or#a*&$+ "&'.o+&(le- 'e%!&l&)$ el #=!o"o ,eo#=!r&*o- .ara la .ro/e**&$+ "e la .o(la*&$+ "ea*%er"o *o+ lo e'!a(le*&"o e+ la !a(la B 281 "el RAS 2000 M=!o"o' "e*l*%lo .er#&!&"o' 'e,+ el +&5el "e *o#.le3&"a" "el '&'!e#aJ8
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A !ra5=' "el #=!o"o ,eo#=!r&*o 'e *al*%l$ la .o(la*&$+ .ro/e*!a"a *o+la '&,%&e+!e $r#%la:
Pf=Pi(1+r )TfTi
D$+"e:P& F28000 a(&!a+!e' 6.o(la*&$+ a*!%al7 1?00 Qa(&!a+!e' 6Po(la*&$+o!a+!e7r 08028 N&5el "e *re*&e+!o .o(la*&o+al .ro#e"&o e+ el .a>' 6RAS78T 20F8 A9o .ro/e*!a"o "e "&'e9oT& 201;8 A9o "el %e 'e !&e+e &+or#a*&$+ &+&*&al8
Pf=32000(1+0,02)20392014
Pf=55124habitantes
A *o+!&+%a*&$+ 'e .re'e+!a la .ro/e**&$+ "e la .o(la*&$+ real&)a"a "eor#a a+%al- a'!a al*a+)ar el a9o "el .er>o"o "e "&'e9o 620F7:
a9o
.ro/e**&$+
,eo#=!r&*o
.ro/e**&$+
o!a+!e201; F28000-00 FF8?00-00201 F@8FF0-@ FH80H-11202; F800H-2 ;08@-21202 ;F80?H-H ;@8221-120F; ;H8@@0-F2 ;82H-F20F @28;-F @@812;-F?
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2 CLCULO DEL CAUDAL
Te+&e+"o e+ *%e+!a %e la .o(la*&$+ .ro/e*!a"a .ara el "&'e9o "el'&'!e#a "e !ra!a#&e+!o e' "e @@12; a(&!a+!e' *orre'.o+"&e+!e a %++&5el "e *o#.le3&"a" Me"&o Al!o 6N%#eral A8F81 "el RAS- 20007 / %e la&+or#a*&$+ &+&*&al e'!a(le*e %e el #%+&*&.&o "e A,%al&+"a 'e e+*%e+!raa %(&*a"o a 1H0 #e!ro' "e al!%ra 'o(re el +&5el "el #ar- e+ *la!e#.la"o- 'e "e!er#&+a "e a*%er"o a la Re'ol%*&$+ 2F20 "e 200- %e la"o!a*&$+ +e!a #a e' "e 12@ l&!ro' .or a(&!a+!e ">a8
De a*%er"o *o+ lo a+!er&or- 'e e'!a(le*&$ la "o!a*&$+ (r%!a- a !ra5=' "ela '&,%&e+!e $r#%la:
dbruta= dneta
1%perdidas
D$+"e:"+e!a 12@ la( ">a
.er"&"a' 2@8 6Ar!>*%lo 1 Re'ol%*&$+ 2F20 "e 2007
dbruta=125
l
Habdia10.25
dbruta=166 l
Habdia
La "o!a*&$+ (r%!a "e "&'e9o e' "e 1?? l&!ro' .or a(&!a+!e ">a
De(&"o a %e el *a%"al "e "&'e9o "e la .la+!a "e !ra!a#&e+!o "e(e 'er el*a%"al #o "&ar&o 6N%#eral C818;81 RAS- 20007- 'e *al*%l$ el *a%"al#e"&o "&ar&o- *o+ (a'e e+ la '&,%&e+!e $r#%la:
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Qmd=Pdbruta86400
D$+"e:
P *orre'.o+"e a la .o(la*&$+- %e e+ e'!e *a'o e' "e @@12;a(&!a+!e'"(r%!a e' la "o!a*&$+ (r%!a "e 1?? la(">a
Qmd=55124hab166
l
Habdia
86400
Qmd=106.34 l /s
El *a%"al #e"&o "&ar&o e' "e 10?8F; l&!ro' .or 'e,%+"o
El *a%"al #o "&ar&o- 'e *al*%l$ a !ra5=' "e la '&,%&e+!e $r#%la:
QMD=Qmdk1
Do+"e:#" e' el *a%"al #o "&ar&o- *orre'.o+"&e+!e a 10?8F; l'1 e' el *oe
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El *a%"al #o "&ar&o e' "e 12H8?0 l&!ro' .or 'e,%+"o8
Te+&e+"o e+ *%e+!a %e 'e "&'e9a %+ '&'!e#a "e o*%la*&$+- .ara ='!e
'e a'%#e *o+'%#o "e a,%a- .or lo !a+!o el *a%"al "e "&'e9o 'er &,%alal *a%"al #o "&ar&o #' el *a%"al ,a'!a"o e+ la .la+!a %e*orre'.o+"e a %+ 5alor "e 080F a 080@ el #e"&o- %e .ara e'!e *a'o 'ea'%#&r %+ 5alor "e 080;8
Qplanta=0.04Qmd
Qplanta=0.04106.34 l /s
Qplanta=4.25 l /s
Caudaldiseo=QMD+Qplanta
Caudalclculo diseo=127.60l
s+4.25
l
s
Caudaldiseo=131.86l
s
El *a%"al "e "&'e9o e' "e 1F18? l&!ro' .or 'e,%+"o .ara el 20F
P*& .o(la*&o+ r " +e!a 1 2201
;F28000 0-02 12@ 1-2 1-@
a9o
.ro/e**&o+
,eo#e!r&*o
.ro/e**&o+
o!a+!e
.er"&"a'
" (r%!a6La("&
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MD6L'7
MQ6L'7
PLANTA "eD&'e9
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201;
F28000-00
FF8?00-00
0-2@ 1??-?H ?;-1HH-H
H-22
2-@2@2@F
0-FH
201
F@8FF0-@
FH80H-11
0-2@ 1??-?H H1-@?@-
H10H-F;
2-?2;F1H12
-H;
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202;
F800H-2
;08@-21
0-2@ 1??-?H H-01;-
111-@1
F-1?0F@@0;
H-H
202
;F80?H-H
;@8221-1
0-2@ 1??-?H H-2F10;-?
1F0-@
F-;22@
10-1H
20F; ;H8@@0-F2 ;82H-F 0-2@ 1??-?H ?-F1 11@-@H 1;;-;H F-@2;@?212 11-;F20F
@28;-F
@@812;-F
?0-2@ 1??-?H
10?-F;
12H-?0
1@-@0
;-2@F;22;
1F1-?
1. PROCESO DE FLOCULACIN HIDRULICA DE FLUJOHORIZONTAL
1.1. DIAGNSTICO DE LA ESTRUCTURA
El #%+&*&.&o "e A,%al&+"a *%e+!a *o+ %+a %+&"a" "e o*%la*&$+ !&.oor&)o+!al8 El o*%la"or !&e+e !re' )o+a' "e ,ra"&e+!e / la' "e+'&o+e'"e la' )o+a' 'e .re'e+!a+ a *o+!&+%a*&$+:
Zo+aA+*o6#7
N#ero "e*a+ale'
A+*o "e*a"a *a+al6#7
Pro%+"&"a""el a,%a 6#7
1 @-0 F0 0-2@ 1-02 @-0 F0 0-F0 1-0F @-1 2@ 0-F@ 1-0
Co+ el
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De!ro "el or&&*&o "e 'al&"a a*&a el 'e"e+!a"or: 1?J
1.2. EVALUACIN DEL SISTEMA DE FLOCULACIN DE FLUJOHORIZONTAL AO 2014
ZONA 1.
Caudaldiseo2014=80.37l
s
El *a%"al %e &+,re'a a *a"a %+&"a" e':
Q diseo2014=80.37 l /s
2=40.185
l
s=0.040185m3/ s
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a 1 e':
Q=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=1.00.25=0.25m2
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11/62
V=Q
A=
0.040185m3
0.25m2 =0.16 m/ s
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
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hf2=&n
V2
2!=
V2= Q
bh= 0.040
1.50.251.0=0.11m / s
V=V1+V2
2=
0.16m /s+0.11m/s2
=0.134m /s
hf2=3(231)(
0,1342
19,62)=0.059m
hf=hf1+hf2
hf=0.005+0.059=0.065m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'=
981cm
s
2 6,5cm
0.01172cm2/s420s
=35,85 (1
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
EVALUACIN ZONA 2
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a 2 e':
Q=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=0.301.0=0.30m2
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13/62
V=Q
A=
0.040185m3
0.30m2 =0.134 m/s
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
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14/62
V2= Q
bh=
0.040
1.50.3=0.088m/s
V=V1+V22
=0.134m /s+0.088m /s2
=0.112m/s
hf2=3(191 )(
0,1122
19,62)=0.034m
hf=hf1+hf
2
hf=0.00258+0.034=0.036m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'= 981cm
s2 3,6cm
0.01172cm2/s420 s
=26,93 (1
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
EVALUACIN DE LA ZONA 3
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a F e':
Q2014=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=0.351.0=0.35m2
V=Q
A=
0.040185m3
0.35m2 =0.115m/s
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
15/62
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
16/62
V=V1+V2
2=
0.115m /s+0.076m /s2
=0.096m /s
hf2=3(161)(0,096
2
19,62)=0.021m
hf=hf1+hf
2
hf=0.00136+0.021=0.022m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'= 981cm
s2 2.2cm
0.01172cm2/s420 s
=21.16 (1
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
Zon An!"o#$%
N&$'(o)'!n*'+
An!"o)' C)Cn*
P(o,&n)-)) )'*&
L(o)'*
!n*#$%
P(o,&n)-)) )'*!n*
Vo*&$'n )'*Cn*#$/%
2 @-0 F0-00 0-F0 1-00 -00 0-0 F?-00F @-1 2@-00 0-F@ 1-00 -H@ 0-0 F@-H0
TOTAL 101-H0
PARAMETROS Zo+a 1 Zo+a 2 Zo+a FCa%"al "e D&'e9o 6l'7 0-FH 0-FH 0-FH
Ca%"al "e D&'e9o 6#F'7 0-0;02 0-0;02 0-0;02
Ca%"al %e &+,re'a a *a"a U+&"a" #F ;0-1 ;0-1 ;0-1
Area "e la 'e**&$+ "el a,%a 0-2@ 0-F0 0-F@
Velo*&"a" "el a,%a 0-1?0H; 0-1FF@0000 0-11;1;2?
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
17/62
Lo+,&!%" "el *a+al 6#7 ?H-@1 @?-2? ;-22N%#ero "e *a+ale' 2F 1 1?
T&e#.o "e re!e+*&$+ Q&"ral&*a 'e,%+"o' ;20 ;20 ;20
T&e#.o "e re!e+*&$+ Q&"ra%l&*a e+ #&+ H H H
Per"&"a' "e *ar,a 1 0-00@@1?2 0-002@HF 0-001F?0HHV2 6#'7 0-11 0-0 0-0
V .ro#e"&o 6#'7 0-1F; 0-112 0-0?Per"&"a' "e *ar,a 2 0-0@ 0-0F; 0-021
Per"&"a "e Car,a 0-0?@ 0-0F? 0-022
V&'*o*&"a" *&+e#a!&*a a,%a 1;WC 6*#2'7 0-011H2 0-011H2 0-011H2
Gra"&e+!e6'17 F@-@?@@H 2?-F;@1 21-1@H1?F?@
18F8 EVALUACIN DEL SISTEMA DE FLOCULACIN DE FLUJOHORIZONTAL AO 20/
ZONA 1.
Caudaldiseo2039=131.86 l
s
El *a%"al %e &+,re'a a *a"a %+&"a" e':
Q diseo2039=131.86 l / s
2=65.92
l
s=0.06592806m3/ s
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a 1 e':
Q=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=1.00.25=0.25m2
V=Q
A=
0.0659280m3
0.25m2 =0.2637 m/ s
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
18/62
La 5elo*&"a" "el a,%a 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
19/62
V=V1+V2
2=
0.264m /s+0.176m /s2
=0.220m /s
hf2=3(371)(0,352
2
19,62)=0.265m
hf=hf1+hf
2
hf=0.02427+0.2660.29m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'= 981cm/ s229cm
0.01172cm2/s420 s
=75.97 (1=
l valor o(tenido, !o se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas-S 2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a 2 .ara el a9o 20F e':
Q=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:A=0.301.0=0.30m2
V=Q
A=
0.066m3
0.30m2=0.22m / s
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
20/62
V1=L1
Tri=Li=V Tri=0.22
m
s7
min60 se!
min
L1=92.4m
n=L1
"1=
92.4 m /s3
=30.8canales=31canales
#l Tiempo de retenci $ n h idr ulica sera :
V=L
Tr =Tr=L1
V1=31Canalaes3m
0.22m/ s =422.37 se!=7.045min
La' .=r"&"a' "e *ar,a 'e *al*%la+ !e+&e+"o e+ *%e+!a la' .=r"&"a' "e*ar,a .or r&**&$+ / .or .=r"&"a' 'e*%+"ar&a' o "e a**e'or&o'8
E+ "o+"e:
hf=hf1+hf
2
hf1=(Vn%
2/3 )2
L1=
(0.22m0.013
( 0.3010.3+21 )2 /3
)2
92.4m=0.0114m
hf2=&n
V2
2!=
V2=
Q
bh=
0.066
1.50.3=0.15m /s
V=V1+V2
2=
0.22m /s+0.15m / s2
=0.1833m /s
hf2=3(311 )( 0,1833
2
19,62)=0.153m
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
21/62
hf=hf1+hf
2
hf=0.0114+0.530.164m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'= 981cm
s2 16.4 cm
0.01172cm2/s420 s
=51.17 (1
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
EVALUACIN DE LA ZONA 3La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a F 20F e':
Q2039=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=0.351.0=0.35m2
V=Q
A=
0.066m3
0.35m2=0.188m /s
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
22/62
L1=79.2m
n=L1
"1=
79.2 m
s
3=26.4 canales=27 canales
Tiempo deretenci $ n hidr ulica sera:
V=L
Tr=Tr=
L1
V1=
27Canales3m0.188m/s
=430.85 se!=7.18min
La' .=r"&"a' "e *ar,a 'e *al*%la+ !e+&e+"o e+ *%e+!a la' .=r"&"a' "e*ar,a .or r&**&$+ / .or .=r"&"a' 'e*%+"ar&a' o "e a**e'or&o'8
hf=hf1+hf
2
hf1=(Vn%2/3 )2
L1=(0.188m0.013
( 0.3510.35+21 )2/3 )
2
79.2m=0.006m
hf2=&n
V2
2!=
V2=
Q
bh=
0.066
1.50.351=0.13m /s
V=V1+V2
2=
0.188m /s+0.13m /s2
=0.157m /s
hf2=3(271)(
0,1572
19,62)=0.096m
hf=hf1+hf
2
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
23/62
hf=0.006+0.157 0.102m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene una
viscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'= 981cm
s2 10.2 cm
0.01172cm2/s420 s
=44.99(1=
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
ZonAn!"o
#$%
N&$'(o )'
!n*'+
An!"o)'
C)Cn*
P(o,&n)-)) )'*&
L(o)'*
!n*#$%
P(o,&n)-)) )'*!n*
Vo*&$'n )'*Cn*#$/%
2 @-0 F0-00 0-F0 1-00 -00 0-0 F?-00F @-1 2@-00 0-F@ 1-00 -H@ 0-0 F@-H0 TOTAL 101-H0
PARAMETROS Zo+a 1 Zo+a 2 Zo+a F
Ca%"al "e D&'e9o 6l'7 1F1-? 1F1-? 1F1-?
Ca%"al "e D&'e9o 6#F'7 0-0?@ 0-0?@ 0-0?@
Ca%"al %e &+,re'a a *a"a U+&"a" #F ?@-F ?@-F ?@-F
Area "e la 'e**&$+ "el a,%a 0-2@ 0-F0 0-F@
Velo*&"a" "el a,%a 0-2?FH1222F 0-21H?01? 0-1F?@HF
Lo+,&!%" "el *a+al 110-H@1FF? 2-22HH H-11F???;
N%#ero "e *a+ale' FH F1 2?
T&e#.o "e re!e+*&$+ Q&"ral&*a 'e,%+"o' ;20 ;20 ;20
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
24/62
T&e#.o "e re!e+*&$+ Q&"ra%l&*a e+ #&+ H H H
Per"&"a' "e *ar,a 1 0-02;F??? 0-011F2 0-00?000@
V2 6#'7 0-1H? 0-1@ 0-1F
V .ro#e"&o 6#'7 0-220 0-1F 0-1@H
Per"&"a' "e *ar,a 2 0-2?@ 0-1@F 0-0?
Per"&"a "e Car,a 0-20 0-1?; 0-102
V&'*o*&"a" *&+e#a!&*a a,%a 1;WC 6*#2'7 0-011H2 0-011H2 0-011H2
Gra"&e+!e6'17 H@-H2?1@ @H-1H@? ;;-H;FF@
1.2Evaluacin Final del Floculador
Seg"n los clculos reali+ados para las tres +onas, evaluamos el iempo de -etenci4n
5idrulico para los dos escenarios:
iempo de retenci4n hidrulica caudal a6o 2)&
7ona &: *.&8 mi 9 7ona 2: *,)8min 97ona : *,0) ; 2&.2< minutos
iempo de retenci4n hidrulica caudal a6o 2)=
7ona &: *.) 9 7ona2: *.)0 9 7ona : *.&8 ; 2&.22 minutos
l valor del tiempo de retenci4n hidrulica o(tenido si cumple con los valores dados en las!ormas -S 2))), en donde se esta(lece en el tulo %.0.0.&.&., que el tiempo de
retenci4n de(e estar entre 2) y ) minutos.
1.4.O!i"i#acin $loculador %ori#on!al
Al real&)ar la e5al%a*&$+ "e la e'!r%*!%ra .ara el .er&o"o "e "&'e9o- 'e .%"oe5&"e+*&ar %e .ara el a9o 20F la )o+a 1 "e la e'!r%*!%ra +o *%#.le *o+ elra+,o "e ,ra"&e+!e8 Por lo %e 'e a*e +e*e'ar&o rel&)ar la o.!&)a*&$+ "e lae'!r*%!%ra8 Para e'!o- 'e "e(e "&'#&+%&r la 5elo*&"a" .or #e"&o "el a%#e+!o"el a+*o "e *a+ale'8
ZONA 1.
Caudaldiseo2039=131.86 l
s
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
25/62
El *a%"al %e &+,re'a a *a"a %+&"a" e':
Q diseo2039=131.86 l / s
2
=65.92l
s=0.06592806m3/ s
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a 1 e':
Q=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=1.00.27=0.27m2
V=Q
A=
0.0659280m3
0.27m2 =0.2441m /s
La 5elo*&"a" "el a,%a 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
26/62
hf=hf1+hf
2
hf1=(Vn23)2
L1=(0.2441m0.013
( 0.270.27+21 )2
3 )2
102,25m=0.01766m
hf2=&n
V2
2!=
V2
= Q
bh=
0.066
1.50.271.0=0.163m / s
V=V1+V2
2=
0.2441/s+0.163m /s2
=0.203m /s
hf2=3(341)(
0,2032
19,62)=0.210m
hf=hf1+hf
2
hf=0.01766+0.2100.228m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'=
981cm
s2 22.8 cm
0.01172cm2
/s420 s
=67.37 (1=
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
ZONA 2
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a 2 .ara el a9o 20F e':
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
27/62
Q=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=0.301.0=0.30m2
V=Q
A=
0.066m3
0.30m2=0.22m / s
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
28/62
hf2=&n
V2
2!=
V2= Q
bh= 0.066
1.50.3=0.15m /s
V=V1+V2
2=
0.22m /s+0.15m / s2
=0.1833m /s
hf2=3(311 )(
0,18332
19,62)=0.153m
hf=hf1+hf2
hf=0.0114+0.530.164m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'=
981cm
s
2 16.4 cm
0.01172cm2/s420 s
=51.17 (1
l valor o(tenido, se encuentra dentro de los valores recomendados en las !ormas -S2))) tulo %.0.0.& 1valores entre 2) y *) seg&3.
EVALUACIN DE LA ZONA 3
La 5elo*&"a" "el a,%a .ro#e"&o e+ la )o+a F 20F e':
Q2039=VA
El rea "e la 'e**&$+ "el a,%a e+ el *a+al 'er:
A=0.351.0=0.35m2
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
29/62
V=Q
A=
0.066m3
0.35m2=0.188m /s
La 5elo*&"a" "el a,%a +o 'e e+*%e+!ra "e+!ro "e lo' 5alore're*o#e+"a"o' e+ la' +or#a' RAS 2000- !>!%lo C8@8@81 "o+"e 'ee'.e*&
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
30/62
V2= Q
bh=
0.066
1.50.351=0.13m /s
V=V1+V22
=0.188m /s+0.13m /s2
=0.157m /s
hf2=3(271)(
0,1572
19,62)=0.096m
hf=hf1+hf
2
hf=0.006+0.157 0.102m
%onsiderando una temperatura del agua de &cm'% para la cual se o(tiene unaviscosidad cinemtica de ),)&&*2 cm2/s, el gradiente de me+cla ser:
'= 981cm
s2 10.2 cm
0.01172cm2/s420 s
=44.99(1=
Zon
An!"o #$%
N&$'(o)'
!n*'+
An!"o)'
C)Cn*
P(o,&n)-)) )'*&
L(o)'*
!n*#$%
P(o,&n)-)) )'*!n*
Vo*&$'n)'* Cn*
#$/%
1 @-0 F0-00 0-2H 1-00 -10 0-0 F2-;02 @-0 F0-00 0-F0 1-00 -00 0-0 F?-00F @-1 2@-00 0-F@ 1-00 -H@ 0-0 F@-H0 TOTAL 10;-10
CALCULOS DE FLOCULACION DE FLUJO HORIZONTAL AO 20/
PARAMETROS Zo+a 1 Zo+a 2 Zo+a F
Ca%"al "e D&'e9o 6l'7 1F1-? 1F1-? 1F1-?
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
31/62
Ca%"al "e D&'e9o 6#F'7 0-0?@ 0-0?@ 0-0?@Ca%"al %e &+,re'a a *a"a U+&"a" #F ?@-F ?@-F ?@-F
Area "e la 'e**&$+ "el a,%a #2 0-2H 0-F0 0-F@
Velo*&"a" "el a,%a6#'70-2;;1HH
;0-21H?01
?0-1F?@H
F
Lo+,&!%" "el *a+al 6#7102-@@;H@F
F2-22HH
H-11F???
;N%#ero "e *a+ale' F; F1 2?
T&e#.o "e re!e+*&$+ Q&"r%l&*a 'e,%+"o' ;20 ;20 ;20T&e#.o "e re!e+*&$+ Q&"r%l&*a e+ #&+ H H H
Per"&"a' "e *ar,a 16#70-01H???00
F0-011F2
0-00?000
@V2 6#'7 0-1?F 0-1@ 0-1F
V .ro#e"&o 6#'7 0-20F 0-1F 0-1@HPer"&"a' "e *ar,a 2 6#7 0-210 0-1@F 0-0?Per"&"a "e Car,a To!al 6#7 0-22 0-1?; 0-102
V&'*o*&"a" *&+e#a!&*a a,%a 1;WC6*#2'7
0-011H2 0-011H2 0-011H2
Gra"&e+!e6'17?H-FH210
2@H-1H@?
;;-H;FF@
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
32/62
a) PROCESO DE FLOCULACIN HIDRULICA ALABAMA
a8 DIAGNSTICO DE LA ESTRUCTURA
El #%+&*&.&o "e A,%al&+"a *%e+!a *o+ %+a %+&"a" "e o*%la*&$+ !&.oAla(a#a- *o+or#a"a .or "o' o*%la"ore' e+ .aralelo8 Ca"a %+&"a" "eo*%la*&$+ !&e+e !re' )o+a' "e ,ra"&e+!e / la' "e+'&o+e' "e la' )o+a''e .re'e+!a+ a *o+!&+%a*&$+:
N#ero "e %+&"a"e' "eo*%la*&$+ 2N#ero "e *#ara' .or %+&"a" 12Lo+,&!%" .or *#ara 6#e!ro'7 1-2A+*o "e *a"a *#ara 6#e!ro'7 1-2Pro%+"&"a" !&l 6#7 FDe!ro *o"o' 6 .%l,a"a'7E+!re la 1 / la ; *#ara 1;E+!re la @ / la *#ara 1?E+!re la / la 12 *#ara 1
%on el fin de evaluar la estructura, se reali+a el clculo del volumen, teniendo encuenta el largo, ancho y profundidad de la estructura, en cada una de las +onaspara cada unidad de floculaci4n:
Unidad 1Un-)) 1
ZonaN&"ero
deC'"ara(
Anc%o decada c'"ara
)"*
Lon+i!ud orc'"ara )"*
,ro$undidad&!il )"*
& &,2 &,2 F2 &,2 &,2 F
&,2 &,2 FTo!al 12
Unidad 2Un-)) 2
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
33/62
ZonaN&"ero
deC'"ara(
Anc%o decada c'"ara
)"*
Lon+i!ud orc'"ara )"*
,ro$undidad&!il )"*
& &,2 &,2 F2 &,2 &,2 F &,2 &,2 F
To!al 12
>ara hallar el largo, se multiplica el n"mero de cmaras por el ancho de cadacmara y posteriormente se halla el volumen para cada una de las unidades defloculaci4n, o(teniendo los resultados que se muestran en la siguiente ta(la.
Calculo del volu"en Unidad 1
Zona Anc%o )"* Lar+o )"*,ro$undidaddel a+ua )"*
Volu"en )"3*
& &,2 ,8 &*,282 &,2 ,8 &*,28 &,2 ,8 &*,28
-o!al 1/04
Calculo del volu"en Unidad 2
Zona Anc%o )"* Lar+o )"*,ro$undidaddel a+ua )"*
Volu"en )"3*
& &,2 ,8 &*,282 &,2 ,8 &*,28
&,2 ,8 &*,28-o!al 1/04
l volumen de cada ?loculador tipo la(ama es de 1.04 "e!ro( c&ico(
@e acuerdo con el numeral %.0.0.&.& del ttulo % del -S 2))), el tiempo deretenci4n 1r3 de los ?loculadores de flu$o vertical de(e estar entre 2) y )minutos.
eniendo en cuenta queQ=
Tr
Se halla el caudal, asumiendo un r de 20 minutos.
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
34/62
Q= 51.84m
3
25min60 s1min
=0.03456m
3
s
Q=0.03456
m3
s1000 l
1m3 =34.56
l
s
eniendo en cuenta que son dos estructuras que tra(a$an en paralelo, se halla elcaudal total que trata el sistema de floculaci4n tipo la(ama:
QT=34.56l
s
2=69.12l
s@e acuerdo con las proyecciones de la po(laci4n, se reali+a el clculo del caudalcon el fin de o(tener la vida "til de la estructura.
@e
acuerdo con los resultados o(tenidos el caudal de las dos unidades de floculaci4nes de ara calcular a que po(laci4n equivale el caudal hallado, se despe$a de la f4rmuladel caudal mAimo diario:
Pf=QMD86400
1.2dbruta
Pf= 69.12 l /s86400
1.2180 l
Habdia
=27648Hab
aoroeccin+eo"!rico
roeccin5 $lo!an!e
erdida(
d ru!a)L6%a7dia*
8"d)L6(*
89D)L6(*
201; F2000 FF?00-0 0-F 1??-H ?;- HH-201 F@FF1 FH0H-1 0-F 1??-H H1-? @-202; F00 ;0@-2 0-F 1??-H H-0 ;-202 ;F0? ;@221-2 0-F 1??-H H-2 10;-H20F; ;H@@0 ;2H- 0-F 1??-H ?-F 11@-?20F @2; @@12;-; 0-F 1??-H 10?-F 12H-?
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
35/62
@e acuerdo con lo descrito en el ttulo % del -S, en el numeral %.0.0.&.2, eln"mero recomendado de cmaras para el floculador la(ama es de 8, por lo tantocada una de las unidades cumplira con este requisito.
-especto al gradiente de velocidad este de(e estar entre 2) s& y *) s&, seg"n el-S 2))). >ara este caso se calcula dicho gradiente para cada +ona, teniendo encuenta la siguiente f4rmula:
'=!hf*Tr@onde
ges la gravedad, equivalente a =8) cm/s2
hfson las prdidas de carga en centmetroses la viscosidad cinemtica correspondiente a ).))=&= cm2/s para 2B%Tres el tiempo de retenci4n en segundos
>ara hallar el tiempo de retenci4n de cada cmara se tiene:
cmara=ancholon!itudprofundidad
cmara=1.2m1.2m3m=4.32m3
@espe$ando el tiempo de retenci4n
Tr=
Q=
4.32m3
0.03456m
3
s
=125 s
5allando las prdidas de carga se tiene:
hf=h f1+h f2+hf3
@onde
hf1son las prdidas carga en el pasamurohf2son las prdidas carga en el codohf3son las prdidas carga en el orificio de salida
>ara cada +ona se tiene:
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
36/62
Zona 1. ntre las cmaras & y el dimetro de los codos es de & pulgadas
%alculando las prdidas de carga para un orificio sumergido:
hf1=( QCA)21
2!
@onde
C es el caudal% es una constante definida como ).8 1r(oleda #alencia3
es el rea del orificio. >ara este caso como corresponde a un dimetro de &pulgadas el rea del orificio es de ).)=* m2.
-eempla+ando se tiene
h f1=( 0.03456m
3
s
0.80.0937)2
1
29.8=0.011m
Das prdidas por un orificio sumergido corresponden a :.:11 "e!ro(
%alculando las prdidas de carga en el codo:
hf2=k +
2
2!
@onde
ves la velocidad en m/s. de acuerdo con el -S en el numeral %.0.0.&.2, en loscodos la velocidad de(e estar entre ). m/s y ).2 m/s. Se asume de ). m/s.
E es una constante definida como ). 1r(oleda #alencia3
-eempla+ando se tiene
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
37/62
h f2=
0.4(0.3ms)2
29.8m
s2
=0.0018m
Das prdidas en el codo corresponden a :.::10 "e!ro(
%alculando las prdidas de carga en el orificio de salida:
hf3=( QCA)21
2!
@onde
C es el caudal% es una constante definida como ).ara este caso como corresponde a un dimetro de &pulgadas el rea del orificio es de ).)=* m2.
-eempla+ando se tiene
hf3=( 0.0356
m3
s0.650.0947 )
2
129.8
=0.016m
Das prdidas en el orificio de salida corresponden a :.:1; "e!ro(
Das prdidas totales para la primera +ona sern:
hf=h f1+h f2+hf3
hf=0.011m+0.0018m+0.016m=0.028m
%alculando el gradiente de velocidad para la +ona &, se o(tiene:
7/23/2019 Tarea 1 Floculador Horizontal y Alabama. Tarea 2 Sedimentador
38/62
'= 980
cm
s22.8cm
0.01172cm2/s125s
=40.89 (1
@e acuerdo con el resultado o(tenido, el gradiente de velocidad para la +ona &, seencuentra dentro del rango esta(lecido por el -S 1entre 2) s& y *) s&3
Zona 2. ntre las cmaras 0 y 8 el dimetro de los codos es de &< pulgadas
%alculando las prdidas de carga para un orificio sumergido:
hf1=( QCA)21
2!
@onde
C es el caudal% es una constante definida como ).8 1r(oleda #alencia3
es el rea del orificio. >ara este caso como corresponde a un dimetro de &