FILTROS LENTOS

DISEO DE FILTRO LENTO

DATOS:

CAUDAL DE DISEO (Q) =0.720Lts/segPLANTA TRATAM. PROYECTO2.59m3/hPOBLACIN DE DISEO =443Hab

CONSIDERACIONES PREVIAS

CLCULO DE NMERO DE FILTROS

1.- CRITERIO DE SEGURIDAD DE FUNCIONAMIENTO

N =1/4 QN =0.65N = Numero de FiltrosQ = caudal m3/hDISEAR 1 Filtro (s) ATENCIN ----------->>> O. K !

2. CRITERIO DE CAUDAL

Se aconsegan 2 filtros si el caudal es mayor a 100 m3/da y menor a 300 m3/dia1 filtros si caudal es menor 100 m3/daQ =2.59 m3/hQ (en un da) =62.21 m3/daDISEAR UN FILTRO O . K !

N DE FILTROS A DISEAR =1FILTRO (S)

3. CRITERIO DE POBLACIN

Se recomienda 2 filtros para poblaciones menores a 2000 Habitantesse adoptara 2 unidades para trabajar al 65 %de Caudal en cada unocaudal en cada Filtro. Se recomienda disear 1 Filtro para una poblacin infeior a 1000 Hab.POBLACIN DEL PROYECTO =443HabDISEAR UN FILTRO

AQU SE COLOCAR EL NMERO DE FILTROS A DISEARPOR TANTO SE DISEARN =1FILTRO (S) EN EL PROYECTO

UN FILTRO =100 % * Q diseo Colocar % de caudal con elDOS FILTROS = 65 %* Q diseo cual se va a disear el(los) filtrosCAUDAL DE DISEO DE FILTRO (S) =100%*Q (Lts/seg)Tabala N 1PARMETROS DE DISEO:Criterios de diseo recomendados para Filtros Lentos en ArenaCriterio de diseoValores RecomendadosEN EL PRESENTE PROYECTO SE HA DECIDIDO:Ten States StandardsHuisman andVisscher et atDISEAR DOS FILTROS LENTOS, LOS CUALES CADA UNO TRABAJAR(USA)Wood 19741987CON EL 65% DEL CAUDAL DE LA PLANTA DE POTABILIZACINPeriodo de Diseo (aos)n.en.e10 a 15Periodo de Operacin(h/d)n.e2424Caudal de la planta (Qt) =0.720lts/segVelocidad de Filtracin (m/h)0.08 a 0.240.1 a 0.40.1 a 0.2Altura de arena (mm)Q por filtrar(Qf) =1.00 f0.720lts/seginicial0.81.20.90.00072m3/segfinaln.e0.70.5Dimetro efectivo arena (mm)0.30 a 0.450.15 a 0.350.15 a .030Velocidad de filtracin (Vf) = 0.10 - 0.20 m/hCoeficiente de UniformidadAceptable2.5< 3< 5Velocidad adoptada =0.200m/hDeseable< 2< 3segn tabla N 1 Adjunta.5.56E-05m/segAltura de lecho de soporte0.0055555556cm/segincluyendo el drenaje (m)0.4 a 0.6n.e0.3 - 0.5Altura de agua sobrenadante (m)0.91 a 1.51borde libre (m)n.e0.2 a 0.30.1Velocidad mxima de colector0.5m/segVelocidad mxima en los tubos laterales0.5m/segSeparacin de laterales1 a 2mTamao de orificio en tubos laterales< 10mmSeparacin de orificios en tubos laterales0.10 a 0.30mCLCULO DEL AREA SUPERFICIAL

As = Qf / VfAs =12.96m2

Donde:D = (4*As/PI)^1/2Qf = caudal a filtrarse (m3/seg)D =4.10mVf = velocidad de filtracin (m/seg)

POR LO TANTO EL O LOS FILTROS TENDRN LAS SIGUIENTES DIMENSIONESDIMETRO DE LOS FILTROS LENTOS (ASUMIDO) = D =4.10mREA DEL FILTRO A= PI*D^2/4A =13.20mR =2.05m de radio

SISTEMA DE RECOLECCION DE AGUA FILTRADAVelocidad de filtracin =5.56E-05m/seg

Caudal filtrado QF= A x VfA = Area de filtracinA = 13.20m2QF = 7.333E-04m3/s

DIMETRO DE CADA ORIFICO (ADOPTADO) =ORIFICIO D =6mmrea de cada orificio Ao =2.83E-05m2

VELOCIDAD EN CADA ORIFICIO (Vo) =0.14m/segADOPTADAEL CAUDAL QUE INGRESA EN CADA ORIFICIO (Qo) SER:

Qo =Ao x VoQo =3.96E-06m3 /seg.N de orificios = CAUDAL FILTRADO / CAUDAL DE CADA ORIFICION de orificios =QF / QoN de orificios =185.26 POR TANTO: SE ASUME ------->>>>192ORIFICIOSASUMIMOS 8 LATERALES: 4 A CADA LADO DEL COLECTOR PRINCIPAL CON DOS ORIFICIOS SEPARACIN DE ORIFICIOS (NORMA= 0.10 -0.30 m) = 0.10mASUMIDODistancia entre recolectores o laterales (NORMA = 1 a 2 m) =1.20mASUMIDOLONGITUD DE LATERALESN de Laterales = 6, a cada lado del colector principal existen 3 lateralesDIMETRO FILTRO = 4.10 mLong. Lateral N 1 =1.50*23.00mSEP. LATERALES =1.20 mLong. Lateral N 2 =1.80*23.60mN LATERALES =3 LATE+RALESLong. Lateral N 3 =1.50*23.00mDist. Lateral ltimo a la pared =0.25 mLong. Lateral N 4 =*20.00mLongitud Total (6 laterales)=9.60m

Espacio entre orificios =0.10mN de orificios = (Long. Total / espacios entre orificios) *2 orificos c / adoN de orificios = 192orificiosCAUDAL EN CADA ORIFICIOqo = caudal diseo / N de orificiosQ diseo de filtro =0.72lts/seg0.00072m3/segqo = 0.003750lts/seg0.000003750m3/segCLCULO DEL LATERAL PRINCIPALCALCULAMOS EL CAUDAL QUE INGRESA AL LATERAL QUE TIENE MAYOR NUMERODE ORIFICIOS.Lateral central L = 1.80mLateral ms significativoN de orificios =36orificios en lateralCaudal que ingresa en el lateral qL = N orificios x qo

Caudal del lateral (qL) =0.135000lts/seg0.0001350m3/seg

rea del tubo lateral (AL) =Caudal del lateral qL / Velocidad en lateralLa velocidad en la tubera lateral no debe ser mayor a 0.50 m/seg. Preferiblemente menor a los 0.30m/segVelocidad adoptada = 0.15 m/seg.Area del tubo lateral (AL) =0.0009m2

Dimetro interior del tubo lateral =D int = (4*AL/PI)^0.50.033851375m33.85mmSE ASUME TUBERA DE DIAMETRO SEGN (MIDUVI -IEOS) = DIMETRO EXT.=50mm0.80 Mpa.DIMETRO INT.=47mm AREA =0.0017349486m2

COMPROBACIN DE LA VELOCIDAD EN EL LATERAL : Lateral del extremo L = 1.80mN de orificios =36ORIFICIOS

Caudal en el lateral qL =N orificios*caudal de orificios (qo) =0.000135m3/seg.Area del lateral (AL) =0.0017m2Velocidad en lateral (VL) = qL / AL0.078m/seg.ATENCIN ------->>>DENTRO DE NORMACLCULO DEL COLECTOR CENTRALSI ES MENOR A 0.30 m/seg. ES ACEPTABLEArea del colector central (A colec) = Caudal filtrado / velocidad Caudal diseo o filtrado =0.00072m3/segVelocidad =0.25m/seg.Area del colector central (A colec) =0.00288m2

Dimetro interior del COLECTOR CENTRAL =D int = (4*AL/PI)^0.50.0605551805m60.56mmSE ASUME TUBERA DE DIAMETRO SEGN (MIDUVI -IEOS) = DIMETRO EXT.=90mm0,80 Mpa.DIMETRO INT.=84.4mm AREA =0.0056m2

COMPROBACIN DE LA VELOCIDAD COLECTOR PRINCIPALVelocidad en colector = Qfilt / A colec0.13m/seg ATENCIN ------->>>DENTRO DE NORMASI ES MENOR A 0.50 m/seg. ES ACEPTABLERESUMEN:Nmero de laterales =6 LATE+RALES3 LATE+RALES A CADA LADOLATERALES DEL FILTROLongitud lateral 1 =1.50m.2.0laterales60OrificiosLongitud lateral 2 =1.80m.2.0laterales72OrificiosLongitud lateral 3 =1.50m.2.0laterales60OrificiosLongitud lateral 4 =0.00m.0.0lateralesOrificiosTOTAL DE LATERALES ----------->>>>>>>>6.0TOTAL192Orificios

EN LATERALES 2 Orificios cada0.10 cmDimetro de perforacin del orificio =6 mmMATERIAL FILTRANTE

Las especificaciones tcnicas dadas en las normas para filtros lentos nos indican que el lecho filtrante debe cumplir con las siguientes caractersticas: POSICIN ENESPESOR DEDIMETROEL LECHOCAPA EN m.mm.Borde libre0.10mPelcula de agua0.80mArena de filtro1.000.15 - 0.350.3COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD < 3Capa de soporte:Gravilla 0.073/32 - 3/16"3.53 capa0.073/16 - 1/2" 8.52 capa0.071/2 - 3/4"16.01 capa0.073/4 - 1 1/2"32.0Fondo0.121 1/2 - 2 1/2"62.0Altura del filtro2.30m

CLCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA

1.- EN LA ARENA

Ha = Prdida de carga, mLo = Espesor de la capa de arena, m1.00mV = Tasa de filtracin4.8m3/m2/dac = Coeficiente que depende del tipo de arena (se asume 800 para arenas naturales)d = Dimetro efectivo de la arena 0.3mmT = Temperatura del agua C15 C

Prdida de carga en arena Ha =0.160m16.00cm

2.- EN LA GRAVA

En donde:

hg = Prdida de carga (pies)d = Dimetro de la grava (pies)Q = Caudal a filtrarse (pies3/seg) R = La mitad de la distancia entre laterales (pies)

Q = 0.720lit/seg =0.02542656pies3/seg.R =0.50m. =1.6404pies

CAPAS SELECCIONADASGRAVILLALo (espesor de la capa) =0.07m. =0.2297piesd (dimetro efectivo grava) =3.50mm. =0.0114829396pies

hgg =0.1293498641pies =0.03943m.3.943cm.TERCERA CAPALo (espesor de la capa) =0.07m. =0.2297piesd (dimetro efectivo grava) =8.50mm. =0.0278871391pies

hg3 =0.0293920586pies =0.00896m.0.896cm.

SEGUNDA CAPALo (espesor de la capa) =0.07m. =0.2297piesd (dimetro efectivo grava) =16.00mm. =0.0524934383pies

hg2 =0.010220667pies =0.00312m.0.312cm.

PRIMERA CAPALo (espesor de la capa) =0.07m. =0.2297piesd (dimetro efectivo grava) =32.00mm. =0.1049868766pies

hg1 =0.0032118788pies =0.00098m.0.098cm.

FONDOLo (espesor de la capa) =0.12m. =0.3937piesd (dimetro efectivo grava) =62.00mm. =0.2034120735pies

hg1 =0.0006208437pies =0.000189m.0.019cm.

ht grava = hf gravilla + hf3 + hf2 + hf1 + hfFondo

Ht grava =0.053m

Ht = ha +ht grava =0.213m21.267cm.

3.- EN LOS ORIFICIOSFORMULA DE TORRICELLIDonde:Qo = Caudal de cada orificio0.0000037500m3/segCd para orificios =0.6Ao = Area de cada orificio =2.827E-05m2g = aceleracin de la gravedad = 9.81 m/seg2Qf = Caudal a filtrarse =0.720lit/seg# total de orificios =192

Qo =0.0000037500m3/seg

Ho =0.0024904294m. =0.249cm.Ho t =0.478m. =47.816cm.

4.- PRDIDA POR ENTRADA Y SALIDA EN TUBERA DEL FILTRO

Entrada K =0.5hfe =0.011mSalida K =1.0hfs =0.022m

hf = hfe+hfs0.033m

PRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS

K es sumatoria de todos los accesorios

ACCESORIOkVlvula de compuerta0.25Codo 900.75Una entrada 0.5Una salida1K Sumatoria =2.5hf-e-s0.055m

PRDIDA TOTAL DE CARGA :HT = Ht + Hot Por accesorios entrada y salida0.088mSe adopta un valor aproximado de * VER NOTA:Ha, e, s (*NOTA: Se puede asumir un valor de 10 cm de prdidapor acces. entrada y salidad ), en este caso se calcul dichas prdidasPrdida TotalHt = Ha + HTg +Ho +Ha, e,s0.778m77.85cm

CLCULO DE LA TUBERA DE ENTRADA AL FILTROCALCULO DEL NUMERO DE ORIFICIOSAto =AREA TOTAL DE ORIFICIOSQ =0.720Lts/seg.cd =0.60

ASUMIMOS UNA CARGA h = 0.150m15.00cm.A =0.0006994974m2Dimetro =29.843mmSe impone un dametro de orificio Do =10mm.Ao = 0.0000785398m2N orificios = A / AoN orif. = 8.91ORIFICIOSN orificios adoptado =10 ORIFICIOSSE ADOPTACAUDAL EN CADA ORIFICIO q = Q/N orificios =0.07200Lts/segTOTAL =0.72000Lts/segLA TUBERIA DE ENTRADA AL FILTRO LENTO SER DE PVC DE 90 mm10ORIFICIOS CADA 10 cm.LONGITUD DE LA TUBERA DE ENTRADA =1.00m2 TRAMOS: LONGITUD DE CADA TRAMO =0.50mDISEO DE LA ESTRUCTURA DE ENTRADA

CAJN RECOLECTORCauadal de entrada (Qe) =0.72lts/seg0.00072m3/segTiempo de retencin (t)=120segVolumen (V) = Qe*t 0.0864m3DIMENSIONES DE VERTEDERO Volumen del cajn = L*b*h Ancho de la cmara (b) =1.15m (asumido)L = 0.2Altura del agua (h) =0.6m (asumido)VALOR Long. Cmara L = V/(b*h)0.1252173913m0.10 mNO PRCTICO0.50 m (impuesto)VERTEDERO TRUANGULARh = 0.10 mH=0.05m

Caudal a filtrar (Qf) = 0.72lts/seg0.00072m3/segAltura del agua en vertedero (H) =0.05mH = 1/2 ha =0.1h = 2H0.1mL = 2h0.2mb = H0.05ma = 2b0.1Velocidad del agua en el vertedero (Ve)Area del verteder = a*b/2 =0.0025 y = Ve = Q/A0.288m/seg0.60

Longitud de la cmara

Y =1/2 * g*t^20.60m (impuesto)t = (2*Y/g)^(1/2)0.3497487084X =X = 0.40 m

X = Ve*t0.10mX = 0.40 m VALOR NO PRCTICOIMPUESTO

ALTURA DEL AGUA SOBRE LA TUBERA DE SALIDA A FILTRO (S)

Tubera de salida a los filtrosCaudal a filtrar (Qf) = 0.72lts/seg0.00072m3/segD int = 1.35*(Qdf)^(1/2)1.14551298551.1" 27.94mmCd =0.6con este valor seg = acel. Gravedad 9.81m/seg2elige la tuberaacorde a las Tubera asumidadimensiones D ext =50mm