DEDICATORIA.

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE AURIMAC ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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La presente monografa lo dedicamos al profesor ING. ROBERTO PFYU MUOS que en su desempeo Laboral destaco,por ser una persona emprendedoraY con muchas ganas de transferir suConocimiento hacia los estudiantes.

Tambin dedicamos a todos Nuestros compaeros de la carrera especialmente del cdigo 101 de Ing. De minas

INDICE.DEDICATORIA.3PROLOGO6INTRODUCCION7I.PLANTEAMIENTO METODOLOGICO81.1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA81.2.OBJETIVOS81.3.HIPOTESIS8II.MARCO TEORICO.92.1.DEFINICIN92.2.EVOLUCIN92.2.1CMARAS DE DECANTACIN:92.2.2.DESARENADORES:102.3.PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN DESARENADOR11a)Hidrulicamente:11b)Sedimentolgicamente :112.4.CLASES DE DESARENADORES12a.En funcin de su operacin:12b.En funcin de la velocidad de escurrimiento:12c.Por la disposicin de los desarenadores:122.5.TIPOS DE DESARENADORES12a.Desarenadores de flujo horizontal:12b.Desarenadores de flujo vertical:13c.Desarenadores de flujo inducido:132.6.FASES DEL DESARENAMIENTO13a)Fase de sedimentacin o decantacin13b)Fase de purga (evacuacin)132.7.ELEMENTOS DE UN DESARENADOR142.7.1. Transicin de entrada:142.7.2. Cmara de sedimentacin:142.7.3.Vertedero:152.7.4.Compuerta de lavado o fondo:162.7.5.Canal directo:172.8.FUNDAMENTOS DEL DISEO DE UN DESARENADOR182.8.1. INFORMACIN BSICA PARA EL DISEO182.8.2. PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE UN DESARENADOR DEBERN DETERMINARSE LOS SIGUIENTES PARMETROS DE DISEO:182.8.3.CRITERIOS DE DISEO192.9. DESARENADORES DEACUERDO ASU USO192.9.1. Desarenadores con fines de irrigacin192.9.3. Desarenadores para centrales hidroelctricas20III.CONSIDERACIONES PARA EL DISEO HIDRULICO213.1.Clculo del dimetro de las partculas a sedimentar213.2.Clculo de la velocidad del flujo y en el tanque223.3.Clculo de la velocidad de cada w (en aguas tranquilas)233.5.Clculo de las dimensiones del tanque26CONCLUSIONES28RECOMENDACIONES29BIBLIOGRAFIA.30

PROLOGOEl diseo y la construccin de desarenadores estn cobrando gran importancia en nuestro pas debido a las diferentes centrales hidroelctricas, canales de irrigacin y tratamiento de aguas. En el caso del presente trabajo es establecer criterios para el diseo de las unidades de pretratamiento y acondicionamiento previo de desarenadores y sedimentadores para sistemas de abastecimiento de agua

Los desarenadores son estructuras hidrulicas que tienen como funcin remover las partculas de cierto tamao que la que las captan de una fuente superficial permite pasar. Se utiliza en tomas de acueductos , en centrales hidroelctricas (pequeas) plantas de tratamiento o en sistemas industrialesPara que un desarenador sea diseada adecuadamente el ingeniero responsable debe consideras los siguientes parmetros:(i) caracterizar el afluente(ii) tener presente la velocidad del agua (iii) Analizar las posibles alternativas para el grado de tratamiento deseado y el rea disponible(iv) Comparar los costos tanto de capital como de operacin y mantenimiento de las diversas alternativas(v) tratar el tema de equipamiento, gastos de operacin y dificultades en el mantenimiento.(vi) Completar el diseo con las especificaciones tcnicas correspondientes

INTRODUCCIONLos desarenadores son obras hidrulicas que sirven para separar (decantar) y remover (evacuar) despus, el material slido que lleva el agua de un canal. El material slido que se transporta ocasiona perjuicios a las obras. Una gran parte del material slido va depositndose en el fondo de los canales disminuyendo su seccin. Esto aumenta el costo anual de mantenimiento y produce molestas interrupciones en el servicio de canal. Si los canales sirven a plantas hidroelctricas, la arena arrastrada por el agua pasa a las turbinas desgastndolas tanto ms rpidamente cuanto mayor es la velocidad. Esto significa una disminucin del rendimiento y a veces exige reposiciones frecuentes y costosas. Todos estos aspectos en una obra hidrulica hacen que se proyecte y disee una estructura que solucione estas dificultades como es el desarenador, la cual dicho trabajo de investigacin mostrar sobre los fundamentos, evolucin, clases y criterios de un Desarenador. Esperando as cumplir con las expectativas de nuestro docente.

I. PLANTEAMIENTO METODOLOGICO

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para qu, y como se realiza un diseo de desarenador?

1.2. OBJETIVOS Tiene por objetivo separar del agua cruda la arena y partculas en suspensin gruesa, con el fin de evitar se produzcan depsitos en las obras de conduccin, proteger las bombas de la abrasin y evitar sobrecargas en los procesos posteriores de tratamiento. El desarenado se refiere normalmente a la remocin de las partculas superiores a 0,2 mm.

Plasmar los conceptos sobre el Funcionamiento Hidrulico de un Desarenador Hidrulico.

Informar sobre los Fundamentos, Elementos y Criterios a utiliza en un Diseo de Un Desarenador Hidrulico.

1.3. HIPOTESISEl desarenador es la estructura hidrulica que tiene la funcin de mejorar la calidad del agua, eliminando las partculas de cierto tamao que la captacin ingres al sistema. Esta agua captada puede ser usada ya sea en centrales hidroelctricas, plantas de tratamiento, sistemas de irrigacin, sistemas industriales u otros fines. En general, los desarenadores tienen la importante misin de eliminar ciertas partculas que se encuentran en suspensin en el agua y posteriormente, mediante una adecuada operacin, arrojarlas al ro.

II. MARCO TEORICO.2.1. DEFINICINEs un componente destinado a la remocin arenas y slidos que se encuentran en suspensin en el agua, mediante el proceso de sedimentacin mecnica esta debe ubicarse lo ms cerca posible a la captacin del agua, preferentemente debe existir un desarenador con dos mdulos que operen de forma independiente, cada uno de ellos dimensionados para el caudal medio diario ante la posibilidad de que alguno de los dos quede fuera de servicio. Con el fin de mantener un control efectivo sobre los sedimentos que entran en la estructura de captacin debe mantenerse control sobre la disposicin de los sedimentos retenidos por el desarenador. Lo sedimentos deven retornar al rio o a la fuente aguas abajo de la estructura de captacion. Desarenador es unaestructuradiseada para retener la arena que traen lasaguas servidas o lasaguassuperficiales a fin de evitar que ingresen al proceso de tratamiento y lo obstaculicen creando serios problemas. Normalmente los desarenadores se construyen en la etapa preliminar del proceso, es decir, cuando elaguaest ingresando a la planta de tratamiento ya sea deaguapotable o deaguas servidas, o sea, en el afluente2.2. EVOLUCINLo que determina la evolucin del desarenador en la forma como son evacuados los sedimentos que se acumulan de la sedimentacin, en un primermomento se efectuaba la limpieza mecnicamente para luego pasar alimpieza hidrulica.

2.2.1 CMARAS DE DECANTACIN:En un inicio se usaban sas estructuras formadas por tazas, donde la decantacin y la extraccin de los depsitos eran dos operaciones sucesivas. La decantacin era posible al tener velocidades muy pequeas. La evacuacin de sedimentos era mecnica, razn por la cual se les llamaba cmaras de extraccin mecnica. Actualmente ningn diseo contempla este criterio. Luego se pens en utilizar la misma agua para efectuar la limpieza y surgieron las llamadas cmaras de evacuacin hidrulica, que constituyeron un verdadero avance. Las ms antiguas obras de este tipo tienen en general fondo plano y la abertura de evacuacin de dimensiones reducidas y a menudo ubicadas lateralmente. Las obras ms modernas tienen pendientes longitudinales del 3 % al 5%, con aberturas de evacuacin de 0.70 a 1.00 m aproximadamente. Ver figura N01. 2.2.2. DESARENADORES:En el diseo del desarendor, el objetivo no solamente es que se produzca la sedimentacin y luego se pueda efectuar la limpieza hidrulicamente, sino que sedimentes partculas hasta un cierto dimetro, segn sea el uso que se desee dar al agua. Los desarenadores propiamente dichos, son aquellos en los cuales las operaciones de decantacin y extraccin de los depsitos son operaciones simultneas. Su evolucin tambin se ha visto enmarcada dentro de las necesidades hidrulicas. As, en un primer tiempo, en las tomas de agua para irrigacin se iniciaron con los llamados desarenadores en corrientes con velocidades lentas, caracterizados por una baja velocidad de escurrimiento, entre 0.2 y 0.6 m/s, que permiten la eliminacin de elementos hasta 0.1 mm. Posteriormente con la aparicin de las grandes centrales hidroelctricas y surgiendo necesidad de mantener secciones de ciertas dimensiones, sobre todo en tneles, se piensa en velocidades de hasta 1.0 y 1.5 m/s, lo que tambin limita la eliminacin de partculas hasta de 0.5 mm, en los llamados desarenadores con velocidades altas. Existen diversos estudios sobre desarenadores, tratando de establecer modelos de diseo que sirvan para aplicar en distintos casos. Entre estos se encuentran:a) BUCHI: eliminaba el agua de la capa superficial con un tablero e rendijas. Sin embargo las mayores concentraciones de sedimentos en suspensin se encuentran en zonas bajas.

b) BOUCHER: buscando la velocidad de rgimen del agua, desviaba los filetes fluidos de la direccin horizontal a vertical, mediante unos tabiques, siendo evidente que el choque de los filetes contra estos tabiques que dificultaban el proceso de decantacin.

c) DOFOUR: es recomendable para ros con mucho transporte de slidos. Tiene aberturas a lo largo del fondo del desarenador, teniendo una seccin transversal en forma de carena de nave, forma que favorece la conduccin de la arena de las aberturas. Este modelo ha sido modificado, por otros investigadores.

d) DOFOUR, MONTAGNE, LEVI: Con velocidades de 1.0 a 1.5 m/s. se caracteriza porque las aberturas de purga se encuentran en las zonas finales de las naves.

2.3. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN DESARENADORBsicamente para que un desarenador sea eficiente debe cumplir:a) Hidrulicamente: Distribucin uniforme el caudal en las naves desarenadoras. Lneas de corriente paralelas, por lo tanto sin vrtices de eje vertical u horizontal. No causar remanso en el canal agua arriba. Distribucin uniforme del caudal dentro de cada nave, esto es importante en el momento de purga de la nave.

b) Sedimentolgicamente : Sedimentacin de los materiales en suspensin. Evacuacin al exterior de los depsitos. Limpieza uniforme de las naves desarenadoras. No existencia de zonas imposibles de limpiarlas en las naves. Transicin de entrada sin sedimentacin.Eficiencia adecuada. La sedimentacin es posible de lograr disminuyendo la velocidad de flujo hasta un cierto valor para permitir su depsito. Dicho valor est en funcin del dimetro de la partcula a extraer. La evacuacin o limpieza es el mayor problema en el diseo del desarenador. Esta fase obliga a tener un manual de operacin bien detallado, a fin de lograr la total evacuacin de los sedimentos depositados. El canal de purga debe tener por lo menos igual o mayor pendiente que el conducto de purga de las naves. Si el desarenador se encuentra agua debajo de un canal es necesario tener en cuenta el posible remanso que podra generar en el canal, un vertedero o una compuerta situada al final de las naves con el objetivo de establecer una cota de operacin, etc. Es necesario que el desarenador se encuentre topogrficamente ms alto que el ro con la finalidad de que pueda evacuar por gravedad los sedimentos depositados en las naves desarenadoras

2.4. CLASES DE DESARENADORESa. En funcin de su operacin: Desarenadores de lavado continuo, es aquel en el que la sedimentacin y evacuacin son dos operaciones simultneas. Desarenadores de lavado discontinuo (intermitente), que almacena y luego expulsa los sedimentos en movimientos separados. Son el tipo ms comn y la operacin de lavado se procura realizar en el menor tiempo posible con el objeto de reducir al mnimo las prdidas de agua.

b. En funcin de la velocidad de escurrimiento: De baja velocidad v < 1 m/s (0.20 0.60 m/s) De alta velocidad v > 1 m/s (1 1.5 m/s)

c. Por la disposicin de los desarenadores: En serie, formado por dos o ms depsitos construidos uno a continuacin del otro. En paralelo, formado por dos o ms depsitos distribuidos paralelamente y diseados para una fraccin del caudal derivado.

2.5. TIPOS DE DESARENADORES

a. Desarenadores de flujo horizontal: Los Desarenadores de flujo horizontal son utilizados en instalaciones de pequeas poblaciones y consisten en un ensanchamiento del canal del pre tratamiento de forma que se reduzca la velocidad de flujo y decanten las partculas. Debe disearse con un canal paralelo para proceder a su limpieza que se realiza manualmente. Suelen instalarse con un canal Parshall a la salida que permite al mismo tiempo mantener la velocidad constante y medir el caudal.

b. Desarenadores de flujo vertical:

La unidad debe tener un volumen que reproduzca el tiempo total de floculacion que optimiza el proceso. Debe estar compuesta por varios canales con compartimentos de diferentes anchos que reproduzcan velocidades decrecientes entre el primer y el ltimo canal. El agua circula por los canales en forma vertical. Las pantallas para formar los compartimentos en cada canal, pueden ser tabiques de concreto, placas de asbesto cemento o madera machihembrada.

c. Desarenadores de flujo inducido:Los desarenadores de flujo inducido son de tipo rectangulares aireados. En estos equipos se inyecta aire por medio de grupos moto soplantes creando una corriente en espiral de manera que permite la decantacin de las arenas y genera una corriente de fondo. Adems el aire provoca la separacin de las materias orgnicas. De esta forma, dado que el depsito est aireado y se favorece la separacin de la materia orgnica, se reduce la produccin de malos olores. La separacin de las arenas puede ser manual o por medio de hidrocicln, en plantas de pequeo tamao. En plantas mayores se instalan sistemas de separacin mediante tornillos de Arqumedes o mediante clasificador alternativos de rastrillos o de vaivn. Estos dos ltimos lavan las arenas y vuelven a disminuir su contenido en materia orgnica.

2.6. FASES DEL DESARENAMIENTO

a) Fase de sedimentacin o decantacinDe una parte de las partculas slidas, acarreadas en suspensin por la corriente de un canal .Para lograr la primera funcin se busca crear en eldesarenador velocidades bajar y disminuir elgrado de turbulencia.b) Fase de purga (evacuacin) Del material slido decantado. Para que el desarenador pueda realizareficazmente su segunda funcin, debe crearse las condiciones para lograr durante la purga suficiente cantidad de transporte y lograr que los slidos sedimentados se dirijan hacia las ventanas, orificios o conductos de purga. Adicionalmente y para que la purga sea posible debe haber carga suficiente (desnivel) con respecto al ro. Al lugar alque descargan los sedimentos.

2.7. ELEMENTOS DE UN DESARENADORPara cumplir su funcin, el desarenador se compone de los siguientes elementos:2.7.1. Transicin de entrada: (Une el canal con el desarenador).La funcin principal de la transicin es permitir el gradual cambio de las lneas de corriente del canal a las naves desarenadores. Normalmente esta transicin tiene como ngulo central 25.Inevitablemente se tiene, en las naves desarenadoras, una corriente principal en el centro, debido a la inercia del agua. Para remediar esta situacin se colocan unas barras verticales y horizontales en el inicio de la transicin de entrada que rompen las corrientes principales.2.7.2. Cmara de sedimentacin: Son la parte principal dela estructura-En ellas se presenta la sedimentacin de las partculas, debido a que la velocidad ha descendido drsticamenteSegn Dubuat, las velocidades lmites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar diversas materias son: Para la arcilla 0.081 m/s Para la arena fina 0.16 m/s Para la arena gruesa 0.216 m/sDe acuerdo a lo anterior, la seccin transversal de un desarenador, se disea para velocidades que varan entre 0.1 m/s y 0.4 m/s, con una profundidad media de 1.5 m y 4 m.Observar que para una velocidad elegida y un caudal dado, una mayor profundidad implica un ancho menor y viceversa. La forma de la seccin transversal puede ser cualquiera aunque generalmente se escoge una rectangular o una trapezoidal simple o compuesta. La primera simplifica considerablemente la construccin, pero es relativamente cara pues las paredes deben soportar la presin de la tierra exterior y se disean por lo tanto como muros de sostenimiento. La segunda es hidrulicamente ms eficiente y ms econmica pues lasparedes trabajan como simple revestimiento. Con el objeto de facilitar el lavado, concentrando las partculas hacia el centro, conviene que el fondo no sea horizontal sino que tenga una cada hacia el centro. La pendiente transversal usualmente escogida es de 1:5 a 1:8.2.7.3. Vertedero: al final de la cmara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian, es por estoque la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un vertedero, quehasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre.Tambin mientras ms pequea es la velocidad de paso por el vertedero, menos turbulencia causa en el desarenador y menos materiales en suspensin arrastran.Como mximo se admite que esta velocidad puede llegar a v = 1 m/s. De la ecuacin de Francis para un vertedero rectangular sin contracciones, se tiene: (1)Donde:Q = caudal (m3/s)C = 2.0 (para vertederos de perfil Creager)C = 1.84 (para vertederos de cresta aguda)L = longitud de la cresta (m)h = carga sobre el vertedero (m)Siendo el rea hidrulica sobre vertedero:A = L h (2)La velocidad, por la ecuacin de continuidad, ser:

(3)Y la carga sobre el vertedero:h = (4)De donde para los valores indicados de v y C, se puede concluir que el mximo valor de h no debera pasar de 25 cm.Casi siempre el ancho de la cmara del desarenador no es suficiente para construir el vertedero recto y perpendicularmente a la direccin del agua. Por esto se le ubica en curva que comienza en uno de los muros laterales y continan hasta cerca de la compuerta de desfogue. Esta forma facilita el lavado permitiendo que las arenas sigan trayectorias curvas y al mismo tiempo el flujo espiral que se origina las alejas del vertedero.2.7.4. Compuerta de lavado o fondo: sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Para facilitar el movimiento de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte del 2 al 6%. El incremento de la profundidad obtenido por efecto de esta gradiente no se incluye en el tirante de clculo, sino que el volumen adicional obtenido se lo toma como depsito para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos.Es necesario hacer un estudio de la cantidad y tamao de sedimentos que trae el agua para asegurar una adecuada capacidad del desarenador y no necesitar lavarlo con demasiada frecuencia.

Para lavar una cmara del desarenador se cierran las compuertas de admisin y se abren las de lavado con lo que el agua sale con gran velocidad arrastrando la mayor parte de los sedimentos. Entre tanto el caudal normal sigue pasando al canal sea a travs del canal directo o a travs de otra cmara del desarenador.Una vez que est vaca la cmara, se abren parcialmente las compuertas de admisin y el agua que entra circula con gran velocidad sobre los sedimentos que han quedado, erosionndolos y completando el lavado (en forma prctica, el operario se puede ayudar de una tabla para direccional el agua, a fin de expulsa el sedimento del desarenador).Generalmente, al lavar un desarenador se cierran las compuertas de admisin. Sin embargo, para casos de emergencia el desarenador debe poder vaciarse inclusive con estas compuertas abierta. Por este motivo las compuertas de lavado deben disearse para un caudal igual al trado por el canal ms el lavado que se obtiene dividiendo el volumen del desarenador para el tiempo de lavado.Hay que asegurarse que el fondo de la o las compuertas est ms alto que el punto del ro al cual se conducen las aguas del lavado y que la ardiente sea suficiente para obtener una velocidad capaz de arrastrar las arenas.Se considera que para que el lavado pueda efectuarse en forma rpida y eficaz esta velocidad debe ser e 3 5 m/s.Muchas veces, esta condicin adems de otras posibles de ndole topogrfica, impiden colocar al desarenador, inmediatamente despus de la toma que es la ubicacin ideal, obligando desplazarlo aguas abajo en el canal.2.7.5. Canal directo: por el cual se da servicio mientras se est lavando el desarenador. El lavado se efecta generalmente en un tiempo corto, pero con si cualquier motivo, reparacin o inspeccin, es necesario secar la cmara del desarenador, el canal directo que va por su contorno, permite que el servicio no se suspenda. Con este fin a la entrada se colocan dos compuertas una de entrada al desarenador y otra al canal directo.En el caso de ser el desarenador de dos o ms cmaras, el canal directo ya no es necesario pues una de las cmaras trabaja con el caudal total mientras la otra se lava.2.8. FUNDAMENTOS DEL DISEO DE UN DESARENADOREl fundamento principal de diseo es disminuir la velocidad del agua, para que logren sedimentar las partculas en suspensin en una estructura que sea capaz a la vez, de ser limpiada en forma rpida y econmica. A estas estructuras se les conoce con el nombre Desarenadores.2.8.1. INFORMACIN BSICA PARA EL DISEOa. Caudal de Diseo:Las unidades en una planta de tratamiento sern diseadas para el caudal mximo diario b. Calidad fisicoqumico del agua:Dependiendo del la calidad del agua cruda, se seleccionarn los procesos de pre tratamiento y acondicionamiento previoc. Caractersticas del clima:Variaciones de temperatura y rgimen delluvias.

2.8.2. PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE UN DESARENADOR DEBERN DETERMINARSE LOS SIGUIENTES PARMETROS DE DISEO: Tamao de lapartcula inorgnica, mediante anlisis granulomtrico, que predominadurante la mayor parte del ao, especialmente en perodos lluviosos.

Velocidad de sedimentacin de las partculas minerales Vs (cm/s)a determinarse enensayos con columna de sedimentacin o adoptando frmulas segn sea el tamao de las mismas.

Velocidad de escurrimiento horizontal Uh en lazona de desarenacin, que deber serfuncin de la velocidad lmite de arrastre Va (cm/s).

Velocidad de paso por el vertedero de salida o carga hidrulica unitaria Q (m3/s), que deber ser baja paracausar la menor turbulencia y arrastre del material en la aproximacin del flujo.

Temperatura del agua predominante en perodos fros(TC)

2.8.3. CRITERIOS DE DISEO

Se han ido mencionando algunos criterios de diseo en la explicacin de los elementos de un desarenador. La funcin de esteacpite es complementar dicha informacin entregada. La altura de agua en el desarenador debe ser tal que no cause remanso en el canal de ingreso, lo contrario provocara sedimentacin en el canal. El clculo del desarenador se realiza con un proceso simple, como se ver posteriormente, sin embargo es de gran importancia calcular correctamente la velocidad cada. Incluso, actualmente muchos utilizan frmulas de velocidad de cada que slo estn en funcin del dimetro de la partcula, lo que tiene la consecuencia de disear un desarenador con igual de velocidad de cada en Puno yen Piura. De presentarse turbulencia y vrtices en el desarenador, el valor de velocidad de cada aumenta considerablemente ypor consiguiente disminuira la eficiencia. La concentracin de sedimentos aumenta el valor de velocidad de cada, por lo que si tenemos valores de concentracin en eldesarenador mayor a 2gr/l, debemos considerar una mayor longitud denaves desarenadoras. La operacin del desarenador es otrafase de importante, porejemplo, si dejamos acumularse demasiados sedimentos dentro de a nave, estaramos reduciendo el rea e decantacin porconsiguiente el valor de la velocidad aumenta y disminuye la eficiencia. La pendiente longitudinal de la nave desarenadora debe ser aproximadamente de 2 %, lo cual garantiza una buena capacidad de arrastre de sedimentos depositados. (Est pendiente se puede calcular con las frmulas deinicio de movimiento). 2.9. DESARENADORES DEACUERDO ASU USO2.9.1. Desarenadores con fines de irrigacinLa mayor parte de estos desarenadores se disean para extraer, de la masa fluida, partculas iguales o mayores a 0.2 mm. En la siguiente tabla observaremos una clasificacin del suelo por el tamao de sus partculas y concluiremos que la finalidad del desarenador es garantizar que gravas, arena gruesay arena media no entren al sistema de riego.

NombreTamaoenmm.A

arcillaMenor que 0.002

Limofino0.002a0.006Limo

Limomedio0.006a0.02

Limogrueso0.02a0.06

Arena fina0.06 a 0.2

Arena media0.2 a 0.6

Arena gruesa0.6 a 2

Grava2a100

2.9.3. Desarenadores para centrales hidroelctricasNo existe hasta unaprofunda investigacin para determinar eldimetro mximo de sedimento, que deber pasar poruna turbina sin queacelere el desgaste. Los criterios que actualmente se utilizan sonlos que figuran enlas siguientes tablas: Dimetro mximo de la arenasegn el tipo de turbina de lacentral hidroelctricaDimetro de partculas (d) a eliminar en el desarenador (mm)Tipo de turbina

1 30.4 10.2 0.4KaplanFrancisPelton

Dimetro de partculas en funcin de la altura de cadaDimetro de partculas (d) que son retenidas en el desarenador (mm)Altura de cada (H) (m)

0.1mma0.3mm0.3mma0.5mm0.5mma0.6mm0.6mma1.0mm1.0 mm a 3.0 mmMayora500m300a500m200a300m100a200mMenora100m

III. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO HIDRULICO

3.1. Clculo del dimetro de las partculas a sedimentar Los desarenadores se disean para un determinado dimetro de partcula, es decir, que se supone que todas las partculas de dimetro superior al escogido deben depositarse. Por ejemplo, el valor del dimetro mximo de partcula normalmente admitido para plantas hidroelctricas es de 0.25 mm. En los sistemas de riego generalmente se acepta hasta un dimetro de 0.5 mm. Se debe tener en cuenta el usar convenientemente la curva granulomtrica representativa del material en suspensin y fondo para un periodo de retorno equivalente a criterio del diseador (se sugiere 50 aos). Informacin bsica necesaria para determinar la cmara de colmatacin, determinacin del periodo de purga y el porcentaje de material en suspensin que no podr ser retenido. Para el uso de agua en agricultura, el dimetro mnimo de la partcula a eliminar seria de 0.5 mm, y para energa 0.2 mm. Para proyectar la decantacin del material de material slido de dimetro menor, el diseador deber utilizar otras tcnicas sobre la base de experiencias que permitan garantizar la eficiencia en la retencin. Tambin se debe prever a que lugares se va a orientar o depositar los materiales decantados. La seccin ms eficiente para decantar, resulta ser la compuesta por paredes verticales en la parte superior y trapecial en la parte inferior. En sistemas hidroelctricos el dimetro puede calcularse en funcin de la altura de cada como se muestra en la tabla 1, o en funcin del tipo de turbina como se muestra en la tabla 2.

Dimetro de partculas (d) que son retenidas en el desarenador (mm)Altura de cada (H) (m)

0.60.50.30.1100 200200 300300 500500 - 1000

Tabla 1: Dimetro de partculas en funcin de la altura de cada

Tabla 2: Dimetro de partculas en funcin del tipo de turbinasDimetro de partculas (d) a eliminar en el desarenador (mm)Tipo de turbina

1 30.4 10.2 0.4KaplanFrancisPelton

3.2. Clculo de la velocidad del flujo y en el tanqueLa velocidad en un desarenador se considera lenta, cuando est comprendida entre 0.20 m/s a 0.60 m/s. La eleccin puede ser arbitraria o puede realizar utilizando la frmula de Campo.v = (cm/s) (5)Donde:d = dimetro (mm)a = constante en funcin del dimetro

ad (mm)

514436< 0.1 0.1 - 1 > 1

3.3. Clculo de la velocidad de cada w (en aguas tranquilas)Para este aspecto, existen varias frmulas empricas, tablas y nomogramas, algunas de las cuales consideran: Peso especfico del material a sedimentar ( ps): gr/cm3 (medible) Peso especifico del agua turbia ( w): gr/cm3 (medible)As se tiene: Tabla 4 preparada por Arkhangelski, la misma que permite calcular w (cm/s) en funcin del dimetro de partculas d (en mm). La experiencia generado por Sellerio, la cual se muestra en el nomograma de la figura 3, la misma que permite calcular w (en cm/s) en funcin del dimetro d (en mm) La formula de Owens:

w= (6)Dnde:w = velocidad de sedimentacin (m/s)d = dimetro de partculas (m)=s peso especfico del material (g/cm3)k = constante que vara de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos, sus valores se muestra en la tabla 3

Tabla 3: Valores de la constante k Forma y naturalezaK

Arena esfrica Granos redondeados Granos cuarzo d>3mm Granos cuarzo d>0.7 mm9.358.256.121.28

Tabla 4: Velocidades de sedimentacin w calculado por Arkhangelski (1935) en funcin del dimetro de partculas.d (m) W (cm/s)

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.600.70 0.80 1.00 2.00 3.00 5.00 0.178 0.692 1.560 2.160 2.700 3.240 3.780 4.320 4.860 5.400 5.940 6.480 7.320 8.070 9.44 15.29 19.25 24.90

Tabla 5: Valores de la constante kForma y naturaleza k

Arena esfrica Granos redondeados Granos cuarzo d > 3 mm Granos cuarzo d < 0.7 mm

9.358.256.121.28

3.4. La frmula de Scotti - Foglieniw = 3.8 + 8.3 d (7)Dnde:w = velocidad de sedimentacin (m/s)d = dimetro de la partcula (m)Para el clculo de w de diseo, se puede obtener el promedio de los ws con los mtodos enunciados anteriormente.En algunos casos puede ser recomendable estudiar en el laboratorio la frmula que rija las velocidades de cada de los granos de un proyecto especfico.3.5. Clculo de las dimensiones del tanquea. Despreciando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacin, se pueden plantear las siguientes relaciones:Caudal: Q = b h v ancho del desarenador:.(8)Tiempo de cada:

Tiempo de sedimentacin:

De donde la longitud, aplicando la teora de simple sedimentacin es:

b) b. Considerando los efectos retardatorios de la turbulenciaCon el agua en movimiento la velocidad de sedimentacin es menor, e igual a w w, donde: w es la reduccin de velocidad por efectos de la turbulencia.Luego, la ecuacin (4.11) se expresa:

En la cual se observa que manteniendo las otras condiciones constantes la ecuacin (12) proporciona mayores valores de la longitud del tanque que la ecuacin (11).Eghiazaroff, expres la reduccin de velocidad como:

Levin, relacion esta reduccin con la velocidad de flujo con un coeficiente:W' = v m/s ... (14)Bestelli et al, considera:

Donde h se expresa en m.En el clculo de los desarenadotes de bajas velocidades se puede realizar una correccin, mediante el coeficiente K, que vara de acerado a las velocidades de escurrimiento en el tanque, es decir:

Donde K se obtiene de la tabla 6.Tabla 6: Coeficiente para el clculo de desarenadores de baja velocidad. Velocidad de escurrimiento (m/s)K

0.200.300.501.251.502

En los desarenadores de altas velocidades, entre 1 m/s a 1.50 m/s, Montagre, precisa que la cada de los granos de 1 mm estn poco influenciados por la turbulencia, el valor de K en trminos del dimetro, se muestra en la tabla 7.

CONCLUSIONES El siguiente trabajo da a conocer las distintas maneras de filtrar el agua para su mejor aprovechamiento del recurso hdrico. El trabajo realizado nos dio a conser las ventajas que tiene un desarenador. Pudimos observar que para realizar una buena obra hidrulica es necesario realizar un desarenador con la finalidad de evitar dems gastos posteriores en cada obra. Concluimos que el diseo de desarenador de tipo de flujo horizontal es ms eficiente y menor costo, que los dems tipos de desarenadores

RECOMENDACIONES El desarenador es necesario para un mejor funcionamiento del fluido. Es recomendable construir un desarenador en obras hidrulicas ya que nos brinda mayores beneficios. Se recomienta el uso de desarenadores de flujo horizontal por que genera menos costo y eficiente en su aplicabilidad Recomendamos que un diseo de desarenador es muy ventajoso y poco costoso para su construccin.

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