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UNIVERSIDAD “CESAR VALLEJO” - TRUJILLO
Facultad de IngenieríaEscuela Profesional de Ingeniería Civil
TEMA : DISEÑO DE UN DESARENADOR
NOMBRE DEL CURSO : OBRAS HIDRÁULICAS
PROFESOR : ING. HANSEL PAZ MURO
FECHA : TRUJILLO, 09 DE OCTUBRE DE 2014.
INTEGRANTES CÓDIGO
ZÁRATE ASMAT, EDUARDO SALOMÓN 2112079932
OBSERVACIONES:
1.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………
2.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………
3.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………
4.- ……………………………………………………………………………………………………………………………………
NOTA:……............................. ................................................
EN NUMERO EN LETRA FIRMA DEL PROFESOR
INFORME Nº 004 – 2014 - 1 - UCV/FAI/EIC/ESZA
Escuela de Ingeniería CivilObras Hidráulicas
AL : ING° Hansel Paz MuroDocente del Curso de Obras Hidráulicas
DEL : Alumno: Zárate Asmat, Eduardo Salomón
ASUNTO : Diseño de un Desarenador
FECHA : Trujillo, 09 de Octubre de 2014
Zarate Asmat, Eduardo Salomón
Docente: Ing. Hansel Paz Muro Página 2
Escuela de Ingeniería CivilObras Hidráulicas
DISEÑO DE UN DESARENADOR
Se propone diseñar un desarenador de baja velocidad (v < 1m/s) con el
objetivo de separar y remover después el material sólido que lleva el agua
de un canal de caudal Q=9m3 /s
1. Diámetro de las partículas a sedimentar:
En este caso el material sólido a sedimentar consiste en partículas
de grava:
d=0.3mm
2. Cálculo de la velocidad del flujo v en el tanque:
Utilizamos la fórmula de Camp:
v=a∗√d
Donde:
d = diámetro (mm) = 0.3 mm
a = constante en función del diámetro = 44
v=44∗√0.3v=24.10cm /s=0.24m /s
3. Cálculo de la velocidad de caída w:
Consideramos a:
3.1. Arkhangelski:
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Tabla en la cual determinamos w (cm/s) en función del diámetro de
partículas d (mm).
Para un diámetro de d=0.3 mm
El w será (según la tabla mostrada):
w=3.34 cm /s=0.0324m / s
3.2. Nomograma Stokes y Sellerio:
Permite calcular w (cm/s) en función del diámetro d (mm)
Según Stokes: w=6cm /s=0.06m /s aprox.
Según Sellerio: w=3.5cm / s=0.035m /s aprox.
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3.3. Owens:
Propone la fórmula:
w=k∗[d∗( ps−1 )]0.5
Donde:
ps=1.70gr /cm3
K= Constante que varía de acuerdo con la forma y naturaleza de los
granos se tomará un valor ubicado entre 9.35 y 1.28 → k=5.2
w=5.2∗[0.0003∗(1.70−1 )]0.5
w=0.0754m /s
3.4. Scotti – Foglieni:
Calculamos w a partir de la fórmula:
w=3.8∗d0.5+8.3∗d
w=3.8∗0.00030.5+8.3∗0.0003
w=0.0683m / s
Se tomará el promedio de los w obtenidos y obtendremos:
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w=5.422cm /s=0.05422m / s
4. Cálculo de las dimensiones del tanque:
Calculamos:
Ancho del desarenador: (Asumimos un h=3.20 m.)
b= Q(h∗v )
b= 9(3.20∗0.24 )
b=11.72m→b=11.8m
Longitud del desarenador:
L=(h∗v)
w
L=(3.20∗0.24 )0.0542
L=14.17m≈15m
Tiempo de sedimentación:
t= hw
t= 3.200.0542
t=59.04 s≈60 s
Volumen de agua conducido en ese tiempo:
V=Q∗t
V=9∗60
V=540m3
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Verificando la capacidad del tanque:
V=b∗h∗L
V=11.8∗3.20∗15
V=566.40m3
Se verifica que V tanque>V agua
Para facilidad del lavado al fondo del desarenador se le dará una
pendiente del 2%. Esa inclinación comienza al finalizar la
transición.
5. Cálculo de la longitud de la transición:
Para el diseño de la transición se puede utilizar la fórmula de Hind:
¿=(T 1−T 2)/ [2∗tg (22.5 º )]
Donde:
T 1 = Espejo de agua del desarenador = b = 11.8 m
T 2 = Espejo de agua en el canal = 3.4 m
El canal que antecede a la transición posee las siguientes
características:
- Sección: Rectangular
- Base del canal: bC = 3.4 m
- Tirante: YC = 1.6
- Velocidad: v = 2.4 m/s
- Froude: Fc = 0.48 (Flujo sub – crítico)
Luego:
¿=(11.8−3.4 )/[2∗tg (22.5º )]
¿=10.14m≈10.20m
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6. Cálculo de la longitud del vertedero al final del tanque (Lv)
Aplicamos la siguiente fórmula:
Lv= Q
(C∗h1.5 )
Donde:
- V máx. = 1 m/s
- H máx. = 0.25 m
- Q=9m3 /s
- C = 2 (perfil tipo Creager)
Luego:
Lv= 9
(2∗0.251.5 )
Lv=36m
7. Cálculo del ángulo central α y el radio R con que se traza la longitud
del vertedero:
7.1. Cálculo de α
180∗Lvπ∗b
= α(1−cosα)
180∗36π∗11.8
= α(1−cosα )
α=39.048 º
7.2. Cálculo de R:
R= b(1−cosα )
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R= 11.8(1−cos39.048 º )
R=53m
8. Cálculo de la longitud de la proyección longitudinal del vertedero (L1)
L1=R∗senα
L1=53∗sen (39.048º )
L1=33.39m
9. Cálculo de la longitud promedio (L)
L=L+L12
L=36+33.392
L=34.70m
L=35m
10.Cálculo de la longitud total del tanque desarenador (LT)
LT=¿+L+L
LT=10.14+14.17+34.70
LT=59.01m
11.Cálculos Complementarios:
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11.1. Cálculo de la caída de fondo:
∆ z=L∗S
Donde:
L = LT - Lt
S = Pendiente del fondo del desarenador (2%)
Luego:
∆ z=(59.01−10.14)∗2
100
∆ z=0.9774m
∆ z ≈1m
11.2. Cálculo de la profundidad del desarenador frente a la
compuerta de lavado:
H=h+∆ z
H=3.20+1
H=4.20m
11.3. Cálculo de la altura de cresta del vertedero respecto al
fondo:
hc=H−0.25
hc=4.20−0.25
hc=3.95m
11.4. Cálculo de las dimensiones de la compuerta de lavado:
La compuerta funciona como un orificio siendo su ecuación:
Q=Cd∗Ao ¿ (2∗g∗h )0.5
Donde:
Cd = Coeficiente de descarga = 0.6
h = Carga sobre el orificio
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9=0.6∗Ao ¿ (2∗9.81∗4.20 )0.5
Ao=9
0.6∗(2∗9.80∗4.20)0.5
Ao=1.65m2
l=√1.65l=1.285m
l=1 .30m
11.5. Cálculo de la velocidad de salida:
v= QAo
Donde:
v = velocidad de salida por la compuerta, debe ser de 3 a 5 m/s,
para el concreto el límite erosivo es de 6 m/s
Luego:
v= 91.30
v=6.92m /s (Caudalerosivo)
Por lo tanto debemos aumentar la sección de salida, asumimos l =
1.8 m
v= 91.80
v=5m /s , valor por debajode lavelocidad erosiva
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