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TRABAJO ENCARGADO
Diseñar un desarenador para sedimentar las partículas que conduce un
canal de riego, diseñado en tierra, con un caudal de 1m3
s.
Datos:
Peso específico del material a sedimentar ps=2.43gr /cm3.
Peso específico del agua pw=1.03 gr /c m3
Solución
1) Cálculo del diámetro de las partículas a sedimentar:
Considerando diámetro arena fina d=0.2mm
2) Cálculo de la velocidad del flujo v :
v=a√d
v=44 √0.2
v=0.20m /s De baja velocidad 0.20-0.60 m /s.
3) Calculo de la velocidad de caída w.
Existen varias fórmulas empíricas, tablas y monogramas.
3.1 Por Arkhangelski.
Tabla en la cual determinamos w(cm/s) en función del diámetro de partículas d (mm).
Velocidades de sedimentación w calculado por Arkhangelski (1935) en función del
diámetro de partículas
w=2.160cm / s
3.2 Por sellerio.
Permite calcular w (cm/s) en función del diámetro de partículas d (mm).
w=2cm /s
3.3 Por Owens.
w=k √d ( ps−1)
k=8.25
d= 0.0002m
ps=2.43gr /cm3
w=6.2cm /s
NO CONSIDERA
3.4 Por Sudry.
Haciendo uso del monograma permite calcular w (cm/s) en función del diámetro de partículas d (mm) y del peso específico del agua pw=gr /cm3.
pw=1.03 gr /c m3
w=2.3cm / s
3.5 Por Scotti-Foglieni
w=3.8√d+8.3d
d= 0.0002m
w=5.54 cm /s
Se tomará el promedio de los w obtenidos:
w=2.160+2+2.3+5.544
w=0.0283m / s
4) Cálculo de las dimensiones del tanque.
4.1 Despreciando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentación.
Ancho del desarenador: asumiendo h=3mQ=bhv
Q=1m3/s
v=0.20m /s
b=1.67m = 1.70m
Longitud:
L=hvw
w=0.0283m / s
L=21.20m
Tiempo de sedimentación:
t= hw
t=106s
Volumen de agua conducido en ese tiempo:
V=Qt
V=106m3
Verificando la capacidad del tanque:
V=bhL
V=108.12m3
4.2 Considerando efectos retardatorios de la turbulencia:
Según Bestelli et al: Según Levin:W '=αv
α=0.132√h
W '=0.016m /s
α=0.08 rad
Según Eghiazaroff:
w '= v5.7+2.3h
w '=0.0159m /s
La longitud corregida:
L=khvw
w=0.0283 k=1.25
L=26.50m
Para facilitar el lavado en el fondo del desarenador tendrá una pendiente del 2%.
5) Cálculo de la longitud de transición
L=T 1−T 2
2 tg22.50
T 1=espejo de aguadel desarenador
T 2=espejo de aguadel canal
Considerando el Ancho canal rectangular:
b=T2=4
para T1 :
Q=A53
n P23
√s
Z=5
S=2%o
n= 0.018 tierra limpia sección nueva.
A=1.70 y+5 y2
P=1.70+2 y √1+52
y=0.57m
T1 =b+2zy=7.40m
L=T 1−T 2
2 tg22.5 °
L=4.10m
6) Longitud del vertedero:
L= Q
Ch32 C=2 perfil Creager h=0.25m siempre
L=4m
6.1 Cálculo del ángulo central α y el radio R con que se traza la longitud del vertedero.
α1−cos α
=180Lπb
α1−cos α
=180 x 4πx 1.70
interpolando
Por tanteo α=52.58 °
6.2 Cálculo de R:
R=180 xLπα
R= 180x 4πx52.58
R=4.36m
6.3 Cálculo de la longitud de la proyección longitudinal del vertedero (L1).
L1=R sinα
L1=3.46m
6.4 Cálculo de la longitud promedio (L−¿ ¿)
L−¿=
L+L12
¿
L−¿=3.73m¿
6.5 Cálculo de la longitud total del tanque desarenador.
LT=Ltanque+Ltransicion+L−¿ ¿
LT=21.20+4.10+3.73=?
Cálculos complementarios