89 a. Cajón de entradas
Ancho del cajón (m) 0,6
Largo del cajón (m) 0,6
Altura del cajón de llegada (m) 0,6
distancia de la pantalla rompe presión adoptada (m) 0,2
Altura de la pantalla (m) 0,4
Ancho de la pantalla (m) 0,4
Espesor de la pantalla (m) 0,1
Tabla 62: Cajón de entrada Fuente: Cisneros, 2010
Sección: Rectangular
Ancho del canal (m): 0,3 ≤ B ≤ 0,7 Pendiente del canal: ≥ 0,5%
Capacidad del canal: Máx. de entrada a pretratamiento Altura máxima útil (m): 0,7
Altura de resguardo (m): > 0,4 Velocidad a Qmed (m/s): > 0,6 Velocidad a Qmáx (m/s): < 3,0
Modelo de cálculo de velocidad: v = 73R2/3S1/2 Caudal Máximo= 2.85 l/s = 0,00285 m3/s = Caudal máximo medido= 8 l/s
Caudal Medio= 1.57l/s = 0,00157 m3/s = Caudal medio medido= 3.8 l/s
Pendiente = 0.02 m/m
Coeficiente de Rugosidad de Manning (n)= 0.013 Ancho Adoptado = 0.30m
Altura del Canal= 0.40 m
Considerando las fórmulas del Manual de Depuración URALITA
K= constante de velocidad
Q= Caudal (m3/s)
n= Coeficiente de rugosidad Maning b= ancho del canal de llegada (m) S= pendiente del canal (%)
d= tirante de agua en el canal (m)
b=ancho del canal de llegada (m) K= constante de velocidad
De acuerdo a los datos presentados se tiene que: S=0.02
90 b = 0.3 m
n= 0.013
Para caudal máximo: Qmax= 0.008 m3/s K= 0.0182
d = 0.0255 R= 0.023 V= 0.88 m/s
Para caudal medio: Qmed= 0.0038 m3/s K= 0.00866
d = 0.015 R= 0.019 V= 0.775
Como altura de seguridad se adopta 0.4 m
Resumen de los datos de entrada al pretratamiento
Ancho de la pantalla 0,4 m
Calado del canal a caudal máximo 2,6 cm
Calado del canal a caudal medio 1,5 cm
Altura del canal 0,4 m
Longitud del canal 1 m
Desnivel del canal 2 cm
Tabla 63: Dimensionamiento de entrada al cajón Fuente: Autor- Cisneros, 2010
b. Longitud de transición al canal de entrada
b1 = ancho del desarenador
b2= ancho del canal de rejillas a= ángulo de transición L= longitud de transición
91 c. Diseño de las Rejas de desbaste
- Barras de sección circular : 10 mm de diámetro.
- El espaciamiento entre barras varía entre 25 mm y 50 mm. Para un mejor rendimiento, se adoptar un espaciamiento de 25mm.
- Las dimensiones y espaciamiento entre barras deben mantener la velocidad del canal entre 0,4 m/s y 0,75 m/s, para los caudales mínimo y medio. Entre 0.70 m/s y 2,50 m/s para el caudal máximo.
El ancho en la zona de rejillas se da por:
(s+a) + s
a (mm) = anchura de las barras
b( mm)= ancho del canal en zona de rejillas c (mm)= ancho del canal de entrada s (mm) = separación útil entre barras
El número de barras se define en base a:
b =( 0.3 / 0.025) (0.025+0.01) + 0.025= 0.445 m aprox 0.50 m n= (0.5-0.025)/ ( 0.01+0.025) = 12
Tabla 64: Perdidas de energía en la rejilla (kirshmer) Fuente: Manual de depuración Uralita, 2010 – Cisneros 2010
92 Perdida de energía:
F=factor de fricción
e=Espaciamiento entre barras (m) V=Velocidad (m/s)
s=Diámetro de barras (m)
φ=Ángulo de inclinación de rejilla (o)
hf = 1.79 x (0.025/0.01) ^ 4/3 x (0.75^2 / 2 * 9.81) * sen 60 ) = 0.151
Perdida en la rejilla. H min = 0.15 m por lo tanto adopto este dato H = 0.16
Área de rejilla
A= Qmax/ V
A= 0.008 / 0.75 = 0.01067 Tirante de agua en la rejilla
h = A/b = 0.01067/ 0.4= 0.026 Altura de la rejilla
H rej= 0.026 + 0.10+ 0.16= 0.286
BL= borde de seguridad 0.10 m
Aunque la altura es de 28.6 cm, se opta por 40 cm ya que es la altura recomendada en estos casos.
Longitud de la rejilla
L= 0.4/ sen 60 = 0.60 m
Según la norma de la SSA (Ecuador) la velocidad en la rejilla a Qmed debe estar entre 0,4 y
93 S= 0.02 m/m
n= 0.013 b=0.50m
Para caudal máximo. Q max= 0.008 m3/s K=0.00466
d =0.015 r= 0.015 v=0.66
Para caudal medio Q max= 0.0038 m3/s K=0.00222
d =0.0089 r= 0.012 v=0.57
Resumen de los datos de desbaste
Ancho del canal en la zona de rejilla 0,5 m
Altura del canal 0,4 m
Longitud del canal 1 m
Numero de barras 12 u
Ancho de los barrotes de las rejillas 15 mm
Separación útil entre barrotes 25 mm
desnivel del canal 2 cm
Velocidad a paso medio de caudal 0,7 m/s
Velocidad a paso máximo de caudal 0,79 m/s
Tabla 65: Datos de desbaste Fuente: Autor- Cisneros, 2010
d. Longitud de transición al canal de desbaste
L= (0.5 – 0.3 )/ (2 (tang 12.5))= 0.45 m e. Diseño del desarenador
94
Tabla 66: Información típica de desarenadores de flujo horizontal Fuente: Metcalf y Eddy, pag (523 Vol2) – Cisneros 2010
Por lo tanto, para el diseño se adoptó: Tiempo de Retención = 60 s
Velocidad Horizontal (VH)= 0.30 m/s Diámetro (ø )= 0.20mm
Velocidad de sedimentación=0.27 m/s
Peso específico de arenas (Cs)= 2,65 gr/cm3 Periodo de Limpieza = 7 días
Área del Desarenador
A= Qmax/ V A= 0.008 / 0.30 = 0.02666 Relación B = 2h (recomendada por norma de la SSA-Ecuador),
Área Requerida:
Carga hidráulica= Qmed/A
Para lo cual se establece que:
A= b * l
Entonces
l/b= 1.5
95
√
= 0.1331
Pero se opta por h = 0.20m
Ancho del desarenador
b = 2h = 2 * 0.20 = 0.40 m
Altura de sedimentación hs es de 0,20m (Norma SSA-Ecuador), Por tanto, la altura total será:
ht= 0.2+0.2 = 0.4 m Considerando lo establecido para desarenadores :
1 < b/ h < 5
b/ h = 0.4/0.2 = 2 por lo tanto cumple la condición
Volumen de agua = Q med * tiempo ,
Se ha considerado un período de 7 días Caudal medio medido= 3.8 l/s
Caudal máximo medido= 8 l/s
Vol= 3.8 (86400/1000) * 7 = 2298.24 m3
Volumen de sólidos a retenerse
La arena que se recolecta en el desarenador según Petia Mijaylova Nacheva pág. 81, varía de 75 a 90 lts por cada 1000 m³ de AR.
Para los cálculos a continuación se tomó el valor de 80 lats/1000 m³ (AR), Vsr = volumen de agua * Volumen arena / 1000000
Vsr= 2298.24 * 80 /1000000=0.1838 m3
Longitud del desarenador: Según la norma de la SSA (Ecuador), a la longitud Ld se debe
Incrementar entre el 30 - 50% . Se adoptó 40%,
96
Ld= Vsr/ hs x b
Ld= 0.18/ (0.2*0.4) = 2.25 Lu= 2.25*1.4= 3.15
Según la norma de la SSA (Ecuador), la relación mínima entre el largo y la altura de agua debe ser como mínimo 25.
Lu / ht > 25
3.15 / 0.2 = 15 no cumple
Por lo tanto se opta la longitud mínima para cumplir esta condición que es de 5 mt Chequeo.
Volumen útil = ld * h * b = 0.40 m3 Periodo de retención.
Tr = V útil / Q max = 0.4 / 0.008= 50 > 30 cumple con la condición según el manual de Uralita, 2002.
Resumen de datos del desarenador
Ancho del desarenador 0,4 m
Ancho del desarenador doble cámara 1 m
Altura libre de agua, útil 0,2 m
altura de sedimentación 0,2 m
Altura total del desarenador 0,4 m
Longitud total del desarenador 5 m
Volumen de solidos retenido 0,18 m3
Volumen útil del desarenador 0,4 m3
Periodo de retención 50 s
Tabla 67: Resumen de datos del desarenador Fuente: Autor- Cisneros, 2010
f. Longitud de transición al canal de entrada al desengrasador L = ( 1 – 0.4 ) / ( 2 tan 12.5) = 1.35 m g. Diseño del canal de entrada al desengrasador
Según la norma de la SSA (Ecuador) la velocidad en la rejilla a Qmed debe estar entre 0,4 y 0,75 m/s las siguientes fórmulas son para canales rectangulares:
S= 0.02 m/m n=0.013 b=0.40m
97 Para caudal maximo
Q= 0.008 m3/s K=0.0085 d = 0.019 v= 0.66
Para caudal medio
Q= 0.0038 m3/s K=0.0040 d = 0.011 v= 0.57
Para el sistema se opta por 40 cm.
Resumen de los datos de entrada al desengrasador
Ancho del canal 0,4 m
Calado del canal a caudal máximo 2,5 cm
Calado del canal a caudal medio 2,1 cm
Altura del canal 0,4 m
Longitud del canal 1 m
Desnivel del canal 2 cm
Tabla 67: Resumen de datos de entrada al desengrasador Fuente: Autor - Cisneros, 2010
h. Desengrasador
La cantidad de grasas para aguas residuales se considera de 24g/hab/ día o el 28% de los sólidos en suspensión.
Sólidos en Suspensión = 95 mg/l Cantidad de grasas = 23.75 mg/l
Carga hidráulica = 4 l/(s x m2) Según: Norma de la SSA-Ecuador.
Tr - Periodo de Retención = 4 mín. (En las unidades de pequeño tamaño)
Superficie de desengrasado.
A = Q / CS = 8/4 = 2 m2
Carga Hidráulica l ( s x m2)
Se adopta una relación largo/ancho de 1.5,
98 Longitud del desengrasador
L= 1.5 b = 1.5 * 1.15 = 1.725
Pero se opta por una longitud de 2 m
Volumen del desengrasador
Vol = Q max * Tr = 0.008 * 4 * 60 = 1.92 m3 Altura del desengrasador
H = vol / A = 1.92 / 2 = 0.96 m
Resumen de los datos del desengrasador
Ancho del desengrasador 1,2 m
Longitud del desengrasador 2 m
Altura del desengrasador 1 m
Tabla 68: Resumen de datos del desengrasador Fuente: Autor