Universidad Nacional de Ingeniería

Facultad de Ingeniería Civil

ESCALONADO N° 2
CÁLCULO PARA EL DISEÑO DE UN DESARENADOR

Curso: Irrigacion / HH413-G

Docente: Ing. Alfredo Javier Mansen Valderrama
Ing. Jorge Luis Nuñez Smith
Estudiantes: Edilberto Junior, Rodríguez Huamán 20012512F
Ciclo: 2021-1

2021
1.- CÁLCULO DEL DIÁMETRO DE LAS PARTÍCULAS A SEDIMENTAR

Los desarenadores se diseñan para un determinado diametro de párticulas, es decir,

que se supone que todas las particulas de diametro superior al escogido debe depositarse.
por ejemplo el valor de diametro maximo de particula normalmente admitido para plantas
hidroelectricas es de 0.25 mm. . En lo sistemas de riego generalmente se acepta hasta
diametros de 1.5 mm.

DATOS:
D= 1.5 mm Diametro de la Particula
Q= 750 L/s Caudal de Diseño
n= 0.018 Rugosidad de Manning HºCº
i= 2 %o pendiente Entrada y Salida del canal

2.- CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FLUJO

La velocidad en un desarenador se considera lenta cuando esta comprendida entre 0,10 a 0,60 m/s.

La eleccion puede ser arbitraria o puede realizarse o utilizando la formula de Camp.

V d = a d

Donde:
Vd= velocidad de escurrimiento cm/s
d= 1.5 diametro mm.
a= 36 constante en funcion al diametro

Diametro D (mm) a
D < 0,1mm 51
0.1mm< D< 1mm 44
D > 1mm 36

V = 36
d
1 .5
Vd= 44.09 cm/s

Vd= 0.44 m/s velocidad de escurrimiento

3.- ANCHO DE CÁMARA (asumido)

B= 1.5 m

H
Tomando en cuenta que: 0 .8   1 relacion H/B = 0.80 OK!
B

4.- ALTURA DE LA CÁMARA DE SEDIMENTACIÓN

Q
H =
v*B
 Q
H =
v*B

Caudal de diseño: Q= 0.75 m3/s

Por lo tanto: H= 1.134023 m

por lo que asumimos: H= 1.2 m

Verificacion del tipo de Flujo

Q
V =
A

V= 1.0416667 m/s

Numero de Reynolds V * Rh Laminar: Re<2000

Re = Transcisional: 2000<Re<4000
v
Donde: Turbulento: Re > 4000
V= 1.04167 velocidad del flujo
Rh= 0.30 radio Hidraulico de la seccion que fluye el caudal
v= 0.0000010070 20º C viscosidad del fluido

Re= 310327.7061 Flujo Turbulento

5.- CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN

FLUJO LAMINAR
Velocidad de Sedimentacion según Diametro de la Particula
D (mm) Vs (cm/s)
0.05 0.178
0.1 0.692 D= 1.5 mm (diámetro de la partícula)
0.15 1.56
0.2 2.16 Interpolacion si fuese necesario
0.25 2.7 D mm Vs (cm/s)
0.3 3.24 1 1 9.44
0.35 3.78 2 1.5 Vs
0.4 4.32 3 2 15.29
0.45 4.86
0.5 5.4 Vs = 12.365 cm/s
0.55 5.94 Vs= 0.12365 m/s
0.6 6.48
0.7 7.32
0.8 8.07
1 9.44
2 15.29
3 19.25
5 24.9

FLUJO TURBULENTO

4* g *D
Vs = ( s − 1) *
3*c
 Donde:
Vs= velocidad de sedimentacion(cm/s)
λs= 2.625 peso especifico de las particulas (g/cm3) practicamente invariable 2,60-2,65
g= 9.81 aceleracion de la gravedad (m/s2)
D= 0.15 diametro de las particulas (cm)
c= 0.5 coeficiente de resistencia de los granos c= 0,5 granos redondos

Vs= 2.5251733 cm/s

Vs= 0.0252517 m/s

6.- TIEMPO DE RETENCIÓN

H
T s
=
V s

Turbulento Ts= 47.5215 s. tiempo que demora la particula en caer desde la superficie al fondo.

Laminar Ts= 9.705 s. tiempo conciderando flujo Laminar

7.- LONGITUD DE LA CÁMARA

Flujo Laminar

L = k *V d
*t S

Donde:
L= Longitud de camara (m)
k= Coeficiente de seguridad

k es un coeficiente de seguridad usado en desarrenadores de bajas velocidades para tomar en cuenta los
efectos de la turbulencia y depende de la velocidad de escurrimiento de acuerdo a la siguiente tabla:

Coeficiente de Seguridad

Velocidad de escurrimiento
K
(m/s)
0.2 1.25
0.3 1.5
0.5 2

Interpolacion si fuese necesario

Vd k
1 0.3 1.5
2 0.44 k
3 0.5 2

k= 1.8523 cm/s

L = k *V d
*t S

L= 7.92574 m
 Constructivamente Se asume L= 8 m

Flujo Turbulento

L = k *V d
*t S

Donde:
L= Longitud de camara (m)
k= Coeficiente de seguridad

k es un coeficiente de seguridad usado en desarrenadores de bajas velocidades para tomar en cuenta los
efectos de la turbulencia y depende de la velocidad de escurrimiento de acuerdo a la siguiente tabla:

Coeficiente de Seguridad

Velocidad de
K
escurrimiento (m/s)
0.2 1.25
0.3 1.5
0.5 2

Interpolacion si fuese necesario

Vd k
1 0.3 1.5
2 0.44 k
3 0.5 2

k= 1.8523 cm/s

L = k *V d
*t S

L= 38.8099 m

Se asume L= 39 m

8.- TRANSICIÓN DE ENTRADA T −T

L T
= 2 1
o
2 * Tan (12 . 5 )
donde:
LT: longitud de la transicion m
T2: 1.5 Espejo de agua en la camara de sedimentacion (m)
T1: 1.2 Espejo de agua en el canal de entrada (m)

LT = 0.6766063 m
por fines constructivos LT = 0.70 m

9.- DIMENSIONAMIENTO FINAL :

 Transicion de Entrada y Salida

T1 1 T2

Lt

0,70 m

Canal de Ingreso Desarenador Canal de salida

1,2 m 1,5 m

39 m