DISEÑO DE DESARENADOR

I.-PARAMETROS DE DISEÑO
Condiciones de la Tuberia de Entrada
Q = 0.02498 m3/s Qmediodiario+5%
Qo = 0.07894 m3/s Caudal a tubo lleno
V = 0.8561 m/s
Vo = 0.8561 m/s
D = 0.315 m
S = 0.0045 m/m pendiente m/m
d = 0.1262 m lamina de agua en tuberia
Condiciones de Diseño del Desarenador
Periodo de Diseño = 20 años
Numero de modulos = 2
Caudal medio diario = 23.79 l/s proyectado
Caudal maximo diario = 30.92 l/s proyectado
Caudal medio diario = 22.03 l/s año cero
Requerimiento agua en planta = 1.100 l/s 3% - 5% del Qmax diario
Caudal de Diseño de cada modulo = 23.79 l/s
Remocion de particulas de diametro: d = 0.05 mm
Porcentaje de Remoción = 75 %
Temperatura = 18 ºC (dato Hoja 2)
Viscocidad Cinematica = 0.010618 cm2/s (dato de tabla viscocidad )
Grado del Desarenador: n = 1 sin deflector
Relacion longitud / ancho = 4 : 1 L : B entre 3 / 1 a 5/1
Cota de la lamina en la tuberia de entrada = 143.50 Dato Topo + H canales+watercad
Cota de fondo en la tuberia de entrada = 143.37 Dato Topo + H canales+watercad
Cota de la corona de muros = 144.00 Diseño +0.50 de lamina de entrada
Peso especifico de la particula de arena: ρs = 2.65
Calculo de los Parametros de Sedimentacion
Velocidad de Sedimentacion de la particula: d = 0.05 mm
= 0.212 cm/s
𝑉𝑠=(𝑔.
(ρ_𝑠−ρ))/
Numero
(18.μ)de𝑑^2
Hazen Vs : velocidad de sedimentacion efectiva
𝑉𝑠/𝑉𝑜= Ɵ/𝑡" "
Vo : velocidad de sedimentacion teorica = Q/A

Remocion (%)
Condiciones 87.5 80 75 70 65 60 55 50
n = 1 7.00 4.00 3.00 2.30 1.80 1.50 1.30 1.00
n = 3 2.75 1.66 0.76
n = 4 2.37 1.52 0.73
Maximo teorico 0.88 0.75 0.50

𝑉𝑠/𝑉𝑜=
Ɵ/𝑡" " =
Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR
 Para n = 1 𝑉𝑠/𝑉𝑜=
Remoción = 75 % Ɵ/𝑡" " = 3.00

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

Tabla : Viscocidad Cinematica Geometria del Tan
Asumiendo la profu
Temperatura Densidad Viscosidad Viscosidad Cinematica (η) = 1.06180 Tiempo que tarda l
𝑥 〖 10 〗 ^(−
°C (gr/cm3) Cinematica 2) 𝑐𝑚2/𝑠𝑒𝑔
0 0.99987 1.79230 𝑡=𝐻/𝑉_𝑠
1 0.99993 1.73210 =
2 0.99997 1.67410
3 0.99999 1.61930 Periodo de Retenci
4 1.00000 1.56760
5 0.99999 1.51880 Ɵ=
6 0.99997 1.47260
7 0.99993 1.42880 El Volumen del tan
8 0.99988 1.38740 V=Ɵ.Q
9 0.99981 1.34790
10 0.99973 1.31010 Area Superficial de
11 0.99963 1.27400
12 0.99952 1.23960
As
13 0.99940 1.20680
14 0.99927 1.17560
15 0.99913 1.05900 Dimensiones del Ta
16 0.99897 1.11680
B
17 0.99880 1.08880
18 0.99862 1.06180 L
19 0.99843 1.03560
20 0.99823 1.01050 Carga Hidraulica S
21 0.99802 0.98630
22 0.99780 0.96290
q
23 0.99757 0.94030
24 0.99733 0.91860
25 0.99707 0.89750 La carga hidraulica
26 0.99681 0.87740 debe corresponder a
27 0.99654 0.85810
28 0.99626 0.83940 Vo
29 0.99597 0.82140
30 0.99568 0.80390
do
31 0.99537 0.78700
32 0.99505 0.77080
33 0.99473 0.75510
34 0.99440 0.73980 Relacion de Tiemp
35 0.99406 0.72510 Ɵ/𝑡" "
36 0.99371 0.71090
=𝑉𝑠/𝑉𝑜
37 0.99336 0.69710 =
38 0.99299 0.68390 Se removeran en con
39 0.99262 0.67110 Pero considerando l
horizontal variable),

d
Velocidad Horizon
Vh

Velocidad Horizon

Vh max

Vh
Vo

Velocidad Horizon

𝑉ℎ<𝑉𝑟= √("(" 8
_█(𝑠 @" " )−"ρ)

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

 Vh =

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

 Geometria del Tanque de Sedimentacion
Asumiendo la profundidad util de sedimentacion, H igual a = 1.50 m
Tiempo que tarda la Particula en tocar fondo sera:

𝑡=𝐻/𝑉_𝑠 150
=
708 seg I.-Operación inicial (añ
= 0.212

Periodo de Retencion Hidraulica sera: Caudal de operación

limites del periodo de retencion de 0.5 a 4 hr
Ɵ= 3 x 708 = 2125 seg = 0.59 horas (0.50 hr < Ɵ < 4 hr)
Periodo de Retencion H
El Volumen del tanque sera:
V = Ɵ . Q = 2125 x 0.02379 = 50.56 m3
Ɵ =
Area Superficial del tanque

V 50.56 33.708386 m2 Carga Hidraulica Supe

= = =
H 1.50

Dimensiones del Tanque L : B = 4 : 1

q =
As ^0.5 33.708386322 ^0.5 2.90 m
= ( ) = ( ) =
4 4
= 4 x B = 4 x 2.90 m = 11.61 m
II.-Operación durante
Carga Hidraulica Superficial del tanque
limites de carga hidraulica 15 a 80 m3/m2.dia
Q 0.02379 0.0007058 m3/m2.seg = 60.98 m3/m2.dia (15 < q < 80 m3/m2.dia)
= = =
As 33.71 Uno de los modulos sale
tratamiento llegue el cau
La carga hidraulica superficial es igual a la velocidad de sedimentacion de la particula critica en condiciones teoricas Vo , la cual
debe corresponder a la de un diametro menor:
Caudal de operación
= q = 0.0007058 m/seg = 0.071 cm/seg
√((𝑉_(𝑜 ) 𝑥 = 0.0029 cm = 0.03 mm Periodo de Retencion H
= 18 𝑥
μ)/(𝑔 𝑥
(ρ_𝑠−ρ)))
Ɵ =
Relacion de Tiempo igual a la relacion de Velocidades
Ɵ/𝑡" " 0.212
= 3.00
0.071
=𝑉𝑠/𝑉𝑜
= Carga Hidraulica Supe
Se removeran en condiciones teoricas particulas hasta un diametro igual a = 0.03 mm
Pero considerando las condiciones reales (flujo no uniforme, corrientes de densidad, cortocircuitos, zonas muertas, velocidad
horizontal variable), el diametro maximo posible de ser removido se aumenta a :
q =
= 0.05 mm
Velocidad Horizontal :
Q Vo.L 0.02379 x 100 0.071x11.61 0.546 cm/seg
Vh = = = = =
W H 1.5x2.9 1.50 En esta condicion tempo

Velocidad Horizontal Maxima:

Vh max = 20 Vs = 20 x 0.2117 = 4.23 cm/seg Condicion 1

Vh = 7.7411898 9< Vh/Vo<15 Condicion 2 (ok)

Vo

Velocidad Horizontal vs Velocidad de Arrastre k = 0.04 sedimentacion de arenas

f = 0.03 sedimentacion de arenas
𝑉ℎ<𝑉𝑟= √("(" 8𝑘/𝑓 " .g.(" "ρ"
_█(𝑠 @" " )−"ρ) d " ) = 293.81627 cm/seg Condicion 3 (ok)

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

Vh = 4.23 < Vr = 293.81626912 cm/seg

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

 Condiciones de Operación de los Modulos

VERTEDERO DE SALID
I.-Operación inicial (año cero)
(𝑄/
Hv = 1.84𝐵)^(2/
Caudal de operación = 22.03 l/seg 3)

𝑄/(𝐵.𝐻𝑣)
Periodo de Retencion Hidraulica sera: limites del periodo de retencion de 0.5 a 4 hr Vv =

V 50.56 m3 0.64 hr (0.50 hr < Ɵ < 4 hr) La velocidad sobre la cresta

= =
Q 0.02203 m3/seg en teoria mayor de 0.30 m/s
rigor la ecuacion del alcanc
Carga Hidraulica Superficial del tanque vertiente
limites de carga hidraulica 15 a 80 m3/m2.dia

Q 0.02203 0.0006535 m3/m2.seg = 56.47 m3/m2.dia (15 < q < 80 m3/m2.dia)

= =
As 33.71
𝑋𝑠=0.36
( 〖𝑉 _𝑣) 〗 ^(2/3)+0
II.-Operación durante Mantenimiento (Un modulo fuera de Servicio). ( 〖𝐻 _𝑣) 〗DE
PANTALLA SALIDA
^(4/7) =
Profundidad de pantalla =
Distancia al vertedero de sa
Uno de los modulos sale de operación por emergencia o mantenimiento, condicion en la que se debe garantizar que la planta de
tratamiento llegue el caudal maximo diario de diseño proyectado mas el consumo de la planta de tratamiento

Caudal de operación = 30.92 + 1.1 = 32.02 l/s (Caudal max diario + caudal de operación de planta)

Periodo de Retencion Hidraulica sera: limites del periodo de retencion de 0.5 a 4 hr

V 50.56 m3 0.44 hr Ɵ fuera de rango

= =
Q 0.03202 m3/seg

Carga Hidraulica Superficial del tanque

limites de carga hidraulica 15 a 80 m3/m2.dia

Q 0.03202 0.0009499 m3/m2.seg = 82.07 m3/m2.dia q fueraderango

= =
As 33.71

En esta condicion temporal es posible que se presente una disminucion en la eficiencia del desarenado

PANTALLA DE E

Profundidad de pantalla =
Distancia a la camara de aqu

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

 CALCULO DE LOS ELEMENTOS DEL DESARENADOR ALMACENAMIENTO DE L

VERTEDERO DE SALIDA Relacion longitud : profundidad

Profundidad maxima
(𝑄/ Profundidad maxima adoptada
1.84𝐵)^(2/ = 0.02379 = 0.027 m Profundidad minima adoptada
3) 1.84x2.9 Distancia punto de salida a la ca
Distancia punto de salida al ver
𝑄/(𝐵.𝐻𝑣) ok Pendiente Transversal
= 0.02379 = 0.3027 m/s Pendiente Longitudinal (en L/3
2.9 x 0.027 Pendiente Longitudinal (en 2L/

La velocidad sobre la cresta del vertedero debe ser

en teoria mayor de 0.30 m/s para poder aplicar en
rigor la ecuacion del alcance horizontal de la vena

𝑋𝑠=0.36 0.24 m Luego Lv= 0.35 m minimo

( 〖𝑉 _𝑣) 〗 ^(2/3)+0.60
( 〖𝐻 _𝑣) 〗DE
PANTALLA SALIDA
^(4/7) =
Profundidad de pantalla = H /2 = 1.5/ 2
15x0.027 = 0.75 m
Distancia al vertedero de salida = 15 Hv = 07021814 = 0.41 m
83421

PANTALLA DE ENTRADA

Profundidad de pantalla = H /2 = 1.5/ 2 = 0.75 m

Distancia a la camara de aquietamiento = L/4 = 11.61 /4 = 2.90 m

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

ALMACENAMIENTO DE LODOS CAMARA DE AQUIETAMIENT

Relacion longitud : profundidad de lodos = 10 Profundidad

Profundidad maxima 11.61 / 10 = 1.1612 m Ancho
Profundidad maxima adoptada H1 = 1.00 m H1 Largo Adoptado
Profundidad minima adoptada H2 = 0.80 m H2
Distancia punto de salida a la camara de quietamineto = L/3 = 3.8706 m L1
Distancia punto de salida al vertedero de salida = 2L/3 = 7.7412 m L2
Pendiente Transversal S1 = (1 - 0.8) / 2.9 = 6.9 % S1
Pendiente Longitudinal (en L/3) S2 = (1 - 0.8) / 3.87 = 5.2 % S2
Pendiente Longitudinal (en 2L/3) S3 = (1 - 0.8) / 7.74 = 2.6 % S3

REBOSE DE LA CAMARA DE

Qexcesos =

SECCION LONGITUDINAL He = (𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜𝑠/

(1.84.𝐿𝑒))" "
^(2/3)
𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜𝑠
Ve =
/(𝐿𝑒.𝐻𝑣)
La velocidad sobre la cresta del ver
en teoria mayor de 0.30 m/s para po
rigor la ecuacion del alcance horizo
vertiente

𝑋𝑠=0.36
( 〖𝑉 _𝑒) 〗 ^(2/3)+0.60
〖𝐻 _𝑒) 〗 ^(4/7) =
(Lexc

(𝐵−𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜)
/2

SECCION TRANSVERSAL

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

MARA DE AQUIETAMIENTO PERFIL HIDRAULICO

H/3 = 1.5 / 3 = 0.50 m El perfil hidraulico se establece para la

B/3 = 2.9 /3 = 0.97 m para el caudal maximo diario ,as las ne
Le = caja cuadrada = 1.00 m igual a

Q ingreso

Se tendran en cuenta las perdidas por a

Perdida a la entrada de la Camara d

Tomando k =

ℎ𝑚=𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔)

Ve =

𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔)
hm =

BOSE DE LA CAMARA DE AQUIETAMIENTO Perdida a la entrada de la zona de Se

Qo - Q = 0.07894-0.024979 0.0539605 m3/s (tuberia de Conduccion : Watercad + H canales)

Tomando k =
(𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜𝑠/ = 0.10 m
(1.84.𝐿𝑒))" " ℎ𝑚=𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔)
^(2/3)
ok
𝑄𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑜𝑠
= 0.57 m/seg
/(𝐿𝑒.𝐻𝑣)
velocidad sobre la cresta del vertedero debe ser
eoria mayor de 0.30 m/s para poder aplicar en 𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔)
r la ecuacion del alcance horizontal de la vena hm =

𝑠=0.36
0.40 m Luego Lexc = 0.55 m Perdida por las pantallas Inicial y fin
〖𝑉 _𝑒) 〗 ^(2/3)+0.60
〖𝐻 _𝑒) 〗 ^(4/7)
= = 0.55 m Estas Perdidas se calcularan como las p

𝐵−𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜) = 0.97 m se adopta L exc = 0.97 m

Q = Cd. Ao.√(2.𝑔.𝐻)
2
Ao = B x Horif
Horif = 0.74
Ao = 2.9 x 0.74

H =
1/(2.𝑔).
〖 (𝑄/
0.60𝑥𝐴𝑜) 〗
^2

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

L HIDRAULICO CALCULO DE LOS DIAMETROS DE

l hidraulico se establece para las condiciones de funcionamiento con un modulo que trabaja TUBERIA DE EXCESOS
caudal maximo diario ,as las necesidades de la planta de tratamiento, es decir, con un caudal Debido a la magnitud de los caudales, esta
Diametro minimo tuberia de excesos

= 30.92 + 1.1 = 32.02 l/s (Caudal max diario + caudal de operación de planta) TUBERIA DE LAVADO
Ademas del funcionamiento hidraulico de
ran en cuenta las perdidas por ampliacion de secciones y por el paso por debajo de pantallas diametro es el tiempo de vaciado del tanqu

a a la entrada de la Camara de aquietamiento Cota de entrega del desague de lavado

Esta cota esta detarminada por la topogarfi

0.2 por disminucion de velocidad Cota de Lamina de agua sobre la tuberia

=𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔) donde V = (Vtuberia - Ve)

Dianetro de Tuberia de Vaciado Asumido
V = 0.8561 m/s velocidad tuberia
Le = 0.97 m ancho de camara de aquietamiento
He = 0.50 m Longitud de Conduccion

Perdidas en la Conduccion (en longitud Eq

𝑄𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜
= 0.07 m/seg Entrada normal
/(𝐿𝑒.𝐻𝑣)
Valvula de Compuerta
𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔) Codo Radio Corto
= 0.01 m Tee cambio de direccion
Salida
Tuberia
a a la entrada de la zona de Sedimentacion L.E. total

J =
0.1 por disminucion de velocidad

=𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔) donde V = (Ve - Vh) Qinicial = 0.2785

〖𝐶𝐷〗 ^2.63
Ve = 0.07 m/s velocidad tuberia V inicial = (4 𝑥
𝐽^0.54
Vh = 0.01 m/s 𝑄)/(3.14
𝑥 𝐷^2 )
(𝑉^2/(2.𝑔))
𝑘 Δ 𝑉^2/(2.𝑔) =
(
= 0.000 m

Tiempo de Vaciado
El tiempo de Vaciado se determina a p
a por las pantallas Inicial y final El Coeficiente de descarga del tanque,

erdidas se calcularan como las perdidas de un orificio sumergido de grandes dimensiones

𝐶_𝑑= 𝑄/(𝐴_(𝑜.)
√(2.𝑔.𝐻))
= Cd. Ao.√(2.𝑔.𝐻) 𝐻= 1/(2.𝑔).
donde
〖 (𝑄/0.60𝑥𝐴𝑜) 𝑇_𝑣𝑎𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜= (2.
B x Horif
0.74 m 〗 ^2 𝐴_𝑠)/(𝐶_𝑑. 𝐴_(𝑜.)
2.9 x 0.74 = 2.16 m2 √(2.𝑔)).𝐻^(1/2)
1/(2.𝑔). = 0.001 m Tiempo de Vaciado
〖 (𝑄/ Tiempo de Vaciado
Tiempo de Vaciado
0.60𝑥𝐴𝑜) 〗
^2

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

O DE LOS DIAMETROS DE LA TUBERIA DE EXCESOS Y LAVADO CALCULO DE COTAS

DE EXCESOS Cota de fondo de la tuberia de entrada

magnitud de los caudales, esta tuberia resulta siempre en un diametro minimo igual a: Cota lamina de agua en tuberia de entrada
minimo tuberia de excesos = 6" Cota lamina de agua en camara de aquietamien
Cota de la cresta del vertedero camara de aquie
DE LAVADO Cota de Fondo de la camara de aquietamiento
l funcionamiento hidraulico de esta tuberia, un criterio importante para la selección del Cota de lamina de agua en zona de sedimentac
el tiempo de vaciado del tanque. Cota de la corona de los muros del desarenado
Cota inferior de las pantallas de entrada y salid
rega del desague de lavado = 95.05 m entrega a Canal Pascona Cota de Fondo de profundidad util de sedimen
sta detarminada por la topogarfia según el perfil de aduccion Cota de Placa de fondo a la entrada y salida de
Cota de Placa de fondo en punto de desague
mina de agua sobre la tuberia = Cota de lamina de agua a la entrada - perdidas Cota de Fondo de tuiberia de Lavado
= 143.5 - 0.01 Cota de Clave de Tuberia de lavado
= 143.49 Cota de cresta de Vertedero de salida
e Tuberia de Vaciado Asumido Cota de lamina de agua de la camara de recole
D = 6" = 0.168 m Tuberia PVC C = 150 Cota de fondo de la camara de recoleccion
Diametro Nominal = 160 mm
Longitud de Conduccion = 70 m
Altura Disponible = 143.49 - 95.05 = 48.44 m

la Conduccion (en longitud Equivalente)

Entrada normal = 2.50 m
Valvula de Compuerta = 1.10 m
Codo Radio Corto = 4.90 m
Tee cambio de direccion = 10.00 m
= 5.00 m
Tuberia = 70.00 m
L.E. total = 93.50 m

H = 48.44 = 0.5181138 m/m

L.E 93.50

0.2785 = 0.236 m3/s

〖𝐶𝐷〗 ^2.63
(4 𝑥
𝐽^0.54
= 11.76 m/seg
𝑄)/(3.14
𝑥 𝐷^2 )
11.76^2 7.05 m
) =
2 x 9.81

po de Vaciado se determina a partir de la ecuacion de descarga de un orificio.

iciente de descarga del tanque, teniendo en cuenta la tuberia de desague sera:

𝐶_𝑑= 𝑄/(𝐴_(𝑜.) = 1.679

√(2.𝑔.𝐻))

𝑐𝑖𝑎𝑑𝑜= (2. donde: As = 33.708386 m2

/(𝐶_𝑑. 𝐴_(𝑜.) Cd = 1.679
𝑔)).𝐻^(1/2) H = 48.44 m2

Tiempo de Vaciado = 3139.1694 seg

Tiempo de Vaciado = 52.31949 min
Tiempo de Vaciado = 0.8719915 horas

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR

de la tuberia de entrada = 143.3738 = 143.3738 m
agua en tuberia de entrada = 143.3738 + 0.1262 = 143.5 m
agua en camara de aquietamiento = 143.5 - 0.01 = 143.49 m
ta del vertedero camara de aquietamiento = 143.49 + 0.10 = 143.59 m
de la camara de aquietamiento = 143.49 - 0.50 = 142.99 m
de agua en zona de sedimentacion = 143.49 - 0.00 = 143.49 m
na de los muros del desarenador = 143.50 + 0.50 = 144.00 m
e las pantallas de entrada y salida = 143.49 - 0.75 = 142.74 m
de profundidad util de sedimentacion = 143.49 - 1.50 = 141.99 m
de fondo a la entrada y salida del desarenador = 141.99 - 0.80 = 141.19 m
de fondo en punto de desague = 141.99 - 1.00 = 140.99 m
de tuiberia de Lavado = = 140.99 m
de Tuberia de lavado = 140.99 + 0.16 = 141.15 m
de Vertedero de salida = 143.49 - 0.03 = 143.47 m
de agua de la camara de recoleccion = 143.47 - 0.15 = 143.32 m
de la camara de recoleccion = 143.32 - 0.30 = 143.02 m

Ing. Edwin Gamarra Barrera MEMORIA DE CALCULO DESARENADOR