Cuarta Sesion Desarenadores
Cuarta Sesion Desarenadores
Cuarta Sesion Desarenadores
2.1 INTRODUCCION
La cantidad de sedimentos en suspensin que lleva el
agua puede ocasionar erosin en las paredes de los
canales o la deposicin de las partculas mas finas
provocando la reduccin de la caja del canal y la
consiguiente disminucin de su capacidad, en el caso
de las maquinarias hidrulicas instaladas en las
centrales hidroelctricas, se producen las erosiones
en la agujas y turbinas que ocasionan altos gastos de
mantenimiento o en otros reduccin de la produccin
de energa.
En la sesin de hoy, vamos a dar a conocer toda la
parte teora del tema de desarenadores concluyendo
2
con su diseo.
2.2 Definiciones:
Son obras hidrulicas que sirven para separar
(decantar) y remover( evacuar) despus, el
material slido que lleva el agua de un canal.
Estructura que permite eliminar ciertas partculas
que se encuentran en suspensin en la masa
fluida.
ESQUEMA GENERAL
2.3 Ubicacin
El rea de la localizacin debe ser suficientemente
extensa para permitir la ampliacin de las unidades
durante el perodo de diseo del sistema.
El sitio escogido debe proporcionar suficiente
seguridad a la estructura y no debe presentar riesgo de
inundaciones en los periodos de invierno.
Garantizar que el sistema de limpieza pueda ser por
gravedad y que la longitud de desage de la tubera no
sea excesiva.
Lo ms cerca posible del sitio de la captacin.
El fondo de la estructura debe estar preferiblemente por
encima del nivel fretico.
2.4.2 Sedimentolgicos
Sedimentacin de los materiales en suspensin.
Evacuacin al exterior de los depsitos.
Limpieza uniforme de las naves desarenadoras.
No existencia de zonas imposibles de limpiarlas en las
naves.
Transicin de entrada sin sedimentacin.
Eficiencia adecuada.
2.6
Estudios necesarios
desarenador:
a.
Topografa:
b.
Geologa:
c.
Hidrologa:
para
el
diseo
del
d. Anlisis de slidos:
e. Anlisis del uso del agua:
11
12
de
los
materiales
13
Deposicin de
sedimentos
S%
Canal de purga
16
17
18
20
21
De donde:
h = carga sobre el vertedero ( m).
C = 1.84 para vertedero de cresta aguda
C = 2.0 para vertederos de perfil Creager
v = velocidad
De donde para los valores indicados de v y C, se
pueden concluir que el mximo valor de h, no
debera pasar de 25 cm.
22
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Qe
Qs
Transicin de entrada
Transicin de salida
Naves del desarenador
24
25
El aumento de la
concentracin de
sedimentos hace que el valor de velocidad de
cada aumente, por lo que si tenemos valores
de concentracin en el desarenador mayores a 2
gr/l, debemos considerar una mayor longitud
de naves desarenadoras.
2.12
Ecuaciones bsicas
desarenadores:
para
el
diseo
de
los
Longitud de cada.
Donde:
v = velocidad critica de sedimentacin.
w = velocidad de cada de las partculas en aguas tranquilas.
Q = b.h.v , luego I = f ( b,h,v,w)
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En ( cm/ seg).
32
Dimetro de
partculas
Altura de
(d) que son
cada (H)
retenidas en
( m)
el
desarenador
0,6
0,5
0,3
0,1
100-200
200-300
300-500
500-1000
33
Dimetro de
partculas(d) a
eliminar en el
desarenador
Tipo de
turbina
1-3
0,4-1
0,2-0,4
Kaplan
Francis
Pelton
Donde :
d = dimetro ( mm)
a = constante en funcin del dimetro
a
d(mm)
51
< 0,1
44
0,1 -1
36
>1
gr/cm3.
gr/cm3.(medible).
La formula de Owen:
Donde:
w = velocidad de sedimentacin ( m/s)
d = dimetro de partculas ( m)
= peso especifico del material (m/s).
k = Constante que varia de acuerdo con la forma y
naturaleza de los granos .
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Forma y naturaleza
Arena esfrica
9,35
Granos redondeados
8,25
6,12
1,28
Donde:
w = velocidad de sedimentacin ( m/s)
d = dimetro de la partcula ( m)
Para los clculos de w de diseo, se puede obtener el
promedio de los , con los mtodos anunciados.
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39
Bestelit: Consideran:
Velocidad de
escurrimiento
(m/s)
0,2
0,3
0,5
1,25
1,5
2
41
dimensiones
de las
partculas a
eliminar (m/s)
1
0,5
0,25 -0,30
k
1
1,3
2
44
46
47
48
De donde:
L = longitud de la transicin
T1 = espejo del agua en el desarenador
T2= espejo del agua en el canal
49
50
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Calculo de L:
Para un h = 0.25m , C = 2.1 ( para un perfil
Creager).
C = 1.84 ( cresta aguda) y el caudal conocido,
se despeja L, la cual es:
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54
55
Calculo de
Calculo de R:
Calculo de la longitud de la proyeccin longitudinal del
vertedero.( L1).
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De donde :
LT = longitud total
Lt = longitud de la transicin de entrada
L = longitud del tanque
Lprom = longitud promedio por efecto de la curvatura del
vertedero
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60
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Donde:
Q = caudal a descargar por el orificio
Cd = coeficiente de descarga = 0.60 para un orificio de pared
delgada
Ao = rea del orificio, en este caso igual al rea A de la
compuerta.
h = carga sobre el orificio, ( desde la superficie del agua
hasta el centro del orificio)
g = aceleracin de la gravedad 9.81 m/s2.
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Donde:
v = velocidad de la salida por la compuerta, debe ser de 3 a
5 m/s, para el concreto el limite erosivo es de 6 m/s.
Q = caudal descargado por la compuerta
Ao = rea del orificio, en este caso igual al rea A de la
compuerta.
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Desarrollo:
Hallando la Velocidad:
Del cuadro N 09
Se halla a para un dimetro de 1 mm
Sabiendo que L:
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De donde:
Reemplazando d, se tiene:
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Hallando L:
De donde:
Sabiendo que:
v = 0.44 m/s
h = 1.5 m
68
w = 0.048 m/s.
Hallando :
= 0.25.
De donde:
w = 0.11 m/s ( Redondeando)
Sabiendo que:
69
L = 3.28 m
Hallando L corregida:
Para:
T2 = 0.8 m
T1 = 1.50 m
Lt = 0.85 m
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Hallando el valor de R:
R = 4.5 m.
Calculo de la longitud de la proyeccin longitudinal del vertedero
L1 = 4.4 m.
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Hallando :
Longitud promedio:
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1.48 m
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Q = 0.28 m3/s
Calculo de la velocidad de salida:
v = 3 m3/s.
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