trabajo canaleta y dosificador

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA

DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMINTO DE AGUA POTABLE

MUNICIPIO DE PIVIJAY MAGDALENA.

ANGEL BOSSA RODRIGUEZ

PRESENTADO A:

ALVARO CASTILLO MIRANDA

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA

PROGRAMA INGENIERIA CIVIL

SANTA MARTA D.T.C.H

2014

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PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA EL MUNICIPIO DE

PIVIJAY, MAGDALENA

El municipio de Pivijay se encuentra ubicado en el departamento del Magdalena, considerado como uno de los municipios con más importancia y mayor extensión del departamento. El municipio se encuentra a 3 msnm, posee una extensión territorial de 1636 Km2, con coordenadas Norte: 10° 27’39” y Oeste: 74°36’55”. Éste limita al norte con los municipios de Reten, Salamina y Remolino; al este con el municipio de Aracataca y Fundación, al oeste con El Piñón; mientras que al sur con Algarrobo, Chivolo y Sabana de San Ángel. Varios afluentes abastecen de agua al municipio como lo son las quebradas el mundo y las piedras, y los Arroyos: Macondo, Taita, Consejo, San Pablo, Delirio, y Calvario.

1. ESTIMACION DE POBLACION, DOTACION Y CAUDAL DE DISEÑO.

1.1. POBLACION

Actualmente, el municipio consta de 39.198 habitantes, lo que significa que el nivel de complejidad del sistema será medio alto como se especifica en la Tabla A.3.1. Titulo A del Ras 2000.Para diseñar la planta de potabilización de agua en el municipio Pivijay hay que determinar el nivel de complejidad del propio sistema, basándonos en la población que demandará el líquido durante un periodo de diseño dado. Para éste caso el periodo de diseño del sistema será de 25 años, como se muestra en la Tabla 10. Artículo 69 decreto 2320.Para la determinación de la población futura se calculara por el método geométrico.

Método geométrico.

Pf=Puc (1+r )(tf−tu )

Pf = es la población (hab) correspondiente al año para el que se quiere proyectar la población.Puc = es la población (hab) correspondiente al último año censado con información.r = es la tasa de crecimiento anual en forma decimal.Tu = es el año correspondiente al último año censado con información.Tf = es el año al cual se quiere proyectar la información

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Pf=39198(1+0.036)(2039−2014)

P2039=94898hab

Lo cual nos resulta de complejidad alta y por ende debemos realizar de nuevo los

cálculos para un periodo de diseño de 30 años:

Pf=39198 (1+0.036 )(2044−2014 )

P2044=113254 hab

1.2. DOTACION

Basándonos en el artículo 69 del decreto 2320, dicho decreto en la tabla #9 establece una dotación neta máxima de 150 L/hab-dia y un porcentaje de pérdidas del 25% para un clima cálido:

DBruta=DNeta

1−%perdidas

DBruta=150

lhab .dia1−0,25

DBruta=200l

hab .dia

3


.

1.3 CAUDAL DE DISEÑO

Para este diseño se utilizara un caudal de diseño el caudal máximo diario QMD C.1.4.1 del Ras 2000.

Caudal medio diario (Qmd)

Qmd=p∗dbruta

86400

Dónde:

Qmd = caudal medio diario.P = Población proyectada.dbruta = dotación bruta

Qmd=113254 Hab∗200 l /Hab .∗Día

86400

Qmd=262,16 l /s

Caudal máximo diario

QMD=Qmd∗K1

QMD= caudal máximo diario.Qmd= caudal medio diario.K1= coeficiente de consumo máximo.

Según la tabla B.2.5. RAS 2000 para un nivel de complejidad alto en el sistema, el K1 será de 1,20.

QMD=262,16 l /s∗1,20QMD=314,6 l / s

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2. DISEÑO DEL DISPOSITIVO DE MEZCLA RAPIDA (CANALETA

PARSHAL)

Para el mezclado del coagulante y auxiliares de la coagulación se empleara una canaleta parshall ya que esta genera un resalto hidráulico adecuado para un buen mezclado.

2.1 DISEÑO DE LA CANALETA PARSHALL

En este diseño se utilizo un mezclador hidráulico diseñando una canaleta parshall, la canaleta debe cumplir los siguientes parámetros establecidos por el RAS 2000 en el titulo C:

Parámetro 1. La velocidad mínima en la garganta debe ser mayor de 2 m/s.

Parámetro 2.La velocidad mínima del efluente debe ser aproximadamente 0.75 m/s.

Parámetro 3. El resalto no debe ser oscilante; es decir que el número de Froude (Fr) no debe estar entre 2.5 y 4.5.

Parámetro 4. El número de Froude debe estar entre 1.7 y 2.5 o entre 4.5 y 9.0.

Parámetro 5. Ha/w debe estar entre 0.4 y 0.8. Donde Ha es la altura del agua y w es el ancho de la canaleta.

Parámetro 6. Debe disponerse de un dispositivo aguas abajo con el fin de controlar la posición del resalto hidráulico.

2.2 SELECCIÓN DE CANALETA PARSHALL:Se escogió la canaleta de W= 9 in, de igual manera se desarrollaran los cálculos de esta, una por encima y otra por debajo, es decir W= 6 in ; W= 9 in y W= 1 ft.

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Fuente: Serie autodidactica de medición.

2.3 CONDICIONES DE ENTRADA.

2.3.1 Altura del agua en el punto del aforo (ha):

ha=(QK )1n

Q= Caudal de diseño

K= constantes dependientes de W.

Canaleta 1: W= 6 in

6


Para un Q=0,11 m3/seg se obtuvo un k=0,381 y n= 1,58

ha=( 0,110,381 )11,58=0,455m

ha

W=2,99

No cumple con la especificación del RAS 2000

Canaleta 2: W= 9 in


ha=( 0,110,535 )11,53=0,355m

ha

W=1,55m


Canaleta 3: W= 1 ft


ha=( 0,110,69 )1

1,522=0,3m

ha

W=0,98m


2.3.3 ANCHO DE LA CANALETA EN LA SECCION DE MEDIDA:

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D'=23

(D−W )+W

Canaleta 1: W= 6 in.

Para este W tenemos D= 0,403 m

D'=23

(0,403−0,1524 )+0,1524=0,3195m



D'=23

(0,575−0,1524 )+0,2286=0,4595m

Canaleta 3: W= 1 ft.


D'=23

(0,845−0,1524 )+0,3048=0,3195m

2.3.4 VELOCIDAD EN LA SECCION D´ (Va)

va=Qd

D'∗ha


Qd= 0,11 m3/seg ; D´= 0,3195m ; ha= 0,455m

va=0,11

0,3195∗0,455=0,755m /s

Cumple con la especificación, va ≈ 0.75 m/s


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Qd= 0,11 m3/seg ; D´= 0,4595m ; ha= 0,355m

va=0,11

0,4595∗0,355=0,673m /s

Cumple con la especificación, va ≈ 0.75 m/s


Qd= 0,11 m3/seg ; D´= 0,3195m ; ha= 0,3m

va=0,11

0,3195∗0,3=0,552m /s

No cumple con la especificación, va ≠ 0.75 m/s

2.3.5 ENERGIA ESPECÍFICA (Ea)

E=v a2

2 g+ha+N


Para este W, N=0,114. g= 9,81 m/s2 ; va=0,755 m/s ; ha= 0,455m

E= 0,7552

2∗9,81+0,455+0,114=0,5986



E= 0,6732

2∗9,81+0,355+0,114=0,4927

Canaleta 3: W= 1ft.


9


E= 0,5522

2∗9,81+0,299+0,229=0,5438

2.3.6 ANALISIS V1

E=h1+v12

2 g+N

E=Energia especificaantes del resalto hidraulicoh1=Profundidad del agua antes delresalto

v1=Velocidaddel agua antes delresalto

g=Gravedad (9,81ms2 )

Siendo h1 :

h1=Q

W∗v1

W=Ancho de la gargantade la canaleta parshall

Luego, reemplazando h1 en la Ecuación. E=h1+v12

2 g+N Tenemos:

v13−2g v1E=−2Qg

w

Iterando la ecuación anterior en Excel, determinamos el valor de v1.

V1Canaleta 1≈ V1Canaleta 2≈ V1Canaleta3≈ 2,433 m/s

Las velocidades de las 3 canaletas cumplen con la especificación del RAS

V1 > 2m/s

2.3.7 ALTURA ANTES DEL RESALTO HIDRAULICO.

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h1=Q

W∗v1


h1=0,11

0,1524∗2,433=0,296m


h1=0,11

0,2286∗2,433=0,197m


h1=0,11

0,3048∗2,433=0,1483m

2.3.8 NUMERO DE FROUDE

F=v1

√g∗h1Canaleta 1: W= 6 in.

F= 2,433

√9,81∗0,296=1,43

No cumple con lo especificado (1,7≤Fr≥2,5 y 4,5≤Fr≥9)


F= 2,433

√9,81∗0,197=1,7

Cumple con lo especificado (1,7≤Fr≥2,5 y 4,5≤Fr≥9)


F= 2,433

√9,81∗0,1483=2,01

11


Cumple con lo especificado (1,7≤Fr≥2,5 y 4,5≤Fr≥9)

2.3.9 ALTURA DESPUES DEL RESALTO (h2)

h2=h12

(√1+8F2−1 )


h2=0,2962

(√1+8¿1,4262−1 )=0,468m


h2=0,1972

(√1+8¿1,72−1 )=0,4m


h2=0,14832

(√1+8¿2,012−1 )=0,355m

2.3.10 VELOCIDAD DESPUES DEL RESALTO. VC

vc=Q

C∗h2


Para este W, C= 0,394 m

vc=0,11

0,394∗0,468=0,595 m

s



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vc=0,11

0,38∗0,4=0,724 m

s

Canaleta 3: W= 1ft.


vc=0,11

0,61∗0,468=0,355 m

s

3.2.11 SUMERGENCIA.

S=hb

ha

=h2−N

ha

Canaleta 1: W= 6 in.Para este W, N= 0,114m h2= 0,468 m ha= 0,455m

S=0,468−0,1140,455

=0,8

No cumple con la especificación ya que S>0,6

Canaleta 1: W= 9 in.Para este W, N= 0,114m h2= 0,355 m ha= 0,455m

S=0,455−0,1140,355

=0,8

No cumple con la especificación ya que S>0,6

Canaleta 3: W= 1 ft.Para este W, N= 0,229m h2= 0,355 m ha= 0,3m

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S=0,355−0,2290,3

=0,4

Cumple con la especificación ya que S<0,7

De esta forma nos damos cuenta que la canaleta que se escogió (W= 9 in),

cumple con todas las especificaciones, menos con ha/W y la sumergencia por

poco margen.

W (UNIDAD

ORIGINAL)

W (CM)

W (M) A (M) B(M)

C (M) D (M) E (M) F (M)

G (M) K (M)

N (M) k n

Q (m3/seg

)

G (m/seg2)

pulgada 6 15,24

0,1524 0,621 0,61 0,39 0,403 0,61 0,305 0,61 0,076

0,114

0,381 1,58 0,11 9,8

pulgada 9 22,86

0,2286 0,88 0,864 0,38 0,575 0,763 0,305 0,45 0,076

0,114 0,53 1,53 0,11 9,8

pie 1 30,480,3048 1,372 1,344 0,61 0,845 0,915 0,61

0,915 0,076

0,229 0,69 1,522 0,11 9,8

ha (m) ha/W D´(m)

V en D´(m/seg)

energía especifica

vel antes del

resalto (m/seg)

Alt antes del resalto

h1 (m)

numero de froude

Alt después

del resalto h2 (m)

Vel después

del resalto v2 (m/seg)

Sumergenc

ia

0,455537

2,98909 0,3195

0,7558633 0,5986867 2,4330604

0,29665716 1,4269621 0,46843596 0,59599997 0,8

0,355636

1,55571 0,4595

0,6730849 0,4927505 2,4330604

0,19777144 1,7 0,39982242 0,72400564 0,8

0,299259

0,98182 0,6649

0,5527994 0,5438501 2,4330604

0,14832858 2,0180291 0,35560182 0,50710615 0,4

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3. DOSIFICACIÓN

Los procesos que deben llevarse a cabo en esta etapa del tratamiento del agua potable son la dosificación y la mezcla rápida. Una vez adicionados los coagulantes y auxiliares de la coagulación deben dispersarse rápida y homogéneamente en el cuerpo de agua, para lo cual deben emplearse las unidades de mezcla rápida. La cantidad o dosis de coagulante se determino por medio de ensayos de jarra a una muestra de agua (la tratada), donde arrojo un resultado lo cual fue una dosis de 30mg/l.

3.1 CANTIDAD ÓPTIMA DEL PRODUCTO QUÍMICO (COAGULANTE)

Con un caudal de diseño 100 L/s=0.10 m3/s y una dosis de 30mg/l la cantidad óptima de producto es:

C p=Q∗D

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Dónde:

C p=Cantidad de producto adosificar

D=Dosis

Q=Caudal dediseño

Luego:

C p=100ls∗30

mgl

=3000

mgs

∗1 gr

1000mg=3gr /s

3.2 CANTIDAD DE PRODUCTO POR TURNO

CPt=Cpt

Dónde:

CPt=Cantidad de producto por turnode dosificacion

t=Turnolaboral de Dosificación ,de 8horas

Luego:

CPt=3000

mgs

∗3600 s

1hr∗8h

1JD

∗1kg

106mg

CPJ=86,4kg

Se calculo el volumen de preparación del coagulante a un 8% de concentración:

8KG→100 l

86,4Kg→V

V=86,4 gr∗100 l8Kg

=1080 ltur

3.3 CALCULO CAUDAL DE DOSIFICACION

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Qd=VT

=Vt

Dónde:

Qd=caudal dedosificaciónV=Volumen de litros por turnoJ=Jornadalaboral de Dosificación ,con8 horas

Luego:

Qd= 1080 l8hJ

∗60min /h=2.25 l /min

3.4 DIMENSIONES DEL TANQUE DE DOSIFICACION

Vt=2.25

lmin

∗1440min

1D=3240 l=3,2m 3

Para este volumen se requiere de un tanque plástico de ETERNIT de 4000 litros.

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trabajo canaleta y dosificador

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