UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO

E.P. INGENIERIA CIVIL

INGENIERIA HIDRAULICA III

FACULTAD DE INGENIERIA

UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO

DESARENADORESDESARENADORESE.P. DE INGENIERIA CIVIL

66tata SEMANA SEMANADESARENADORESDESARENADORES

Ing° Carlos A. Altamirano A.Ing° Carlos A. Altamirano A.caaa1967@gmail.comcaaa1967@gmail.com

DESARENADOR•Estructura que permiten eliminar partículas finas de los sólidos, que se encuentran en suspensión en la masa fluida.

•El desarenador cumplen la misión de eliminar las partículas indeseadas que se encuentran en suspensión en el agua.

DESARENADORES

FUNCIONES•LOGRAR LA DECANTACION DE UNA PARTE DE LAS PARTICULAS SÓLIDAS.

•CONSEGUIR LA PURGA DEL MATERIAL SÓLIDO DECANTADO.

DESARENADORES

•TANTO LA CONCENTRACION COMO LA COMPOSICION GRANULOMETRICA SON VARIABLES CON EL TIEMPO.

•MIENTRAS MAS PEQUEÑAS SEAN, SU PROBABILIDAD DE DECANTACION ES MENOR.

•UNA MALA CONDICION DE INGRESO PUEDE DAR LUGAR A LA APARICION DE CORRIENTES SECUNDARIAS QUE AL PROPAGARSE A LO LARGO DEL SEDIMENTADOR IMPIDEN QUE ESTE CUMPLA ADECUADAMENTE SU FUNCION.

DESARENADORES

•EL DISEÑO DEBE DE CONSIDERAR NECESARIAMENTE EL CONOCIMIENTO DETALLADO ACERCA DEL TIPO DE PARTICULAS SÓLIDAS QUE SE DESEA ELIMINAR: TAMAÑO, CANTIDAD Y CALIDAD.

DESARENADORESUNA DE LAS FORMULAS USADAS PARA EL CALCULO DE LA EFICIENCIA DE SEDIMENTACION ES LA DE CAMPCAMP EN LA CUAL ENTRE OTROS PUNTOS, SE ACEPTA COMO HIPOTESIS LO SIGUIENTE:

•QUE NO HAY EROSION EN EL FONDO DEL DESARENADOR (NO HAY TRANSPORTE).

•LA VELOCIDAD DE LA CORRIENTE ES LA MISMA EN TODOS LOS PUNTOS DE LA MASA LIQUIDA.

TEORIAS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO

1. HUNTER ROUSE2. DOBBINS-CAMP3. LAMBLE4. VELIKANOV5. TEORIA DE LOS COEFICIENTES

TEORIAS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO

1. HUNTER ROUSE.- Da la relación entre la concentración a cada elevación “y”, una concentración conocida a la elevación “a”.

dyyydy

dvwy

CCLn

y

aa

00

0

TEORIAS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO

2. DOBBINS-CAMP.- Transformo la solución de Dobbins y considerando que no hay transporte sólido de fondo. Determino:

gC

VwwhVhwL

ww

RSVC

LhVw

Lh

Vw

xc

yc

yw

yc

xcV x

yy

15.02

;

0

00

2

2

2

2

TEORIAS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO

3. LAMBLE.- Expuso una teoría que proporciona un valor aproximado de la eficacia “n” de la decantación en función de las dimensiones de la obra.

11log1log

_:_:

:__:__:

1

2

0

1

0

1

om

m

s

s

s

s

s

CC

mediaVelocidadVmmediaionConcentracCm

CmxVmxHqentrantesolidoTransporteqsalientesolidoTransporteq

qqn

11 2

TEORIAS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO

4. VELIKANOV.- Basandose en el calculo de probabilidades determino la longitud de sedimentación “L” en un flujo turbulento.

%_:__:

dim__:__:

51.72.0

2

222

ionconcentracflujodevelocidadv

entacionsedevelocidadwcaidadealturah

whvL

TEORIAS PARA EL DISEÑO HIDRAULICO

5. TEORIA DE LOS COEFICIENTES.- Sin considerar el efecto retardador del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentación, se pueden plantear las siguientes relaciones:

whKl

ndecantaciodelongitudlvxtl

entacionsedetiempotentacionsedevelocidadw

wht

caudalQentacionsedepozaladeanchob

entacionsedepozaladedprofundidahbxhxvQ

v

__:

dim__:dim__:

:dim_____:

dim_____:

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PRINCIPIOS HIDRAULICOS•Distribución uniforme del caudal en las naves desarenadoras.•Líneas de corriente paralelas, es decir sin vortices de eje vertical u horizontal.•No causar remanso en el canal aguas arriba.•Distribución uniforme del caudal dentro de cada nave, al momento de la purga de la nave.

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PRINCIPIOS SEDIMENTOLOGICOS•Sedimentación de los materiales en suspensión.•Evacuación al exterior de los depósitos.•Limpieza uniforme de las naves desarenadoras.•No existencia de zonas imposibles de limpiarlas en las naves.•Transición de entrada sin sedimentación.•Eficiencia adecuada.

ELEMENTOS DE UN DESARENADOR

•TRANSICION DE ENTRADA•NAVES DESARENADORAS•CANAL DE PURGA DE LAS NAVES•TRANSICION DE SALIDA•CONDUCTO DE PURGA DEL DESARENADOR

CRITERIOS DE DISEÑO• LA ALTURA EN EL DESARENADOR DEBE SER

TAL QUE NO CAUSE REMANSO EN EL CANAL DE INGRESO, LO CONTRARIO PROVOCARIA SEDIMENTACION EN EL CANAL.

• LA CONCENTRACION DE SEDIMENTOS AUMENTA EL VALOR DE VELOCIDAD DE CAIDA, POR LO QUE HABRIA QUE CONSIDERAR UNA MAYOR LONGITUD DE NAVES.

• LAS CONDICIONES DE OPERACIÓN DE TAL MANERA QUE ESTAS NO AFECTEN LA EFICIENCIA DEL DESARENADOR.

• DETERMINAR LA PENDIENTE ADECUADA PARA TENER UNA BUENA CAPACIDAD DE ARRASTRE.

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CLASIFICACION POR SUS FINES:• IRRIGACION• CENTRALES HIDROELECTRICAS

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PROCESO DE SEDIMENTACION• FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE

LAS PARTICULAS SUSPENDIDAS• VELOCIDAD DE CAIDA

•FORMULA DE RUBEY.•FORMULA DE STOKES.•FORMULA DE OWENS.•FORMULA DE SUDRY.

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CLASIFICACION1. Por el sistema de operación.2. Por la velocidad de escurrimiento3. Por el sistema de evacuación4. Por el numero de operaciones5. Por la disposición de los depósitos

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CLASIFICACION1. Por el sistema de operación.

– Discontinuo– Continuo– Mixtos, continuo-discontinuo

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CLASIFICACION2. Por la velocidad de escurrimiento

– Lentos: V = 0.20 a 0.60 m/s

– Rápidos: V = 0.60 a V = 1.50 m/s

– Mixtos, Alta-Baja velocidad.

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CLASIFICACION3. Por el sistema de evacuación

• Evacuación repartida• Con evacuación por arrastre• Mixtos, con evacuación por

arrastre-repartida

DESARENADORES

CLASIFICACION4. Por el numero de operaciones

– Por simple decantación.– A doble y múltiple decantación.

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CLASIFICACION5. Por la disposición de los

depósitos• En serie

• En paralelo

• Mixtos, serie-paralelo

DESARENADORUBICACIÓN• LO MAS CERCANO POSIBLE A LA

BOCATOMA.• COTA TOPOGRAFIA QUE

PERMITA EVACUAR LOS SEDIMENTOS DE PURGA AL RIO.

• LO MAS CERCANO AL RIO• ZONA PLANA PARA EVITAR

FUERTES MOVIMIENTOS DE TIERRA.

• FUERA DE UNA ZONA DE DERRUMBES E INUNDACION.

DESARENADOR C.H. CARHUAQUERO

DESARENADORES

DIAMETRO DE DISEÑODe acuerdo a la altura de caídaH = 100 – 200 m d = 0.6 mmH = 200 – 300 m d = 0.5 mmH = 300 – 500 m d = 0.3 mmH = 500 – 1000 m d = 0.1 mmH > 1000 m d = 0.05 mm

DESARENADORES

DIAMETRO DE DISEÑODe acuerdo al tipo de turbina:• Turbina Kaplan : 1 – 3 mm• Turbina Francis : 0.3 a 1 mm• Turbina Pelton : 0.1 a 0.3 mm

DESARENADORESVELOCIDAD DE FLUJO

V (cm/s) = a d1/2 (mm)

Valores de “a”:Para d > 1 mm a = 36Para 0.1 < d < 1 mm a = 44Para d < 0.1 mm a = 51

DESARENADORES

LONGITUD DEL DESARENADORL = V H / W

Donde:V – velocidad de flujoH – altura útil del desarenador

(usualmente H = 1.5 a 4 m)W – velocidad de sedimentación

DESARENADORESLa velocidad de sedimentación se determina:

• Con la gráfica de Albertson• Con la fórmula:

donde CD es el coeficiente de arrastre de esferas

• Con la ley de Stokes

DCgD

34W

DESARENADORES• Con la tabla de Arkangelski:

d (mm) Vs (cm/s)0.05 0.180.10 0.690.15 1.560.20 2.160.25 2.700.30 3.240.35 3.780.40 4.320.45 4.860.50 5.400.55 5.940.60 6.480.70 7.320.80 8.071.00 9.442.00 15.393.00 19.255.00 24.90

Velocidad de sedimentación de las partículas sólidas en

suspensión, de acuerdo con su tamaño (Arkangelski)

GRACIASING CARLOS A. ALTAMIRANO A.

caaa1967@gmail.com

“LA NECESIDAD NUNCA HIZO BUENOS NEGOCIOS”

BENJAMIN FRANKLIN