Diseño de Rejillas

 

1. DISEÑO DE REJILLAS

Estructuras Componentes de Ia Toma

Las rejillas platinas unidas mediante soldadura formando paneles. La separación entre rejillas se recomienda tomarla de eje a eje; y dependiendo del tipo de material que se quiere impedir su ingreso la separación variará entre 0.025m y 0.10m (material fino) y

de 0.10m a 0.20m

(material grueso), recomendándose que las rejillas rejillas de menor separación en la parte superior. La pérdida de carga que ocasiona una rejilla se puede calcular por Ia fórmula: H = 1.32 (T.V/D)2. (sen A) . (sec15/8 B)

Donde: H : pérdida de carga, en pulgadas T : espesor de la platina (rejilla), en pulgadas V : velocidad de ingreso a través de la rejilla, en pies/s (Se recomienda V = 1 m/s).  A : ángulo ángulo de reji rejilla lla ccon on la horizontal horizontal (ver fig. fig. 23) B : ángulo de aproximación (Ver figura 23) D : separación entre ejes de cada platina, en pulgadas.

 

Las rejillas se clasifican en dos tipos: Rejillas manuales

Las rejillas manuales típicas tienen un claro entre barras de 25 - 50 mm de abertura, estas barras tienen una inclinación entre 30 a 45° de la vertical para facilitar la limpieza. El material retenido en las rejillas es manualmente removido a una placa perforada donde se elimina el exceso de agua (escurrimiento) para su posterior disposición. Rejillas mecánicas

Este tipo de unidades tienen una abertura típica entre 6 a 38 mm, con ángulos entre 0 a 30° de la vertical. Las unidades de rejillas mecánicas se especifican para las plantas nuevas de tratamiento de todos los tamaños. La limpieza puede ser frontal o trasera. La limpieza frontal puede, en ocasiones, atorarse por depósitos de basura no considerados; si la velocidad del canal se mantiene por arriba de 0.25 m/s, la obstrucción es mínima. Rejas

Las pérdidas hidráulicas a través de las barras están en función de la velocidad de aproximación y de la velocidad a través de las barras. La pérdida de carga a través de las barras puede calcularse mediante la siguiente ecuación: Donde:

hL = pérdida de carga (m) 0.7 = Coeficiente de descarga empírico que considera las pérdidas por turbulencias y remolinos V=

Velocidad de flujo a través de la abertura de las rejas (m/s)

v=

Velocidad de acercamiento en el canal aguas arriba (m/s)

g=

aceleración debida a la gravedad (m/s2)

Rejillas finas

La pérdida de carga a través de las rejillas puede ser obtenida por tablas emitidas por el fabricante, o puede calcularse por medio de la fórmula común para orificios:

 

Donde: hL =

Pérdida de carga (m)

C=

Coeficiente de descarga de la malla

G=

Aceleración debida a la gravedad (m/s2)

Q=

Descarga a través de la malla (m3/s)

 A =

Área abierta efectiva de la malla sumergida (m2)

Característica

Limpieza manual

Limpieza mecánica

Tamaño de barra  Ancho (mm)

5.08-15.24

5.08-15.24

Profundidad (mm)

25.4-38.1

25.4-38.1

Espacio entre barras (mm)

25.4-50.8

15.24-76.2

Inclinación sobre la vertical (grados) Velocidad de acercamiento (m/s)

30-45 0.3048-0.6096

0-30 0.6096-0.9906

Pérdida de carga permisible (mm)

152.4

152.4

El criterio más utilizado para calcular la pérdida de carga en estas unidades es mediante la fórmula de Kirschmer, cuando se conoce la forma de las barras y la altura o la energía de velocidad del flujo entre las barras.

Donde: hLpérdida de carga (m) b = 2.42 para barras rectangulares de cara recta b = 1.67 para barras rectangulares con cara semicircular aguas arriba y abajo b = 1.83 para barras rectangulares con cara semicircular aguas arriba b = 1.79 para barras circulares w = ancho máximo de la sección transversal de las barras (m) b = espaciamiento o separación mínima entre las barras (m) hv = altura o energía de velocidad de flujo de aproximación (m) Q = ángulo de la rejilla horizontal

 

1.-CÁLCULO Y DISEÑO DE LA REJILLA

b - ancho libre necesario de la rejilla, (m). e - espesor del muro, (m). s - separación entre barras, (m). t - espesor de las barras, (m). z - pérdida de carga por obstrucción de la rejilla (asumido = 0.10 m). Ne - número de espacios entre barras. Nb - número de barras en la rejilla. K - coeficiente por contracción de los barrotes (K=0.85). H - carga de agua sobre el vertedero, (m). El umbral del orificio debe estar a una altura no menor de 0,60 m  – 0,80 m del fondo

DATOS:

P1 = 0.80 Hr = 0.40 P2 = 0.60 Hn = 0.30 z = 0.10 Q = 0.48 Cota 3241

Para considerar sumergido el vertedero se deben cumplir las condiciones: Primera condición: 0.8 + 0.30 = 1.10 es mayor que 0.60 y cumple

 

Segunda condición: (0.1/0.6) = 0.166y es menor que 0.70 y cumple La expresión para calcular el caudal para un vertedero de cresta delgada sumergido es:

S = 1.05*(1+0.2*0.3/0.8)*((0.1/0.4)^1/3) = 0.71 Se calcula el coeficiente de sumersión M0 con la fórmula de Konovalov. Se da al coeficiente el índice “0” porque la velocidad de aproximación esta incluida en el mismo y no es necesario

considerarla en la carga H.

Mo =[0.407+0.045*0.4/(0.4+0.8)]*[1+0.285([0.4/(0.4+0.8)]^2)]*[(2*9,81)^1/2] Mo = 1.928 Se calcula el valor de b. Debido a la contracción lateral producida por los barrotes, se toma un coeficiente adicional de pérdida k=0.85

b = [0.48/0.85*0.71*1.928*((0.4)^3/2)] b = 1.16m Separación entre barrotes s = 4cm = 0.04m Ancho de cada barrote t = 0.5cm = 0.005m (espesor platinas) Número de espacios:

 

Ne = (1.16/0.04) = 29 Nb = 29 – 1 = 28 El ancho total de la reja será: B = 1.16 + 0.005*28 = 1.3 m

Q = 0.85*0.71*1.928*1.16*(0.4^3/2) = 0.48 Velocidad a través de la rejilla:  rejilla:    Ar = 28 * 0.005 * 0.4 = 0.056 m2  r

Vr = (0.48)/(1.3*0.4 - 0.056) = 1 m/s  A = 1.3*0.4 = 0.52 La pérdida de carga que ocasiona una rejilla se puede calcular

h = 0.48ˆ2/0.7*2*9.81*0.52ˆ2 

h = 0.062m