Diseño de Un Tanque Imhoff Unad 2016 !!

Actividad No. 3 – Diseño De Un Tanque Imhoff

Momento: Evaluación Intermedia

Elaborado Por El Estudiante Jesús David Valera Márquez – Código: 1065633684 Kellys Reales Angarita – Código: 1063961254 José Julián Rueda Martínez – Código: 91154491 Jorge Luis Cuello García Cód. 1.065.622.378

Presentado A La Tutora Gissel Dainne Vivas

Curso Académico Diseno De Plantas Y Equipos En Ingenieria Ambiental Código: 358038a_291

Universidad Nacional Abierta Y A Distancia Escuela De Ciencias Agrícolas, Pecuarias Y Del Medio Ambiente Programa De Ingeniería Ambiental Valledupar – Cesar Octubre De 2016

IDENTIFIQUE LOS DATOS A TENER EN CUENTA PARA EL EJERCICIO

En orden de participación en el foro de aprendizaje colaborativo, cada estudiante debe identificar los datos particulares con los cuales va a realizar los cálculos para el diseño del tanque de doble acción tanque Imhoff, los cuales encuentra en la Tabla 1. Así el primero en participar le corresponde los datos del estudiante 1, al segundo estudiante que participa en el foro, le corresponden los datos del estudiante 2, y así sucesivamente para los participantes 3, 4 y 5. Tabla 1. Datos diferentes para cada participante. Estudiante

Población de diseño

1. Jesus David Valera 2. Kellys Regina Reales 3. José Julián Rueda 4. Jorge Luis Cuello 5. José Julián Rueda

785 personas 843 personas 962 personas 1023 personas 1234 personas

Dotación neta (L/habitante.día) 506 463 432 399 420

EJERCICIO A DESARROLLAR

Proyectar el tratamiento primario con tanque Imhoff, para una población de diseño como se indica en la tabla para cada estudiante. El aporte de conexiones erradas estimada en 0,25 L/s Ha, el aporte por infiltración es de 0,13 L/s Ha. En un área proyectada de 7,8 Ha, y el coeficiente de retorno de 0,9. DISEÑO DEL TANQUE IMHOFF – APORTES POR ESTUDIANTE – PRESENTACIÓN DE CÁLCULOS Y RESULTADOS

Estudiante 1. Jesus David Valera

Población de diseño 785 personas

Calculo de caudales: 1. Calcule el caudal domestico Qd, 𝑄𝑑 =

𝑃𝑑∗𝐷𝑁∗𝐶𝑅 86400

= [𝐿/𝑠] (1)

Donde: Pd: población de diseño DN: dotación neta CR: coeficiente de retorno 𝑄𝑑 =

785 ∗ 506 ∗ 0.9 = 4.137 𝐿/𝑠 86400

Dotación neta (L/hab.dia) 506

2. Calcule el caudal por infiltración Qf, 𝑄𝑓 = 𝐴𝑃 ∗ 𝐼𝑛𝑓 = [𝐿/𝑠] (2) Donde, Ap: Área proyectada Inf: aportes por infiltración 𝑄𝑓 = 7.8 ∗ 0.13 = 1.01 3. Calcule el caudal de conexiones erradas Qce, 𝑄𝑐𝑒 = 𝐴𝑃 ∗ 𝐶𝐸 = [𝐿/𝑠] (3)

Donde,

CE: aporte por conexiones erradas. 𝑄𝑐𝑒 = 7.8 ∗ 0.25 = 1.95 𝐿/𝑠 4. Calcule el Caudal medio QM sumando los anteriores así, 𝑄𝑀 = 𝑄𝑑 + 𝑄𝑓 + 𝑄𝑐𝑒

(4)

𝑄𝑀 = 4.137 + 1.01 + 1.95 = 7.097 5. Halle el caudal Máximo QMH, 𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑀 ∗ 𝐹 (5)

Donde,

F: al factor según la fórmula de flores en función de la población de diseño, 𝐹=

𝐹=

3.5 𝑝𝑑 (1000)0.1

(6)

3.5 3.5 3.5 = = = 3.58 0.1 𝑝𝑑 0.782 0.975 (1000)0.1 𝑄𝑀𝐻 = 7.097 ∗ 3.58 = 25.38

6. Se proyectaran dos tanques imhoff, cada uno con la mitad del caudal medio, por tanto el caudal de diseño QD es: 𝑄𝑀 𝑄𝐷 = (7) 2

𝑄𝐷 =

7.097 𝐿 𝐿 𝑚3 = 3.548 = 306547.2 = 306.54 2 𝑠 𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑎

Teniendo en cuenta los apuntes de (Chaux 2012), se tiene presente lo siguientes, Unidad de sedimentación: 7. Asumiendo una carga superficial de sedimentación (CSS) de 25 m3/m2/día, debe hallarse el Área superficial As 𝑄𝐷 𝐴𝑠 = (8) 𝐶𝑆𝑆 306.54 = 12.26 25 Nota: El caudal de diseño debe estar en unidades de m3/día Asumiendo una sección de sedimentación rectangular y una relación 2:1 para L con respecto a b, se tiene que L=2b, se hallan los valores de L y b, que son la longitud y el ancho de la sección. 𝐴𝑠 =

𝑏=

𝐴𝑆 2𝑏

(9)

𝐴𝑆 12.26 𝑏= √ =√ = 2.47 2 2 𝐿 = 2 ∗ 𝑏 = 2 ∗ 2.47 = 4.94 8. Para hallar la altura de sedimentación hs se usa la relación, ℎ𝑠 1.5 = (10) 𝑏/2 1 ℎ𝑠 = 𝑏 ∗

1.5 1.5 = 2.47 ∗ = 1.852 2 2

9. Se calcula el volumen total del canal de sedimentación ϑT = ϑT =

𝑏 ∗ ℎ𝑠 ∗ 𝐿 (11) 2

2.47 ∗ 1.85 ∗ 4.94 = 11.29 2

10. Ahora se calcula el volumen de sedimentación para un tiempo de retención hidráulica (trh) de 2 horas., ϑ = 𝑄𝐷 ∗ 𝑡𝑟ℎ = (𝑚3 ) (12)

𝑉 = 3.548 ∗ 2ℎ ∗

3600𝑠 1𝑚3 ∗ = 25.546𝑚3 1ℎ 1000𝐿

Nota: Si el volumen del canal es menor al volumen de sedimentación (𝜗𝑇 < 𝜗) entonces se debe adicionar una sección rectangular encima, como se indica a continuación. 11. Se halla el volumen adicional así, ϑadicional = ϑ – ϑ𝑇 (13) ϑadicional = 25.54 − 11.29 = 14.256 12. Calculo de la altura para la adición rectangular 𝒉∗ , ℎ∗ = ℎ∗ =

ϑ adicional 𝑏∗𝐿

14.256 = 1.168 2.47 ∗ 4.94

Diseño zona de entrada: 13. Se asume X= 50cm y se halla el área superficial total AT, 𝐴𝑇 = ((2 ∗ 𝑋) + 𝑏) ∗ 𝐿 (14) 𝐴 𝑇 = ((

2 ∗ 50 ∗ 1 ) + 2.47) ∗ 4.94 = 17.14 100

14. Se halla el área de ventilación y se chequea que este entre (15 a 30) % del área total (X se asume en mínimo 45 cm), 𝐴𝑉 = 2 ∗ 𝑋 ∗ 𝐿 (16) 𝐴𝑉 ∗ 100% (17) 𝐴𝑇 𝐴𝑉 = 2 ∗ (

45 ) ∗ 1 ∗ 4.94 = 446 100

𝐴𝑉 4.446 ∗ 100% = ∗ 100 = 26% 𝐴𝑇 17.14 𝐶𝑜𝑛 𝑒𝑙 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟𝑖𝑜𝑟 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑑𝑒𝑚𝑜𝑠 𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑟 𝑞𝑢𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑎𝑛𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑟𝑐𝑒𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑑𝑒 15 ℎ𝑎𝑠𝑡𝑎 30

Diseño zona de lodos: 15. Con una tasa r de 30 L/persona, se calcula el volumen de digestión, ∇𝑑= 𝑟 ∗ 𝑃𝑒𝑟𝑠𝑜𝑛𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝐼𝑚ℎ𝑜𝑓𝑓 (18) Nota: Recuerde que cada tanque sirve a la mitad de la población de diseño. El espacio hasta la zona de lodos h4 se estima entre (30 a 90) cm, sin embargo 30cm es un valor muy pequeño, se recomienda 60cm. ∇d = 30 ∗ 393 ∗

1𝑚3 = 11.80𝑚3 1000

16. Calcular la altura de la tolva de lodos ht, para lo cual se asume un fondo cuadrado de 40 cm de lado. ℎ𝑡 = 0.7 (19) −40 ((𝑏 + 2𝑋 + (2 ∗ 0.15)) 2 2 = 1.18 0.7((2.47 + (2 ∗ 0.50) + 0.3) − 0.4) 17. Calcular el volumen de la tolva así, ∇𝑇 =

ℎ𝑡 3

∗ (𝐴1 + 𝐴2 + √𝐴1 ∗ 𝐴2 ∇𝑇 =

(20)

1.18 ∗ (18.12 + (0.4 ∗ 0.4) + √18.12 ∗ (0.4 ∗ 0.4) = 7.76 3

18. Donde A1 es el área de la parte superior de la tolva y A2 el área del fondo de la tolva. 𝐴1 = ((𝑏 + 2𝑋 + (2 ∗ 0,15)) ∗ 𝐿 (21) 𝐴2 = 0.4 ∗ 0.4 (22) 𝐴1 = (2.47 + 1.0 + 0.3) ∗ 4.94 = 18.62 19. Si el volumen de la tolva es menor que el volumen de digestión (∇T