Memoria Descriptiva-Rejas-Trampa de Grasa-Consorcio JSF

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MEMORIA DESCRIPTIVA

SISTEMA DE PRE TRATAMIENTO DE DISPOSICIÓN FINAL DE AGUAS RESIDUALES DEL COMEDOR DE CONDORCOCHA DEL CONSORCIO JJC-SSKFYAGA EN LA OBRA DE AMPLIACIÓN DEL HORNO 4 DE LA FABRICA DE CEMENTO ANDINO

MEMORIA DESCRIPTIVA DE CAMARA DE REJAS Y TRAMPA DE GRASA

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INDICE DE CONTENIDO Pág. MEMORIA DESCRIPTIVA

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1. Características del Establecimiento, Desague y Parámetros de Diseño

4

2. Cámara de Rejas 2.1. Emisor 2.2. Zona de Transición 2.3. Canal 2.4. Rejas 2.5. Tubería de Salida

5 5 5 5 5 6

3. Trampa de Grasa 3.1. Emisor 3.2. Cámara de Retención de Grasas 3.3. Tubería de Salida

6 6 7 7

MEMORIA DE CALCULO

8

1. Determinación de Caudal y Velocidad de Diseño 1.1. Determinación del Caudal de Diseño 1.2. Determinación de la Velocidad de Diseño

9 9 10

2. Diseño de Rejas 2.1. Rejas Gruesas 2.2. Rejas Finas

10 10 14

3. Trampa de Grasa

16

2

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PANEL FOTOGRAFICO

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ANEXOS

21

1. Campañas de Muestreo

INDICE DE PLANOS Número de Plano Planta del Sistema de Pre - Tratamiento

460183 – 103 – P – 001

Perfiles del Sistema de Pre - Tratamiento

460183 – 103 – P – 002

Isométrico del Sistema de Pre Tratamiento

460183 – 103 – P – 003

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MEMORIA DESCRIPTIVA 1. CARACTERISTICAS DEL ESTABLECIMIENTO, DESAGUE Y PARAMETROS DE DISEÑO ESTABLECIMIENTO  Este proyecto se basa en los desagues producidos por el Comedor del Consorcio JJC – SSK – FYAGA, con una capacidad de atención (desayuno,almuerzo, cena) diaria de aproximadamente de 1500 comensales, ubicado en el Centro Poblado Condorcocha, construido con motivo de la obra de ampliación de Cemento Andino S.A. “Proyecto 4”.  El lugar cuenta con 4 lavaderos de cocina y uno de aseo personal y limpieza del establecimiento ubicado en la zona de ingreso.  También cuenta con una caja de concreto en la cual se descarga agua de lavado de verduras y de limpieza interna, la cual se recomienda proteger con rejas que eviten el paso de sólidos mayores, lo cual alteraría nuestro sistema de tratamiento.

DESAGUES  Aguas Grises, compuesto en su mayoría por desechos orgánicos y grasas, provenientes de las activadades previas, durante y después de la preparación de los alimentos.  También existen, en menores cantidades, residuos de productos de limpieza de sus pisos.

PARAMETROS DE DISEÑO  Para el diseño del Sistema de Pre-Tratamiento, los parámetros principales de diseño fueron el Caudal y la Velocidad del desague, los cuales fueron obtenidos mediante pruebas de campo (reales), realizadas por el Consorcio (medición de Caudales) y por el Equipo de Diseño 4

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(medición de Velocidades), siguiendo procedimientos que se explicarán con mayor detalle en la memoria de cálculo y los Anexos.  Adicionalmente se recomienda que toda el área tenga un techado de calamina a dos aguas, para impedir el aumento de volumen de agua por las precipitaciones.

2. CAMARA DE REJAS  Las rejas son dispositivos constituidos por barras metálicas paralelas e igualmente espaciadas. Su función es retener sólidos gruesos, de dimensiones relativamente grandes, que estén en suspensión o flotantes.  Las rejas son empleadas para proteger contra obstrucciones de las válvulas, bombas, equipos de aeración, tuberías y otras partes de la planta. También contribuyen a dar una mejor apariencia a la planta y reducen el volumen de flotantes.  En este caso se ha considerado el diseño de 2 baterías de Rejas una Gruesa y la otra Fina (en secuencia), las cuales operarán en simultámeo o alternadas, dependiendo del caudal de operación, cantidad de sólidos o porcentaje de ensuciamiento (< 50%), para lo cual van a ser divididas mediante un muro de 0.1 m y seccionadas por compuertas de aislamiento de 0.27 x 0.25 x 0.01 m (2), y 0.27 x 0.40 x 0.01 m (2).

2.1 Emisor:  El emisor es una tubería de PVC de 4” de diámetro y una pendiente de 1%, el cual llega al canal mediante el uso de codos y reducciones (Ver Plano 460183 – 103 – P – 002).

2.2 Zona de Transición:  Esta zona tiene como objeto disipar la energía que se origina en el paso del agua residual del emisor al canal, tiene una longitud de 0.34 m y un desnivel de 0.0498 m, aumentando de 0.075 m (3”), hasta 0.25m que es el ancho del canal, mediante un ángulo de 12°30´.

2.3 Canal:

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 El canal por donde va a pasar el agua residual es concreto de 0.1 m de espesor de pared, con 0.25 m de ancho (cada uno) y una altura que varía desde 0.25 hasta 0.44 m, en consecuencia de las profundizaciones realizadas para absorver las pérdidas de carga en todo el sistema.

2.4 Rejas:  Rejas Gruesas: Las rejas gruesas (0.41 x 0.25 x 0.004 m) están constituidos por 10 barras metálicas de acero de 4 mm de espesor, separados 20 mm con un ángulo de inclinación de 45°, sostenidas por el epotramiento en la parte inferior y el soporte en la parte superior.  Rejas Finas: Las rejas finas (0.41 x 0.25 x 0.004 m) están constituidos por 50 barras metálicas de acero de 1 mm de espesor, separados 4 mm con un ángulo de inclinación de 45°, sostenidas por el epotramiento en la parte inferior y el soporte en la parte superior.

2.5 Tubería de Salida:  Se ha consioderado uan tubería de salida de PVC de 4” de diámetro, con una pendiente de 3%, la cual va a descargar libremente en una caja de registro, la cual se aprovecharápara hacer mediciones de calidad y cantidad. Es por ello que es denominda CAJA DE MUESTREO 1, de 0.40 x 0.50 x 0.48 m como dimensiones internas.

3. TRAMPA DE GRASA  La Trampa de Grasa es una unidad de Pre-Tratamiento, el cual consiste en la separación de aceites y grasas presentes en el desague por la diferencia de densidades con el agua. Esto se da mediante el flujo ascencional de las grasas, para lo cual se le da un Tiempo de Retención óptimo para la separación de fases.  Estas unidades son empleadas para proteger de contra obstrucciones de las unidades siguitenes. También contribuyen a dar una mejor apariencia a la planta y reducen el volumen de flotantes.  En este caso se ha considerado el diseño de 1 Trampa de Grasa de 2 cámaras, con una capacidad total de almacenamiento de 2.60 m3, 6

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calculada para un tiempo de retención considerado es de 2 horas y el caudal máximo horario de las campañas de muestreo.  Se ha considerado una caneleta de recolección de agua de lluvia para prevenir posibles infiltraciones.

3.1 Emisor:  El emisor es una tubería de PVC de 4” de diámetro, 1 metro de longitud y una pendiente de 1%, el cual llega a la primera cámara, descargando sus aguas haciendo el uso de una ”Tee” de 4”, la cual tendrá unida una tubería de igual diámetro, que irá sumergida en el agua hasta por 0.60 m or debajo del nivel del agua.  Se hará uso de un WaterStop, que se coloca en el muro, alrededo de la tubería de descarga, para que no se den infiltraciones por la penetración de la tubería. 3.2 Cámara de Retención de Grasas:  Ambas cámaras poseen un ancho de 0.75m y un largo de 1.50m, separadas por un muro de 0.10m de espesor. (Ver Plano 460183-103-P001)  La primera cámara de 1.34 m3, tiene una altura máxima de 1.23 m, hasta un altura de 1.15 m en el eje del muro de división. La segunda, con un volumen de 1.25 m3, tiene una altura mínima de 1.07m y una máxima de 1.15m en el eje del muro de división. ( Ver Plano 460183-103P-002)  Estas diferencias de alturas se dan debido a la pendiente de fondo de la Trampa de Grasa de 5%.  Cada cámara presenta un Bafle de 0.06m de espesor, que permite la divisón de la zona de ingreso, con la zona de separación, evitando la intromición de las grasas separadas en las tuberías.  Las cámaras poseen tapas de Control, que son Losas Removibles, 2 de 0.40 x 0.85 x 0.04 m al ingreso y salida de la Trampa de Grasa (para la inspección de las tuberías), y 4 de 0.50 x 0.90 x 0.06 m en la zona central, para la inspección y mantenimiento de las cámaras. (Ver Plano)  Se ha considerado un borde libre de 0.30m, con un desnivel entre los ejes de las tuberías de entrada y salida de 0.05m. 7

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3.3 Tubería de Salida:  Se ha consioderado uan tubería de salida de PVC de 4” de diámetro y 1m de longitud, con una pendiente de 1%, la cual va a descargar libremente en una caja de registro, la cual se aprovecharápara hacer mediciones de calidad y cantidad. Es por ello que es denominda CAJA DE MUESTREO 2, de 0.40 x 0.50 x 0.51 m como dimensiones internas.

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MEMORIA DE CALCULO

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1. DETERMINACION DE CAUDAL Y VELOCIDAD DE DISEÑO (*) Datos Obtenidos de Campo

1.1 DETERMINACION DE CAUDAL DE DISEÑO  Se realizaron 3 Campañas de Muestreo, los días: 19, 20 y 21 de enero del 2011 (Ver Anexo1).  PROCEDIMIENTO: •

Se tiene un cilindro de 57.5 cm de Diámetro (A=Area = 0.25967 m2).

• Se apertura la válvula de descarga, y se toma el tiempo en que se llenan determinadas alturas (h). • Se cálcula el Volumen de llenado de cada intervalo de tiempo, usando la fórmula: V = A x h. • Hayamos el caudal(Q) en cada intervalo dividiendo el Volumen(V) entre el tiempo (t) de llenado: Q=V/t • Para la Trampa de Grasa: se halla el caudal máximo horario (l/s) acumulando los caudales que corresponden a cada hora. • Para el Diseño de las Rejas: se toma el caudal máximo registrado a lo largo de todas las tomas de los 3 días.  RESULTADO:

FECHA CAMPAÑA 1 : CAMPAÑA 2 : CAMPAÑA 3 :

19/01/201 1 20/01/201 1 21/01/201 1

CAUDAL MAX HORARIO (l/s)

COMENSAL ES (Personas)

DOTACION (litros/perso na/día)

0.17225

1513

9.84

0.15398

1456

9.14

0.17838

1510

10.21

• Caudal Máximo Registrado: 3.246 l/s, Día: 3, Hora: 10:49:18. Se considera un porcentaje de riesgo del 50%, teniendo un caudal de 4.875 l/s. 10

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• Es necesario recalcar que las campañas de muestreo fue realizada por el consoricio JJC-SSK-FYAGA, es decir el consorcio entregó la data diaria de tiempos y alturas de llenado de agua residual en los cilindros de muestreos; por tanto se adiciona el 50% al caudal para elminar los supuestos errores tomados en campo.

1.2 DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE DISEÑO  Se realizó mediciones de campo (Método del Flotador), para determinar la velocidad máxima que soportarían las unidades.  PROCEDIMIENTO: • Se coloca un tubo de 6” de diámetro cortado longitudinalmente a continuación del emisor 4”, y se sella. • A partir de 0.15 cm de la unión del emisor y la media caña, se mide una longitud determinada (4 m) y se hacen marcas de inicio y final de recorrido. • Apetura la válvula del desague del comedor y dejar caer un flotador (bola de tecnopor, tapa plástica, etc.) sobre la marca inicial, para medir el tiempo de recorrido entre el punto de inicio y la marca final. OBS: La costumbre de los trabajadiores de este comedor, es la de llenar 2 de

sus 4 lavaderos de aproximadamente 0.6 x 0.5 x 0.4 m y lavar sus utensilios, mientras que en las otras 2, fluye el agua constante para el lavado de verduras. Una vez terminado el lavado de sus utensilios descarga toda el agua usada, es por ello que se registran grandes variaciones de caudal de un momento a otro.

 RESULTADO: Distancia (m)

4.00

Tiempo (s)

2.35

2.84

2.65

2.56

2.22

2.75

Velocidad (m/s)

1.702 1

1.408 5

1.509 4

1.562 5

1.801 8

1.454 5

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• Velocidad Máxima Aproximación)*

Promedio

:

1.573

m/s

(Veloc.

de

2. DISEÑO DE REJAS 2.1 REJAS GRUESAS a) EFICIENCIA DE BARRA  Abertura entre Barras (a): 20 mm  Espesor de Barras (t): 4 mm Eficiencia de Barra (E) =

Abertura de Barra = Abertura + Espesor

20 = 0.83 20 + 4

b) VELOCIDAD DE PASO  Velocidad de Aproximación* (v): 1.573 m/s  Eficiencia de Barra (E): 0.83 Velocidad de Paso (V) =

Velocidad de aproximación 1.88 m/s Eficiencia de Barra

=

1.573

=

0.83

c) CÁLCULO DEL ÁREA ÚTIL  Caudal Máximo* (Qmáx): 0.0049 m3/s  Velocidad de Paso (V): 1.88 m/s Área útil (Au) =

3 Q máximo = 0.0049 m /s = 0.00258 m2 Velocidad de paso 1.88 m/s

d) CÁLCULO DEL ÁREA TOTAL (At)  Area de Paso – Util (Au): 0.00258 m2  Eficiencia de Barra (E): 0.83  Porcentaje de ensuciamiento (k): 50%

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Area Total (At) =

100 x A útil 100 x 0.00258 = = 0.0062 m2 kxE 50 x 0.83

e) TIRANTE DE AGUA (Ymáx)  Area Total (At): 0.0062 m2  Ancho de Canal (B): 0.25 m Tirante de agua (Ymáx) =

A total 0.0062 = = 0.02479 m2 0.25 B

f) PENDIENTE (S)  Caudal Máximo* (Qmáx): 0.0049 m3/s  Rugosidad de Concreto (n): 0.013 Pendiente (S) =

Q x n x (B + 2xYmax) 2/3 0.0062 = = 0.018405 m/m 5/3 0.25 (At)

g) DETERMINACION DEL NÚMERO DE BARRAS  Ancho de Canal (B): 0.25 m  Abertura entre Barras (a): 20 mm  Espesor de Barras (t): 4 mm Número de barras =

B-a 0.25 - 0.020 = = 9.58 = 10 barras a + t 0.020 + 0.004

Ángulo de barras = 45º h) PERDIDA DE CARGA EN REJAS CON 50% DE ENSUCIAMIENTO (hf)  Velocidad de Paso (V): se conserva al haber duplicado el área de las rejas = 1.888 m/s  Velocidad de Aproximación (v)= 1.573 m/s  Gravedad (g)= 9.81 m/seg2 V2 - v2 1.888 - 1.573 = Pérdida de carga = = 9.58 = 0.0794 m 2g x 0.7 2 x 9.81 x 0. 7

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i) CONDICIONES DEL EMISOR  Pendiente Asumido (S) = 0.01 m/m  n (Tub. PVC) = 0.009  Caudal Máximo* (Qmáx)= 0.0049 m3/s

D=(

nxQ )3 / 8 = 0.088 m 1/ 2 0.2842 x S

 Diámetro Comercial: 100 mm  Relación Y/D,

P=(

nxQ ) = 0.20365 D x S1 / 2 8/3

En el Diagrama de Ven Te Cho, se obtiene que para P, Y/D: 0.60  Tirante del emisor (Y1) = K x D = 0.60 x 0.100 = 0.06 m  Velocidad en el emisor (V1) = 1.662 m/s

j) CALCULO CALCULO DE LA LONGITUD DEL CANAL DE TRANSICIÓN (L)  Ancho del canal (B) = 0.25 m  Diámetro del emisor (D) = 0.100 m L=

B-D 0.25 - 0.100 = = 0.34 m 2 * tg(12º30' ) 2 * tg(12º30' )

k) PÉRDIDA DE CARGA CARGA EN EL CANAL DE TRANSICIÓN  Velocidad del emisor (V1) = 1.662 m/s  Velocidad de aproximación – canal (v) = 1.573 m/s

h ft = 0.1x

( V1 − v ) 2 = 0.1x (1.662 - 1.573) 2 2*g

2 * 9.81

= 0.00004 m

l) DESNIVEL ENTRE EL FONDO DE LA TUBERÍA Y EL FONDO DEL CANAL (Δ Z) 14

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 

Tirante en el emisor (Y1) = 0.06 m Velocidad del emisor (V1) = 1.662 m/s

 

Tirante del canal (Ymax)= 0.025 m Velocidad del canal (v) = 1.573 m/s

Entonces la grada negativa (ΔZ) ΔZ

=E

1

-E

2

- h

ft

= 0.049 m

m)COMPROBACIÓN m)COMPROBACIÓN DE QUE NO EXISTE REFLUJO

Ymin-emisor + ΔZ ≥ Ycanal + hft (reja gruesa) 0.110 > 0.104

OK!!!

2.2 REJAS FINAS a) EFICIENCIA EFICIENCIA DE BARRA  Abertura entre Barras (a): 4 mm  Espesor de Barras (t): 1 mm Eficiencia de Barra (E) =

Abertura de Barra = Abertura + Espesor

4

= 0.80 4+1

b) VELOCIDAD DE PASO  Velocidad de Aproximación* (v): 1.573 m/s OBS: La velocidad de Aproximación es la misma, debido a que para

mantener el tirante se profundizó la base del canal de igual valor que la pérdida de carga por las rejas. (Q, B, Ymáx iguales).

 Eficiencia de Barra (E): 0.80 Velocidad de Paso (V) =

Velocidad de aproximación 1.97 m/s 15

=

1.573

=

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Eficiencia de Barra

0.80

c) CÁLCULO DEL ÁREA ÚTIL  Caudal Máximo* (Qmáx): 0.0049 m3/s  Velocidad de Paso (V): 1.966 m/s Área útil (Au) =

3 Q máximo = 0.0049 m /s = 0.00248 m2 Velocidad de paso 1.966 m/s

d) CÁLCULO DEL ÁREA TOTAL (At)  Area de Paso – Util (Au): 0.00248 m2  Eficiencia de Barra (E): 0.80  Porcentaje de ensuciamiento (k): 50% Area Total (At) =

100 x A útil 100 x 0.00248 = = 0.0062 m2 50 x 0.80 kxE

e) TIRANTE DE AGUA (Ymáx)  Area Total (At): 0.0062 m2  Ancho de Canal (B): 0.25 m Tirante de agua (Ymáx) =

A total 0.0062 = = 0.02479 m2 0.25 B

f) PENDIENTE (S)  Caudal Máximo* (Qmáx): 0.0049 m3/s  Rugosidad de Concreto (n): 0.013 Pendiente (S) =

Q x n x (B + 2xYmax) 2/3 0.0062 = = 0.018405 m/m 5/3 0.25 (At)

g) DETERMINACION DEL NÚMERO DE BARRAS  Ancho de Canal (B): 0.25 m  Abertura entre Barras (a): 4 mm  Espesor de Barras (t): 1 mm

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B - a 0.25 - 0.004 = = 49.20 = 50 barras a + t 0.004 + 0.001

Número de barras =

Ángulo de barras = 45º h) PERDIDA DE CARGA EN REJAS CON 50% DE ENSUCIAMIENTO (hf)  Velocidad de Paso (V): se conserva al haber duplicado el área de las rejas = 1.966 m/s  Velocidad de Aproximación (v)= 1.573 m/s  Gravedad (g)= 9.81 m/seg2 Pérdida de carga =

V2 - v2 1.888 - 1.573 = = 9.58 = 0.1014 m 2g x 0.7 2 x 9.81 x 0. 7

i) DESNIVEL ENTRE EL FONDO DE LA TUBERÍA Y EL FONDO DEL CANAL (Δ Z)  Como se quiere mantener el mismo tirante, se realiza una profundización del canal del mismo valor que la pérdida de carga. ΔZ

=E

1

-E

2

- h

ft

= 0.1014 m

j) COMPROBACIÓN DE QUE NO EXISTE REFLUJO  No es necesario determinar las condiciones de reflujo, dado que a la salida de las Rejas (Finas), descarga en una Caja (Caja de Muestreo 1), de forma libre.  Pero en todo caso:

Ycanal entre rejas + ΔZ ≥ Ycanal despues de rejas finas + hft (reja fina) 0.1262 ≥ 0.1262 OK!!!

3. DISEÑO DE TRAMPA DE GRASA FECHA CAMPAÑA 1 : CAMPAÑA 2 :

19/01/201 1 20/01/201 1

CAUDAL MAX HORARIO (l/s)

COMESALES

DOTACION (Litros/perso na/día)

0.17225

1513

9.84

0.15398

1456

9.14

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CAMPAÑA 3 :

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21/01/201 1

0.17838

1510

10.21

a) CALCULO DEL VOLUMEN DE MAXIMA DEMANDA:  Caudal Máximo: 0.17838 l/s  Tiempo de Retención: 2 horas

Volumen = Qmáx x TR = 1284.34 lt Según el RNE Noma IS.020 8.2.2. El doble de la Capacidad de la cantidad de líquido que entra durante la hora de máxima demanda.

Volumen Total (VT) = 2 x V = 2568.67 lt Como el Volumen Total es mayor a 600 lt, se consideran 2 cámaras del 50% del Volumen (TR en cada cámara = 1 hora).

Volumen de cada Cámara = VT / 2 = 1284.34 lt = 1.284 m3 = 1.30 m3

b) DETERMINACION DEL AREA SUPERFICIAL: SUPERFICIAL:  Altura Promedio: 1.15 m

Area = Volumen / Altura = 1.30 / 1.15 = 1.13 m2  Relación Largo/Ancho (L/B): 2

Area = L x B = 2 B2 B = 0.75 m L =1.50 m L Interno Total = 2 x 1.50 + 0.10 (sepraración de cámaras) = 3.10 m  Considerando una pendiente de fondo de 5% L Interno Total 18

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V1

V2

H1 = Hprom + S x (LIT / 2) H2

H1

H2 = Hprom - S x (LIT /

HPROM

2)

S

H1 = 1.23 m H2 =1.07 m

 Volúmenes Reales de cada cámara

V1 = 1.34 m3 V2 = 1.25 m3

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PANEL FOTOGRAFICO

FOTO N°1: Válvula de Control de Salida de Desagüe

FOTO N°2: Medición de Velocidades para su Máxima Descarga

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FOTO N°3: Caudal de Desagüe descargado

FOTO N°4: Toma de Datos de Tiempos que demora en recorrer la distancia establecida

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ANEXOS

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