Diseo del DesarenadorDEFINICIN Los desarenadores son obras hidrulicas que sirven para separar (decantar) y remover (evacuar), el material slido que lleva el agua de un canal. El material slido que se transporta ocasiona perjuicios a las obras: Una gran parte del material slido va depositndose en el fondo de los canales disminuyendo su seccin. Esto aumenta el costo anual de mantenimiento y produce molestas interrupciones en el servicio de canal.Esto significa una disminucin del rendimiento y a veces exige reposiciones frecuentes y costosas.CLASES DE DESARENADORES 1. En funcin de su operacin: Desarenadores de lavado continuo, es aquel en el que la sedimentacin y evacuacin son dos operaciones simultneas. Desarenadores de lavado discontinuos (intermitente), que almacena y luego expulsa los sedimentos en movimiento separados. 2. En funcin de la velocidad de escurrimiento: De baja velocidad v < 1 m/s (0.20 . 0.60 m/s) De alta velocidad v > 1 m/s (1.00 . 1.50 m/s) 3. Por la disposicin de los Desarenadores: En serie, formado por dos o ms depsitos construidos uno a continuacin del otro. En paralelo, formado por dos o ms depsitos distribuidos paralelamente y diseados para una fraccin del caudal derivado.

Cmara de sedimentacin En la cual las partculas solidas caen al fondo debido ala disminucin de la velocidad producida por el aumento de seccin. Se ha visto que con velocidades superiores a 0.5m/s, los granos de arena no pueden detenerse en una superficie lisa como lo es el fondo del desarenador. Segn Dubuat las velocidades limites por debajo de las cuales cesa de arrastrar diversas materias son: Para: Arcilla 0.081 m/s Arena fina 0.16 m/s Arena gruesa 0.216 m/s Con lo mencionado la seccin transversal se disea para velocidades que varan entre 0.2 m/s y 0.6m/s. La profundidad media vara entre 1.5 a 4 m. La forma puede ser cualquiera aunque generalmente se escoge una rectangular o trapezoidal simple o compuesta. La 1ra simplifica considerablemente la construccin pero es relativamente cara pues las paredes deben soportar la presin de la tierra exterior y se disean por lo tanto como muros de sostenimiento. La 2da es hidrulicamente ms eficiente y econmica pues las paredes trabajan como simple revestimiento. Con el objeto de facilitar el lavado concentrando las partculas hacia el centro conviene que el fondo no sea horizontal sino que tenga una cada hacia el centro.Se recomienda que la pendiente transversal (m) vari entre 0.20 a 0.50. Al final de la cmara sedimentadora se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian es por esto que la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar libre. Tambin mientras ms pequea es la velocidad de paso por el vertedero, menos turbulencia causa el desarenador y menos materias en suspensin arrastra. Como mximo se admite que la velocidad de paso del vertedero pueda llegar a v= 1m/s. Tomando encuentra que M= 1.8 2.0 el valor mximo de H no deber pasar de 25cm. Casi siempre el ancho de la cmara del desarenador no es suficiente para construir el vertedero recto y perpendicularmente a la direccin del agua. Por esto selo ubica en curva que comienza en uno de los muros laterales y contina hasta cerca de la compuerta de desfogue. Esto facilita el lavado permitiendo que las arenas sigan trayectorias curvas. Compuerta de lavado Para facilitar el movimiento de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador generalmente se le da una gradiente fuerte del 2 al 6 %. CONSIDERACIONES PARA EL DISEO HIDRULICO1. Clculo del dimetro de las partculas a sedimentar Los desarenadores se disean para un determinado dimetro de partcula Por ejemplo, el valor del dimetro mximo de partcula normalmente admitido para plantas hidroelctricas es de 0.25 mm. En los sistemas de riego generalmente se acepte hasta d = 0.5 mm.2. Clculo de la velocidad del flujo v tanque La teora de desarenacin se basa en la composicin de velocidades. La partcula tiene una velocidad horizontal (v). La velocidad en un desarenador se considera lenta, cuando esta comprendida entre 0.20 m/s a 0.60 m/s. La eleccin puede ser arbitraria o puede realizarse utilizando la formula de Camp:

3. Clculo de la velocidad de cada w (en aguas tranquilas) o de sedimentacin Una partcula solida situada a una altura (h), sobre el fondo, bajo la influencia de la fuerza de la gravedad cae con una velocidad (w) que puede calcularse con la ecuacin de Stokes o uso de bacos. As se tiene: Tabla Preparada por Arkhangelski, la misma que permite calcular w (cm/s) en funcin del dimetro de partculas d (en mm)Una partcula solida situada a una altura (h), sobre el fondo , bajo la influencia de la fuerza de la gravedad cae con una velocidad (w) que puede calcularse con la ecuacin de Stokes o uso de bacos.As se tiene:Tabla Preparada por Arkhangelski, la misma que permite calcular w (cm/s) en funcin del dimetro de partculas d (en mm)Segn Arkhangalski, la velocidad de sedimentacin para diferentes dimetros de partculas esta dado por la Tabla.Tabla. Velocidad de sedimentacin de las partculas en suspensin de acuerdo con su tamao

4. Clculo de las dimensiones del tanqueDespreciando el efecto del flujo turbulento sobre la velocidad de sedimentacin, se puede plantear las siguientes relaciones:

Donde: Qd= caudal BD= ancho del desarenador h= calado V= velocidad en el tanque w= velocidad de sedimentacin t= tiempo de cada

L= longitud del desarenador En el clculo de los desarenadores de bajas velocidades se puede realizar una correccin, mediante el coeficiente K, que vara de acuerdo a las velocidades de escurrimiento en el tanque, es decir:

En los desarenadores de altas velocidades, entre 1 m/s a 1.50 m/s, Montagre, precisa que la cada de los granos de 1 mm estn poco influenciados por la turbulencia., el valor de K en trminos del dimetro,

Nomenclatura:Qd: Caudal de diseo (m3/s)bc: Base del canal (m)m: Inclinacin de las paredes del canaln: Rugosidad de manning So: Pendiente del canaly : Calado normal del canal (m)Tc: Espejo de agua del canal (m)Tp: Tamao de partcula (mm)w: Velocidad de sedimento (cm/s) (De tabla de velocidad de sedimentos)v: Velocidad del agua en el desarenador (m/s) A: rea del desarenador (m2)f : Relacin geomtricah: Profundidad del agua del desarenador (m)BD: Base del desarenador (m)TD: Espejo de agua del desarenador (m)k: Coeficiente de la importancia de la obraL: Longitud del desarenador (m)

Datos (canal ): Qd: 9 m3/s bc = 2.00 m (Asumido) m = 0 n = 0.014 (Hormign) So = 0.003 Datos del desarenador: Qd: 9 m3/s Tp = 0.50 mm w = 5.4 cm/s = 0.054 m/s m = 0.5 v = (0.2 - 0.6) m/s. Se adopta v= 0.3 m/sk= (1-2 1.5) Se adopta k =1.2

VERTEDERO DEL DESARENADORElvertedero hidrulicooaliviaderoes una estructurahidrulicadestinada a permitir el paso, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales; siendo el aliviadero en exclusiva para el desage y no para la medicin.Existen diversos tipos segn la forma y uso que se haga de ellos.

Datos: Qd=9 m3/sM= 2.0H= 0.25 mLD= mTD = m

Diseo de transicionesCambio local en la seccin transversal de un canal la cual conoce la variacin en las caractersticas de flujo entre dos secciones de flujo uniforme.

Transicin C1 (Entrada) Co (salida) K= 1 + C1 K= 1- Co

Tipo curva 0.10 0.20 Perdidas Entrada hf= k*v2/2g Perdidas Salida hm= k*v2/2g

Cuadrado 0.15 0.25

Recta 0.30 0.50

Extremos cuadrados 0.30 0.75