DIMENSIONES ADOPTADAS Numero de decantadores:
1. INTROD UCC IÓN
En este anejo se justifica el dimensionado de las conducciones de la línea de agua de la EDAR. Con el término conducciones se hace referencia a las tuberías en lámina libre y en presión, y a los canales abiertos, ya sean de recogida de efluentes de las diversas unidades, o constituyentes de algún tratamiento, como es el canal de desbaste.
En este Anejo únicamente aparecen las conducciones que funcionan por gravedad, las tuberías que están asociadas a alguna impulsión, se encuentran calculadas en el Anejo de “Cálculos hidráulicos II. Bombeos e impulsiones”.
2. TUBERÍAS Y CAN ALES
El criterio de dis eño de canales y tuberías se basa en la velocidad que adquiere el fluido en ellos, ya que esta debe ser la adecuada para el correcto funcionamiento del sistema.
Los límites de velocidad quedan determinados por los siguientes condicionantes: • Evitar las sedimentaciones y los aterramientos.
• Evitar la abrasión.
• Consideraciones hidráulicas y mecánicas.
En general, para canales y tuberías la velocidad se mantendrá dentro del intervalo de 0.4 a 2 m/s, situándose los valores óptimos alrededor de 1 m/s.
3. LIN EA D E AGUA
3.1. CANALES
En este apartado se dimensionarán los canales abiertos de sección rectangular que son neces arios en la línea de agua para transportar las aguas.
Los canales abiertos rectangulares de la línea de agua son los siguientes : • Canal de entrada a biodiscos.
• Canal de recogida de biodiscos.
• Canal de recogida del decantador secundario.
3.1.1. DIMENS IONAMIENTO
El dimensionamiento se realiza para régimen permanente uniforme con la fórmula de M anning:
v = 1/n * Rh2/3 * i1/2
Con:
i: pendiente de la solera, en m / m.
n: número de M anning, n = 0.015 para canales de hormigón. v: velocidad en m / s.
v = Q / S
Siendo:
Q: caudal, en m3 / s
S: sección, en m2, para canal rectangular S= B*y
B: ancho del canal en m. y: calado en m.
R
H: radio hidráulico en m, cociente del área de flujo entre el perímetro mojado; para sección rectangular: R
h = B*y / (2*(B+y)) Sustituyendo estas expresiones en la fórmula de Manning se obtiene:
Fijando el ancho y la pendiente se obtiene el calado de forma iterativa, y se comprueba que las velocidades a caudal medio, punta y máximo están dentro del intervalo admisible.
Si las velocidades no son adecuadas, se cambia el ancho o la pendiente y se vuelve a calcular el calado.
3.1.2. RES ULTADOS
Los resultados obtenidos en el dimens ionamiento se exponen seguidamente, donde las unidades consideradas han sido: caudal (m3/s), calado (m), sección (m2) y velocidad (m/s).
Canal: de entrada a biodiscos Qmedio Qmáx
Caudal de cálculo (m3/s) 0,001020023 0,003497222
Número de canales según caudal 1 1
Caudal por canal (m3/s)
Ancho (m) 0,15
Pendiente (tanto por 1) 0,008 Coeficiente de M anning 0,015
Calado (m) 0,024013043 0,053548813
Área de flujo (m2) 0,003601956 0,008032322
Perímetro mojado (m) 0,198026086 0,257097626 Radio hidráulico (m) 0,018189303 0,031242303 Velocidad de aproximación por canal,
Vc (m/s)
0,4 - 2 0,412411822 0,591492299
Canal: de recogida de biodis cos Qmedio Qmáx Caudal de cálculo (m3/s) 0,001020023 0,003497222
Número de canales según caudal 1 1
Caudal por canal (m3/s)
Ancho (m) 0,15
Pendiente (tanto por 1) 0,008 Coeficiente de Manning 0,015
Calado (m) 0,024013043 0,053548813
Área de flujo (m2) 0,003601956 0,008032322
Perímetro mojado (m) 0,198026086 0,257097626 Radio hidráulico (m) 0,018189303 0,031242303 Velocidad de aproximación por canal,
Vc (m/s)
0,4 - 2 0,412411822 0,591492299
Canal: de recogida de decantador secundario
Qmedio Qmáx
Caudal de cálculo (m3/s) 0,001020023 0,003497222
Número de canales según caudal 1 1
Caudal por canal (m3/s)
Ancho (m) 0,15
Pendiente (tanto por 1) 0,008 Coeficiente de Manning 0,015
Calado (m) 0,024013043 0,053548813
Área de flujo (m2) 0,003601956 0,008032322
Perímetro mojado (m) 0,198026086 0,257097626 Radio hidráulico (m) 0,018189303 0,031242303 Velocidad de aproximación por canal,
Vc (m/s)
3.2. DIMENS IONAMIENTO D E TUBERÍAS
Se dimensionarán las tuberías en lámina libre o rodadas de sección circular que son neces arias en la línea de agua.
3.2.1. INTROD UCC ION
Las tuberías rodadas de la línea de agua son los siguientes: • Tubería de arqueta de entrada a pozo de gruesos. • Tubería de decantador secundario a arquet a de vertido. • Decantador a pozo de bombeo.
• Bombeo de recogida de grasas de la parcela y fecales del edificio de bombeo a arquet a de entrada. • Bombeo depósito a entrada edificio de control
La formulación de Prandtl-Colebrook es válida para secciones llenas. En el caso de que la sección funcione en régimen libre se recurre a determinar un par de factores que relacionan las velocidades, caudales y alturas de llenado en conducciones circulares a sección parcialmente llena con los que se obtienen para secciones llenas. Estas relaciones son los denominados coeficientes correctores de Thormann y Franke:
Donde:
V = velocidad a sección llena. V
p = velocidad a sección parcialmente llena. Q = caudal a sección llena.
Q
p = caudal a sección parcialmente llena. 2β = arco de la sección mojada.
γ= coeficiente de Thormann, que introduce la consideración del rozamiento entre el líquido y el aire del
interior del conducto.
Para η= h/D ≤ 0,5 resulta γ=0. Para η= h/D ≥ 0,5 sale:
η= h / d = relación entre la altura de lámina de agua y al diámetro interior (a sección llena η = 1).
Resolviendo de forma iterativa se obtiene el calado, con el que se calcula la velocidad y se comprueba que esta está dentro de los rangos admisibles.
3.2.3. RES ULTADOS
Los resultados obtenidos en el dimensionamiento se exponen inmediatamente, donde las unidades consideradas han sido: caudal (m3/s), diámetro (m), sección (m2) y velocidad (m/s).
Tubería: arqueta de entrada a fosa séptica Qmedio Qmáx Caudales de cálculo (m3/s) 0,001020023 0,003497222
Número de tuberías 1 1
Pendiente (tanto por uno) 0,006
Diámetro (m) 0,1
Sección interior (m2) 0,007853975
Caudal por tubería 0,00102 0,00350
Material de la tubería FUNDICIÓN NO FORZADO NO FORZADO Rugosidad uniforme equivalente (m) 0,0008
Viscosidad cinemática del fluido (m2/s) 0,000001310 Velocidad a sección llena -Prandtl- (m/s) 0,565889944 Caudal a sección llena 0,004444485
Relación caudal / caudal a sección llena 0,229503056 0,786867686 Valor de beta (rad) 1,434875260 2,770808124 Calado en tubería, h (m) 0,032360245 0,068543384
Relación h/D 0,323602445 0,685433840
Velocidad a caudal determinado (m/s) 0,4 – 2 0,532191071 0,605505567 Tubería: de salida de fosa séptica a biodiscos Qmedio Qmáx
Caudales de cálculo (m3/s) 0,001020023 0,003497222
Número de tuberías 1 1
Pendiente (tanto por uno) 0,006
Diámetro (m) 0,1
Sección interior (m2) 0,007853975
Caudal por tubería 0 0
M aterial de la tubería FUNDICIÓN NO FORZADO NO FORZADO Rugosidad uniforme equivalente (m) 0,0008
Viscosidad cinemática del fluido (m2/s) 0,000001310 Velocidad a sección llena -Prandtl- (m/s) 0,565889944 Caudal a sección llena 0,004444485
Relación caudal / caudal a sección llena 0,229503056 0,786867686 Valor de beta (rad) 1,434875260 2,770808124 Calado en tubería, h (m) 0,032360245 0,068543384
Relación h/D 0,323602445 0,685433840
Coeficiente de THORM ANN (gamma) 0 0,051780188
Velocidad a caudal determinado (m/s) 0,4 – 2 0,532191071 0,605505567
Tubería: de biodiscos a decantador secundario Qmedio Qmáx Caudales de cálculo (m3/s) 0,001020023 0,003497222
Número de tuberías 1 1
Diámetro (m) 0,063
Sección interior (m2) 0,003115665
Caudal por tubería 0,001020023 0,003497222 Material de la tubería FUNDICIÓN FORZADO FORZADO Rugosidad uniforme equivalente (m) 0,0008
Viscosidad cinemática del fluido (m2/s) 0,000001310
Velocidad según caudal y sección (m/s) 0,327385325 1,122464065 Número de Reynolds 15744,485116781 53981,096239082 Coeficiente de Darcy-Weisbach 0,044186139 0,042068657
Pendiente hidráulica 0,00382897 0,042881155 Velocidad a caudal determinado -Prandtl- (m/s) 0,4 – 2 0,334578558 1,123465817
Bombeo de recogida de grasas de la parcela y fecales del edificio de bombeo a arqueta de entrada.
Grasas+fecales edif.control Qmed
Caudales de cálculo (m3/s) 0,002222222
Diámetro (DN) D63
Diámetro interior 0,0426 Sección interior 0,00241051
Caudal por tubería 0,002222222
MATERIAL DE LA TUBERÍA PE Rugosidad uniforme equivalente 0,00025 Viscosidad cinemática del fluido 0,00000131
Velocidad según caudal y sección 0,921887582
Número de Reynolds 38986,667140000
Coeficiente de Darcy-Weisbach 0,031839371
Pendiente hidráulica 0,024920338
Velocidad real de circulación -Prandtl-
0,92
Pérdida de carga
Longitud de la tubería 29,6
Pérdida de carga por rozamiento 0,74
Pérdidas localizadas (15%) 0,11
Altura geométrica de bombeo 1,8
Altura de velocidad 0,04
Altura manométrica total 2,69