MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA MEMORIAS DE CÁLCULO PARA LA RED HIDROSANITARIA MIRADOR DE ZARAGOZA MUNICIPIO DE ZARAGOZA DEPARTAMENTO DE ANTIOQUIA ELABORADO POR: __________________________________ GIOVANNY LEÓN JIMÉNEZ VALENCIA INGENIERO SANITARIO Y CIVIL MAT PROF:05237112559 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA TABLA DE CONTENIDO 1. SISTEMA DE AGUAS RESIDUALES INTERNO ........................................................ 1 1.1. RED DE DESAGÜES ........................................................................................... 1 1.2. DIRECTRICES GENERALES PARA LA RED DE DESAGÜE .............................. 3 1.3. CÁLCULO DE LOS BAJANTES .......................................................................... 4 1.4. CÁLCULO DE COLECTORES HORIZONTALES ................................................ 5 1.5. CÁLCULO BAJANTE DE VENTILACIÓN SECUNDARÍA (DIÁMETRO Y LONGITUD MÁXIMA). ....................................................................................................... 7 1.6. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS DE PVC – SANITARIA ........................................................................... 10 1.7. MEMORIAS DE CÁLCULO DEL SISTEMA INTERNO DE AGUAS RESIDUALES ...................................................................................................................... 1 2. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE........................................... 1 2.1. MEMORIAS DE CÁLCULO DE LA RED DE ABASTOS .................................... 1 2.2. VOLUMEN DE RESERVA .................................................................................... 2 2.3. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS DE PVC – PRESIÓN ................................................................................ 2 3. SISTEMA DE BOMBEO ............................................................................................. 4 5.1. CALCULO DE LA POTENCIA .............................................................................. 4 5.2. CALCULO DEL DIÁMETRO DE IMPULSIÓN ..................................................... 5 5.3. CONSUMO DE ENERGÍA ................................................................................... 7 5.4. CABEZA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA (NPSH) DISPONIBLE ...................... 8 5.5. CALCULO DEL HIDROFLOC............................................................................... 9 5.6. EQUIPO DE BOMBEO PARA FUENTES MIRADOR ....................................... 10 6 PLANTA DE TRATAMIENTO RESIDUAL –REACTOR ANAEROBIO .......................... 12 6.1 MODELO DE CÁLCULO DEL REACTOR ANAEROBIO ...................................... 12 6.2 Profundidad útil del reactor anaerobio (hu) ...................................................... 12 6.3 Caudal de diseño del reactor anaerobio (Qdiseño) ........................................ 13 6.4 Numero de Unidades a Utilizar ........................................................................... 13 6.5 Diámetro mínimo del reactor anaerobio (Фmin)................................................ 13 6.6 Diámetro útil del reactor anaerobio (Фútil)....................................................... 13 6.7 Borde libre (BL) .................................................................................................... 13 6.8 Diámetro total del reactor anaerobio (ФT)....................................................... 13 2.8 Área transversal del reactor anaerobio (A) ......................................................... 14 6.9 Longitud del reactor anaerobio (L) .................................................................... 14 6.10 Dimensionamiento de los compartimientos del reactor anaerobio............ 14 6.11 Volumen del reactor anaerobio circular (V) .................................................. 15 6.12 DISEÑO DE REACTOR ANAEROBIO .............................................................. 16 6.13 Profundidad del equipo ................................................................................... 17 6.14 Dimensionamiento ............................................................................................. 18 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 7 MODELO DE CÁLCULO DEL FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (FAFA) ................................................................................................................................... 18 7.1 Modelo de cálculo general del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) 18 7.2 Caudal de diseño del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA)............ 19 7.3 DBO5..................................................................................................................... 19 7.4 Carga Orgánica Volumétrica asumida (COV asumida) ..................................... 19 7.5 Eficiencia del reactor anaerobio......................................................................... 19 7.6 DBO5 del afluente del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente ...................... 19 7.7 Carga Orgánica..................................................................................................... 20 7.8 Volumen efectivo .................................................................................................. 20 7.9 Volumen real ......................................................................................................... 20 7.10 Diámetro del FAFA (ΦFAFA) ........................................................................... 20 7.11 Diámetro útil del FAFA (Фútil) ......................................................................... 21 7.12 Longitud del FAFA circular (LFAFA CIRC) ...................................................... 21 7.13 Volumen útil del FAFA circular ........................................................................ 22 7.14 Volumen del compartimiento del FAFA circular ............................................ 22 7.15 Tiempo de Retención Hidráulico ..................................................................... 22 7.16 Eficiencia del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente circular ..................... 23 7.17 Resumen diseño filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA).................... 24 7.18 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES .................................................................................................................... 24 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 1. SISTEMA DE AGUAS RESIDUALES INTERNO 1.1. RED DE DESAGÜES El sistema de desagüe de las aguas sanitarias consiste en todo el conjunto de conductos y accesorios disponibles para la evacuación de las aguas servidas de una edificación. Para determinar el caudal que debe transportar un tramo de la red es necesario determinar el número de aparatos que son descargados en dicho tramo, sumar los correspondientes caudales instantáneos y determinar el caudal que se va a transportar. Para el cálculo del diámetro de las tuberías se debe tener en cuenta que todos los aparatos sanitarios no funcionan simultáneamente, por lo que se deben distinguir dos tipos de de caudal para el diseño: Caudal máximo posible. Se presenta cuando todos los aparatos funcionan simultáneamente, como se supone que este caudal nunca se da no se tiene en cuenta para el diseño. Caudal máximo probable. Es el caudal más alto que probablemente se puede presentar en un tramo de tubería y es el que se utiliza para diseñar el sistema. Los cálculos que se presentan a continuación, se basan en el Método de Racional (Factores K1 y K2). En este método se acumulan los caudales reales promedio para aparatos sanitarios de bajo consumo, este se basa en los caudales unitarios para cada aparato y la sumatoria de estos para el bajante y/o el colector horizontal. Se emplean los factores de simultaneidad K1 y K2, definidas así: MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA FACTOR DE SIMULTANEIDAD K1: K1 1 Log (10 n) Donde: n= número de aparatos sanitarios K1=Factor de simultaneidad para el tramo. FACTOR DE SIMULTANEIDAD K2 K2 19 N (10 * ( N 1)) Donde: N = número de pisos del edificio K2 =Factor de simultaneidad por edificio. En este método se acumulan los caudales reales promedio para aparatos sanitarios de bajo consumo con la Tabla 1, luego se calcula el número n de aparatos de la vivienda o unidad sanitaria, para luego calcular K1. El caudal de diseño se calcula de la siguiente manera: CAUDAL DE DISEÑO: Q (l / s) Qi * N * K1* K 2 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Tabla 1. Unidades de descarga y caudales por aparato y diámetro mínimo Aparato Uso privado Uso publico UD Diámetro Caudal(l/s) UD Diámetro Caudal(l/s) Lavamanos 1 1-1/2" 0.1 2 1-1/2" 0.2 Sanitario 4 4" 1.2 8 4" 1.20 Ducha 2 2" 0.2 3 2" 0.25 orinal 2 1-1/2" 0.1 4 1-1/2" 0.2 Bañera 2 2" 0.2 3 2" 0.2 lavadora 2 2" 0.9 3 2" 0.9 lavadero 2 1-1/2" 0.2 3 1-1/2" 0.2 lavaplatos 2 1-1/2" 0.2 3 1-1/2" 0.2 Triturador 3 2" 0.2 3 2" 0.2 1.2. DIRECTRICES GENERALES PARA LA RED DE DESAGÜE Empalmes. Todos los empalmes horizontales se deben realizar a 45 grados, y la llegada a los bajantes se realizara con TEE o YEE y CODO de 45 grados Pendiente de la tubería. Las pendientes mínimas serán: 1.5% - 2% para <= 3” y de 1% para >= 4” Cambios de dirección en bajantes. Cuando se quiera cambiar de dirección en un bajante con un ángulo menor de 45 grados, se recomienda calcular el tramo con una pendiente del 4%. Velocidad Mínima (condiciones mínimas para que el flujo no sedimente) Vf min = 0.50 m/s para aguas residuales y/o la fuerza tractiva Ft = 0.15 Kg/m2 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Vf min = 0.60 m/s para aguas Lluvias y/o la fuerza tractiva Ft = 0.15 Kg/m2 Relación de Alturas y/o caudales Se recomienda que la tubería funcione al 50% de su profundidad y en casos extremos al 75%, ósea Qd / Qo <= 0.50 y en casos extremos Qd / Qo <= 0.75. Localización de aparatos. Se debe tener en cuenta la buena disposición de bocas y salidas con las medidas convencionales p.e.j. sanitario a 0.30 de la pared en el eje en que se marca arquitectónicamente. Localización de bajantes: Los bajantes se pueden instalar preferiblemente por buitrones, fachada, o embebidos en los muros (para viviendas de uno y dos pisos). Se debe tener en cuenta que no se debe generar servidumbre entre dos apartamentos p.e.j. (recolectar en un buitrón interior los desagües de baños diferentes y al intervenir la línea común horizontal, por parte de uno de los propietarios el otro se vea perjudicado en el buen funcionamiento de sus aparatos) 1.3. CÁLCULO DE LOS BAJANTES El bajante funciona verticalmente y recibe las aguas servidas de lso aparatos sanitarios instalados. El caudal de los bajantes de aguas residuales se calcula empleando la fórmula de Requena (2002) asi: D 40.146 * Q(3 / 8) D en mm y Q en l/s MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Calculo de la velocidad y longitud terminal. La velocidad terminal es la máxima rapidez del agua al interior del bajante y es independiente de la longitud total del bajante y la longitud terminal es la distancia a la cual se obtiene esta velocidad. Es importante calcular la velocidad y longitud terminal en el bajante, ya que si la Lt supera la altura entre pisos se pueden generar problemas de sifonamiento y reflujo en el piso más cercano al cambio de dirección del bajante. CALCULO VELOCIDAD TERMINAL. Q Vt 2,76 * D 0, 40 Vt en m/s, Q en l/s y D en pulgadas. CALCULO LONGITUD TERMINAL. Lt 0.17 * Vt 2 Lt en m y Vt en m/s. 1.4. CÁLCULO DE COLECTORES HORIZONTALES Para el cálculo de la máxima capacidad del colector a tubo lleno se recomienda utilizar la ecuación de Chezy para flujo uniforme 6,96 * D * S 2,5 Qo Qo Caudal en L/s 0, 50 Ks 6 X 10 7 * Log 1,5 0,50 3 , 71 * D D * S 1000 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA D Diámetro en m S Pendiente en % Ks 1.5 106 para el PVC v 1.14 10 6 Viscosidad cinemática para el agua a 15 grados centígrados Cálculo Velocidad a tubo lleno en Colectores Horizontales Vo 8,86 * D * S 0,5 Vo 0,5 Ks 6 X 10 7 * Log 1,5 0,5 3 , 71 * D D *S Velocidad a tubo lleno en m/s D Diámetro en m S Pendiente en % Ks 1.5 106 para el PVC v 1.14 10 6 Viscosidad cinemática para el agua a 15 grados centígrados Cálculo Velocidad a tubo parcial mente lleno en Colectores Horizontales Q Vf 1.0569 *Vo * Qo Vf 0.50m / s 0.3002 Velocidad en tubería parcialmente llena en m/s Qo Caudal en m3/s Vo Q Velocidad a tubo lleno = Caudal de diseño en l/s., calculado previamente por el método racional MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Cálculo de la Fuerza tractiva Cuando la velocidad a flujo libre no supera los Vf 0.50m / s , se debe garantizar 3 Ft 0 . 15 Kg / m que la fuerza tractiva es superior o igual a Q Rh 0.3533 * D * Qo Ft 1000 * Rh * S 0.412 con (Q / Qo) Relación de caudales D Diámetro en m S Pendiente en % Cálculo altura efectiva a la batea de la tubería Con los diámetros y pendientes seleccionadas, se calcula la altura a la batea del tubo, cuando es tubería colgada debemos garantizar una altura mínima de 2.10 m en el área de circulación de vehículos y para las tuberías enterradas debemos garantizar que el colector diseñado se empalma al alcantarillado público manejando flujo libre y a gravedad. 1.5. CÁLCULO BAJANTE DE VENTILACIÓN SECUNDARÍA (DIÁMETRO Y LONGITUD MÁXIMA). Para el cálculo de la ventilación se procede a calcular una tubería paralela al bajante de aguas residuales y que mantenga el sistema hidráulico con una presión máxima de 25.4 m.c.a. lo que es equivalente a 25.4 m.c.aire. Si utilizamos la ecuación universal de Darcy-Weisbach y evaluamos el factor de fricción con (Samme y akalank, 1976), podemos calcular la longitud teórica máxima de bajante de MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA ventilación para un caudal dado y finalmente le descontamos las perdidas por accesorios obtenemos la longitud real de bajante. Velocidad terminal. Q Vt 2.76 * D 0.40 Vt Velocidad terminal del bajante de AR en m/s Longitud terminal. Lt 0.17 * Vt 2 Vt Velocidad terminal del bajante de AR en m/s Lt Longitud terminal del bajante de AR en m Caudal de aire a expulsar. Qa 0,36 *Vt * D 2 Vt Velocidad terminal del bajante de AR en m/s D Diámetro en pulgadas del bajante de AR Qa Caudal de aire a expulsar en l/s Velocidad del aire a expulsar. Va 1,97 * Qa d2 Qa Caudal de aire a expulsar en l/s Va Velocidad del aire a expulsar en m/s d Diámetro bajante ventilación en pulgadas. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Numero de Reynolds Re, para el aire expulsado. Re 1588 *Va * d Va d Velocidad del aire a expulsar en m/s Diámetro bajante ventilación en pulgadas Re Numero de Reynolds Coeficiente de fricción para el aire expulsado. f d 1,325 1,59 X 10 5 5,74 0,9 Ln d Re Diámetro bajante ventilación en pulgadas Re Numero de Reynolds f Factor de fricción Longitud máxima bajante de ventilación. 3,25 * d 2 Lv f * Qa 2 d f Diámetro bajante ventilación en pulgadas Factor de fricción Qa Caudal de aire a expulsar en l/s 2 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 1.6. ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS DE PVC – SANITARIA a) Deberán cumplir las normas ASTM 26665-68 y CS 272-65 y las normas Icontec. b) Los extremos de la tubería y el interior de los accesorios se limpiaran previamente con limpiador PVC aunque aparentemente se encuentren limpios y luego se procederá a unirlos mediante soldadura PVC o similar. c) Toda operación desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la unión no debe durar más de un minuto. d) Después de efectuarse la unión deberá dejarse estático el ramal durante 15 minutos y no probarse la red antes de 24 horas. e) Las tuberías verticales por muros deberán ser recubiertas con pañete de espesor mínimo 2 cm. f) Las transiciones con otro material se harán con el adaptador respectivo. g) Las tuberías que van por circulación de vehículos y objetos pesados deben enterrarse a una profundidad mínima de 60 cm en una cama de recebo o de arena libre de piedras o elementos a agudos o punzantes. h) En los sitios donde sea necesario cruzar vigas de cimentación o vigas estructurales o muros de cimentación deberá dejarse un pase en tubería de mayor diámetro o recubrir la tubería con material blando que aísle los esfuerzos estructurales. La colocación de estos pases debe hacerse en coordinación con el Ingeniero de Estructuras. En general se debe cumplir con lo estipulado en la sección C6.3 del código colombiano de construcciones sismo-resistentes. i) En general para su instalación se seguirán las recomendaciones que aparecen en los catálogos de los fabricantes. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 1.7. MEMORIAS DE CÁLCULO DEL SISTEMA INTERNO DE AGUAS RESIDUALES Tabla 2. Cálculo de caudal instantáneo por aparatos Numero de aparatos sanitarios del tramo UBICACIÓN Nivel Nivel Nivel Nivel Tramo 0 0 0 0 1-2 4-2 5-3 2- 3 Lavamanos Sanitarios Orinales 0 5 5 0 6 0 0 9 4 0 0 0 Lavadora Lavadero 0 0 0 0 0 0 0 0 Lavaplatos Qi - Caudal instantaneo del tramo (l/s) 0 0 0 0 8.20 1.00 1.00 10.80 Tabla 3. Cálculo del caudal instantáneo por tramo Num pisos Numero aparatos N n 1 1 1 1 10 5 5 9 K1 0.33 0.50 0.50 0.35 Diam/Baj Pendiente Caudal diseño Caudal/ tramo Dm S% Qd (l/s) Qo (l/s) 0.102 0.064 0.064 0.102 0.01 0.01 0.01 0.01 2.73 0.50 0.50 3.82 8.55 2.42 2.42 8.55 K2 1.00 1.00 1.00 1.00 RelacCaudal V-T, Lleno Qd/Q<=0.8 5 0.32 0.21 0.21 0.45 Vo (m/s) 1.05 0.76 0.76 1.05 V-T, Parc- Lleno RH Vf (m/s) 0.79 0.50 0.50 0.87 Fuerza tractiva m OK OK OK OK 0.022 0.012 0.012 0.026 Kg/m3 0.22 0.15 0.15 0.26 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 2. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE El sistema de distribución del suministro de agua para edificaciones debe diseñarse de manera que abastezca los aparatos y equipos con la mínima cantidad de agua necesaria para obtener un funcionamiento que satisfaga los requisitos de salubridad con presiones y velocidades adecuadas. La velocidad máxima de diseño debe ser de 2 m/s para tubería de diámetro inferior a 76,2 mm (3 pul); para diámetros iguales o mayores, la velocidad máxima debe ser de 2,50 m/s. El Mirador será abastecido directamente desde la captación de una red de acueducto veredal (Punto mostrado por la arquitecta Valderrama) y contará además con un sistema de almacenamiento de agua para el caso en el cuál el servicio de acueducto presente deficiencias. El tanque de almacenamiento de agua será alimentado directamente desde la red y cuando se necesite emplear dicho almacenamiento se empleara un sistema de presión hidrofloc, mediante el cual se garantizará el adecuado funcionamiento de los aparatos sanitarios, empleando la misma red de abastecimiento. Para calcular el caudal de abasto de cada unidad sanitaria, se procede de igual manera que para el cálculo del caudal de aguas residuales, de acuerdo al caudal instantáneo de cada aparato sanitario según la 4. Tabla 4. Caudal instantáneo por aparato sanitario Aparato Lavamanos Sanitario Ducha lavadora Lavadero Lavaplatos Q. Instant (l/s) 0,10 0,15 0,25 0,25 0,25 0,20 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA La metodología empleada se describe a continuación: a) Se calcula el caudal máximo por tramo de acuerdo al número de aparatos sanitarios que existen en este, asi: Qt # aparatos sanitarios * Qi Qt Caudal máximo total en L/s Qi Caudal instantáneo de cada aparato sanitario en l/s. b) Se calcula el caudal de diseño del tramo: Qd Qi * K1 1 K1 n 1 n # aparatos sanitarios del tramo c) Se elige el diámetro nominal del tramo d) Se evalúan las condiciones hidráulicas del tramo de acuerdo al caudal de diseño y al diámetro nominal escogido, teniendo en cuenta los valores máximos de velocidad (2 m/s para tubería de diámetro inferior a 76,2 mm (3 pul); para diámetros iguales o mayores, la velocidad máxima debe ser de 2,50 m/s) y procurando obtener las menores pérdidas totales (longitudinales y por fricción) posibles. Para esto empleamos las siguientes ecuaciones: o Velocidad en el tramo: s 4**DQ v m Q = Caudal de diseño en m3/s D = Diametro del tramo en m 2 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA o Numero de Reynolds: Re v*D v = Velocidad del tramo en m/s D = Diámetro del tramo en m = 1,14 X 10-6 o Factor de fricción: f 1,325 1,59 X 10 5 5,74 0,9 Ln d Re 2 D = Diámetro del tramo en m Re = Reynolds o Pérdidas por fricción, hf: f * L * v2 hf (m) 2* g f = Factor de fricción L = Longitud del tramo en m v = Velocidad del tramo en m/s g = aceleración de la gravedad o Pérdidas por accesorios, hm: Km * v 2 hm (m) 2* g Km = Longitud equivalente por accesorios en m (según Tabla 5) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA v = Velocidad del tramo en m/s g = aceleración de la gravedad o Pérdidas totales del tramo, HT: HT (m) hf hm MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Tabla 5. Longitudes equivalentes a pérdidas localizadas (En metros de tubería rectilínea) DIAMETRO ENTRADA ENTRADA SALIDA CODO 90 CODO 90 CODO 45 TE TE TE VALVULA VALVULA VALVULA VALVULA VALVULA VALVULA Pulgadas Normal De Borda De tuberia Radio largo Radio medio Radio corto Paso directo Paso lateral Paso bilateral Compuerta abierta Globo abierta Angulo abierta Pie con coladera Retencion tipo liviano Retencion tipo pesado 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 6 8 10 12 14 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1 1,6 2,5 3,5 4,5 5,5 6,2 0,4 0,5 0,7 0,9 1,0 1,5 1,9 2,2 3,2 5,0 6,0 7,5 9,0 11,0 0,4 0,5 0,7 0,9 1,0 1,5 1,9 2,2 3,2 5,0 6,0 7,5 9,0 11,0 0,3 0,4 0,4 0,7 0,9 1,1 1,3 1,6 2,1 3,4 4,3 5,5 6,1 7,3 0,4 0,6 0,7 0,9 1,1 1,4 1,7 2,1 2,8 4,3 5,5 6,7 7,9 9,5 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5 2,3 3,0 4,6 5,3 5,8 0,3 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1,6 2,1 3,4 4,3 5,5 6,1 7,3 1,0 1,4 1,7 2,3 2,8 3,5 4,3 5,2 6,7 10,0 13,0 16,0 19,0 22,0 1,0 1,4 1,7 2,3 2,8 3,5 4,3 5,2 6,7 10,0 13,0 16,0 19,0 22,0 0,1 0,1 0,2 0,2 0,3 0,4 0,4 0,5 0,7 1,1 1,4 1,7 2,0 2,1 4,9 6,7 8,2 11,3 13,4 17,4 21,0 26,0 34,0 51,0 67,0 85,0 102,0 120,0 2,6 3,6 4,6 5,6 6,7 8,5 10,0 13,0 17,0 26,0 34,0 43,0 51,0 60,0 3,6 5,6 7,3 10,0 11,6 14,6 17,0 20,0 23,0 39,0 52,0 65,0 78,0 90,0 1,1 1,6 2,1 2,7 3,2 4,2 5,2 6,3 8,4 12,5 16,0 20,0 24,0 28,0 1,6 2,4 3,2 4,0 4,8 6,4 8,1 9,7 12,9 19,3 25,0 32,0 38,0 45,0 2.1. MEMORIAS DE CÁLCULO DE LA RED DE ABASTOS Tabla 6. Cálculo del Ramal 1 TRAMO d-f e-d b-d c-b a-b Qi (l/s) 3.65 0.50 3.15 0.50 1.30 D (mm) 57.5 31.8 57.5 57.5 57.5 V(m/s) 0.81 0.31 0.70 0.14 0.50 Re 40932.63 8780.48 35325.42 6867.40 25251.13 L(m) 5.7 5.7 2.6 4.1 2.3 f 0.0217 0.0321 0.0225 0.0344 0.0244 hf(m) 0.07 0.03 0.03 0.00 0.01 Km 2.40 2.40 0.40 0.80 0.30 hm(m) 0.08 0.01 0.01 0.00 0.00 Ht(m) 0.15 0.04 0.04 0.00 0.02 n 4 5 4 3 2 K1 0.58 0.50 0.58 0.71 1.00 Qd (l/s) 2.11 0.25 1.82 0.35 1.30 MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 2.2. VOLUMEN DE RESERVA La dotación para centro de reuniones es de 50 l/hab – día Volumen del tanque de almacenamiento para 1 día de consumo: 50 L Volumen 500 * hab dia Volumen 25 m 3 2.3. 1 m3 * 1 dias 1000 L ESPECIFICACIONES GENERALES PARA LA INSTALACIÓN DE TUBERÍA Y ACCESORIOS DE PVC – PRESIÓN a) Se utilizará tubería y accesorios PVC-P RDE 21 o equivalente para diámetros de 1” y superiores, RDE 11 o equivalente para ¾” y RDE 9 o equivalente para ½” para presiones de trabajo no menores a 200 psi, a 22°C. Las uniones se harán mediante soldadura PVC. b) Antes de aplicarse la soldadura se limpiará el extremo del tubo (libre de partículas de corte) y la campana del accesorio con limpiador removedor, aunque las superficies se encuentren aparentemente limpias. c) Se debe aplicar soldadura en tal forma que entre accesorio y tubo quede un cordón exterior. d) El tubo debe de penetrar dentro del accesorio entre 1/3 y 2/3 de la longitud de la campana. e) Toda operación desde la aplicación de la soldadura hasta la terminación de la unión no debe demora más de un minuto. f) Después de aplicarse la soldadura se debe de dejar estático el ramal durante 15 minutos y solo podrá efectuarse la prueba después de 24 horas. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA g) Las ramificaciones en otro tipo de material se harán con el respectivo adaptador. h) La presión de prueba será de 150 psi por lapso no menor a 2 horas. En caso de presentarse fuga en un accesorio o tramo, este deberá ser reemplazado por otro nuevo. i) Este tipo de material no deberá trabajarse nunca bajo la lluvia. j) Las tuberías y accesorios, deberán cumplir las normas Icontec o las internacionalmente reconocidas para su construcción e instalación. k) Cuando la tubería vaya enterrada deberá dejarse como mínimo una profundidad de 60 cm a la clave de la tubería. El fondo de la zanja será una cama de recebo de 10 cm de espesor y deberá quedar completamente liso y regular para evitar flexiones en la tubería. El relleno de la zanja deberá estar libre de rocas y objetos punzantes, evitándose rellenar con arena y otros materiales que no permitan la buena compactación. l) En general para su instalación se seguirán las recomendaciones que aparecen en los catálogos de los fabricantes. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 3. SISTEMA DE BOMBEO El Mirador estará dotado con un sistema hidroneumático precargado cuya función es mantener presurizada la red y satisfacer el suministro en momentos de poca demanda, tiempo durante el cual el equipo permanece apagado. Se instalara un sistema de bombeo para la red de abastos y otro para el sistema de incendios. 5.1. CALCULO DE LA POTENCIA La potencia de la bomba se calcula mediante la siguiente expresión: P * Qd * Hdt 75 * E Donde, P= Potencia de la bomba, en HP Peso especifico del agua, 1000 Kg/m3 Qd= Caudal de diseño en l/s E= Eficiencia de la bomba (65-75%). Hdt= altura dinámica total, en m. Hdt Donde, Po P1 ( JL JK ) Hs MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Po Carga piezométrica requerida en la bomba para el grifo más desfavorable, en m. (altura del edificio más altura del aparato más alejado). Po 4m ( JL JK ) Sumatoria de pérdidas totales en m halladas en el cálculo de la red de abastos. ( JL JK ) 10,03 m P1 Presión mínima requerida para salida de agua por el aparato más desfavorable, en m. P1 2,50 m Hs Altura de succión, en m. Hs 1,5 m Calculando, obtenemos que Hdt (altura dinámica total) es igual a 17,53 m. Ahora, para una eficiencia de la bomba del 65% y asumiendo un aumento del 15% por pérdidas y como el caudal de diseño es igual a 2,57 l/s, obtenemos que la Potencia de la bomba debe ser de 1,5 HP. P-ON P-OFF 20 40 14 28 mca 5.2. CALCULO DEL DIÁMETRO DE IMPULSIÓN MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Para predefinir el diámetro más económico de la tubería de impulsión y tener una aproximación de este empleamos la formula de BRESSE, que se describe a continuación, previendo además una discontinuidad en el bombeo: De K * X * Q X t / 24 Donde t: Es el número de horas de bombeo por día (12 h/día) Q: Es el caudal de bombeo (m3/s) De: Es el diámetro interior (m) K: Es un coeficiente que varía entre 1.2 y 1.6. (Es función del costo de la tubería y el costo del kilovatio hora de energía eléctrica.) Luego de este primer paso en la determinación del diámetro se evalúan diámetros que cumplan con las velocidades recomendadas, V Qb 2 De 4 Donde: V : Velocidad media del agua a través de la tubería (m/s). De : Diámetro interior comercial de la sección transversal de la tubería (m). Qb : Caudal de bombeo igual al caudal de diseño (m3/s). Si la velocidad no se encuentra dentro de los rangos permitidos (1.0 – 3.0 m/s) para líneas de impulsión que son definidos en los parámetros de diseño, el diámetro se cambia a uno en el cual se cumpla estas exigencias. De acuerdo a lo anterior, obtenemos que: MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Tabla 4. Cálculo de 2,57 Qd= 0,00257 12 t= 0,70710678 X= 1,2 K= 0,05115526 De= 2,01398667 diámetro de impulsión L/s m3/s horas m pul VERIFICACIÓN DE VELOCIDAD Diametro pul 1 1,5 2 2,5 3 m 0,0254 0,0381 0,0508 0,0635 0,0762 Velocidad m/s 5,072 2,254 1,268 0,812 0,564 Verificación No cumple Cumple Cumple FALSO FALSO Por lo tanto, el diámetro de la impulsión será de 2 pulgadas. 5.3. CONSUMO DE ENERGÍA La Energía que requiere la bomba para su normal funcionamiento es conocida como Potencia de Consumo (Pc) y es calculada por la expresión: Pc = P / 0.735 Donde: Pc: Potencia consumida (Kw/hora) P . Potencia de las bombas (HP). MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Calculando obtenemos que la Potencia consumida es de 1,0 Kw/hora. 5.4. CABEZA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA (NPSH) DISPONIBLE La altura neta de succión positiva disponible se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación: NPSH disp Patm H es h f Pv Donde: Patm.: Presión atmosférica en m.c.a. (10,33 m.c.a.) Hes: Altura estática de succión (incluyendo su signo) (m) hf: Pérdidas por fricción (m) Pv: Presión de vapor en m.c.a. (0,43 m.c.a.) Calculando, Tabla 5. Cálculo del NPSH disponible P atm= H est= hf = Pv = 10,33 1,00 1,77 0,43 mca m m mca NPSH diponible = 7,13 m Presión atmósferica altura estática de succión, incluir el signo (+) o (-) pérdidas por fricción Presión de vapor Se recomienda que la altura neta de succión positiva requerida por el fabricante de las bombas debe ser menor que el valor disponible en la instalación en por lo menos un 20%, para las condiciones más adversas de operación. En ningún caso la diferencia puede ser menor que 0.5 m. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 5.5. CALCULO DEL HIDROFLOC Para el cálculo del Hidrofloc se utiliza la siguiente relación. Volumen Hidroacomulador = 249 x (10-20)% x Qd(L/s) / ((1-(P-ON/P-OFF)) Donde: Qd= caudal de diseño (L/s) P-ON= Altura Dinámica x 1,42 P-OF= P-ON + 20 m.c.a Tabla 6. Cálculo del Volumen del hidrofloc Altura dinámica= 13,03 mca PON= 18,5026 mca POFF= 38,5026 mca Factor= 0,15 Varia entre el 10 y el 20% Qd= 2,57 L/s Volumen hidrofloc= 184,8 L Un equipo compuesto por: Dos motobombas centrifugas tipo caracol de dos etapas marca IHM modelo 11/2A-1.5MW -1.5hp. Succión y descarga de las motobombas 2”; rotores en hierro de 165 mm; para un manejo de partículas de un máximo de 4mm. Obturación por sello mecánico. Rendimiento: Trabajando a una cabeza total dinámica de 48 metros (38 metros de cabeza estática y 10) suministra hasta 15.5 LPS 4Diámetro de tubería de 2”, en la succión para una velocidad, 1.8 m/seg. Diámetro de tubería 11/2”, en la descarga para una velocidad, 2.63 m/seg Un tanque Hidrofló en fibra de vidrio, de 190 litros de capacidad con membrana de Butyl, que separa el aire del agua y precargado a 90 psi. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 5.6. EQUIPO DE BOMBEO PARA FUENTES MIRADOR Qd=1,3 L/s Po 4,0 m ( JL JK ) 10,03 m P1 18,50 Hs 1,0 m Por lo tanto, Hdt = 1.2 m Para una eficiencia del 75% y un aumento del 10% en pérdidas, tenemos que: P= 1,0 HP Consumo de energía = 1.8 KW Un equipo compuesto por: UNA bombas tipo SUMERGIBLE de dos etapas marca 1.0hp. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Curva Bomba para abastecimiento por reserva MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 6 PLANTA DE TRATAMIENTO RESIDUAL –REACTOR ANAEROBIO 6.1 MODELO DE CÁLCULO DEL REACTOR ANAEROBIO A continuación se presenta el modelo de cálculo del reactor anaerobio de geometría circular, de acuerdo con los lineamientos del RAS 2000. • Volumen útil del reactor anaerobio (Vu) Vu = 1000 + Nc(CT + KLf ) (Ec.1) Donde: Vu = Volumen útil del reactor anaerobio (L) Nc = Número de personas (hab) C = Contribución de aguas residuales (L/hab – d). Para la determinación de este parámetro se utiliza como base el RAS 2000, Tabla E.7.1. T = Tiempo de detención (d). El tiempo de detención depende de la contribución diaria de aguas residuales, de acuerdo con el RAS 2000, Tabla E.7.2. Para la determinación de esta contribución diaria de aguas residuales, se utiliza la siguiente ecuación, la cual se expresa en L/d: Cdiaria = C * Nc (Ec.2) K = Valor por intervalo de temperatura ambiente (ºC). De acuerdo con el RAS 2000, Tabla E.7.3., el valor de esta variable depende de la frecuencia de limpieza del reactor anaerobio y de la temperatura ambiente del lugar donde opera el sistema. Lf = Lodo fresco (L/d). La cantidad de lodo fresco que se almacena en el reactor anaerobio, se determina con base en la contribución de aguas residuales, tal como se expone en el RAS 2000, Tabla E.7.1. 6.2 Profundidad útil del reactor anaerobio (hu) A partir del RAS 2000, Tabla E.3.3., se determina la profundidad útil mínima y máxima con base en el volumen útil del reactor anaerobio. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 6.3 Caudal de diseño del reactor anaerobio (Qdiseño) El caudal de diseño del sistema se calcula a partir de la siguiente ecuación: Qdiseño = Vu/T (Ec.3) Donde: Qdiseño = Caudal de diseño del sistema (L/s) Vu = Volumen útil del reactor anaerobio (L) T = Tiempo de detención (d). El tiempo de detención depende de la contribución diaria de aguas residuales, de acuerdo con el RAS 2000, Tabla E.7.2. 6.4 Numero de Unidades a Utilizar El número de unidades a utilizar se determina según los requerimientos de área y volumen de los equipos, para este sistema de tratamiento se determina un número de unidades de 2 reactores anaerobios. 6.5 Diámetro mínimo del reactor anaerobio (Фmin) De acuerdo con el RAS 2000, Título E.3.4.3.3., el reactor anaerobio de geometría circular deberá tener un diámetro mínimo de 1.10 m. 6.6 Diámetro útil del reactor anaerobio (Фútil) El diámetro útil del reactor anaerobio será equivalente a la altura útil del sistema, por lo tanto, a partir del RAS 2000, Tabla E.3.3., se determina la profundidad útil mínima y máxima con base en el volumen útil del reactor anaerobio. 6.7 Borde libre (BL) El borde libre de las estructuras hidráulicas oscila entre 0.20 m y 0.30 m, por lo tanto, se adopta un borde libre de BL = 0.20 m. 6.8 Diámetro total del reactor anaerobio (ФT) El diámetro total del reactor anaerobio se calcula a partir de la siguiente ecuación, así: φT =φútil + BL (Ec.4) Donde: MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA ФT = Diámetro total del reactor anaerobio (m) Фútil = Diámetro útil del reactor anaerobio (m) BL = Borde Libre (m) 2.8 Área transversal del reactor anaerobio (A) l (Ec.5) Donde: 2 A = Área transversal del reactor anaerobio (m ) Фútil = Diámetro útil del reactor anaerobio (m) 6.9 Longitud del reactor anaerobio (L) Con base en la Ec.6, se calcula la longitud del reactor anaerobio de geometría circular. (Ec.6) Donde: L = Longitud del reactor anaerobio (m) Vu = Volumen útil del reactor anaerobio (m3) A = Área transversal del reactor anaerobio (m2) 6.10 Dimensionamiento de los compartimientos del reactor anaerobio El diseño del reactor anaerobio desarrollado corresponde a un sistema convencional, por lo tanto, éste constará de dos (2) cámaras o compartimientos. Largo de la cámara 1: Donde: LC1 = Longitud de la cámara 1 (m) L = Longitud del reactor anaerobio (m) (Ec.7) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Largo de la cámara 2: LC 2 = L − Lc1 (Ec.8) Donde: LC2 = Longitud de la cámara 2 (m)L = Longitud del reactor anaerobio (m) LC1 = Longitud de la cámara 1 (m) 6.11 Volumen del reactor anaerobio circular (V) El volumen del reactor anaerobio circular, será igual a: V = A * (LC1 + LC 2) Donde: V = Volumen del reactor anaerobio circular (m3) A = Área transversal del reactor anaerobio (m2) LC1 = Longitud de la cámara 1 (m) LC2 = Longitud de la cámara 2 (m) (Ec.9) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 6.12 DISEÑO DE REACTOR ANAEROBIO Parámetros de Diseño Para el cálculo del volumen útil del reactor se recomienda el siguiente criterio: (TABLA E.7.1 RAS 2000) Contribución de aguas residuales por persona Predio Contribución de aguas residuales (C) y lodo fresco Lf (L/d) Unidades C Lf Clase alta persona 160 1 Clase media persona 130 1 Clase b aja persona 100 1 Hotel (excepto lavandería y cocina) persona 100 1 Alojamiento provisional persona 80 1 Ocupantes temporales Fábrica en general persona 70 0.3 Oficinas temporales persona 50 0.2 Edificios públicos o comerciales persona 50 0.20 Escuelas persona 50 0.20 Bares persona 6 0.10 Restaurantes comida 25 0.01 local 2 0.02 tasa sanitaria 480 4.0 Cines, teatros o locales de corta permanencia Baños públicos Contribución A.R. y Lf 0.20 Ok (E.3.4.2 RAS 2000) Localización Deben conservarse las siguientes distancias mínimas: • 1.50 m distantes de construcciones, límites de terrenos, sumideros y campos de infiltración. MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA • 3.0 m distantes de árboles y cualquier punto de redes públicas de abastecimiento de agua. • 15.0 m distantes de pozos subterráneos y cuerpos de agua de cualquier naturaleza. 6.13 Profundidad del equipo (TABLA E.3.3 RAS 2000) Valores de profundidad útil Volumen útil (m³) Profundidad Profundidad útil m ínim a (m ) útil m áxim a (m ) Hasta 6 1.2 2.2 De 6 a 10 1.5 2.5 Más de 10 1.8 2.8 Profundidad Mínima del Equipo 1.5 m Profundidad Máxima del Equipo 2.5 m MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 6.14 Dimensionamiento DIMENSIONAMIENTO CIRCULAR Caudal de diseño sistema total 0.04 L/s Numero de Reactores 2.00 Un Volumen Total de cada Reactor Anaerobio Caudal de diseño por Reactor 3.4 m 3 0.02 L/s RELACIÓN DE DIMENSIONES Diámetro mínimo Ø 1.50 m Ras 2000 E.3.4.3.3. Diámetro máximo Ø 2.50 m Ras 2000 E.3.4.3.3. Altura útil (H) = Diámetro útil 1.87 m Borde libre 0.10 m Altura Total = Diámetro adoptado 1.97 m Área transversal 3.05 m 2 Longitud Asumido 1.1 m Longitud Compartimiento 1 (L1) 0.73 m Longitud Compartimiento 2 (L2) 0.37 m L1 Adoptado 0.70 m Redondear L2 Adoptado 0.40 m Redondear VOLUMEN DEL REACTOR VOLUMEN DEL FAFA VOLUMEN TOTAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL DOMÉSTICA 3 m3 Ok 3 Ok 1.4 m 5 m3 7 MODELO DE CÁLCULO DEL FILTRO ANAEROBIO DE FLUJO ASCENDENTE (FAFA) 7.1 Modelo de cálculo general del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) El siguiente modelo de cálculo corresponde a los parámetros generales de un Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA). MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 7.2 Caudal de diseño del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) El caudal de diseño del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente corresponde al caudal de diseño del reactor anaerobio, el cual se calcula de acuerdo con el volumen útil del reactor anaerobio, a partir del modelo de cálculo presentado en la Ec. 3. 7.3 DBO5 La DBO5 del agua residual a tratar se obtiene a partir de los registros de las caracterizaciones realizadas o se asume de acuerdo con los valores sugeridos por la literatura para la DBO5 del agua residual de tipo doméstico, los cuales deberán oscilar entre 250 mg/L y 350 mg/L (Romero, 2005). En los casos que no exista caracterización o el valor de la caracterización existente esté por debajo de 320 mg/L, se asumirá el valor superior es decir 320mg/L. 7.4 Carga Orgánica Volumétrica asumida (COV asumida) La Carga Orgánica Volumétrica de las aguas residuales domésticas varía entre 3 3 0.16 Kg/m – día y 2.2 Kg/m – día (Romero, 2005). 7.5 Eficiencia del reactor anaerobio Con la finalidad de determinar la concentración de carga orgánica que ingresará al tratamiento en el Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) para ser degradada en este sistema, es necesario determinar la eficiencia de remoción del tratamiento inicial correspondiente al reactor anaerobio. De acuerdo con la literatura consultada, los sistemas de reactores anaerobios presentan una remoción del 30% al 50% de DBO5 y de un 50% a 70% de sólidos suspendidos (Romero, 2005). 7.6 DBO5 del afluente del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente Para obtener la DBO5 que será degrada en el Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) se utilizará la Ec.10, así: (Ec.10) Donde: MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA DBO5 afluente = DBO5 del afluente del FAFA (mg/L) EPS = Eficiencia de remoción de carga orgánica del reactor anaerobio (%) 7.7 Carga Orgánica CO = DBO5 afluente (Ec.11) Donde: 3 CO = Carga Orgánica del FAFA (Kg/m ) 3 DBO5 afluente = DBO5 del afluente del FAFA (Kg/m ) 7.8 Volumen efectivo El volumen efectivo del FAFA se determina a partir de la siguiente ecuación, así: Donde: V efectivo = Volumen efectivo del FAFA (m3) Q = Caudal de diseño (m3/d) CO = Carga Orgánica en el FAFA (Kg/m3) COV = Carga Orgánica Volumétrica en el FAFA (Kg DBO5/m3 – d) 7.9 Volumen real V real =V efectivo *FS + V efectivo Donde: Vreal = Volumen real del FAFA (m3) Vefectivo = Volumen efectivo del FAFA (m3) FS = Factor de seguridad del sistema, el cual equivale a 0.10 7.10 Diámetro del FAFA (ΦFAFA) (Ec.13) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA Con el fin de conservar la simetría y estética del sistema, se adoptará un diámetro para el Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente circular igual al diámetro correspondiente al reactor anaerobio. 7.11 Diámetro útil del FAFA (Фútil) Tal como se expuso anteriormente, el diámetro útil del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (FAFA) será igual al diámetro útil del reactor anaerobio, con el fin de lograr simetría y estética en el sistema de tratamiento de aguas residuales. Área del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente El área del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente circular se calcula, así: (Ec.14) Donde: 2 AFAFA CIRC = Área del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (m ) Фútil = Diámetro útil del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente (m) 7.12 Longitud del FAFA circular (LFAFA CIRC) Se calcula la longitud del FAFA circular. (Ec.15) Donde: LFAFA CIRC = Longitud del FAFA circular (m) 3 Vreal = Volumen real del FAFA (m ) 2 AFAFA CIRC = Área del FAFA circular (m ) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 7.13 Volumen útil del FAFA circular El volumen útil del FAFA circular se calcula así: Vútil faFAFA = A FAFA CIRC *L FAFA CIRC (Ec.16) Donde: 3 Vútil FAFA = Volumen útil del FAFA (m ) 2 AFAFA CIRC = Área del FAFA circular (m ) LFAFA CIRC = Longitud del FAFA circular (m) 7.14 Volumen del compartimiento del FAFA circular Se calcula el volumen del compartimiento del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente circular. (Ec.17) Donde: Vcompartimiento = Volumen del compartimiento (m3) ΦFAFA = Diámetro del FAFA (m) LFAFA CIRC = Longitud del FAFA circular (m) 7.15 Tiempo de Retención Hidráulico Con base en la siguiente ecuación, se calcula el tiempo de retención del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente circular así: (Ec.18) Donde: TRHCIRCULAR = Tiempo de Retención Hidráulico del FAFA circular (hora) 3 Vútil FAFA = Volumen útil del FAFA (m ) 3 Q = Caudal de diseño (m /hora) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 7.16 Eficiencia del Filtro Anaerobio de Flujo Ascendente circular Para determinar la eficiencia de remoción de carga contaminante del FAFA circular se aplica la siguiente ecuación: (Ec.19) Donde: %E = Eficiencia de remoción de carga contaminante del FAFA (%) TRHCIRCULAR = Tiempo de Retención Hidráulico del FAFA circular (hora) MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA 7.17 Resumen diseño filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) Parámetros Caudal 3350 L/d Caudal 3.35 m 3/d DBO5 320 mg/l Carga Orgánica Volumétrica COV (asumida) 1.6 KgDBO5/ m 3día Eficiencia del tanque Séptico 50 % Cálculos DBO5 Afluente al FAFA 160 mg/l Carga Orgánica CO 0.32 Kg/m 3 Volumen efectivo 0.69 m 3 Factor de seguridad 1.00 Asumido Volumen Real 1.38 m 3 Tiempo de retensión hidráulico TRH 9.91 horas DIMENSIONES (CIRCULAR) Dimensiones Altura Total = Diámetro adoptado 1.97 m Altura útil = Diámetro útil 1.87 m Área 2.7 m 2 Longitud FAFA 0.50 m Longitud adoptada 0.60 m Volumen útil recalculado del FAFA 1.65 Ok 7.18 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEMORIAS DE CÁLCULO RED HIDROSANITARIA MUNICIPIO DE ZARAGOZA En general para calcular el volumen total al sistema de tratamiento de aguas residuales, se deben sumar tanto el volumen obtenido para el reactor anaerobio como el volumen obtenido para el FAFA de esta manera se tiene: VOLUMEN DEL REACTOR 3.0 m 3 VOLUMEN DEL FAFA 1.4 m 3 VOLUMEN TOTAL DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL 5 m DOMÉSTICA 3
![A↔ B (-rA) = 0.04CA-0.01CR, [=] mol*L](http://s2.studylib.es/store/data/005357341_1-6e8dd554fb791e1c2c9f555a9c29f5b3-300x300.png)
