memoria de calculo alcantarillado sanitario …

MEMORIA DE CALCULO ALCANTARILLADO SANITARIO

PROYECTO: CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO, FASE I

UBICACIÓN: ALDEA LAS MARGARITAS, MALACATÁN, SAN MARCOS.

FECHA: ABRIL 2,013

RAMAL I

D.H. S (%) FH qdomiciliar

(m3/día)Fqm

q. diseño

(M3/DÍA)Φ v/V d/D q/Q v s% PROF.

DE A INICIAL FINAL ACTUAL ACUMULADO ACTUAL ACUMULADO FUTURO ACTUAL V Q SALIDA ENTRADA TUBO POZO

105 106 479.14 478.14 30.71 3.26% 2 61 12 366 888 3.83 1.311 0.0015 6.81 2.500 83.52 8.12 0.60400 0.19400 0.0815 1.51 477.08 476.57 1.68% 2.06

106 107 478.14 477.00 40.18 2.84% 1 62 6 372 903 3.83 1.332 0.0015 6.91 2.333 77.96 8.12 0.61871 0.22000 0.0887 1.44 476.94 475.80 2.84%

107 108 477.00 475.84 59.47 1.95% 5 67 30 402 976 3.81 1.440 0.0015 7.43 1.935 64.64 8.12 0.63437 0.22800 0.1149 1.23 475.80 474.69 1.87% 1.20

108 109 475.84 474.62 49.64 2.46% 3 70 18 420 1019 3.79 1.504 0.0015 7.74 2.172 72.56 8.12 0.65065 0.22000 0.1066 1.41 474.64 473.47 2.36% 1.20

109 110 474.62 473.44 48.55 2.43% 3 73 18 438 1063 3.78 1.569 0.0015 8.04 2.160 72.15 8.12 0.66097 0.22600 0.1115 1.43 473.42 472.29 2.33% 1.20

RAMAL III


(m3/día)Fqm

q. diseño



168 167 494.74 493.84 41.90 2.15% 3 20 18 120 291 4.08 0.430 0.0015 2.38 1.672 31.22 6.07 0.58897 0.18600 0.0762 0.98 493.44 492.77 1.61% 1.30

167 166 493.84 493.14 48.26 1.45% 2 22 12 132 320 4.07 0.473 0.0015 2.61 1.374 25.66 6.07 0.64368 0.21600 0.1016 0.88 492.72 491.94 1.61%

166 165 493.14 492.38 29.84 2.55% 2 24 12 144 350 4.05 0.516 0.0015 2.83 1.821 34.00 6.07 0.60771 0.19600 0.0833 1.11 491.94 491.41 1.77% 1.20

165 161 492.38 491.67 47.50 1.49% 6 30 36 180 437 4.00 0.645 0.0015 3.50 1.395 26.04 6.07 0.69745 0.24800 0.1343 0.97 491.31 490.47 1.77%

161 160 491.67 489.94 39.69 4.36% 1 37 6 222 539 3.96 0.795 0.0015 4.26 2.382 44.47 6.07 0.63309 0.21000 0.0959 1.51 490.47 488.79 4.23% 1.20

160 157 489.94 488.33 43.22 3.73% 1 38 6 228 553 3.95 0.817 0.0015 4.37 2.202 41.11 6.07 0.65065 0.22000 0.1064 1.43 488.74 487.18 3.61% 1.20

157 153 488.33 487.29 26.75 3.89% 1 43 6 258 626 3.92 0.924 0.0015 4.91 2.250 42.00 6.07 0.33675 0.07600 0.1169 0.76 487.13 486.09 3.89% 1.20

RAMAL III


(m3/día)Fqm

q. diseño



153 152 487.29 486.27 24.88 4.10% 2 59 12 354 859 3.84 1.268 0.0015 6.60 2.310 43.13 6.07 0.72275 0.26400 0.1531 1.67 483.69 483.34 1.43% 3.60

152 151 486.27 485.18 24.85 4.39% 2 61 12 366 888 3.83 1.311 0.0015 6.81 2.390 44.61 6.07 0.72275 0.26400 0.1526 1.73 483.34 482.98 1.43%

151 149 485.18 483.90 29.94 4.28% 2 63 12 378 918 3.82 1.354 0.0015 7.02 2.359 44.05 6.07 0.73197 0.27000 0.1593 1.73 482.93 482.75 0.60% 2.25

149 148 483.90 482.94 38.95 2.46% 1 67 6 402 976 3.81 1.440 0.0015 7.43 1.791 33.44 6.07 0.80384 0.32000 0.2221 1.44 482.70 481.79 2.34% 1.20

148 147 482.94 481.29 64.28 2.57% 5 72 30 432 1049 3.79 1.547 0.0015 7.94 1.828 34.13 6.07 0.81456 0.32800 0.2327 1.49 481.74 480.14 2.49% 1.20

147 143 481.29 480.90 30.46 1.28% 2 74 12 444 1078 3.78 1.590 0.0015 8.14 1.291 24.10 6.07 0.90217 0.40000 0.3379 1.16 480.09 478.85 4.07% 1.20

143 142 480.90 480.18 33.85 2.13% 0 86 0 516 1252 3.73 1.848 0.0015 9.36 1.664 31.07 6.07 0.87466 0.37600 0.3011 1.46 478.80 478.33 1.38% 2.10

142 141 480.18 478.96 37.85 3.22% 0 86 0 516 1252 3.73 1.848 0.0015 9.36 2.049 38.24 6.07 0.82507 0.33600 0.2446 1.69 478.33 477.81 1.38%

141 129 478.96 478.13 35.80 2.32% 0 86 0 516 1252 3.73 1.848 0.0015 9.36 1.737 32.44 6.07 0.86513 0.36800 0.2884 1.50 477.76 476.98 2.18% 1.20

ESTACIONES COTAS TERRENO No. DE CASAS No. HABITANTES SECCION LLENA COTAS INVERT

COTAS INVERTESTACIONES COTAS TERRENO No. DE CASAS No. HABITANTES SECCION LLENA


MEMORIA DE CALCULO ALCANTARILLADO SANITARIO

PROYECTO: CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO, FASE I

UBICACIÓN: ALDEA LAS MARGARITAS, MALACATÁN, SAN MARCOS.

FECHA: ABRIL 2,013

RAMAL I


(m3/día)Fqm

q. diseño




129 127 478.13 477.36 29.30 2.63% 1 141 6 846 2053 3.58 3.030 0.0015 14.69 2.246 75.03 8.12 0.39091 0.15600 0.1958 0.88 476.93 476.21 2.46% 1.20

127 125 477.36 475.51 66.45 2.78% 2 147 12 882 2141 3.56 3.159 0.0015 15.25 2.311 77.22 8.12 0.77897 0.30200 0.1975 1.80 476.16 473.96 3.31% 1.20

125 124 475.51 473.50 67.20 2.99% 5 158 30 948 2301 3.54 3.396 0.0015 16.28 2.396 80.04 8.12 0.78459 0.30600 0.2034 1.88 473.91 472.55 2.02% 1.60

124 110 473.50 473.44 15.82 0.38% 0 158 0 948 2301 3.54 3.396 0.0015 16.28 0.991 51.81 10.16 0.88632 0.38600 0.3142 0.88 472.30 472.29 1.01% 1.20

UNIFICACIÓN DE RAMALES I, II Y III


(m3/día)Fqm

q. diseño



110 111 473.44 472.14 59.67 2.18% 4 235 24 1410 3422 3.39 5.050 0.0015 23.23 2.374 124.18 10.16 0.76467 0.29200 0.1870 1.82 472.24 470.69 2.60% 1.20

111 112 472.14 471.18 33.20 2.89% 1 236 6 1416 3437 3.39 5.072 0.0015 23.31 2.735 143.07 10.16 0.73805 0.27400 0.1630 2.02 470.64 469.91 2.21% 1.50

112 113 471.18 470.32 24.57 3.50% 2 238 12 1428 3466 3.39 5.115 0.0015 23.49 3.009 157.41 10.16 0.71964 0.26200 0.1492 2.17 469.91 469.36 2.21%

113 114 470.32 470.35 21.01 0.14% 1 239 6 1434 3481 3.39 5.136 0.0015 23.58 0.608 31.79 10.16 1.09542 0.64200 0.7416 0.67 469.36 468.90 2.21%

114 115 470.35 469.44 45.90 1.98% 4 243 24 1458 3539 3.38 5.222 0.0015 23.93 2.265 118.46 10.16 0.78178 0.30400 0.2020 1.77 468.85 467.99 1.87% 1.50

115 116 469.44 468.57 44.20 1.97% 2 245 12 1470 3568 3.38 5.265 0.0015 24.10 2.257 118.04 10.16 0.78459 0.30600 0.2042 1.77 467.94 467.12 1.86% 1.50

116 117 468.57 469.09 26.70 1.95% 2 247 12 1482 3597 3.37 5.308 0.0015 24.28 2.245 117.41 10.16 0.78738 0.30800 0.2068 1.77 467.07 466.14 3.47% 1.50

117 118 469.09 468.33 9.48 8.02% 1 248 6 1488 3612 3.37 5.330 0.0015 24.36 4.554 238.22 10.16 0.64368 0.21600 0.1023 2.93 466.14 465.81 3.47%

118 119 468.33 466.29 28.07 7.27% 3 251 18 1506 3655 3.37 5.394 0.0015 24.62 4.336 226.81 10.16 0.65411 0.22200 0.1086 2.84 465.81 464.84 3.47%

119 120 466.29 464.00 21.10 10.85% 2 253 12 1518 3685 3.37 5.437 0.0015 24.80 5.951 440.73 12.09 0.54173 0.16200 0.0563 3.22 464.79 462.55 10.62% 1.50

120 121 464.00 464.20 23.43 0.85% 3 256 18 1536 3728 3.36 5.502 0.0015 25.06 1.669 123.60 12.09 0.78459 0.30600 0.2027 1.31 462.50 462.26 1.03% 1.50

121 122 464.20 464.19 20.35 0.54% 0 256 0 1536 3728 3.36 5.502 0.0015 25.06 1.328 98.36 12.09 0.83537 0.34400 0.2548 1.11 462.26 462.05 1.03%

122 123 464.19 464.87 49.58 1.37% 3 259 18 1554 3772 3.36 5.566 0.0015 25.32 2.115 156.67 12.09 0.73502 0.27200 0.1616 1.55 461.99 461.50 1.00% 2.20

123 77 464.87 465.07 18.42 1.09% 2 261 12 1566 3801 3.35 5.609 0.0015 25.49 1.882 139.40 12.09 0.76177 0.29100 0.1829 1.43 461.50 461.32 1.00%

77 78 465.07 466.10 38.00 2.71% 0 465 0 2790 6772 3.12 9.993 0.0015 42.26 2.974 220.25 12.09 0.77043 0.29600 0.1919 2.29 461.27 460.95 0.84% 3.80

78 79 466.10 465.13 44.98 2.16% 0 465 0 2790 6772 3.12 9.993 0.0015 42.26 2.653 196.46 12.09 0.79567 0.31400 0.2151 2.11 460.90 460.43 1.05%

79 80 465.13 463.83 16.38 7.94% 0 465 0 2790 6772 3.12 9.993 0.0015 42.26 5.875 669.86 15 0.55785 0.17000 0.0631 3.28 460.45 460.28 1.05%

80 463.83 460.23

VELOCIDADES:

VELOCIDAD MAXIMA = 2.50 m/s

VELOCIDAD MINIMA = 0.60 m/s

9.846" 10"

10.629" 12"

13.385" 15"

7.882" 8"

ESTACIONES COTAS TERRENO No. DE CASAS No. HABITANTES

DIAMETROS TUBERÍA NORMA F949

INTERNO NOMINAL

5.909" 6"

SECCION LLENA COTAS INVERT

PROYECTO: CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO, ALDEA LAS MARGARITAS, MALACATÁN, SAN MARCOS

1

MEMORIA DE CÁLCULO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO,

ALDEA LAS MARGARITAS, MALACATÁN, SAN MARCOS


2

MEMORIA DE CÁLCULO PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE ALCANTARILLADO SANITARIO, ALDEA LAS MARGARITAS, MALACATÁN, SAN MARCOS

ELEMENTOS QUE COMPONEN LA PLANTA DE TRATAMIENTO:

1. CANALETA DE ENTRADA+REJAS+ DESARENADOR 2. TANQUES IMHOFF 3. FILTROS PERCOLADORES 4. SEDIMENTADORES SECUNDARIOS 5. PATIO DE SECADO DE LODOS

CALCULO DE CAUDAL DE DISEÑO: No de habitantes a servir 7,646 habitantes Dotación de agua 150 lt/hab/dia Factor de uso (municipal) 0.70 Qdomicilar = No. De habitantes x Dotación x Factor Qdomicilar = (7,646 x 150 x 0.70)/86,400 Qdomicilar = 9.29 Lt/seg. Qinfiltracion = ya que se utilizará tubería de PVC en el alcantarillado se considera el

caudal de infiltración = 0. Qconexiones ilícitas = Se considera un 20% del caudal de aguas negras Qconexiones ilícitas = 9.29 lt/seg x 0.20 Qconexiones ilícitas = 1.86 lt/seg. Qtotal = Qdomiciliar.+Qinfiltracion.+Qconexiones ilícitas. Qtotal = 9.29 + 1.86

Qdirecto = 11.15 lt/seg Qmedio = No habitantes x dotación Qmedio = (7,646 hab x 150 lt/hab/dia)/86,400 lts. Qmedio = 13.27 lt/seg.

CALCULO DE CAUDALES MAXIMOS Y MINIMOS: Q máximo = Qmedio X 3 Qmáximo = (13.27 lt/seg) x 3 Q máximo = 39.81 lt/seg Qminimo =Qmedio x 1/3 Qminimo = 13.27 lt/seg x 1/3

Qminimo = 4.42 lt/seg Calculo de caudal adoptado para el diseño: Caudal de diseño = 22.12 lt/seg Caudal de diseño = 1,912.00 m3/dia


3

1. DISEÑO DE CANAL DE ENTRADA + REJAS + ESCURRIDOR + DESARENADOR:

Verificando canal de entrada: Se diseña con una velocidad de entrada de 0.60 m/seg A = Q/V

Asumimos un área igual a A = 0.040 m2. A = b x h Relación es b=2h A = 2hxh

√

√

h = 0.1414 m. se tomara una altura aproximada de h = 0.15 mt b = 2h b = 2x0.15 b = 0.30 ms. La relación del largo es igual a 20 veces el alto del tirante, por lo que: Largo igual a 20x0.25m. Largo = 5.00 m. Chequeo de Rejilla: Sección de flujo aguas arriba de la reja. Sección = A*b x A + T A Donde:

A = ancho de abertura T = Espesor Barra Ab= área útil

S = 0.031 M2

S = b*h => h = S = 0.031 M2

b 0.40 M


4

Por lo que h = 0.0775 M por lo tanto lo aproximamos a h= 0.10 m. Ancho Asumido = 0.40 M Altura Asumida = 0.60 M Tirante = 0.16 M Angulo de colocación de Rejilla 60° Desarenador de Entrada en Rejilla: La carga por unidad de superficie está entre el rango: 600 M3/M2/día ≤ C.U.S ≤ 1,200 M3/M2/día Diseñamos con 600 M3/M2/día => C.U.S = Q por lo que A =__Q___ A CUS Q por elemento = Q adaptado = 1,912.12 = 956.06.00 M3/día 2 2 A= 1,912.00 => A = 3.19 M2

600 Ancho asumido = a = 0.60 A = L.b L = 5.30 L = A = 3.19 => L = 5.30 ml b = 0.60 b 0.60 Para Encontrar Profundidad: Tirante Asumimos una velocidad de V = 0.30 m/seg. Por elemento Q = A x V => A = Q V Q = (956.00 m3/dia)÷86,400 = 0.0110648 m3/seg. A = 0.0110648 0.30 A = 0.03688 m2 A = b * h => h = 0.0389 M = h = 0.05 M


5

Velocidad de Arrastre: Velocidad de Sedimentación debe ser de 0.02 M/seg 2 cm/ seg Q = A x V A = Q = 0.01106 = 0.55 M

2 Tenemos b = 0.60 M

V 0.02

A= b. L

L = A = 0.55 M2 b 0.60 M L = 0.92m => Sedimentador Calcular Distancia de Sedimentación con Respecto al largo Total de 1.00 M L 2 = L – L1

L 2 = 5.30 – 1.00 => 4.30 donde se acumula el sedimento Volumen de Sedimento: = 20 % del volumen del sedimentador Vol. s = 20% L x V x h Vol. s = 20% (5.30 x 1.00 x 0.05 ) = Vol. s 0.26 x 20 % Volumen de sedimento = 0.053 Vol. = h 2 x L 2 b 2 h = Volumen de Sedimento x 2 L 2 x b h = 0.053 x 2 4.30 x 0.60 h = 0.041 m h aproximado = 0.05 m

2. CALCULO DE TANQUES IMHOFF: (3 unidades) Personas a servir = No. Habitantes = 7646 habitantes Caudal de diseño = 22.12 lt/seg Caudal de diseño = Qdiseño = 1,912.00 M3/dìa Período de retención = 2 horas Rango de digestión por persona 85 ≤ Rango ≤ 142 lt/Hab. Asumimos digestión 100 lt/hab.

L = 1.00 m

b = 0.60 m


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Calculo de Cámara de Sedimentación A= 2 b l = Q Asumir L=4b C.U.S. Un tanque imhoff lo más que puede tratar es 946 M3/día Por lo que diseñaremos por seguridad 3 tanques Para que en el tiempo de limpieza de un tanque puedan funcionar los otros 2 tanques sin problemas. Por lo que el caudal lo dividiremos en 3. CUS = 24.4 M3/M2/DIA Q Tanque = (1,912.00)/4 Q por cada tanque = 478.00 M3/día Q Por unidad = 478,000.00 lt/día Area = (478.00)/24.40 = 19.59 m2

2 b(4b) = 19.59 = 8 b2 = 19.59 = b= √ 19.59

8 b = 1.56 redondeamos b = 1.60 y L = 4 (1.60) = 6.40 L = 6.50 M se redondea b = 1.60 M Velocidad = L/t = (6.50 m)/2horas x 60 minutos= Vel = 0.05 ms/min Volumen de Sedimentadores: Vol sed = (478,000.00/dia)/1,000lt x1m3 = 478.00 m3/dia Vol = Q.T Periodo de retención 2 horas/día = (2horas x 1 dia/24horas)

= Vol. por día = 478.00 m3/dia x 2/24 dias = 39.83 M3

Area Transversal

AT = V/L = (39.83 m3)/6.50m = AT = 6.13 M2

El Valor de “C” {0.9 ≤ C ≤ 1.50

Asumimos C = 1.00 m Recalcular Área Transversal AT = 2 (b c. + 0.375 b 2)

AT = 2 (1.60 x 1 + 0.375 x 2.56) = AT = 5-12 m2

- Determinación de “e” según especificación es recomendable e= 0.50 M - Determinación de “y” según especificación es recomendable y= 0.60 M - Determinación de “a” según especificación es recomendable a= 0.75 M - Dimensiones de ranura según especificaciones


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Abertura 0.20 M Traslape 0.20 M

Cálculo de ancho total X = 3 a + 2 b

X = 3 (0.75) + 2 (1.60) = X= 5.45 m

Chequeo de área de ventilación % = Área ventilación x 100 = 3 x a x L. = 3 x 0.75 x 6.50 A Total L x X 6.50 x 5.45 L= largo 6.50 X= ancho 5.45

Área de ventilación= 41.28 % > 30 %

Cálculo de Cámara de Digestión Volumen = No. Hab. x digestión asumida Volumen = 1,912 hab x 100 lt/hab = 191.20 M3

1000 l t M3

Vol= f x L + 2 (XL/2 * X/4 * 1/3) = f * L + 2 x2 L 24 Vol= f x L + 2 x L 2 x 2 2 * 4 * 3 Vol= f x L + xL x 2 * 2 * 3 Vol= f x L 2 x2 L = f x L = x2 L * 6 12 Vol = f x L + x2 L 12 F = vol - x2 L 12 = 191.20 M3 - (5.45)2 * 6.50 / 12 L * x 6.50*5.45

f = 191.20 – 16.09 = f = 4.94 m

35.43 Determinación de “g”

g = 1 = g = 1 x = x/2 2 2 * 2

g = 1 x = g = x = 5.45 = 1. 36 2 * 2 4 4 g = 1.36


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Altura Total

H t = Y + C + d + e + f + g

H t = 0.60 + 1.00 + 1.08 + 0.50 + 4.94 + 1.36

H t = 9.48 m. Dimensiones de tanque Imhoff: Largo = 6.50 m. Ancho = 5.45 m. Alto = 9.48 m

3. CÁLCULO DE FILTRO PERCOLADOR (3 UNIDADES) Se desarrollara de acuerdo al siguiente modelo matemático

Donde: Le = DBO del afluente Lo = DBO del afluente h = Altura del filtro en metros Q = Carga Hidráulica Le = 1 – Eficiencia Lo. Para este cálculo se tiene los siguientes valores: Caudal entrante Q. = 1,912.00 m3 /día Carga por unidad de superficie C.U.S= 20.00 m3/m2/día = 0.23 lt/m2/seg Eficiencia a la que trabajara el Filtro percolador será del 75.00% (propuesta) Sustituyendo valores en la ecuación anterior. Le = 1 – 75.00% = 1 – 0.75 = 0.25 Lo

Operando valores se llega a la siguiente ecuación

0.25 = Ln (0.25) = 0.62*h Despejando la altura h de esta ecuación se tiene h= 2.24 mts. Hallando el volumen del filtro

Hallando el área Superficial del filtro

Dimensiones Propuestas del Filtro. (Piedra) Largo = 5.45 mts


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Ancho = 4.40 mts Altura (Filtro) = 2.25 mts Dimensiones finales del tanque del filtro Percolador Largo = 5.45 mts Ancho = 4.40 mts Altura = 2.75 mts

4. SEDIMENTADORES SECUNDARIOS : (2 unidades)

Q diseño = 1,912.00 M3/día 2 Q d = 956.00 M3

día El tiempo de retención debe ser menor o igual a 90 minutos. Carga la unidad de superficie 36 ≤ C U S ≤ 58 M3/M2/día C.U.S. 40 M3/M2 por día Área = Q d = 956 = 23.90 M2 C U S 40

Asumimos un área A =24.00 M2

Longitud = 5b

Area = Lb

Area= 5b2 => b2 = A = 24.00 => b = 2.19 M. 5 5 Dos sedimentadores con las siguientes dimensiones: Ancho b = 2.50 M Largo L= 12.50 M (5 * 2.50)

Volumen = Q diseño x Tiempo Retención = (956 m3/dia)/24horas x 1.50horas 24 h Volumen = 26.56 m3 h = altura = Volumen =( 26.56m3)/24.00 m2 por lo que h = 1.11 M Área Dimensiones de Cada Sedimentador

Largo L = 12.50 M Ancho a = 2.50 M Altura h = 1.11 M


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5. PATIO DE SECADO DE LODOS: (1 unidad)

Utilizaremos una cantidad de lodo estimada en 120 partes por millón. 1,000,000 -------- 120 X = 0.23 M3/día 1,912.00 -------- x Asumiendo una capa de lodo de 0.10 m el ancho recomendable del patio es 6.00 m Volumen = 0..23 M3/día x 15 días = 3.45 M3 Vol = a x L Área de Tanque = Vol + 20% (agua) = 3.45 M3 + .20(3.458) 0.10 0.10 Área de Tanque = 35.19 M2

A = ancho * largo L = 7.00 M 5.00 35.19 M2 = 5.00 M x L 7.00

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