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FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS AGROPECUARIAS
ELABORACIÓN DE UN MODELO EXPERIMENTAL DE LA FASE PRELIMINAR DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Autor
Giovanny Sebastián Fierro Trujillo
Año2018
FACULTAD DE INGENIERÍA Y CIENCIAS AGROPECUARIAS
ELABORACIÓN DE UN MODELO EXPERIMENTAL DE LA FASE
PRELIMINAR DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
Trabajo de Titulación presentado en conformidad con los requisitos
establecidos para optar por el título de Ingeniero Ambiental en Prevención y
Remediación
Profesor Guía
MSc. Santiago Daniel Piedra Burgos
Autor
Giovanny Sebastián Fierro Trujillo
Año
2018
DECLARACIÓN DEL PROFESOR GUIA
“Declaro haber dirigido el trabajo, elaboración de un modelo experimental de la
fase preliminar de una planta de tratamiento de aguas residuales, a través de
reuniones periódicas con el estudiante Giovanny Sebastián Fierro Trujillo, en el
semestre 2018-1, orientando sus conocimientos y competencias para un
eficiente desarrollo del tema escogido y dando cumplimiento a todas las
disposiciones vigentes que regulan los Trabajos de Titulación”.
__________________________
Santiago Daniel Piedra Burgos
Master in Hydro Science and Engineering
C.I: 1715384150
DECLARACIÓN DEL PROFESOR CORRECTOR
“Declaro haber revisado este trabajo, elaboración de un modelo experimental
de la fase preliminar de una planta de tratamiento de aguas residuales, del
estudiante Giovanny Sebastián Fierro Trujillo, en el semestre 2018-1, dando
cumplimiento a todas las disposiciones vigentes que regulan los Trabajos de
Titulación”.
__________________________
Daniel Hernán Hidalgo Villalba
Magister en Ciencias, especialización Ingeniería Ambiental
C.I: 1801914449
DECLARACIÓN DEL ESTUDIANTE
“Declaro que este trabajo es original, de mi autoría, que se ha citado las
fuentes correspondientes y que en su ejecución se respetaron las
disposiciones legales que protegen los derechos de autor vigentes.”
________________________
Giovanny Sebastián Fierro Trujillo
C.I: 1723929798
AGRADECIMIENTOS
A los ingenieros: Santiago Piedra,
Daniel Hidalgo y Alejandro
Gonzales por su guía, confianza y
paciencia durante mi formación
universitaria. A mis amigos y
familiares más cercanos. Y en
especial a Gabriela Lascano, por
ser un pilar fundamental en mi
formación personal y profesional,
por sus consejos y sobre todo por
su valioso apoyo.
DEDICATORIA
A Dios, por todas las bendiciones
que ha derramado durante toda mi
vida. A Mi abuelito Carlos Oswaldo
que en paz descanse, porque
gracias a su trabajo, esfuerzo y
amor de abuelo he podido culminar
otra etapa en mi vida. A mi abuelita
Ethelvina, por ser un pilar
fundamental en mi vida, por su
dedicación su ejemplo y su amor de
madre. A mis padres Giovanny y
Mónica, por sus sacrificios, su
constante apoyo y motivación y en
especial, por sus sabios consejos
que me han ayudado a mí y a mis
hermanos a ser unas personas
humildes y agradecidas con la vida.
A mis tías Ximena y Andrea, por su
amor, su cariño, y su incondicional
ayuda. A todos ellos muchas
gracias.
RESUMEN
El Banco Mundial afirma que, para mejorar las condiciones de salud y
saneamiento en países en desarrollo de América Latina, es necesario trabajar
en conjunto entre instituciones públicas, privadas y centros educativos que
promuevan la formación de profesionales competentes. Con el fin de garantizar
que los sistemas de tratamiento proyectados sean eficientes en el manejo de
recursos (Kelly A. Reynolds, 2002 y Yee-Batista, 2014).
El presente trabajo de titulación desarrolla la elaboración de un modelo
experimental de la fase preliminar de una planta de tratamiento de aguas
residuales piloto. Para lo cual, se hizo uso de ecuaciones y fórmulas para la
determinación de variables unitarias, bases de diseño, consideraciones
hidráulicas, y dimensionamiento; indispensables para el diseño y la
construcción del modelo.
El modelo experimental se encuentra diseñado y construido bajo los
lineamientos y directrices del Código Ecuatoriano de la Construcción. Además,
se presenta los planos de diseño y de construcción que servirán de base para
futuras mejoras del mismo.
ABSTRACT
The World Bank claims that, to improve the conditions of health and sanitation
in developing countries of Latin America, it’s necessary to work in partnership
between public, private and educational centers that promote the formation of
competent professionals. In order to ensure that the projected treatment
systems are efficient in the management of resources (Kelly A. Reynolds, 2002
y Yee-Batista, 2014).
The present work develops the elaboration of an experimental model of the
preliminary phase of a wastewater treatment pilot plant. For which used of
equations and formulas for the determination of unitary variables, design bases,
hydraulic and sizing considerations, essential for the design and construction of
the model.
The experimental model is designed and built following the guidelines of the
Código Ecuatoriano de la Construcción. In addition, the design and
constructions plans are presented that will serve as the basis for the future
model improvements
ÍNDICE
1. CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN ............................................... 1
1.1. Antecedentes ..................................................................................... 1
1.2. Alcance ............................................................................................... 2
1.3. Justificación ....................................................................................... 2
1.4. Objetivos ............................................................................................. 3
1.4.1. Objetivo General ............................................................................. 3
1.4.2. Objetivos Específicos ..................................................................... 3
2. CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO .......................................... 4
2.1. Aguas residuales ............................................................................... 4
2.2. Aguas residuales domésticas ......................................................... 4
2.2.1. Componentes de las aguas residuales domésticas ........................ 4
2.3. Tratamiento de aguas residuales ................................................. 5
2.3.1. Tratamiento preliminar .................................................................... 5
2.4. Medición de caudales .................................................................... 15
2.4.1. Medidores de flujo en canales abiertos ........................................ 15
2.5.2. Canal Parshall ................................................................................ 15
2.5.3. Vertederos ...................................................................................... 20
3. CAPÍTULO III. METODOLOGÍA ............................................ 22
3.1. Descripción del modelo ................................................................. 22
3.2. Determinación del caudal de diseño .......................................... 23
3.3. Diseño hidráulico de las rejillas ................................................... 23
3.3.1. Calculo de la perdida de carga ..................................................... 23
3.3.2. Calculo del número de barras ....................................................... 24
3.4. Diseño hidráulico del canal Parshall .......................................... 24
3.5. Diseño hidráulico del tanque desarenador ............................... 25
3.6. Diseño hidráulico del vertedero proporcional ........................... 28
3.7. Construcción del modelo .............................................................. 29
4. CAPÍTULO IIII. RESULTADOS Y ANÁLISIS ................... 30
4.1. Resultados ....................................................................................... 30
4.1.1. Determinación del caudal de diseño ............................................. 30
4.1.2. Rejilla ............................................................................................ 30
4.1.3. Canal Parshall .............................................................................. 31
4.1.4. Tanque desarenador .................................................................... 32
4.1.5. Vertedero proporcional ................................................................. 35
4.1.6. Planos de diseño .......................................................................... 40
4.1.7. Planos de corte ............................................................................. 41
4.2. Análisis de los resultados ............................................................. 44
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ...................46
5.1. Conclusiones ................................................................................... 46
5.2. Recomendaciones ........................................................................... 46
REFERENCIAS .................................................................................... 48
ANEXOS .................................................................................................. 51
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Diagrama de flujo operaciones unitarias de una planta de tratamiento
de agua. ........................................................................................................................... 6
Figura 2 Rejillas para materiales sólidos gruesos y sólidos finos .......................... 7
Figura 3 Esquema de las partes de un tanque desarenador ................................. 8
Figura 4. Esquema del tanque desarenador de flujo horizontal........................... 10
Figura 5. Proceso de sedimentación ........................................................................ 14
Figura 6. Diagrama de canal Parshall ...................................................................... 15
Figura 7. Partes del canal Parshall ........................................................................... 16
Figura 8. Dimensionamiento del canal Parshall ..................................................... 17
Figura 9. Vertederos de pared delgada ................................................................... 21
Figura 10. Vertedero proporcional sutro .................................................................. 22
Figura 11. Planos de diseño del canal parshall ...................................................... 40
Figura 12. Planos de diseño canal parshall ............................................................. 41
Figura 13. Planos de corte del canal parshall ......................................................... 42
Figura 14. Planos de corte del tanque desarenador y rejillas .............................. 43
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Componentes de las aguas residuales ....................................................... 5
Tabla 2 Clasificación y tipos de desarenadores ....................................................... 9
Tabla 3 Valores de la constante k ............................................................................. 13
Tabla 4 Velocidad de sedimentación en función del diámetro de partícula
propuesta por Arkhangelski (1935). .......................................................................... 13
Tabla 5 Dimensiones típicas de canales Parshall (cm) ......................................... 17
Tabla 6 Valores de grado de sumergencia .............................................................. 18
Tabla 7 Valores de la constante “K” y el coeficiente “n” ........................................ 19
Tabla 8 Caudales en función al ancho de garganta del canal Parshall .............. 19
Tabla 9 Clasificación de los vertederos de aforo .................................................... 20
Tabla 10 Resultados del caudal de diseño .............................................................. 30
Tabla 11 Resultado del cálculo de la pérdida de carga ....................................... 30
Tabla 12 Resultado del número de barras en la rejilla .......................................... 31
Tabla 13. Resultado de las dimensiones del canal Parshall ................................ 31
Tabla 14. Resultado Calculo del ángulo de la pendiente de transición .............. 31
Tabla 15. Resultado de la velocidad de flujo horizontal (Camp) .......................... 32
Tabla 16. Valor del Radio hidráulico ......................................................................... 32
Tabla 17. Resultado de la velocidad de flujo horizontal (Manning) ..................... 32
Tabla 18. Resultado de la velocidad de sedimentación (Owen) .......................... 32
Tabla 19. Resultado de la velocidad de sedimentación (Arkhangelski) ............. 33
Tabla 20. Resultado del ancho del desarenador .................................................... 33
Tabla 21. Resultado de la longitud del desarenador ............................................. 34
Tabla 22. Resultado del área del desarenador ....................................................... 34
Tabla 23. Resultado del tiempo de residencia ........................................................ 34
Tabla 24. Resultado del calado de agua en el desarenador ................................ 35
Tabla 25. Resultado de la capacidad del desarenador ......................................... 35
Tabla 26. Valor del coeficiente de gasto .................................................................. 35
Tabla 27. Valor de la constante proporcional .......................................................... 35
Tabla 28. Resultado del gasto que sale por el vertedero ...................................... 36
Tabla 29. Resultados del perfil de curva del vertedero ......................................... 36
1
1. CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN
1.1. Antecedentes
El agua representa el elemento más importante para la supervivencia de los
seres humanos; debido a que se considera como un factor clave para el
desarrollo de las actividades cotidianas, domésticas, industriales, ganaderas y
agrícolas (López G et al., 2015).
En 2015, la Organización de las Naciones Unidas (O.N.U.) hizo énfasis en el
constante crecimiento de la población mundial. La urbanización, la
industrialización, la sobreproducción y el consumismo; son factores que han
generado un crecimiento en la demanda y aprovechamiento de los recursos
naturales en las últimas décadas (J, Caride, 2008).
Menos del 5% de las aguas de alcantarillado de las ciudades, reciben algún
tipo de tratamiento (Kelly A. Reynolds, 2002). Lo que indica, que el volumen de
agua residual supera la capacidad de resiliencia de los ecosistemas. De allí,
nace la importancia de los sistemas de tratamiento, los cuales ayudan a
controlar y minimizar los impactos al medio y a la salud de las personas.
Por otro lado, a lo largo de los años han existido muchos avances importantes
en tecnologías orientadas a la depuración de las aguas residuales. Según el
Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS),
se deduce que existen en Latinoamérica más de 90 plantas de tratamiento. Las
cuales han sido diseñadas y construidas con nuevos criterios tecnológicos,
métodos y procesos (físico, químicos y biológicos) que brindan soluciones más
económicas y eficientes (Ramírez et al, 2007).
Precisamente, una de las técnicas que más se ha destacado en la región es la
implementación de desarenadores laminares, ya que son muy sencillos de
2
operar y mantener. A su vez, son bastante económicos y altamente eficientes
(Ali R y Masoud Kasiri, 2014).
También se han hecho investigaciones en tipos de tecnologías como catálisis,
osmosis inversa, foto catalizadores. Se ha evidenciado un importante progreso
en el diseño y fabricación de rejillas mecánicas con sistemas automatizados,
tratamiento con rayos U.V., ozono, desarenadores y sedimentadores que
requieren menos espacio físico; pero así mismo, que repercuten directamente
en el costo y la financiación de los proyectos (Forero, J. 2005).
1.2. Alcance
El proyecto de estudio abordó específicamente el diseño y la construcción de
un modelo experimental de la fase preliminar de una Planta de Tratamiento de
Aguas Residuales (P.T.A.R). El mismo que servirá para solventar problemas
básicos por medio de la obtención de resultados inmediatos.
1.3. Justificación
Se ha hablado con mucho énfasis sobre los cambios que se han evidenciado
en factores ambientales y sus efectos en la disponibilidad de recursos, y la
capacidad de resiliencia de los ecosistemas (Romo Esperanza, 1992).
Según el Grupo de Recursos de Agua (WRG, por sus siglas en inglés) se prevé
que para el año 2030, el mundo tendrá que combatir contra un déficit de
aproximadamente el 40% de agua dulce.
Desde esta perspectiva, es cada vez más difícil tener agua suficiente como
para satisfacer las necesidades futuras de la población mundial, la cual crece a
un ritmo de 80 millones de personas cada año (USCB, 2012). En últimos años
la educación y la difusión de información sobre la creciente escasez de agua,
ha sido pilar fundamental para fomentar el uso adecuado de recurso (Faileres y
Antollín, 2005).
3
Precisamente, un mecanismo de enseñanza empleado por instituciones
educativas como colegios y universidades son los modelos o prototipos
experimentales (Guillermo, Cecilia., Blanqueto, 1997), que, a lo largo de la
historia, se han empleado como una forma de representar de manera clara e
inmediata las cualidades y características de un proyecto complejo, de tal
manera, que sea fácilmente comprensible para quien o quienes lo estudian
(Wolfgang Knoll y Martin Hechinger, 2005).
En la actualidad los modelos experimentales corresponden para los ingenieros,
entre otros profesionales de diseño, un mecanismo imprescindible y eficaz para
lograr proyectar y exponer ideas. Así como, para evaluar y controlar los
resultados proyectados (González, 2002).
La propuesta se justifica teóricamente y técnicamente en el Código Ecuatoriano
de la Construcción (C.E.C). Con éste modelo se quiere demostrar la
operatividad de los tratamientos preliminares, por medio de pruebas o prácticas
de laboratorio.
1.4. Objetivos
1.4.1. Objetivo General
Construir un modelo experimental de la fase preliminar de una planta de
tratamiento de aguas residuales
1.4.2. Objetivos Específicos
● Determinar el caudal de diseño óptimo para la fase preliminar
● Elaborar los planos de diseño del modelo para la fase preliminar
mediante el programa AutoCAD
4
● Realizar los planos de corte del material para la construcción del modelo
mediante el programa AutoCAD
2. CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO
2.1. Aguas residuales
Las aguas residuales se pueden determinar como aquellas que resultan del
uso doméstico o industrial (Nemerow. L y Dasgupta. A., 1998, p. 365), y que
pueden representar un peligro, debido a que están compuestas tanto por
sustancias orgánicas e inorgánicas como por microorganismos, los cuales
pueden resultar nocivos para los organismos vivos y el medio (M. Espigares y
J. A. Pérez López, 1985).
Dentro de esta definición se incluyen diferentes tipos de aguas residuales en
función a su naturaleza, composición y origen.
2.2 . Aguas residuales domésticas
Son aquellas provenientes de residencias individuales, conjuntos residenciales,
instalaciones públicas, instalaciones privadas y establecimientos comerciales
(Crites y Tchobanoglous, 2000, pp. 6-7). Por lo general, se encuentran
constituidas principalmente por materia orgánica, microorganismos,
detergentes, aceites y grasas (Metcalf y Eddy, 1979, p. 9).
2.2.1. Componentes de las aguas residuales domésticas
Como se puede observar en la siguiente tabla, los componentes encontrados
en las aguas residuales de origen doméstico pueden estar clasificados como:
físicos, químicos y biológicos (Crites y Tchobanoglous, 2000, p. 21).
5
Tabla 1.
Componentes de las aguas residuales
Componentes físicos Componentes químicos Componentes biológicos
Olor Materia Orgánica Virus
Color Materia Inorgánica Bacterias
Turbidez Demanda bioquímica de oxígeno
(DBO) Hongos
Temperatura Demanda química de oxígeno
(DQO) Protozoos
Sólidos disueltos (SD) PH
Sólidos en suspensión (SS)
Nitrógeno
Sólidos totales (ST) Fósforo
Azufre
Adaptado de (Crites y Tchobanoglous, 2000, pp. 21-23).
2.3. Tratamiento de aguas residuales
El tratamiento de aguas residuales es el conjunto de operaciones unitarias
(físicas, químicas y biológicas), que permiten la eliminación o disminución de
los agentes contaminantes presentes en las mismas (OEDC, 2010). Se ha
clasificado el tratamiento de diversas formas; sin embargo, la gran mayoría de
autores explican que se pueden clasificar en tres grandes grupos:
- Tratamiento preliminar
- Tratamiento secundario
- Tratamiento terciario
A continuación, se estudiará el tratamiento preliminar y todas las operaciones
unitarias relevantes en el mismo.
2.3.1. Tratamiento preliminar
El objetivo del tratamiento preliminar es conseguir mediante operaciones físicas
y mecánicas separar del agua residual de la mayor cantidad de materias. Que,
6
debido a su naturaleza y/o tamaño generarían problemas en los tratamientos
posteriores (Wiki, sf, p.1).
La fase del tratamiento preliminar debe cumplir con dos funciones:
1. Medir y regular el caudal de agua que ingresa al sistema de tratamiento
2. Extraer los sólidos flotantes grandes y la arena (a veces, también grasa)
2.3.1.1. Tratamiento primario
El tratamiento primario busca principalmente la reducción de materiales sólidos
orgánicos e inorgánicos en suspensión. Y así, reducir la carga del tratamiento
biológico, si se requiere (Wiki, sf, p.54; C.E.C, 2000, p.230).
Dentro de los sólidos suspendidos pueden distinguir los siguientes:
● Sólidos sedimentables
● Sólidos flotantes
● Sólidos coloidales
Tomado de (Reynolds, T. D. and P. A. Richards, 1996).
Figura 1 Diagrama de flujo operaciones unitarias de una planta de tratamiento de agua.
7
2.3.1.2. Desbaste
El desbaste se utiliza para lograr la reducción de las materias sólidas no
disueltas (bolsas, ramas, botellas, basura etc.) mediante la implementación de
cribas o rejillas. Las cuales están diseñadas en función al tamaño de sólidos a
remover (Ramalho, 2003, p.92). Su funcionamiento es simple y económico, y el
mantenimiento dependerá de la naturaleza del agua residual. De esta manera,
el C.E.C. 2000., clasifica el desbaste en:
● Desbaste para sólidos finos. – Espaciamiento libre entre 5 y 15 mm
● Desbaste para sólidos medianos. – Espaciamiento libre entre 15 y 25
mm
● Desbaste para sólidos gruesos. - Espaciamiento libre entre 25 y 50 mm
En cuanto a las rejillas, el cogido establece que deben de tener espesores
mínimos según sea:
● Reja para sólidos finos: entre 2 y 6 mm
● Reja para sólidos medianos: entre 6 y 12 mm
● Reja para sólidos gruesos: entre 12 y 25 mm
Figura 2 Rejillas para materiales sólidos gruesos y sólidos finos
Adaptado de: (Crites, Ron., 2000).
8
2.3.1.3. Desarenador
Los desarenadores son obras hidráulicas que sirven para reducir la velocidad
del agua residual y permitir la separación o decantación de partículas de arena
(Ortiz. R, 2011 p.207). Están diseñados para minimizar el azolvamiento en los
sistemas de conducción, y a su vez, preservar los equipos y la eficiencia de los
tratamientos posteriores (C.E.C., 2000).
Figura 3 Esquema de las partes de un tanque desarenador
Adaptado de (Ortiz. R, 2011 p.207)
2.3.1.4. Partes de un tanque desarenador
Según Rojas. R, (2009) existen cuatro partes o zonas principales en las que
generalmente un tanque desarenador se divide:
1. Zona de entrada
Su función es lograr una distribución uniforme y homogénea del agua residual
de entrada, reduciendo a su vez la velocidad del flujo evitando resaltos
hidráulicos.
2. Zona de desarenación
9
La zona de desarenación funciona en régimen laminar o de transición, y es
donde se realiza el proceso de sedimentación de las partículas por acción de la
fuerza de gravedad.
3. Zona de salida
La zona de la salida se encuentra conformada por un vertedero diseñado para
controlar la velocidad del flujo, y que esta, no altere el reposo de la arena
sedimentada.
4. Zona de depósito y eliminación de arena sedimentada
Se constituye por una tolva con una pendiente que permite el desplazamiento
de la arena hacia la zona de limpieza y remoción de sedimentos.
2.3.1.5. Tipos de desarenadores
Según Mery. H, (2013), existen diversos tipos de desarenadores como se
observa en la siguiente tabla.
Tabla 2
Clasificación y tipos de desarenadores
Función de operación
Velocidad de escurrimiento Sistema de evacuación Posición
Desarenador de lavado continuo
Desarenador de baja velocidad
Desarenador con evacuación repartida
Desarenador en serie
Desarenador de lavado discontinuo
Desarenador de alta velocidad
Desarenador con evacuación por arrastre
Desarenador en paralelo
Desarenador de lavado mixto
Desarenador con evacuación mixta
Desarenador de flujo variable
10
Desarenador de flujo constante
Adaptado de (Mery. H, 2013)
Los desarenadores más conocidos y empleados son los de tipo Detritus:
a) Desarenador de flujo horizontal
b) Desarenador de flujo vertical
a) Desarenador de flujo horizontal
Es el desarenador más común y convencional en plantas de tratamiento. Aquí,
las partículas sólidas se sedimentan al reducirse la transición con la que el flujo
llega a la zona de desarenación (Gonzales, 1999).
Son generalmente de geometría rectangular alargada. Según C.E.C., (2000), la
parte esencial para conseguir una decantación eficiente es mantener la
velocidad horizontal con régimen laminar o de transición constante.
Figura 4. Esquema del tanque desarenador de flujo horizontal
Adaptado de (Metcalf y Eddy, 1979).
11
2.3.1.6. Bases y consideraciones para el diseño hidráulico
a) Diámetro de partícula a sedimentar
En base a las directrices del C.E.C., (2000), el tanque desarenador de flujo
horizontal debe ser diseñado para remover partículas de diámetro medio, igual
o superior a 0,2mm. Para el efecto, es importante controlar y mantener la
velocidad horizontal del flujo por debajo de los 0,3 m/s.
b) Velocidad de flujo de agua
En canales abiertos se aplica la ecuación de Manning para calcular la
velocidad del flujo
𝑉 =1
𝜂𝑅ℎ
2
3 ∗ 𝑆1
2
(Ecuación 1)
Donde:
𝑉 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 (𝑚
𝑠)
𝜂 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑟𝑢𝑔𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔
𝑅 = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 (𝑚)
𝑆 = 𝑃𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒
c) Velocidad de sedimentación
12
Se puede determinar mediante la aplicación de las ecuaciones propuestas en
la Ley de Stokes y Owen. También se puede hacer uso de la tabla estudiada
por Arkhangelski. (Milinarium, 2004).
𝑉𝑠 =𝑔
18(
𝜌𝑝
𝜌𝑎− 1)
𝑑𝑝2
𝜇
(Ecuación 2)
Donde:
𝑉𝑠 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (𝑚
𝑠)
𝑔 = 𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑 (𝑚
𝑚2)
𝑑𝑝 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎 (𝑚)
𝜇 = 𝑉𝑖𝑠𝑐𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑐𝑖𝑛𝑒𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝑚2
𝑠)
𝜌𝑝 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎 (𝑘𝑔
𝑚3)
𝜌𝑎 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑖𝑑𝑜 (𝑘𝑔
𝑚3)
𝑊 = 𝑘√𝑑 (𝜌𝑠 − 1) (Ecuación 3)
Donde:
𝑊 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑑 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎
𝜌𝑠 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙
𝑘 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑦 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
13
Tabla 3
Valores de la constante k
Forma y naturaleza k
arena esférica 9.35 granos redondeados 8.25
grano cuarzo d > 3 mm 6.12 grano cuarzo d < 0.7 mm 1.28
Adaptado de (Camp, T., 1953).
Tabla 4
Velocidad de sedimentación en función del diámetro de partícula propuesta por Arkhangelski (1935).
d (mm) Vs (cm/s)
0.05 0.178 0.10 0.692 0.15 1.560 0.20 2.160 0.25 2.700 0.30 3.240 0.35 3.780 0.40 4.320 0.45 4.860 0.50 5.400 0.55 5.940 0.60 6.480 0.70 7.320 0.80 8.070 1.00 9.44 2.00 15.29 3.00 19.25 5.00 24.90
2.3.1.7. Sedimentación
El proceso de sedimentación o también llamado decantación, se basa en la
gradiente diferencial entre el peso específico del agua y el de las partículas en
suspensión (Mery. H, 2013). Según Ramalho, (2003, pp. 93-95), pueden
14
considerar tres tipos de mecanismos o procesos de sedimentación
dependiendo del origen y la naturaleza de los sólidos en suspensión.
a) Sedimentación discreta - de tipo l
b) Sedimentación con floculación - de tipo II
c) Sedimentación por zonas - de tipo lll
En este proyecto en específico se ha trabajado con los procesos de
sedimentación discreta, dado que es el más óptimo para la decantación de
partículas de arenas y sólidos sedimentables. La sedimentación de partículas
discretas (tipo l) están fundamentadas en la Ley de Newton y la Ley de Stokes
(ecuación 2). La primera se basa en la teoría de que las partículas tienen forma
esférica con tamaños de diámetros homogéneos (Ramalho 2003, pp. 93-95).
Ley de Stokes en cambio, por efecto de la aceleración el peso efectivo de las
partículas se empieza a equilibrar con las fuerzas de fricción del fluido, de
forma independiente, hasta alcanzar una velocidad de sedimentación
constante, denominada velocidad final de sedimentación. Así mismo, en el
desplazamiento horizontal del fluido, la trayectoria de sedimentación es una
parábola (Wiki, sf, pp.53-55). En la sedimentación de tipo l las propiedades
físicas de las partículas de arena como son: forma, peso específico y tamaño,
no se ven alteradas durante el proceso.
Figura 5. Proceso de sedimentación
Tomado de (Ortiz, F. 2011)
15
2.4. Medición de caudales
En una P.T.A.R., es muy importante medir, registrar, calcular y analizar el
volumen de agua de llegada a la planta (Boffil et, al. 2009). Esta operación en
hidráulica se la denomina hidrometría, encargada de determinar el caudal que
pasa en la sección de un canal, tubería o rio por unidad de tiempo (Rodríguez,
Díaz., 2006). Siguiendo este mismo orden, los medidores de flujo se emplean
de manera frecuente en canales o canaletas abiertas como cerradas.
2.4.1. Medidores de flujo en canales abiertos
Generalmente en una P.T.A.R., se busca diseñar y construir una obra de aforo
que permita medir el gasto y regular el caudal de agua que ingresa a la planta.
Existen algunos mecanismos de aforo en canales abiertos, dentro de los más
comunes tenemos:
1) Canal Parshall
2) Vertederos
2.5.2. Canal Parshall
2.5.2.1. Definición
El canal Parshall o también conocido como Venturi, fue desarrollado en
Estados Unidos en 1926 por Ralph Parshall, como una obra hidráulica que
facilita determinar el volumen de agua que está pasando por la sección de un
rio o canal abierto, bajo la condición de régimen crítico (Pizarro H. y Murillo R.
1992, p.2).
Figura 6. Diagrama de canal Parshall
Adaptado de (Rodríguez, Díaz., 2006)
16
En la actualidad, existe un sin número de medidores de régimen crítico, siendo
los canales tipo Venturi o Parshall los más empleados por su sencillo
funcionamiento y su costo.
Figura 7. Partes del canal Parshall
Tomado de (Reynolds, T. D. and P. A. Richards, 1996).
2.5.2.2. Partes del canal Parshall
EL canal está conformado por cuatro partes principales:
1) Transición de entrada: Está conformada por paredes verticales y
paralelas asentadas sobre la base del canal, con una pendiente
ascendente con relación 1:4 (1 en vertical y 4 en horizontal)
2) Sección convergente: Está conformada por paredes verticales y
paralelas, con fondo horizontal, que se van estrechando en forma recta
o circular.
3) Garganta: Está conformada por paredes verticales y paralelas sobre la
base del canal, con una pendiente descendente con relación 3:8 (3 en
vertical y 8 en horizontal).
4) Sección divergente: Es la zona de salida, de paredes verticales y
paralelas que se van ensanchando en forma recta o circular, sobre la
17
base del canal, con una pendiente levemente ascendente con relación
1:6 (1 vertical y 6 horizontal).
2.5.2.3. Dimensiones del canal Parshall
Figura 8. Dimensionamiento del canal Parshall
Adaptado de (Azevedo, J y Acosta G., 1976, p.471)
Las dimensiones del canal Parshall pueden ir desde 2,54 cm de ancho de
garganta hasta 305 cm como se puede observar en la siguiente tabla.
Tabla 5
Dimensiones típicas de canales Parshall (cm)
W A B C D E F G K N
2.5 36.3 35.6 9.3 16.8 22.9 7.6 20.3 1.9 2.9
7.6 46.6 45.7 17.8 25.9 38.1 15.2 30.5 2.5 5.7
15.2 62.1 61 39.4 40.3 45.7 30.5 61 71.6 11.4
22.9 88 86.4 38 57.5 61 30.5 45.7 7.6 11.4
30.5 137.2 134.4 61 84.5 91.5 61 91.5 7.6 22.9
45.7 144.9 142 76.2 102.6 91.5 61 91.5 7.6 22.9
61 152.6 149.6 91.5 120.7 91.5 61 91.5 7.6 22.9
91.5 167.7 164.5 122 157.2 91.5 61 91.5 7.6 22.9
122 183 179.5 152.5 193.8 91.5 61 91.5 7.6 22.9
152.5 198.3 194.1 183 230.3 91.5 61 91.5 7.6 22.9
183 213.5 209 213.5 266.7 91.5 61 91.5 7.6 22.9
213.5 228.8 224 244 303 91.5 61 91.5 7.6 22.9
244 244 274.5 274.5 340 91.5 61 91.5 7.6 22.9
305 274.5 366 366 475.9 122 91.5 183 15.3 34.3
Tomado de (Azevedo, J y Acosta G., 1976, p.472)
18
2.5.2.4.- Puntos de medición
El canal Parshall puede trabajar a descarga libre o descarga sumergida. En
este último, el canal funciona de manera “ahogada”, por efecto de la presencia
de un flujo subcrítico (Fair, Geyer y Okun, 1993). Este flujo provoca la
formación de un resalto hidráulico entre la garganta (W) y la zona de
divergencia o salida del canal (Azevedo, J y Acosta G., 1976 p.473).
Para determinar si el canal trabaja a descarga libre o sumergida, se emplea el
parámetro: grado de sumergencia S, definido como:
𝑆 =𝐻𝑏
𝐻𝑎
(Ecuación 4)
Donde:
𝐻𝑏 = 𝐶𝑎𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎𝑠 𝑎𝑟𝑟𝑖𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑎𝑟𝑔𝑎𝑛𝑡𝑎
𝐻𝑎 = 𝐶𝑎𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑎𝑟𝑔𝑎𝑛𝑡𝑎
Tabla 6
Valores de grado de sumergencia
Tamaño del medidor Descarga libre Descarga sumergida
W menor de 0.3 m S menor que 0.6 S de 0.6 a 0.95
W entre 0.3 y 2.4 m S menor que 0.7 S de 0.7 a 0.95
W entre 2.4 y 15 m S menor que 0.8 S de 0.8 a 0.95
Adaptado de (Ramalho, 2011)
2.5.2.5. Bases para el cálculo hidráulico
19
Gracias a estudios de investigación y a una vasta realización de ensayos y
experimentos en medidores tipo Parshall, se ha podido obtener ecuaciones que
permiten medir el caudal:
𝑸 = 𝒌 ∗ 𝑯𝒂𝒏
(Ecuación 5)
Donde:
𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 (𝑚3)
𝐻𝑎 = 𝐶𝑎𝑙𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒
𝑘 𝑦 𝑛 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑒𝑝𝑒𝑛𝑑𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙
Tabla 7
Valores de la constante “K” y el coeficiente “n”
Garganta w
n
Constante K
Sistema Internacional
m Unidades métricas
Unidades inglesas
3" 0.076 1,547 0.176 0.992
6" 0.152 1,580 0.381 2.06
9" 0.229 1,530 0.535 3.07
1' 0.305 1,522 0.69 4
2' 0.61 1,550 1,426 8
3' 0.915 1,566 2,182 12
4' 1,220 1,578 2,935 16
5' 1,525 1,587 3,728 20
6' 1,830 1,595 4,515 24
7' 2,135 1,601 5,306 28
8' 2,440 1,606 6,101 32 Tomada de (Azevedo, J y Acosta G., 1976, p.476) Tabla 8
Caudales en función al ancho de garganta del canal Parshall
20
Ancho de Garganta W Caudal Q (l/s)
S.I. Centímetros Mínimo Máximo
3" 7.6 0.85 53.8
6" 15.2 1.52 110.4
9" 22.9 2.55 251.9
1' 30.5 3.11 455.6
2' 61 11.89 936.7
3' 91.5 17.26 1426.3
4' 122 36.69 1921.5
5' 152.5 62.8 2422
6' 183 74.4 2929
7' 213.5 115.4 3440
8' 244 130.7 3950
Adaptado de (Azevedo, J y Acosta G., 1976, p.474)
2.5.3. Vertederos
2.5.3.1. Definición
Los vertederos son básicamente obras hidráulicas que permite el paso libre o
controlado del agua. Los vertederos son aforos que ayudan a medir el caudal
de las corrientes y conductos libres. Son construidos con materiales resistentes
a la corrosión de las aguas residuales como son los acrílicos, PVC, etc.
2.5.3.2. Clasificación de vertederos
Las clases y tipos de vertederos son muy variados y están agrupados en base
a su función, uso, aplicación entre otros factores:
Tabla 9
Clasificación de los vertederos de aforo
Forma Espesor de la pared Longitud de la cresta
Simples
Pared delgada Sin contracciones laterales
Compuestos Pared gruesa Con contracciones laterales
Adaptado de (Skertchly. L, 1988, pp.11-12)
21
2.5.3.3. Vertederos de pared delgada
Los vertederos de pared delgada o también llamados de cresta aguda, se
pueden describir como placas verticales que producen un cambio en la
dirección y la velocidad del flujo. Los vertederos de pared delgada son la
estructura hidráulica más usada y ampliamente estudiada en ríos y canales.
Figura 9. Vertederos de pared delgada
Tomado de (Richard H, 1985).
Tenemos varios tipos de vertederos según la forma geométrica y la aplicación
de estos, entre ellos los más comunes son:
a) Rectangular
b) Triangular
c) Trapezoidal
d) Circular
e) Proporcionales
2.5.3.4. Vertederos proporcionales
“En algunas aplicaciones prácticas, para propósitos académicos y usos en
laboratorios, se considera importante la aplicación de vertederos con relaciones
lineales entre la carga y el gasto”. De los cuales los más conocidos son el
vertedero sutro y vertedero cipolletti (Lattes Levi, 1988. pp.27-28).
2.5.3.5. Vertedero Sutro
Está obra hidráulica se encuentra formada por una sección rectangular en la
base adherida a una sección curva que provee proporcionalidad al momento
22
que el agua lo atraviesa (Vega, 2014). Los vertederos sutro son de mucha
utilidad a la salida de un tanque desarenador, debido a que permite que la
carga de ingreso sea proporcional a la carga de salida manteniendo un calado
de agua uniforme.
Figura 10. Vertedero proporcional sutro
Tomado de (Environmental Protection Agency (E.P.A.), 1995. p.54)
3. CAPÍTULO III. METODOLOGÍA
3.1. Descripción del modelo
EL modelo fue diseñado para el estudio de las operaciones unitarias de la fase
preliminar de una planta de tratamiento de aguas residuales, que permita
evaluar el comportamiento de los fluidos. Posee un funcionamiento totalmente
autónomo mediante el uso de una bomba de agua que ayuda a la recirculación
del caudal.
El modelo experimental se diseñó bajo los lineamientos y las bases de diseño
del Código Ecuatoriano de Construcción.
El modelo fue proyectado con tres componentes:
1. Rejillas de desbaste
2. Canal Parshall
3. Tanque desarenador de baja velocidad con vertedero proporcional sutro
23
Todas las unidades experimentales del modelo fueron fabricadas con láminas
de acrílico transparente con espesor de 5mm.
Se seleccionó este material porque es muy resistente, liviano y a su vez,
permite la visualización de los procesos unitarios y el comportamiento del flujo,
siendo propiedades de mucha utilidad en los ensayos de laboratorio.
3.2. Determinación del caudal de diseño
La determinación del caudal de diseño, se realizó en función del área asignada
al proyecto en el Laboratorio de Aguas de la Universidad de las Américas sede
Queri, dado que el caudal define las dimensiones del modelo y por ende el
espacio necesario para su instalación.
Para ello, fue necesario evaluar diferentes caudales, estableciéndose que el
caudal óptimo de diseño era de 40 l/min; en función a las necesidades del
modelo, espacio para su instalación, tiempo de construcción y costos.
Una vez obtenido el caudal de diseño, se procedió a calcular las variables de
cada uno de los procesos unitarios.
3.3. Diseño hidráulico de las rejillas
3.3.1. Calculo de la perdida de carga
∆ℎ = 𝛽 (𝑑
𝑒)
43
∗𝑣2
2𝑔∗ sin 𝑥
(Ecuación 6)
Donde:
∆ℎ = 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 (𝑚𝑚)
24
𝛽 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑑 = 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 (𝑚𝑚) 𝑒 = 𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 (𝑚𝑚) sin 𝑥 = 𝐴𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 (º)
3.3.2. Calculo del número de barras
𝑒 ∗ (𝑁 − 1) + (𝑎) = 𝑏
(Ecuación 7)
Donde:
𝑁 = 𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠
𝑏 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑛𝑎𝑙
𝑎 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎𝑠 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠
𝑒 = 𝐸𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠
Las rejillas fueron diseñadas en forma de barras rectangulares, con un factor
de forma β de 2.42 y 5 mm de espesor y con un espaciamiento entre rejillas de
15 mm; debido, a que en las prácticas de laboratorio se requiere visualizar la
variación del calado de agua antes y después de las rejillas, de manera que se
pueda logran una mejor compresión de su funcionamiento. Las rejillas se
diseñaron con un ángulo de 60 grados con respecto al fondo del canal.
3.4. Diseño hidráulico del canal Parshall
Dado que el caudal de diseño está entre los rangos de 0.85 y 53.8 l/s según la
tabla 8, se determinó que el medidor Parshall con ancho de garganta W = 3
pulgadas (7.6 cm) era el ideal para ser elaborado. Haciendo uso de la tabla 5,
se pudo determinar las dimensiones del canal en base al flujo de agua.
Para hallar el ángulo de la pendiente N en la transición de en entrada, se
empleó la relación 1:4 (1 vertical y 4 horizontal) en la siguiente función
𝜃 = tan−1 (1: 𝑁
4: 𝑁)
25
(Ecuación 8)
Donde: 𝜃 = 𝐴𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑁 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑖𝑐𝑖ó𝑛
3.5. Diseño hidráulico del tanque desarenador
Para determinar el diseño hidráulico del tanque desarenador, fue necesario
emplear las expresiones que se describen a continuación:
- Diámetro de partícula a sedimentar El modelo se encuentra diseñado para trabajar con material arenoso fino –
grueso con un diámetro de partícula igual o mayor a 300 micrómetros, el cual,
permite evaluar y visualizar el proceso de sedimentación para la obtención de
resultados inmediatos en laboratorio.
Variable Unidad Valor
Arena fina - gruesa µm ≥ 300
- Cálculo de la velocidad del flujo horizontal
𝑉 =1
𝜂𝑅ℎ
23 ∗ 𝑆
12
𝑅𝒉 = 𝐴
𝑃𝑚
(Ecuación 9)
Donde:
26
𝑅ℎ = 𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 ℎ𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜
𝐴 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑣𝑒𝑟𝑠𝑎𝑙 𝑎𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜
𝑃𝑚 = 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑚𝑜𝑗𝑎𝑑𝑜
- Cálculo de la velocidad de sedimentación
𝑊 = 𝑘√𝑑 (𝜌𝑠 − 1)
Donde:
𝑊 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑑 = 𝐷𝑖á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎
𝜌𝑠 = 𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙
𝑘 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑛 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎 𝑦 𝑛𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑙𝑒𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
Cálculo de las dimensiones del desarenador
- Ancho del desarenador
𝒃 =𝑄
(ℎ ∗ 𝑉)
(Ecuación 10) Donde:
𝑄 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎
𝑉 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙
- Longitud del desarenador
𝑳 =(ℎ ∗ 𝑉)
𝑉𝑠
(Ecuación 11)
Donde:
27
ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎
𝑉 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑉𝑠 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
- Área del desarenador
𝑨 = 𝑏 ∗ ℎ
(Ecuación 12)
Donde:
𝑏 = 𝐵𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟
ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟
- Tiempo de residencia
𝒕𝒓 = ℎ
𝑉𝑠
(Ecuación 13)
Donde:
ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟
𝑉𝑠 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
- Calado de agua máximo en el desarenador
𝒉 = 𝑡𝑟 ∗ 𝑉𝑠
(Ecuación 14)
Donde:
𝑡𝑟 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑑𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
28
𝑉𝑠 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑒𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
- Volumen útil del desarenador
𝑽 = 𝐵 ∗ ℎ ∗ 𝐿 (Ecuación 15)
Donde:
𝐵 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟 ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟
𝐿 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜𝑟
3.6. Diseño hidráulico del vertedero proporcional
Para determinar el diseño hidráulico del vertedero proporcional sutro, fue
necesario emplear las expresiones que se describen a continuación:
- Calculo que define el gasto de la carga hidráulica
𝒌 = 2𝐶𝑑√2𝑔
(Ecuación 16)
Donde:
𝐶𝑑 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎
𝑔 = 𝐴𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑔𝑟𝑎𝑣𝑒𝑑𝑎𝑑 (𝑚
𝑠2)
𝑪𝒐 = 𝑏 ∗ 𝑘 ∗ 𝑠12
(Ecuación 17)
Donde:
29
𝑏 = 𝑆𝑒𝑚𝑖𝑎𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑐𝑚)
𝑘 = 𝐶𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑠 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑐𝑚)
𝑸 = 𝐶𝑜 (𝐻 −𝑠
3)
(Ecuación 18)
Donde:
𝐶𝑜 = 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑜𝑟𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙 (𝑐𝑚2
𝑠)
𝐻 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑐𝑚)
𝑠 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑐𝑚)
- Cálculo que define el perfil de curva del vertedero
𝑪 = 𝑏 ∗ (1 −2
𝜋∗ tan−1 (√
ℎ
𝑠− 1))
(Ecuación 19)
Donde:
𝑏 = 𝑆𝑒𝑚𝑖𝑎𝑐ℎ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑚)
ℎ = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑟𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑚) 𝑠 = 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎𝑛𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑣𝑒𝑟𝑡𝑒𝑑𝑒𝑟𝑜 (𝑚)
3.7. Construcción del modelo
Una vez calculadas y determinadas, todas las variables necesarias para la
construcción del modelo, se procedió a realizar los planos de diseño y de corte
en el programa AutoCAD 2016. Posteriormente, ya con los planos, se cortó las
láminas de acrílico mediante tecnología láser, seguidamente se ensamblaron
30
cada una de las partes del modelo mediante cemento acrílico y silicón
transparente para impermeabilizar la estructura.
A lo largo del canal y del tanque desarenador, se instalaron ángulos de
aluminio y varillas como rigidizadores en los puntos identificados como
estructuralmente críticos (anexo 1).
Finalmente se realizaron las pruebas hidráulicas y ensayos de laboratorio.
4. CAPÍTULO IIII. RESULTADOS Y ANÁLISIS
4.1. Resultados
4.1.1. Determinación del caudal de diseño
Tabla 10
Resultados del caudal de diseño
Variable Unidad Valor
Caudal mínimo Qmin l/min 40
Caudal medio Qmed l/min 40
Caudal máximo Qmax l/min 40
4.1.2. Rejilla
4.1.2.1. Calculo de la perdida de carga
Tabla 11
Resultado del cálculo de la pérdida de carga
Formula Variable Unidad Valor
∆𝒉 = 𝛽(𝑑𝑒
)4
3 ∗𝑣2
2𝑔∗
Pérdida de carga ∆ℎ mm 2.71
Factor de forma 𝛽
2.42
31
sin 𝑥
Distancia entre barras 𝑑 mm 15
Espesor de las barras 𝑒 mm 5
Angulo de inclinación de las Barras sin 𝑥
° 45
4.1.2.2. Calculo del número de barras
Tabla 12
Resultado del número de barras en la rejilla
Formula Variable Unidad Valor
𝑒 ∗ (𝑁 − 1) + (𝑎) =
𝑏
Número de barras 𝑁 13
Ancho del canal 𝑏 mm 259
Ancho de las barras 𝑎 mm 5
Espacio entre barras 𝑒 mm 15
4.1.3. Canal Parshall
4.1.3.1. Determinación de las dimensiones en cm
Tabla 13.
Resultado de las dimensiones del canal Parshall
W A B C D E F G K N
7.6 46.6 45.7 17.8 25.9 38.1 15.2 30.5 2.5 5.7
4.1.3.2. Calculo para determinar el ángulo de la pendiente de transición
Tabla 14.
Resultado Calculo del ángulo de la pendiente de transición
Formula Variable Unidad Valor
𝜃 =
tan−1 (1:𝑁
4:𝑁)
Angulo de inclinación 𝜃 ° 14
Altura de pendiente de transición 𝑁 cm 5.7
32
4.1.4. Tanque desarenador
4.1.4.1. Calculo de la velocidad de flujo horizontal
Tabla 15.
Resultado de la velocidad de flujo horizontal (Camp)
Formula Variable Unidad Valor
𝑣 = 𝑎√𝑑
Velocidad flujo horizontal 𝑣 m/s 0.022
Constante en función al diámetro 𝑎
44
Diámetro de la partícula 𝑑 mm 0.1-1
Tabla 16.
Valor del Radio hidráulico
Formula Variable Unidad Valor
Radio Hidráulico 𝑅ℎ m 0.075
𝑹𝒉 = 𝐴
𝑃𝑚
Área transversal 𝐴 m2 0.048
Perímetro mojado 𝑃𝑚 m 0.64
Tabla 17.
Resultado de la velocidad de flujo horizontal (Manning)
Formula Variable Unidad Valor
𝑽 =1
𝜂𝑅ℎ
23 ∗ 𝑆
12
Velocidad flujo horizontal 𝑉 m/s 0.027
Coeficiente de Manning 𝜂
0.009
Radio hidráulico 𝑅ℎ m 0.075
Pendiente 𝑆 m/m 0.0002
4.1.4.2. Calculo de la velocidad de sedimentación
Tabla 18.
Resultado de la velocidad de sedimentación (Owen)
Formula Variable Unidad Valor
33
𝑊 = 𝑘√𝑑 (𝜌𝑠 − 1)
Velocidad de sedimentación 𝑊 m/s 0.349
Diámetro de partícula 𝑑 mm d>0.3
Peso específico de la partícula 𝜌𝑠 g/cm3 2.30
Constante 𝑘 6.12
Tabla 19.
Resultado de la velocidad de sedimentación (Arkhangelski)
d (mm) Vs (cm/s)
0.05 0.178
0.10 0.692
0.15 1.560
0.20 2.160
0.25 2.700
0.30 3.240
0.35 3.780
0.40 4.320
0.45 4.860
0.50 5.400
0.55 5.940
0.60 6.480
0.70 7.320
0.80 8.070
1.00 9.44
2.00 15.29
3.00 19.25
5.00 24.90
Calculo de las dimensiones del desarenador
4.1.4.3. Ancho del desarenador
Tabla 20.
Resultado del ancho del desarenador
Formula Variable Unidad Valor
Ancho del desarenador 𝑏 m 0.15
34
𝒃 =𝑄
(ℎ ∗ 𝑉)
Caudal de diseño 𝑄 m3/s 6,66E-04
Altura asumida ℎ m 0.20
Velocidad flujo horizontal 𝑉 m/s 0.022
4.1.4.4. Longitud del desarenador
Tabla 21.
Resultado de la longitud del desarenador
Formula Variable Unidad Valor
Longitud del desarenador 𝐿 m 0.015
𝑳 =(ℎ ∗ 𝑉)
𝑉𝑠
Altura asumida ℎ m 0.20
Velocidad del flujo 𝑉 m/s 0.022
Velocidad de sedimentación 𝑉𝑠 m/s 0.349
4.1.4.5. Área del desarenador
Tabla 22.
Resultado del área del desarenador
Formula Variable Unidad Valor
𝑨 = 𝑏 ∗ ℎ
Área 𝐴 m2 0.048
Base del desarenador 𝑏 m 0.24
Altura del desarenador ℎ m 0.2
4.1.4.6. Tiempo de residencia
Tabla 23.
Resultado del tiempo de residencia
Formula Variable Unidad Valor
Tiempo de residencia 𝒕𝒓 s 0.588
𝒕𝒓 = ℎ
𝑉𝑠
Altura del desarenador ℎ m 0.20
Velocidad de sedimentación 𝑉𝑠 m/s 0.349
35
4.1.4.7. Calado de agua
Tabla 24.
Resultado del calado de agua en el desarenador
Formula Variable Unidad Valor
Calado de agua ℎ m 0.20
𝒉 = 𝑡𝑟 ∗ 𝑉𝑠
Tiempo de residencia 𝑡𝑠 s 6.87
Velocidad de sedimentación 𝑉𝑠 m/s 0.349
4.1.4.8. Volumen útil
Tabla 25.
Resultado de la capacidad del desarenador
Formula Variable Unidad Valor
Volumen del desarenador 𝑉 m 4.5E-3
𝑽 = 𝐵 ∗ ℎ ∗ 𝐿 Ancho del desarenador 𝐵 m 0.15
Altura del desarenador ℎ m 0.20
Longitud del desarenador 𝐿 m 0.015
4.1.5. Vertedero proporcional
4.1.5.1. Calculo que define el gasto de la carga hidráulica
Tabla 26.
Valor del coeficiente de gasto
Formula Variable Unidad Valor
Coeficiente de gasto 𝑘
54.93
𝒌 = 2𝐶𝑑√2𝑔 Coeficiente de descarga 𝐶𝑑
0.62
Aceleración de la gravedad 𝑔 cm/s2 981
Tabla 27.
Valor de la constante proporcional
36
Formula Variable Unidad Valor
Constante proporcional 𝐶𝑜 cm2/s 269.077
𝑪𝒐 = 𝑏 ∗ 𝑘 ∗ 𝑠12
Ancho rectángulo base 𝑏 cm 1.5
Coeficiente de gasto 𝑘
54.93
Altura rectángulo base 𝑠 cm 1
Tabla 28.
Resultado del gasto que sale por el vertedero
Formula Variable Unidad Valor
Gasto de la carga hidráulica 𝑄 l/min 41.36
𝑸 = 𝐶𝑜 (𝐻 −𝑠
3) Constante proporcional 𝐶𝑜 cm2/s 269.077
Altura efectiva de la cresta 𝐻 cm 12
Altura rectángulo de la base 𝑠 Cm 0.5
4.1.5.2. Calculo que define el perfil de curva del vertedero
Tabla 29.
Resultados del perfil de curva del vertedero
Altura efectiva del vertedero Perfil curva del vertedero
h (m) C (m)
0 0,015
0,005 0,015
0,006 0,015
0,007 0,0148
0,008 0,0145
0,010 0,014
0,015 0,0138
0,020 0,0136
0,250 0,0131
0,030 0,0129
0,035 0,0115
0,040 0,011
0,045 0,01
0,050 0,009
0,060 0,0095
0,070 0,008
37
0,080 0,007
0,090 0,006
0,100 0,005
0,110 0,003
0,120 0,002
0,130 0,001
0,140 0,001
0,150 0,001
40
Fig
ura
11.
Pla
nos d
e d
ise
ño d
el canal p
ars
hall
4.1.6. Planos de diseño
41
Fig
ura
12
. Pla
nos d
e d
iseño c
an
al p
ars
hall
42
Fig
ura
13
. Pla
nos d
e c
ort
e d
el canal p
ars
hall
4.1.7. Planos de corte
43
Fig
ura
14.
Pla
nos d
e c
ort
e d
el ta
nque d
esare
nador
y r
ejil
las
44
4.2. Análisis de los resultados
4.2.1. Caudal de diseño
Dado que el modelo se encuentra diseñado para un flujo de agua poco
variante, se consideró que los caudales mínimos, medio y máximo serán
siempre aproximadamente 40 l/min.
4.2.2. Perdida de Carga y número de barras
La pérdida de carga o diferencia en la lámina superficial del agua antes y
después de las rejillas dio como resultado 2.71 mm, debido principalmente al
factor de forma de las barras, ya que al ser barras rectangulares impiden que el
agua fluya de manera libre aumentando el tirante del agua e incrementado la
perdida de energía. Con el ancho del canal, el espesor del material de las
rejillas y su espaciamiento se logró construir 13 rejillas.
4.2.3. Canal Parshall
Las dimensiones del canal se determinaron acorde al caudal de diseño, dando
como resultado un canal con un ancho de garganta (W) de 7.6 cm, una
prolongación de 120 cm y 21 cm de alto. La pendiente de 14 º que se
determinó en la zona de transición de entrada, permite que el flujo se estabilice
y se mantenga uniforme, lo cual es muy importante para el proceso de
sedimentación.
4.2.4. Tanque desarenador
El tanque desarenador se encuentra diseñado para sedimentar partículas con
un diámetro medio, igual o mayor a 300 µm. Esto debido principalmente a que
el caudal de diseño es muy bajo, por ende, las dimensiones del desarenador
como: largo (1,20 m) alto (0.20 m) y profundidad (0.24 m); dificultarían que
45
exista sedimentación con un diámetro de partícula menor. A pesar, de que el
C.E.C., 2000 manifiesta que los desarenadores deben estar diseñados para
sedimentar partículas desde 200 µm en adelante.
En cuanto a la velocidad del flujo horizontal, el C.E.C., 2000 determina que la
velocidad máxima del flujo de agua debe ser igual o menor a 0.3 m/s. En el
desarenador se determinó que la velocidad del flujo horizontal es de apenas
0.027 m/s, esto se debe al diseño de las rejillas y principalmente a la zona de
transición del canal de aproximación.
El Código también establece que es necesaria la instalación de una estructura
hidráulica que permita mantener el tirante de agua y controlar la velocidad del
flujo, debido a esto, el tanque desarenador posee instalado en la parte final un
vertedero proporcional sutro de cresta libre, el cual permite que los 40 l/min que
ingresan al sistema, sean aproximadamente los mismo que salen, ya que por el
vertedero puede llegar a salir un caudal máximo de hasta 41.36 l/min.
46
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. Conclusiones
Las bases de diseño que se emplearon para la realización de este proyecto
son las mismas que se encuentran orientadas hacia la construcción de obras
sanitarias a gran escala, sin embargo, para plantas piloto es necesario tomar
ciertas consideraciones al momento de interpretar los resultados obtenidos,
principalmente porque los valores adoptados en el diseño de este modelo tales
como: el caudal de diseño, tiempos de retención hidráulica y velocidad de
sedimentación, no son representativos, generando incluso datos
desproporcionados como se pudo observar en las diferentes tablas de
resultados.
Tanto las ecuaciones como las fórmulas necesarias para el dimensionamiento
de una planta de tratamiento, no están diseñadas para emplearse en plantas
pilotos, siendo este el principal desafío, es decir, conseguir escalar y evaluar
con criterio los resultados obtenidos e incluso adoptar en lo posible los
lineamientos en conformidad con el C.E.C. 2000.
Por ende, algunas de las bases de diseño para el dimensionamiento del tanque
desarenador, no son las calculadas. Si no que se encuentran
sobredimensionadas con el objeto de conseguir una mejor apreciación de su
funcionamiento.
Los planos de corte fueron de mucha utilidad ya que, de esta manera se pudo
determinar la cantidad de material necesario para la construcción del modelo.
Así mismo, fueron vitales para evaluar el diseño hidráulico y evidenciar los
puntos críticos estructurales que necesitaron ser reforzados.
5.2. Recomendaciones
47
Se recomienda en lo posible mejorar la altura de la base de soporte del
modelo, debido a que así, se perdería aún menos carga en el flujo de salida,
permitiendo que el caudal se distribuya de mejor manera hacia la siguiente
etapa de tratamiento.
Es recomendable trabajar en la unión estructural entre el canal Parshall y el
desarenador, ya que se pudo evidenciar en las pruebas de laboratorio que la
zona de sedimentación, específicamente en la transición de entrada, ocurren
pequeños resaltos hidráulicos que dificultan que las partículas más finas se
sedimenten, aumentando el tiempo de residencia y restando la zona de
sedimentación útil.
Es necesario tener en cuenta que los equipos laser que cortan material acrílico,
aprovechan aproximadamente un milímetro de material útil, por lo cual es muy
importante elaborar tanto los planos de diseño como de corte de manera que,
al momento de construir el modelo las piezas coincidan de manera uniforme.
48
REFERENCIAS
A, Baeza, A. Salas., J. Guillén., A, Serrano., M.Á. Ontalba-Salamanca, M.C.
Jiménez-Ramos. (2017). Removal of naturally occurring
radionuclides from drinking water using a filter specifically designed
for Drinking Water Treatment Plants. Cáceres. España.
Ali R y Maosud Kasari. (2014). Artificial neural network of water and
wasterwater treatment processes. Nova Science Publisher, Inc.
Antonio, C. J. (2008). Usos y cuidados del agua. Montevideo: Arqutipo Editorial.
C.E.P.I.S (2013). Diagnóstico de la información estadística del agua. Ecuador.
Recuperado el 15 de diciembre de 2017 de:
http://aplicaciones.senagua.gob.ec/servicios/descargas/archivos/dow
nload/Diagnostico%20de%20las%20Estadisticas%20del%20Agua%
20Producto%20IIIc%202012-2.pdf
C.E.C. (2002). Normas para el estudio y diseño de sistemas de agua potable y
disposición de aguas residuales para poblaciones mayores a 1000
habitantes. Ecuador: CPE INEN 5.
Crites y Tchonbanoglous. (2000). Tratamiento de aguas residuales en
pequeñas poblaciones. McGrwa-Hill Interamericana, S.A.
E, B. J. (2009). Apuntes de Ingeniería Fluidomecánica. España: Prensas
Universitarias.
Eddy, M. Y. (1991). Tratamiento y depuracion de las aguas residuales (Vol. 4).
Estados Unidos.
Esperanza, R. (1992). Educación ambiental y conciencia ecológica. Ecuador:
Equilibrio.
Fair, Geyer y Okun. (1993). Ingenieria Sanitaria y de Aguas residuales 2.
Editorial Limusa.
F, N. A. (2013). Eutrophication and water quality in a tropical Brazilian estuary.
7.
Falieres y M, Antollín (2005). Como mejorar el aprendizaje en el aula y poder
evalularlo. Montevideo, Uruguay. Cadiex S.A. Recuperado el 10 de
49
octubre de 2017 de:
http://go.galegroup.com.bibliotecavirtual.udla.edu.ec/ps/i.do?p=GVR
L&sw=w&u=uame_cons&v=2.1&it=aboutBook&id=GALE|2HGY
Guillermo., Cecilia., Blanqeto. (1997). Métodos de enseñanza, material para el
autoaprendizaje. Recuperado el 20 de noviembre de 2017 de
https://books.google.com.ec/books?id=CSjZMgKZxJUC&pg=PA31&d
q=modelos+didacticos+ingenieria&hl=es-
419&sa=X&ved=0ahUKEwi417nv3ovUAhXFQSYKHXNqCXYQ6AEI
TDAJ#v=onepage&q=modelos%20 didácticos%20ingenieria&f=false
Group, W. R. (s.f.). Anual report: Partnership for sustainable water resources
management. Washington DC.
Hechinger, W. K. (2005). Maquetas de arquitectura. Tecnicas y construcción, 6.
J. Azevedo Netto y Acosta Álvarez. (1976). Manual de hidráulica. Harla, México
J, Ramírez., J, Jairo., M, García (2007). Efectos sanitarios de la depuración de
aguas residuales. Colombia.
Lopez, G. M. (2015). Uso de un sistema de ahorro de agua para conservar
ecosistemas para el recurso hídrico (Vol. 1). Mexico: Sistema de
información científico.
M, Forero (2005). Biotechology, chemical and materials engineering. Estados
Unidos. Vol 2
M, P. C. (2002). Transporte turbulento en mecanica de fluidos. Cengage
Learning, 638-649.
Miliarium. (2004). Ingenieria Civil y Medio Ambiente. España.e
Newerow. L y Dasgupta A. (1998). Tratamiento de vertidos industriales y
peligrosos. Madrid. España. Ediciones Díaz Santos
Ortiz, R. (2011). Pequeñas centrales hidroeléctricas: construcción paso a paso.
Bogotá, Colombia. Ediciones de la U.
Organizacion de las Naciones Unidas(2003). Water people, water for life. París,
Francia: Mundi-prensa libros
Pérez López y M, Espigares. (1985). Estudio sanitario del agua: desinfección
del agua. Granada.
50
Reynolds, K. A. (2002). Tratamiento de aguas residuales en Latinoamerica
"identificando el problema". Recuperado el 25 de agosto del 2017 de
http://cidta.usal.es/residuales/libros/documentos_nuevos/DeLaLaveS
epOct02.pdf.
Richard H., French M. (1985). Hidráulica de canales abiertos. McGraw-Hill.
Mexico
Stanley E, M. (2007). Introduccion a la química ambiental. España: Reverfer.
U.S.C.B. (2012). Projected population by single year of age, sex, race, and
hispanic origin.
Wiki. (s,f). Ingeniería de aguas residuales. McGraw-Hill. España
Yee, B. (2014). Las aguas residuales de Latinoamerica vuelven a los rios.
Recuperado el 29 de Septiembre de 2017 de:
http://www.bancomundial.org/es/news/feature/2014/01/02/rios-de-
latinoamerica-contaminados
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ANEXOS
Anexo 1. Modelamiento en 3D de las rejillas y el canal Parshall
Anexo 2. Modelamiento en 3D del tanque desarenador, vertedero y distribuidor
de caudales
Anexo 3. Modelo experimental terminado e instalado en el área asignada
