Trabajo est. hidraulicas grupo n° 2

1. 1
“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional"
UNIVERSIDADNACIONAL DE UCAYALI
FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS E INGENIERIA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
“DESARENADORES”
 DOCENTE : ING. NORMANLECCA LAVADO
 ASIGNATURA : ESTRUCTURAS HIDRAULICAS
 CICLO : IX
 GRUPO : 02
 INTEGRANTES :
DUFFOO SANTILLAN, GUILLERMOJUNIOR
LLANTOY CCAICO, JUAN YADER
VARGAS MONTELUISA, FELIPEROBLE
VELARDERUIZ, NATALY ALEXANDRA
Pucallpa – Perú
2022

2. 2
INDICE
I. PRESENTACIÓN.......................................................................................................3
II. INTRODUCCION........................................................................................................4
2.1 AGUAEN EL MUNDO.......................................................................................4
2.2 AGUAEN EL PERU...........................................................................................4
III. MARCO TEÓRICO.................................................................................................6
DESARENADORES......................................................................................................6
a) Caudal de diseño................................................................................................11
b) Calidad organoléptica del agua........................................................................11
c) Características del clima ...................................................................................11
1) Cálculo de la velocidad del flujo v en el tanque .............................................11
2) Cálculo de la velocidad de caída W (en aguas tranquilas)............................12
3) Nanograma Stokes y Sellerio............................................................................13
4) Fórmula de Owens:............................................................................................14
5) Fórmula de Scotti - Foglieni..............................................................................14
IV. DESAREANDORES EN EL MUNDO..................................................................19
V. DESAREANDORES EN EL PERÚ .........................................................................20
VI. EJEMPLO APLICATIVO......................................................................................22
VII. CONCLUSIONES.................................................................................................30
VIII. RECOMENDACIONES ........................................................................................31
IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................32

3. 3
I. PRESENTACIÓN
Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función remover las
partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial permite pasar. El
desarenador se trata de obras destinadas a impedir que las arenas en suspensión en el
río sean arrastradas a los canales y después a los campos. Se coloca, pues, un
desarenador en el canal poco después de la toma en el río. (Poirre y Ollier 1997, 86)
Para el correcto funcionamiento de un desarenador, debemos de tener en cuenta la
topografía, geología, hidrología, análisis de sólidos suspendidos y el uso del agua. Se
han presentado casos a nivel mundial, en la que un mal diseño de estas estructuras
hidráulicas ha sido perjudicial en el funcionamiento de las mismas, así tenemos, por
ejemplo: En la provincia de Salta en Argentina se encuentra el azud dique nivelador Los
Sauces,esta cuenta con un desarenador que seencuentra aguas abajo. El desarenador
ha tenido problemas para su correcto funcionamiento debido a la falta de capacidad por
estar sub dimensionado; esto ocasionaba la colmatación de la estructura y por lo tanto
afectaba el sistema de riego. (FAO, MAGyP y PROSAP 2013, 5). Tenemos el caso de
la “Central Hidroeléctrica Caclic”, que ingresaban partículas de arena que dañaban las
turbinas y equipos, debido a que solo retenía partículas de grano grueso. (Hydroeval
Ingenieros Consultores S.R.L, 2007).
Aunque frecuentemente se piensa en el agua como un recurso abundante e infinito, no
es así, ya que solo el 3% del total de agua en el mundo es agua dulce que se puede
procesar para el consumo humano, pero esta a su vez se encuentra mal distribuida,
formando glaciares o es inaccesible.
Del total de agua solo el 0,6% está destinada para el consumode una población mundial
que alcanza 7 376 471 981 hab. (Año 2014) con un crecimiento anual medio de 1,18%
, según estimaciones estadísticas de la ONU. Esto conlleva a que cada año se necesita
mayor cantidad de agua para abastecer las necesidades de la gente, aunada a la
creciente industrialización, urbanización y a la intensificación de los cultivos agrícolas,
nos da como resultado la actual crisis mundial hídrica.
Todo esto nos lleva a buscar la manera técnica de realizar una debida y correcta
captación de agua y esta debe ser tratada debidamente antes de su consumo humano.

4. 4
II. INTRODUCCION
2.1 AGUA EN EL MUNDO
Aunque frecuentemente se piensa en el agua como un recurso abundante e infinito, no
es así, ya que solo el 3% del total de agua en el mundo es agua dulce que se puede
procesar para el consumo humano, pero esta a su vez se encuentra mal distribuida,
formando glaciares o es inaccesible.
Del total de agua solo el 0,6% está destinada para el consumode una población mundial
que alcanza 7 376 471 981 hab. (Año 2014) con un crecimiento anual medio de 1,18%,
según estimaciones estadísticas de la ONU. Esto conlleva a que cada año se necesita
mayor cantidad de agua para abastecer las necesidades de la gente, aunada a la
creciente industrialización, urbanización y a la intensificación de los cultivos agrícolas,
nos da como resultado la actual crisis mundial hídrica.
En los últimos años el crecimientopoblacional ha tenido efectos negativos sobre el agua,
debido a las distintas maneras de contaminación producidas por el hombre, ya sea
afectando el movimiento natural del agua, la contaminaciónpor residuos sólidos, fecales
y el sobreuso de este recurso indispensable para la vida humana. Esto hace que la
distribución del agua sea muy desigual en el mundo, en algunos países
subdesarrollados se llega a 50 litros por hab., y en países desarrollados a 400 litros por
hab. A su vez la falta de agua tiene consecuencias en lo que es la salud pública, ya que
existen 35 enfermedades relacionadas con el aprovisionamiento de agua o con el
deficiente sistema sanitario. Hoy en día el 20% de la población mundial carece del
servicio de agua y el 50% de un adecuado sistema de saneamiento.
En muchas partes del mundo ya existe un problema crónico debido a la escasez del
agua y a países que comparten ríos y compiten por el agua, generando también
problemas sociales, que pueden terminar en conflictos. El Banco Mundial advierte que
dentro de poco el agua será un recurso que limitará el desarrollo económico de las
distintas regiones en el mundo.
2.2 AGUA EN EL PERU
Actualmente se cuenta con el Ministerio de Vivienda Construccióny Saneamiento, como
órgano rector, junto a la Superintendencia Nacional de Servicios de Saneamiento
(SUNASS) quien se encarga de regular los movimientos y acciones de las Empresa
Prestadora de Servicios (EPS) de cada región a nivel nacional. Según el programa

5. 5
conjunto de vigilancia (JMP) del abastecimiento de agua y saneamiento de la OMS, para
el año 2019 se contaba con una cobertura de agua para el área urbana de 90% y para
el área rural de 61% y en saneamiento para el área urbana 81% y para el área rural de
36%. Según SUNASS las EPS pequeñas han aumentado su cobertura a nivel nacional,
lo cual obliga a contar con programas implantados en la lucha contra la pobreza. A nivel
nacional solo el 29% de las aguas servidas evacuadas reciben tratamiento adecuado,
generando graves problemas que afectan no solo el medio ambiente sino las actividades
económicas como la pesca, agricultura y el turismo.
Según un estudio realizado en 2019, el 56,6% del agua que ofrecen las empresas
prestadoras de servicios, incluida SEDAPAL podría estar contaminada debido a que no
han sido purificadas debidamente, dicho informe declara que el 23,4% del agua que se
ofrece en todo el país es segura, para consumo humano directo, el 21,4% del agua no
ha sido debidamente purificada (aplicación de cloro) y el 55,2% no fue purificada con
cloro.
El estado peruano aplica normativas y decretos con la finalidad de regular el uso, la
gestión integrada del agua y la actuación de todos los órganos estatales y particulares
en dicha gestión, así como en los bienes asociados a esta, mediante la ley de N° 29338
- Ley De Recursos Hídricos.
En el 2010 el Ministerio de Salud aprueba según Decreto Supremo N°031-2010 SA el
Reglamento de la Calidad de Agua para Consumo Humano, donde se establece los
límites máximos permisibles para cada parámetro, con la finalidad de garantizar su
inocuidad, prevenir factores de riesgos sanitarios, y promover la salud y el bienestar de
la población

6. 6
Imagen 01: Desarenador. Santa Fe de la Laguna, Quiroga Michoacán.
III. MARCO TEÓRICO
DESARENADORES
 DEFINICIÓN
“Los desarenadores son obras hidráulicas que sirven para separar (decantar) y remover
(evacuar) después, el material sólido que lleva el agua de un canal. El material sólido
que se transporta ocasiona perjuicios de las obras” (Autoridad Nacional del Agua, 2010,
p. 75).
 CLASES DE DESARENADORES
a. En función de su operación “Desarenadores de lavado continuo, es aquel en el que
la sedimentación y evacuación son dos operaciones simultáneas y desarenadores de
lavado discontinuo (intermitente), que almacena y luego expulsa los sedimentos en
movimientos separados” (Autoridad Nacional del Agua, 2010, p. 75).
- Desarenadores de lavado continuo, es aquel en el que la sedimentación y
evacuación son dos operaciones simultáneas.
- Desarenadores de lavado discontinuo (intermitente), que
almacena y luego expulsa los sedimentos en movimientos
separados. Son el tipo más común y la operación de lavado se
procura realizar en el menor tiempo posible con el objeto de reducir
al mínimo las pérdidas de agua.
b. Por la disposición de los desarenadores “En serie, formado por dos o más depósitos
construidos uno a continuación del otro y en paralelo, formado por dos o más depósitos
distribuidos paralelamente y diseñados para una fracción del caudal derivado”
(Autoridad Nacional del Agua, 2010, p. 75).
c. En función de la velocidad de escurrimiento
- De baja velocidad: son desarenadores que tienen velocidades entre 0,20 a 0,60
m/s.
- De alta velocidad: son desarenadores que tienen velocidad entre 1 a 1,50 m/s.
 CRITERIOS GENERALES
Cumple con los siguientes objetivos técnicos

7. 7
 Separar el material sólido que pudo ser captado en la bocatoma de las centrales
hidroeléctricas. o Expulsar el material sólido retenido antes de que ingrese a la
conducción principal, en el tramo ubicado lo más cerca posible al curso natural.
 Mantener la eficiencia de las estructuras hidráulicas y su capacidad de
regulación debido a la eliminación del material sólido sedimentable.
 Disminuir los problemas asociados con la pérdida de la sección transversal de
flujo debido a los depósitos de sólidos.
 Minimizar los costos de operación y mantenimiento dado que se disminuye las
interrupciones del flujo para la limpieza de los diferentes componentes del
sistema.
Figura 2.1: Desarenador, zonas que lo conforman
 COMPONENTES Y ZONAS DE UN DESARENADOR
ZONAS DE UN DESARENADOR:
 Zona de entrada: es una transición de entrada que une el canal o conducto que
transporta el líquido a sedimentar con las naves del desarenador. Su función
principal es uniformizar las líneas de corriente del flujo dentro de la unidad.
 Zona de sedimentación: es la parte donde se realiza la sedimentación de las
partículas sólidas por acción de la gravedad.
 Zona de salida: conformado por un vertedero ubicado en todo el ancho de la
zona de desarenación, que permite mantener una velocidad que no altere el
reposo del material sedimentado.
 Zona de depósito y eliminación de material sedimentado: conformado por una
tolva con una pendiente lo suficiente para permitir el deslizamiento del material
sedimentado hacia el canal de limpieza.

8. 8
Figura 2.2: Componentes generales de un desarenador
COMPONENTES GENERALES DE UN DESARENADOR
En forma general, los desarenadores presentan siguientes estructuras componentes:
 Canal de llegada y compuerta de admisión.
 Transición de entrada y de salida.
 Cámaras de desarenación o de sedimentación.
 Vertedero de salida y canal de recolección.
 Tolvas, compuertas y canal de limpieza. o Canal de servicio directo o de desvío.
 Canal de entrega al curso natural.
 VERTEDERO
Teniendo en cuenta que al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual
pasa el agua limpia hacia el canal. Las capas superiores son las que primero se limpian,
es por esto que la salida del agua desde el desarenador se hace por medio de un
vertedero, que hasta donde sea posible debe trabajar con descarga libre.
También mientras más pequeña es la velocidad de paso por el vertedero, menos
turbulencia causaen el desarenador y menos materiales en suspensiónarrastran. Como
máximose admite que estavelocidad puede llegar a v = 1 m/s.Dela ecuación de Francis
para un vertedero rectangular sin contracciones, se tiene:

9. 9
Dónde:
Q = caudal (m3/s)
C = 1.84 (para vertederos de cresta aguda)
C = 2.0 (para vertederos de perfil Creager)
L = longitud de la cresta (m)
h = carga sobre el vertedero (m)
Siendo el área hidráulica sobre vertedero: A = L h
La velocidad, por la ecuación de continuidad, será
Y la carga sobre el vertedero será:
De donde para los valores indicados de v y C, se puede concluir que el máximo valor de
h no debería pasar de 25 cm. Casi siempre el ancho de la cámara del desarenador no
es suficiente para construir el vertedero recto y perpendicularmente a la dirección del
agua. Por esto se le ubica en curva que comienza en uno de los muros laterales y
continúan hasta cerca de la compuerta de desfogue. Esta forma facilita el lavado
permitiendo que las arenas sigan trayectorias curvas y al mismo tiempo el flujo espiral
que se origina las alejas del vertedero.
 COMPUERTA DE LAVADO O FONDO
sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo. Para facilitar el movimiento
de las arenas hacia la compuerta, al fondo del desarenador se le da una gradiente fuerte
del 2 al 6%. El incremento de la profundidad obtenido por efecto de esta gradiente no
se incluye en el tirante de cálculo, sino que el volumen adicional obtenido se lo toma
como depósito para las arenas sedimentadas entre dos lavados sucesivos.

10. 10
Es necesario hacer un estudio de la cantidad y tamaño de sedimentos que trae el agua
para asegurar una adecuada capacidad del desarenador y no necesitar lavarlo con
demasiada frecuencia. Para lavar una cámara del desarenador se cierran las
compuertas de admisión y se abren las de lavado con lo que el agua sale con gran
velocidad arrastrando la mayor parte de los sedimentos. Entre tanto el caudal normal
sigue pasando al canal sea a través del canal directo o a través de otra cámara del
desarenador.
Una vez que está vacía la cámara, se abren parcialmente las compuertas de admisión
y el agua que entra circula con gran velocidad sobre los sedimentos que han quedado,
erosionándolos y completando el lavado (en forma práctica, el operario se puede ayudar
de una tabla para direccional el agua, a fin de expulsa el sedimento del desarenador).
Generalmente, al lavar un desarenador se cierran las compuertas de admisión. Sin
embargo, para casos de emergencia el desarenador debe poder vaciarse inclusive con
estas compuertas abierta. Por este motivo las compuertas de lavado deben diseñarse
para un caudal igual al traído por el canal más el lavado que se obtiene dividiendo el
volumen del desarenador para el tiempo de lavado. Hay que asegurarse que el fondo
de la o las compuertas esté más alto que el punto del río al cual se conducen las aguas
del lavado y que la ardiente sea suficiente para obtener una velocidad capaz de arrastrar
las arenas. Se considera que para que el lavado pueda efectuarse en forma rápida y
eficaz esta velocidad debe ser de 3 – 5 m/s. Muchas veces, esta condición además de
otras posibles de índole topográfica, impiden colocar al desarenador, inmediatamente
después de la toma que es la ubicación ideal, obligando desplazarlo aguas abajo en el
canal.
 CANAL DIRECTO
Espacio por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador. El lavado
se efectúa generalmente en un tiempo corto, pero con si cualquier motivo, reparación o
inspección, es necesario secar la cámara del desarenador, el canal directo que va por
su contorno, permite que el servicio no sesuspenda. Con este fin a la entrada se colocan
dos compuertas una de entrada al desarenador y otra al canal directo.
En el caso de ser el desarenador de dos o más cámaras, el canal directo ya no es
necesario pues una de las cámaras trabaja con el caudal total mientras la otra se lava.

11. 11
 DIMENSIONAMIENTO
Los desarenadores son diseñados para un diámetro de partícula determinado, esto nos
quiere decir, que partículas con diámetros mayores van hacer decantados en las naves
del desarenador.
El procedimiento para determinar las dimensiones desarenador se expresan a
continuación:
 Determinar el diámetro de la partícula sólida en función de la altura de caída.
 Determinar la velocidad horizontal y de sedimentación, y el empuje ascensional.
 Calcular la longitud de la nave del desarenador.
 Estimar la profundidad de la nave del desarenador.
 Determinar el tiempo de desplazamiento y sedimentación de la partícula sólida.
 Determinar el ancho de la nave del desarenador.
 Determinar la longitud de la transición.
 Diseñar el vertedero.
 DISEÑO DE UN DESARENADOR
La información básica para realizar el diseño de un desarenador son los siguientes
datos:
a) Caudal de diseño
- Las unidades en una planta de tratamiento serán diseñadas para el caudal
máximo diario.
b) Calidad organoléptica del agua.
- Dependiendo de la calidad del agua cruda, se seleccionarán los procesos de
pretratamiento y acondicionamiento previo
c) Características del clima
- Variaciones de temperatura y régimen de lluvias.
 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO HIDRÁULICO
1) Cálculo de la velocidad del flujo v en el tanque

12. 12
La velocidad en un desarenador se considera lenta, cuando está comprendida entre
0,20 m/s a 0,60 m/s. La elección puede ser arbitraria o puede realizar utilizando la
fórmula de Campo:
Dónde:
d = diámetro (mm)
a = constante en función del diámetro
Tabla 1. Constante a en función de diámetro
a d(mm)
51 <0,1
44 0,1 – 1
36 <1
FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la
formulación de proyectos hidráulicos multisectoriales y de
afianzamiento hídrico (ANA).
2) Cálculo de la velocidad de caída W (en aguas tranquilas)
Para este aspecto, existen varias fórmulas empíricas, tablas y nomogramas, algunas de
las cuales consideran:
- Peso específico del material a sedimentar
- Peso específico del agua turbia
Así se tiene la Tabla 2 preparada por Arkhangelski, la misma que permite calcular W
(cm/s) en función del diámetro de partículas d (en m).

13. 13
Tabla 2. Velocidad de sedimentación en función del
diámetro de partículas
d(m) W(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
FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicaspara la formulación de proyectos hidráulicos
multisectoriales y de afianzamiento hídrico. (ANA).
3) Nanograma Stokes y Sellerio
La experiencia generada por Sellerio, la cual se muestra en el nomograma de la figura
01, nos permite calcular w (en cm/s) en función del diámetro d (en mm)
Fig. 01 Velocidad de sedimentación en función de diámetro

14. 14
4) Fórmula de Owens:
Dónde:
w = velocidad de sedimentación (m/s)
d = diámetro de partículas (m)
ρs= peso específico del material (g/cm3)
k = constante que varía de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos, su
valor se muestra en la tabla 3
Tabla 3. Constante K con respecto a forma y naturaleza de
granos
Forma y naturaleza K
Arena esférica 9,35
Granos redondeados 8,25
Granos cuarzo d > 3 mm 6,12
Granos cuarzo d > 0,7 mm 1,28
FUENTE: Manual de diseño obras hidráulicas para la formulación
de proyectos hidráulicos multisectoriales y de afianzamiento
hídrico. (ANA)
5) Fórmula de Scotti - Foglieni
Dónde:
w = velocidad de sedimentación (m/s)
d = diámetro de la partícula (m)
Para el cálculo de w de diseño, se puede obtener el promedio de los con los métodos
enunciados anteriormente. En algunos casos puede ser recomendable estudiar en el
laboratorio la fórmula que rija las velocidades de caída de los granos de un proyecto
específico.
 GENERALIDADES

15. 15
Un desarenador convencional es un tanque construido con el propósito de
sedimentar partículas en suspensión por la acción de la gravedad. Este elemento
constituye un tratamiento primario y en casos es necesario realizar un tratamiento
convencional de purificación de aguas. Como se indicó anteriormente, el
desarenador debe estar situado lo más cerca posible de la bocatoma, con el fin de
evitar problemas de obstrucción en la línea de conducción. El material en
suspensión transportado por el agua es básicamente arcilla, arena o grava fina. A
continuación, se presenta una clasificación del material de acuerdo con el tamaño
de las partículas:
El objetivo del desarenador, como tal, es la remoción de partículas h el tamaño de
arenas. El proceso de sedimentación puede ser ayudado mediante coagulación
(empleo de químicos con el fin de remover partículas tamaño arcilla) con lo cual se
logra que las partículas más pequeñas aglomeren y sedimenten a una velocidad
rnayor. El proceso de coagulación puede verse en libros relacionados con el tema
de purificación de aguas. Un desarenador está dividido en varias zonas, a saber
(ver figura):
Zona I: Cámara de aquietamiento: Debido a la ampliación de la sección, se disipa
el exceso de energía de velocidad en la tubería de llegada. El paso del agua a la
zona siguiente se puede hacer por medio de una canal de repartición con orificios
sumergidos. Lateralmente se encuentra un vertedero excesos que lleva el caudal
sobrante nuevamente al río mediante una tubería que se une con la del lavado
(Zona IV).

16. 16
Zona II: Entrada al desarenador: Constituida entre la cámara de aquietamiento y
una cortina, la cual obliga a las líneas de flujo descender rápidamente de manera
que se sedimente el material más grueso inicialmente.
Zona III: Zona de sedimentación: Es la zona en donde se sedimentan todas las
partículas restantes y en donde se cumple en rigor con las leyes de sedimentación.
La profundidad útil de sedimentación es H.
Zona IV: Salida del desarenador: Constituida por una pantalla sumergida, el
vertedero de salida y el canal de recolección. Es zona debe estar completamente
tapada con el fin de evitar posible contaminación exterior.
Zona V: Almacenamiento de Iodos: Comprende el volumen entre cota de
profundidad útil en la zona III y el fondo del tanque. El fondo tiene pendientes
longitudinales y transversales hacia la tubería de lavado.
 ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

17. 17
Número de unidades: Se recomienda en lo posible diseñar como mínimo dos
tanques desarenadores con el fin de continuar con el tratamiento en uno de ellos
mientras se realizan las labores de mantenimiento y lavado del otro.
Paso directo: Debe existir de todos modos una tubería de paso directo.
Relación longitud-ancho: Con el fin de aproximarse lo más posible al flujo en
pistón, se recomienda un tanque rectangular con una relación de longitud a ancho
(L/B) entre 3/1 y 5/1.
Profundidad mínima y máxima: La profundidad mínima especificada es de 1.50
metros y la máxima de 4.50 metros.
Profundidad de almacenamiento de lodos: Se adopta una profundidad máxima
de 0.40 metros. Las pendientes de fondo deben estar comprendidas entre el 1% y
el 8% con el fin de que los lodos rueden fácilmente hacia la tubería de desagüe y la
labor de limpieza manual sea segura para los operarios.
Periodos de retención hidráulicos: El tiempo que tarde una partícula de agua en
entrar y salir debe estar comprendido entre 0.5 horas y 4 horas.
Carga hidráulica superficial: La carga hidráulica superficial, definida como el
caudal puesto por unidad de área superficial, debe estar entre 15 y 80 m3
/m2
. D
 TEORIADE LA SEDIMENTACIÓN
La teoría de la sedimentación fue desarrollada por Hazen y Stokes. Su modelo de
sedimentación de partículas se resume en la ecuación, de donde se concluye que
la velocidad de sedimentación se una partícula es directamente proporcional al
cuadrado del diámetro de ésta.
𝑉
𝑠 =
𝑔
18
(𝜌𝑠 − 𝜌)
𝜇
𝑑2 = 𝐾𝑑2
En donde:
Vs = Velocidad de sedimentación de la partícula (cm/s)
g = Aceleración de la gravedad (981 cm/s2
)
ρs = Peso específico de la partícula (Arena =2.65)
ρ = Peso específico del fluido (Agua = 1.00)
μ = Viscosidad cinemática del fluido (cm2
/s)
En el estudio de la sedimentación se hacen las siguientes suposiciones teóricas:
1) El fluido se reparte uniformemente a través de la sección transversal (W)
2) El agua se desplaza con velocidad uniforme a lo largo del tanque.

18. 18
3) Toda partícula que toque el fondo antes de llegar a la salida, será removida.
 OPERACIÓN
 Es de destacar que se necesita un control diario de la cámara desarenadora,
especialmente de la cantidad de arena decantada.
 Los residuos obtenidos en el desarenador deben de colocarseen la pila de arena
para luego ser trasportados a los lugares previstos para su disposición final.
 Para el caso se instalarán dos cámaras paralelas y el control se efectuará
manualmente por medio de compuerta funcionando, una mientras a la otra se le
efectúa la limpieza.
 MANTENIMIENTO
 El desarenador debe ser limpiados cada dos días y de preferencia realizarlo por
la mañana.
 El desarenador fuera de función debe quedar limpio de sedimentos y de aguas
estancadas.
 Revisar cada fin de mes la placa que funciona como compuerta, para evitar la
oxidación o su deformación, pintándola con pintura anticorrosiva.
 La limpieza del canal desarenador en funcionamiento, debe realizarse del punto
inicial al final del canal, en el sentido contrario al flujo, requiriendo de una pala
perforada.
 Se necesita el control diario de la cámara desarenadora, para verificar la
cantidad de arena decantada.

19. 19
IV. DESAREANDORES EN EL MUNDO
Ilustración 1 Desarenadores en MEXICO

20. 20
V. DESARENADORES EN EL PERÚ
Ilustración 2.Desarenador C.H PABLO BONER
Ilustración 3.Desarenador C.H CARHUAQUERO
Ilustración 4.Desarenador TAPURI PROCESO CONSTRUCTIVO

21. 21
CENTRAL HIDROELÉCTRICACAÑÓN DEL PATO
Desarenador Ubicado en caverna, tienes dos accesos al exterior: Nivel 1 795 m.s.n.m.,
se encuentra la galería inferior de inspección con una longitud de 143 m, donde se
encuentran las cuatro naves, las válvulas de purga, los tableros de control y PLC de los
equipos de purga. Nivel 1 813 m.s.n.m., se encuentra la galería superior donde se
visualizar las tabiquerías en las naves y presentan barandas para la inspección. En el
nivel 1 800,46 m.s.n.m., se ingresa al túnel de aducción donde se encuentra una
compuerta desripiadora, con el objetivo de evacuar cantos rodados de tamaño mediano,
luego se ubican cuatros compuertas desarenadoras, una compuerta por cada nave que
tienen la función de evacuar los sólidos sedimentados. El desarenador está compuesto
de cuatro naves tabicadas, con 6,40 m de ancho y 31 m de longitud en las naves
centrales y 36 m en las naves laterales; para el caudal de Bocatoma Complementaria
BocatomaPrincipal Desarenador12 diseño de 48 m3 /s,el caudal en las naves centrales
y laterales es de 16 m3 /s y 8 m3 /s respectivamente, el sistema de purga encuentra
conformado por 40 a 42 válvulas guillotinas por nave, cuentan con un sistema de
estrangulamiento denominado Pinch. En la galería de descarga de 140 m de longitud,
se realiza la evacuación de los sólidos decantados en las naves y compuertas. A la
salida de las cuatro naves se encuentra un vertedero con cota 1 804,40 m.s.n.m. hasta
la cota 1 771,95 m.s.n.m. formando un pique de forma circular de 5 m de diámetro. En
la cota 1 771,50 m.s.n.m. inicia el túnel principal de conducción.

22. 22
VI. EJEMPLOAPLICATIVO
EJEMPLO 1:
DISEÑAR UN DESARENADOR PARA UN CAUDAL DE DISEÑO Q= 2m/s Y DIAMENTRO DE LA PARTICULA 0.2 mm
DATOS:
D= 0.2 mm Diametro de la Particula
Q= 2 m/s Caudal de Diseño
1 CALCULO DE VELOCIDAD DE FLUJO
La eleccion puede ser arbitraria o puede realizarse o utilizando la formula de Camp.
Donde:
Vo= velocidad de escurrimiento cm/s
d = 0.2 diametro mm.
a= 44 constante en funcion al diametro
La velocidad en un desarenador se considera lenta cuando esta comprendida entre 0,10 a 0,60 m/s
𝑉 = 𝑑

23. 23
a
51
44
36
Vo= 19.68 cm/s
0.2
Vo= 0.20 m/s velocidad de escurrimiento
D > 1mm
Diametro D (mm)
D < 0,1mm
0.1mm< D< 1mm
𝑉 = 1
2 CALCULO DE VELOCIDAD DE SEDIMENTACION
FLUJO LAMINAR
Velocidad de Sedimentacion según Diametro de la Particula
N° D (mm)
Vs
(cm/s)
1 0.05 0.178
2 0.1 0.692
3 0.15 1.56
4 0.2 2.16
5 0.25 2.7
6 0.3 3.24
7 0.35 3.78
8 0.4 4.32
9 0.45 4.86
10 0.5 5.4
11 0.55 5.94
12 0.6 6.48
13 0.7 7.32
14 0.8 8.07
15 1.0 9.44
16 2.0 15.29
17 3.0 19.25
18 5.0 24.9

24. 24
Tiempo de sedimentacion según diametro
D (mm) 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.15 0.1
t (seg) 7.2 8.0 9.0 11.0 12.5 15.0 18.0 25.0 38.0 50.0 70.0
Para diametro
D= 0.20 mm diametro de la particula
W= 0.0216 m/s
t= 38.0 seg
3 CALCULO DE ANCHO DEL DESARENADOR "B"
Se sabe:
Donde: Donde:
Q= Caudal de diseño Q= Caudal de diseño
Vo= velocidad de flujo Vo= velocidad de flujo
B= Ancho del desarenador B= Ancho del desarenador
h= Profundidad del desarenador h= Profundidad del desarenador
= 𝑉 t =
por lo tanto:
h= 0.8208 m
por lo que asumimos: h= 1.5
Entonces el ancho del desarenador es:
Por lo tanto: B= 6.7760 m ≈ 7.0 m
=
B=
h=
4 CALCULO LONGITUD DEL DESARENADOR
Donde:
L= Longitud de camara (m)
k= Coeficiente de seguridad
k es un coeficiente de seguridad usado en desarrenadores de bajas velocidades para tomar en cuenta los
efectos de la turbulencia y depende de la velocidad de escurrimiento de acuerdo a la siguiente tabla:
L= 𝐾
Coeficiente de Seguridad
K
1.25
1.5
2
L= 17.081075 ≈ 18.0 m
0.5
Velocidad de flujo (m/s)
0.2
0.3

25. 25
EJEMPLO 2:
5 COMPROBAMOS POR EL CRITERIO DE TIEMPOS
t= 69.44 ≈ 70.0 seg t´= 90.0 seg
t´> t , el desarenador esta sobredimensionado, lo
que indica que los sólidos se depositaran en el
fondo del desarenador antes de recorrer el totalde la distancia L
t = t´ =
6 COMPROBAMOS POR EL CRITERIO DE VOLUMENES
El volumen de agua V´ que ingresa en un tiempo t´ es:
v´= 180.00 m3
El volumen geometrico V es:
V= 189.00 m3
V´= Q
V= B
V≥V´
1.- DIAMETRO DE PARTICULAS A SEDIMENTAR
d = 0.15 mm ARENA FINA
El desarenador se diseñará para un determinado diametro de particula , es decir, que se supone que todas las párticulas de
diamtero superior al escogido deben depositarse. Por ejemplo el valor de diametro maximo de particula normalmente
admitido para plantas hidroelectricas es de 0.25mm y en los sistemas de riego generalmente se acepta hasta un diametro
de 1.5mm.
Según el libro de Irrigación de Cesar Arturo Rosell Calderón ; colección del Ingeniero Civil el tipo de desarenador a
diseñar es: Desarenador de fujo lento, con velocidades bajas entre 0.20 a 0.60 m/seg., estas velocidades permite
eliminar particulas hasta de 1mm.

26. 26
2.- VELOCIDAD DEL FLUJO EN EL TANQUE (V)
cm/seg Q = 0.400 m3/seg
Donde:
a : Constante en función del diametro
d : Diametro (mm)
a
51
0.10 - 1.00 44 44
36
La velocidad del Flujo será :
V = 17.04 cm/seg
V = 0.17 m/seg entre 0.20 - 0.60 m/seg. ……. OK.
La velocidad del flujo en el Desarenador se determinará mediante la Formula de Camp.
d (mm)
0.10
1.00
d
a
V .


27. 27
3.- VELOCIDAD DE CAIDA DE LAS PARTICULAS (W)
3.1 Por Arkhangelski
d (mm) w (cm/seg) whallado
0.05 0.178
0.10 0.692
0.15 1.56 1.56
0.2 2.16
0.25 2.70
0.3 3.24
0.35 3.78 Dato:
0.4 4.32 d = 0.15 mm
0.45 4.86
0.5 5.40 w = 1.56 cm /seg
D W 0.55 5.94
0.15 1.56 0.6 6.48
0.7 7.32
0.8 8.07
1 9.44
2 15.29
3 19.25
5 24.90
La velocidad de caida de las párticulas se determinará por los siguientes metodos:
Tabla N° 03 Velocidades de sedimentación w en
función del diametro de párticulas
3.2 Por Sellerio Nomograma que se muestra en la figura N° 01
Dato:
d = 0.15 mm
w = 2 cm /seg
2

28. 28
3.3 Por Owens se determinará mediante la formula:
Donde:
w : Velocidad de Sedimentación (m/s)
d : Diametro de párticulas (m)
Ps: Peso especifico del material (g/cm3)
k : Constante que varia de acuerdo con la forma y naturaleza de los granos.
k
9.35
8.25
6.12
1.28
Arcilla 64
0.96 0.96 1.28
Limo 0.88
1.2 1.2 1.36
Limo y arcilla 50% 0.64
1.04 1.04 1.36
Arena y Limo 50% 1.2
1.52 1.52 1.76
Arena 0.8
1.28 1.28 1.6
Grava 1.36
1.6 1.36 1.6
Areana y Grava 1.36
2 1.36 2
datos : 1.52 2.08
1.52 2
k = 8.25 Coef.
d = 0.00015 m
Ps = 1.28 g/cm3 ARENA
Resulta:
w = 0.0535 m/seg = 5.35 cm/seg
granos redondeados
Tabla N° 04 constante k
Forma y naturaleza
arena esférica
granos cuarzo d>3 mm
granos cuarzo d<0.7 mm
Tabla N° 05 Peso Especifico de Sedimentos (t/m3) EL U.S. Soil Conservation Service
Tamaño Permanentemente Sumergido Aireado
w k d s
 -
( )
r 1
4.- CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL TANQUE
b (m)
Asumimos los sgtes valores:
h1 = 1.00 m h1(m)
h2 = 0.60 m h (m)
h3 = 0.40 m h2(m)
b' = 1.40 m h3(m)
b' (m)
El largo y el Ancho de los Tanques pueden en general construirse a más bajos costos que las profundidades, en el
diseño se deberá adoptar la mínima profundidad práctica, la cual para velocidades entre 0.20 m/seg y 0.60 m/seg, puede
asumirse entre 1.20 y 4.00m
SECCION TIPICA

29. 29
4.1 Aplicando la Teoria de Simple Sedimentación
a. Calculo de la Longituddel Tanque
b= 1.10m
datos calculados: L=12.25m
h = 2.00 m
V= 17.04 cm/seg
w = 2.78 cm/seg
L = 12.26 m
Longitud Asumida:
L = 12.25 m
PLANTA
L
h v
w

.
b. Calculo del Ancho del Desarenador
Q = A x V b= 1.10m
A = bxh1 + (b+b')/2xh2 + b'xh3
h1=1.00m
h=2.00m
h2=0.60m
h3=0.40m
datos calculados:
Q = 0.400 m3/seg b'= 1.40m
h = 2.00 m
V= 17.04 cm/seg
b = 1.05 m Ancho Asumida: b = 1.10 m
c. Calculo del Tiempo de Sedimentación
t = 71.96 seg
SECCION
( )
( )
b
Q b hv b hv
v h h h

- -
+ -
2 3 2
1 3
' '
t
h
w

d. Calculo del Volumen de Agua Conducido
V = 28.78 m3
e. Verificación de la Capacidaddel tanque
V = 29.52 m3 OK!
V Q t
 .
V b h
b b
h b h L
 +
+
+
æ
è
ç
ö
ø
÷
.
'
. '. .
1 2 3
2
RESUMEN: DIMENCIONES DEL TANQUE DE SEDIMENTACIÓN DEL DESARENADOR
b= 1.10 m
b' = 1.40 m
h = 2.00 m
L = 12.25 m

30. 30
VII. CONCLUSIONES
 Como parte de un adecuado diseño de un desarenador se debe realizar
un estudio topográfico para que el desarenador este ubicado
estratégicamente en una zona donde trabaje mejor
 Se debe realizar un estudio de mecánica de suelos para definir la
capacidad portante y el ángulo de fricción para la elaboración del diseño
 Se debe realizar un estudio hidrológico que identifique la cuenca de la
zona y el caudal para la elaboración del diseño del desarenador.

31. 31
 En una investigación a realizarse y poder identificar qué tipo de
desarenador es el adecuado debemos evaluar a que tipo es más factible
según la zona.
 Se debe realizar una evaluación del impacto ambiental que tendrá la
propuesta del proyecto que pueda realizarse, y ante todo se debe realizar
un trabajo que sea sostenible y económico para poder darle viabilidad.
VIII. RECOMENDACIONES
 Siempre que se inicie una investigación o propuesta de proyecto se debe
instalar un equipo desarenador para el pretratamiento del agua cruda
durante las épocas de lluvia.
 Hacer las canalizaciones necesarias para la protección de las fuentes de
agua de las quebradas, que abastecen a la planta de tratamiento.
 Hacer de conocimiento a las autoridades competentes sobres la
importancia de la etapa de pretratamiento y sus beneficios
socioeconómicos.

32. 32
 Realizar charlas y capacitaciones a la población con la finalidad de
enseñarles la importancia de la conservación de su medio ambiente y del
proyecto que se planea realizar en la zona, así como su cuidado y
seguridad.
 Cada zona es diversa por ello se recomienda siempre optar por realizar
un estudio muy preciso para que el futuro proyecto tenga las
consideraciones necesarias y optimas tanto en funcionamiento como
durabilidad.
IX. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 Gino Huber Ramos Orellana; Simulación numérica del proceso de
sedimentación en el desarenador de la central hidroeléctrica Cañón del
Pato. (2019)
 Rios Sanchez Henry Omar y Rames Rodas Ramiro Luis; Diseño de un
desarenador para mejorar la calidad de agua en la planta potabilizadora
de la ciudad de cutervo – cajamarca (2015).
 Wilder Rufino Adrianzen; Automatización del control de compuertas para mejorar
el sistema de distribución de agua y sedimentos en el desarenador - proyecto
chavimochic (2016)

33. 33
 Eliza Barnuevo Poemape; Nuevo diseño del desarenador desaguadero
del canal taymi en el distrito de pucalá, provincia de chiclayo, región
lambayeque (2015)
 https://sswm.info/es/gass-perspective-es/tecnologias-de/tecnologias-de-
saneamiento-del-sistema/tratamiento-semi/tecnolog%C3%ADas-de-
pretratamiento