Desarenadores

1. DESARENADORES
INTEGRANTES:
• CHAVEZ RIVAS GIANFRANCO
• VILELA RUIZ THOMAS ENZO

2. Son estructuras hidráulicas diseñadas para
separar el agua cruda de la arena y partículas
en suspensión gruesa, con el fin de evitar se
produzcan depósitos en las obras de
conducción, proteger las bombas de la
abrasión y evitar sobrecargas en los procesos
posteriores de tratamiento. El desarenador se
refiere normalmente a la remoción de
partículas superiores a 0.2 mm.
¿QUÉ SON LOS DESARENADORES?

3. Canal de entrada: La cual une el cauce del rio con el desarenador.
Cámara de sedimentación: en la cual las partículas sólidas caen al fondo, debido a la
disminución de la velocidad producida por el aumento de la sección transversal. Según
Dubuat, las velocidades limites por debajo de las cuales el agua cesa de arrastrar
diversas materias son:
• Para la arcilla 0,081 m/s.
• Para la arena fina 0,16 m/s.
• Para la arena gruesa 0,216 m/s.
Vertedero: al final de la cámara se construye un vertedero sobre el cual pasa el agua
limpia hacia el canal.
Compuerta de lavado: sirve para desalojar los materiales depositados en el fondo.
Canal directo: por el cual se da servicio mientras se está lavando el desarenador,
tiempos cortos.
PARTES DE UN DESARENADOR

4. Partes

5. Variables que afectan la sedimentación
Corrientes de densidad
Corrientes debidas al viento
Corrientes cinéticas

6. Información básica para el diseño
La información básica para el diseño es la siguiente:
a) Caudal de Diseño
EL desarenador será diseñado para el caudal máximo diario.
b) Cantidad media de sedimentos 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.

7. 1.- Criterios de diseño
- El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios
económicos y técnicos es de 8 a 16 años.
- El número de unidades mínimas en paralelo es 2
para efectos de mantenimiento. En caso de caudales
pequeños y turbiedades bajas se podrá contar con
una sola unidad que debe contar con un canal de
by-pass para efectos de mantenimiento.
Desarenador de 2 unidades en paralelo (planta).
Desarenador de 1 unidad con by pass (planta).
- El periodo de operación es de 24 horas por día.
- Debe existir una transición en la unión del
canal o tubería de llegada al desarenador para
asegurar la uniformidad de la velocidad en la
zona de entrada.
DISEÑO DEL DESARENADOR

8. - La transición debe tener un ángulo de divergencia
suave no mayor de 12° 30´.
- La velocidad de paso por el vertedero de salida
debe ser pequeña para causar menor turbulencia y
arrastre de material (V<1m/s).
- La llegada del flujo de agua a la zona de transición no
debe proyectarse en curva pues produce velocidades
altas en los lados de la cámara.
- La relación largo/ancho debe ser entre 10 y 20.
- La sedimentación de arena fina (d<1.0 cm) se efectúa
en forma más eficiente en régimen laminar con valores
de número de Reynolds menores de uno (Re<1.0).
- La sedimentación de arena gruesa se efectúa en
régimen de transición con valores de Reynolds entre
1.0 y 1 000.

9. - La sedimentación de grava se efectúa en régimen turbulento
con valores de número de Reynolds mayores de 1 000.
Relación entre diámetro de las partículas y velocidad de
sedimentación.
- La descarga del flujo puede ser controlada a
través de dispositivos como vertederos
(sutro) o canales Parshall (garganta).

10. Desarenador Bocatoma Raca Rumi
• Cuenta con dos cámaras independientes
con 3 canaletas cada una. Son 06 en total,
de 5m x 20m construido de concreto
armado.
• Pasarela de Operaciones Son doce (12) en
total; 06 al ingreso y 06 pasarelas para
operaciones. Son de concreto armado con
sus respectivas barandas y se encuentran
en regular estado de conservación.
• Canal de limpieza. De concreto armado
evacua los sólidos de cada cámara (nave)
del Desarenador y se comunica a la salida
al Canal evacuador.

11. • Transición de Salida y Canal Evacuador Es de
concreto armado de sección rectangular. Se
encuentra en regular estado de conservación.
• Equipamiento.- Para la Operación hidráulica y
mantenimiento del Desarenador, se tiene:
Compuertas Metálicas Planas. Son estructuras
metálicas y en total son seis.
• Sistema de Alumbrado. El alumbrado de la
estructura es a través de dos (02) reflectores,
ubicados en las estructuras metálicas de la
bocatoma. Se utiliza el alumbrado para el trabajo
de accionamiento de compuertas durante la
noche, en épocas de grandes avenidas.

12. EJEMPLO
APLICATIVO DE
DISEÑO DE UN
DESARENADOR

13. Caudal de Diseño(Q): 20 Lts/s
 Densidad relativa de la arena ( 𝜌𝑠): 2,65 g/cm3
 Diámetro de la partícula(d): 0,02 cm
 Temperatura del agua: 20 °C
 Gravedad (g) = 981 𝑐𝑚/𝑠2
DATOS DEL PROBLEMA
SOLUCIÓN
Cálculo de viscosidad cinemática:
Viscocidad cinematica η = 1.0105x10−2 cm2 /seg
Fuente: Tabla densidad y viscosidad del agua,
Diseño de canales y estructuras especiales.

14. Cálculo de la velocidad de sedimentación (Vs)
Vs =
1
18
∗ 𝑔 ∗
𝜌𝑠 − 1
η
∗ 𝑑2
(𝐿𝑒𝑦 𝑑𝑒 𝑆𝑡𝑜𝑘𝑒𝑠)
Vs =
1
18
∗ 981 ∗
2.65 − 1
1.0105x10−2
∗ 0.022
Vs = 3.55 𝑐𝑚/𝑠
Cálculo de Reynolds y reajuste de velocidad de sedimentación.
Re =
Vs ∗ d
η
=
3.55 ∗ 0.02
1.0105x10−2
= 7.02
Comparando se tiene que:
Re = 7.02 > 0.5 , por lo tanto, no se encuentra en la zona de la ley de Stokes.
Se realizará un reajuste al valor de Vs considerando la sedimentación de la partícula en régimen de transición,
mediante el término del diámetro y el término de velocidad de sedimentación.

15. Reajuste de velocidad de sedimentación (Vs)
Término del diámetro:
(
g ∗ ρs − 1
η2
)
1
3= (
981 ∗ 2.65 − 1
(1.0105x10−2)2
)
1
3= 5.02
Término de la velocidad de sedimentación:
𝑉𝑠
(𝑔 ∗ 𝜌𝑠 − 1 ∗ 𝜂)1/3
= 1
Vs = 1 ∗ g ∗ ρs − 1 ∗ η
1
3
= 981 ∗ 2.65 − 1 ∗ 1.0105x10−2
1
3
𝑉𝑠 = 2.54 𝑐𝑚/𝑠

16. Comprobamos nuevamente el Reynolds
Re =
2.54 ∗ 0.02
1.0105x10−2
= 5.02
Entonces se encuentra en la zona de transición (ley de Allen).
Se determina luego los coeficientes de arrastre (𝐶𝐷):
CD =
24
Re
+
3
Re
+ 0.34 =
24
5.02
+
3
5.02
+ 0.34
CD = 6.46
Se determina la velocidad de sedimentación de la partícula en la zona de transición.
Vs =
4
3
∗
g
CD
∗ ρs − 1 ∗ d =
4
3
∗
981
6.46
∗ 2.65 − 1 ∗ 0.02
Vs = 2.58 𝑐𝑚/𝑠

17. Si se asume una eficiencia del 75%, de acuerdo con
la gráfica siguiente se adopta un coeficiente de
seguridad igual a 1,75.
Por lo tanto, se tiene:
𝑉𝑠 =
𝑄 ∗ 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐, 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑
𝐴𝑆
𝐴𝑆 =
𝑄 ∗ 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐, 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑
𝑉𝑠
=
20 ∗ 10−3 ∗ 1.75
2.58 ∗ 10−2
𝐴𝑆 = 1.37 𝑚2

18. Cálculo de largo, ancho y profundidad
Se determina las dimensiones de largo, ancho y profundidad respetando los
criterios de diseño.
Largo: L = 5 m
Ancho: B = 0,5 m
Profundidad: h = 0,4 m
Luego determinamos la velocidad horizontal (𝑉ℎ):
𝑉ℎ =
𝑄
𝐴𝑡
=
𝑄
ℎ ∗ 𝐵
=
20 ∗ 10−3
0.2
𝑉ℎ = 0.1
𝑚
𝑠
= 10
𝑐𝑚
𝑠
Se debe cumplir que Vd>Vh

19. Se considera un factor de rugosidad de la cámara de f = 0,027, por lo que se determina la velocidad de
desplazamiento (Vd.):
𝑉𝑑 =
8 ∗ 𝑘
𝑓
∗ 𝑔 ∗ ρs − 1 ∗ d =
8 ∗ 0.04
0.027
∗ 981 ∗ 2.65 − 1 ∗ 0.02
𝑉𝑑 = 19.56
𝑐𝑚
𝑠
Lo que indica que no habrá desplazamiento pues Vd. > Vh.
Se determina el periodo de retención (PR):
𝑃𝑅 =
𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝑃𝑅 =
5 ∗ 0.5 ∗ 0.4
20 ∗ 10−3
𝑃𝑅 = 50 𝑠𝑒𝑔.

20. Finalmente, determina la longitud del tramo de
transición(L1):
𝐿1 =
𝐵 − 𝑏
2 ∗ 𝑇𝑔(𝜃)
𝐿1 =
0.5 − 0.40
2 ∗ 𝑇𝑔(12.5)
𝐿1 = 0.25 𝑚