Este documento presenta los cálculos y diseño de un filtro lento para tratar agua. El diseño considera un caudal máximo diario de 4.5 litros por segundo para una población de 1473 habitantes. El filtro tendrá un área de filtración de 51.46 metros cuadrados distribuidos en dos unidades. Cada unidad medirá aproximadamente 6.2 metros de ancho por 8.3 metros de largo y 2.7 metros de alto. El lecho filtrante estará compuesto principalmente de arena y grava con un espesor total de

1. Poblacion(habitantes)= 1473 DONDE: CR: Coeficiente de retorno
Dotacion(l/hab/dia)= 220
CR= 0,8
Qm(l/s)= 3,00
Qmaximo diario= 4,50
CAUDAL MAXIMO DIARIO
CALCULOS COMPLEMENTARIOS
CAUDAL MEDIO DIARIO
"Para Calcular Llenar en los cuadros de Amarillo"
UNIVERSIDA NACIONAL JOSÈ FAUSTINO SÀNCHEZ CARRIÒN
FACULTAD DE INGENIERÌA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÌA CIVIL
𝑄𝑚=(𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛(ℎ𝑎𝑏)∗𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛)/86400∗𝐶_𝑅
𝑄𝑚𝑑 = 1.5 ∗ 𝑄𝑚
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2. <50 NORMA OS.020
4,50 lps
16,20 m3/h
0,0045 m3/s
3,80 m3/(m2.dia)
0,1583 m/h
3,00
8,00 h
1,00
2,00 und Minimo 2 und ( NORMA OS.020)
20,00 °C
1,0105 m2/s
0,010 cm2/s
2,1 Tuberia de Entrada
Asuminedo Ve = 1,50 m/s
D = 0,062 m
D = 2,4334 Pulg
Asumiendo D = 2 1/2 Pulg
2,2 Vertedero en la Entrada
Forma : Triangular
Carga Verte h = 0,1007 m
2,3 Canal en la Entrada
Altura ( H )= 0,80 m
Criterio Base= 0,80 m
Largo ( L )= 1,00 m
a= 0,30 m
Tasa de filtración < 2.4 - 4.8 > m3/(m2.dia)
Numero de unidades (N) de Filtracion.
Velocidad de entrada 0.6m/s - 2 m/s
(Luis Zuñiga Maldonado (Tesis))
Temperatura
Viscosidad Cinematica
Asumiendo la Tasa de filtración
2. ZONA DE ENTRADA
Velocidad de filtración (Vf)
Numero de turnos
Horas por turno
Coeficiente C1
DISEÑO DEL FILTRO LENTO
Caudal máximo diario (Qmd)
Unidad Nefelométrica de Turbidez, (UNT)
1. DATOS DE DISEÑO
UNIVERSIDA NACIONAL JOSÈ FAUSTINO SÀNCHEZ CARRIÒN
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ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÌA CIVIL
H
L
a
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3. 3,1 Area de filtración (As)
As = 51,1674 m2 por cada unidad
3,2 Dimensiones del Filtro
Coeficiente de Costo Minimo k = 1,333
Largo (B) 8,2597 m Asumimos 8,30 m
Ancho (A) 6,19 m Asumimos 6,20 m
Area Real 51,46 m2
Velocidad de Filt. Real 0,1574 m/h
3,78 m3/(m2.dia)
3,3 Granulometria del lecho filtrante
3.3.1 Granulometría del Lecho de Arena
Diametro efectivo d10 0,2 mm entre (0.2 a 0.3mm)
Coef de uniformidad Cu 2 Cu<=3
3.3.2 Granulometría del Lecho de Grava
Pulgadas
3Capa Diametro efectivo d10 6,35 mm 1/4 entre (3 a 9.5mm)
2Capa Diametro efectivo d10 12,7 mm 1/2 entre (9.5 a 19mm)
1Capa Diametro efectivo d10 25,4 mm 1 entre (19 a 50mm)
3,3 Altura del Filtro Lento
Lecho de arena 0,80 1,00 m 0.80 - 1.00 m (Norma 0S.020)
Lecho de Grava
Grava (3 - 9.5mm) 0,05 0,10 m 0,05 3° capa (Norma 0S.020)
Grava (9.5 - 19mm) 0,05 0,10 m 0,05 2° capa (Norma 0S.020)
Grava (19 - 50mm) 0,15 0,20 m 0,15 1° capa (Norma 0S.020)
0,40 m
Altura del lecho filtrante 1,40 m 0.50 - 1.50 m ( Según Teoria)
Altura de agua 0,80 1,00 m 0.80 - 1.00 m (Norma 0S.020)
Borde libre 0,20 0,30 m 0.2 - 0.30 m (Norma 0S.020)
Altura total del filtro 2,70 m
PARAMETROS
" Malla Plastica Separadora "
Material utilizado entre las capas de Gravas
Valores Minimos
Valores
Asumidos
3. ZONA DE FILTRACIÓN
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4. 3,4 Sistema de Drenaje Tesis
Espaciamiento de las Tub Laterales el= 1,40 m 1 -2 m
Separacion con la Pared ep= 0,075 m 0.03 -0.075m
Longitud de la Tub Lateral Ll= 3,03 m
n= 2,00
N° Tub Laterales Asumido
N° Lat= 13,64 12
N° Late por lado = 6
Separacion entre Orificos e = 0,20 m 0.065 -0.30 m
N° Orificios/Lateral
Asumido
= 15,125 15
N° Total de orificos = 180
Diametro de orificios tub laterales D= 0,01 m 10 mm 6.5 - 15.8 mm
Area del orificio
Ao = 0,00007854 m2 10^(-5)
Area total Orificios Ato= 0,0141372 m2 10^(-2)
Caudal que ingresa al orificio
Qo = 2,50E-05 m3/s 10^(-5)
2,50E-02 l/s 10^(-2)
Velocidad en el orificio Vo = 0,318 m/s < 3m/s
3.4.1 Diametro Tub. Lateral
Area total de orificios en un lateral
Atol= 0,0011781 m2
Asumimos 3,5
Area tub Lateral = 0,00412335 m2
Diametro interno Tuberia Lateral
= 72,5 mm
75 mm 2 1/2 "
68 mm
0,00361036 m2
Verificamos
2 < 3,06456 < 4 OK!
(Luis Zuñiga Maldonado )
Numero de lados "n"
Redondear a menos
Redondear a menos
OK!
Diametro Interior D =
Asumimos una tuberia de diametro nominal Dn =
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5. 3.4.2 Diametro de Colector Principal
Asumimos 2,5
Area Tubo Colector Atc= 0,010308375
D= 0,115 m
D= 114,56 mm
160 mm 6 "
144,6 mm
0,01642205 m2
Verificamos la Velocidad 0.2 m/s < 0,27407249 < 0.3 m/s Ok
3,5 Calculo de Perdidas de Carga en el Lecho Filtrante
3.5.1 En la Arena
Coeficiente de Kozeny f = 5
Altura del lecho L= 100 cm
Gravedad g= 981 cm/s
Viscosidad cinemática Y= 0,010105 cm2/s
Porosidad Po= 0,355
Coeficiente de esfericidad Ce= 0,95 (Para partículas esféricas)
Diámetro de arena Dc= 0,02 cm
Velocidad de filtración= v= 0,004 cm/s
Hfarena= 21,00568449 cm
3.5.2 En la Grava (Capa Inferior)
Coeficiente de Kozeny f = 7,7
Altura del lecho L= 20,00 cm
Gravedad g= 981 cm/s
Viscosidad cinemática Y= 0,010105 cm2/s
Porosidad Po= 0,43
Coeficiente de esfericidad Ce= 0,78 (Para partículas Angulares)
Diámetro de la Grava Dc= 2,54 cm
Velocidad de filtración= v= 0,004 cm/s
Hfgrava= 0,000261 cm
L . Cánepa de Vargas
Asumimos una tuberia de diametro nominal Dn =
Diametro Interior D =
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6. 3.5.3 En la Grava (Capa Intermedia)
Coeficiente de Kozeny f = 7,7
Altura del lecho L= 10,00 cm
Gravedad g= 981 cm/s
Viscosidad cinemática Y= 0,010105 cm2/s
Porosidad Po= 0,43
Coeficiente de esfericidad Ce= 0,78 (Para partículas Angulares)
Diámetro de la Grava Dc= 1,27 cm
Velocidad de filtración= v= 0,004 cm/s
Hfgrava= 0,000523 cm
3.5.4 En la Grava (Capa Superior)
Coeficiente de Kozeny f = 7,7
Altura del lecho L= 10,00 cm
Gravedad g= 981 cm/s
Viscosidad cinemática Y= 0,010105 cm2/s
Porosidad Po= 0,43
Coeficiente de esfericidad Ce= 0,78 (Para partículas Angulares)
Diámetro de la Grava Dc= 0,635 cm
Velocidad de filtración= v= 0,004 cm/s
Hfgrava= 0,002092 cm
3.5.5 Perdida en Orificios
FORMULA DE TORRICELLI
Caudal de cada orificio Qo = 2,50E-05 m3/s
Cd para orificios Cd= 0,6
Area de cada orificio Ao= 0,00007854 m2
Area total de orificios = Ao x # orificios Aot= 0,0141372 m2
aceleración de la gravedad = 9,81 g= 9,81 m/seg2
Caudal Total a filtrarse o drenar Qf= 0,00450 m3/seg
# total de orificios = 180 ORIFICIOS
0,0144 m
Ho= 1,4350 cm
Hf Lecho 22,44 cm
Hf Lecho 0,224 m OK!
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7. 4 . ZONA DE SALIDA
Longitud de los Parametros:
A= 1,20 m
B= 2,00 m
Criterios C= 0,80 m 0,7m
D= 0,60 m
E= 0,40 m
Base= 2,00 m
Altura= 1,40 m
5 . RESUMEN:
Caudal de Diseño: 4,50 lt/s
Tasa de filtración Real: 3,78 m3/(m2.dia)
Superficie filtrante Real: 51,46 m2
Número de filtros: 2,00 Und
Ancho de cada filtro: 6,20 m
Largo de cada filtro: 8,30 m
Altura de cada Filtro: 2,70 m
Altura sobrenadante: 1,00 m
Composición de lecho filtrante: 1,40 m
Altura de arena: 1,00
Altura de grava: 0,40 m
Borde Libre en el Filtro 0,30 m
0,10 m
Número de laterales por lado: 6
Total laterales: 12
Diametro de la Tub Lateral 2 1/2 pulg
Diametro de la Tub Central 6 pulg
Longitud de cada lateral: 3,03 m
Perforaciones porc/lateral: 15
Diámetro de perforación: 0,01 m
Separación entre Orificios: 0,20 m
Separación entre Laterales: 1,40 m
La Altura de agua sobre el vertedero entrada:
A
B
C
D
E
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8. REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES
II.2. Obras de saneamiento
OS.020 Plantas de tratamiento de agua para consumo
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