Desarenadores convencionales en microcentrales hidroeléctricas
1. Taller: Desarenadores tradicionales y Mallas de
Efecto COANDAS.
DESARENADORES
CONVENCIONALES
Ing. Mario Castellón Zelaya
Managua, septiembre 2012
2. Definición
Un desarenador convencional es un tanque construido con el propósito de sedimentar
partículas en suspensión por la acción de la gravedad.
El desarenador es la estructura hidráulica que
tiene la función de mejorar la calidad del agua,
eliminando las partículas de cierto tamaño que
la captación ingresó al sistema. Esta agua
captada puede ser usada ya sea en centrales
hidroeléctricas, plantas de tratamiento,
sistemas de irrigación, sistemas industriales u
otros fines.
3. Función del desarenador
En general, los desarenadores tienen la
importante misión de eliminar ciertas partículas
que se encuentran en suspensión en el agua y
posteriormente, mediante una adecuada
operación,
disponer
de
ellas.
La remoción de la arena tiene como finalidad
proteger las bombas contra desgaste, para evitar
obstrucciones de tuberías y para impedir la
formación de depósitos de material inerte en el
interior de sedimentadores y digestores.
5. Desarenadores Convencionales
Un desarenador convencional es un tanque construido con el propósito de
sedimentar partículas en suspensión por la acción de la gravedad.
En el estudio de sedimentación se hacen las siguientes suposiciones teóricas:
El flujo se reparte uniformemente a través de
la sección transversal
El agua se desplaza con velocidad uniforme a
lo largo del tanque.
Toda partícula que toque el fondo antes de
llegar a la salida será removida.
10. Criterios de diseño.
Dentro de las condiciones para el diseño del desarenador de la PCH, se debe considerar:
Caudal de diseño = Caudal de llegada del canal de derivación
Diámetro de la partícula: 0,25 mm
Temperatura del agua en el sitio
Relación Longitud a Ancho (L/B) entre 3/1 y 5/1.cuya profundidad mínima especificada es de
1,5 m y la máxima de 4,5 m.
Relación de longitud a profundidad de almacenamiento de lodos de aproximadamente 10/1.
Normalmente la profundidad de lodos está entre 0,75 m y 1,5 m.
Las pendientes del fondo del desarenador entre 5 % y 8 % para que la masa lodosa ruede
hacia el desagüe.
11. Operación y Mantenimiento
Los sedimentos recolectados deben ser expulsados con
una periodicidad que depende de la capacidad de la
tolva de almacenamiento de estos.
Durante la temporada de lluvia la frecuencia de vaciado
del desarenador deberá ser mayor, debido al aumento en
el transporte de pequeñas partículas de material duro y
abrasivo (sedimento).
Ocasional reparación de la mampostería que podría
ejecutarse durante los períodos secos del año. Mientras
que las guías y accesorios de la compuerta de purga
podrían requerir lubricación cada cierto tiempo,
dependiendo de su diseño.
12. Posibles problemas y
soluciones.
Remanso aguas arriba.
Problema generado por la presencia de vertederos en la sección
final de las naves, los cuales tiene como objetivo establecer el
nivel de operación normal de la estructura.
13. Posibles problemas y
soluciones.
Posible solución
Los vertederos pueden ser reemplazados
por orificios que regulan el nivel o
profundidad de acuerdo al caudal que
está ingresando al desarenador.
14. Posibles problemas y
soluciones.
Distribución no uniforme del caudal
En la última sección del canal de entrada el
agua tiende a seguir la zona central de
transición para continuar con mayor
caudal en las naves centrales.
Al ocurrir esta situación se disminuye la
eficiencia conque trabajan las naves
pues para las naves centrales la
velocidad será mayor que la requerida y
las naves laterales serán sub utilizadas.
15. Posibles problemas y
soluciones.
Posible solución
Ampliar las naves desarenadoras hasta una
sección de flujo uniforme y colocar
pantallas deflectoras que alineen el flujo
hacia todas las secciones del
desarenador.
16. Posibles problemas y
soluciones.
Formación de vórtices o remolinos.
La formación de vórtices a la entrada de los
desarenadores provoca un aumento de
la velocidad, trayendo consigo que las
partículas
no
sedimenten
adecuadamente, hay una considerable
disminución de la eficiencia del
desarenados y las naves pueden
resultar erosionadas.
17. Posibles problemas y
soluciones.
Bajas eficiencias.
Durante la operación, muchas veces no se
alcanza la eficiencia requerida del
desarenador debido a deficientes reglas
de operación, a que las partículas que
ingresan son de menos diámetro que el
de diseño, por la formación de vórtices,
poca longitud de las naves, formación de
remansos y hasta por un inadecuado
diseño hidráulico.
18. Posibles problemas y
soluciones.
Posibles soluciones.
La velocidad de caída es un
factor muy influyente en las
dimensiones del desarenador,
por lo que se debe tener en
cuenta en su cálculo, la
temperatura, concentración
de sedimentos, turbulencia
del fluido y granulometría del
material.
