Estudio de la eficiencia en desarenadores ligados a un nivel de c

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Universidad de La Salle Universidad de La Salle 
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Ingeniería Civil Facultad de Ingeniería 
8-2016 
Estudio de la eficiencia en desarenadores ligados a un nivel de Estudio de la eficiencia en desarenadores ligados a un nivel de 
complejidad mediante un modelo físico a escala reducida complejidad mediante un modelo físico a escala reducida 
Fabio Hernan Fiesco Gorrón 
Universidad de La Salle, Bogotá 
Harold Andrés Arias Acosta 
Universidad de La Salle, Bogotá 
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ESTUDIO DE LA EFICIENCIA EN DESARENADORES LIGADOS A UN NIVEL DE 
COMPLEJIDAD MEDIANTE UN MODELO FÍSICO A ESCALA REDUCIDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FABIO HERNÁN FIESCO GORRÓN 
HAROLD ANDRÉS ARIAS ACOSTA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA SALLE 
FACULTAD DE INGENIERIA 
PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL 
2016 
2 
 
Estudio de la eficiencia en desarenadores ligados a un nivel de complejidad mediante un modelo 
físico a escala reducida 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Civil 
 
 
 
 
 
Fabio Hernán Fiesco Gorrón 
Harold Andrés Arias Acosta 
 
 
 
 
 
Director 
Ing. Civil Mg. Esp. Ing. Civil Luis Efrén Ayala Rojas 
 
 
 
 
 
Universidad De La Salle 
Facultad De Ingeniería 
Programa De Ingeniería Civil 
2016 
3 
 
Nota De Aceptación 
______________________________________ 
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__________________________________ 
Firma Director Temático 
 
 
__________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
__________________________________ 
Firma del jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
Bogotá, agosto de 2016 
4 
 
 Tabla de Contenido 
 
Introducción .................................................................................................................................... 9 
1. Descripción Del Problema ..................................................................................................... 10 
1.1 Planteamiento del problema ........................................................................................... 10 
1.2 Formulación del problema ............................................................................................. 11 
1.3 Delimitación ................................................................................................................... 11 
1.4 Justificación .................................................................................................................... 11 
2. Objetivos ................................................................................................................................ 12 
2.1 Objetivo General ............................................................................................................ 12 
2.2 Objetivos Específicos ..................................................................................................... 12 
3. Marco Referencial ................................................................................................................. 13 
3.1 Antecedentes .................................................................................................................. 13 
3.2 Marco teórico ................................................................................................................. 14 
3.2.1 Método de diseño López Cualla ................................................................................. 15 
3.3 Principio de similitud ..................................................................................................... 21 
3.4 Modelos físicos a escala reducida .................................................................................. 22 
3.5 Condición de similitud de Froude .................................................................................. 23 
3.6 Marco legal ..................................................................................................................... 24 
4. Desarrollo del Proyecto ......................................................................................................... 25 
4.1 Determinación de la escala ............................................................................................. 25 
4.2 Planteamiento del prototipo ........................................................................................... 26 
4.3 Diseño del modelo .......................................................................................................... 30 
4.4 Funcionamiento del modelo ........................................................................................... 32 
4.4.1 Ubicación física .......................................................................................................... 33 
5 
 
4.4.2 Suministro del caudal ................................................................................................. 33 
4.4.3 Modelo a escala reducida ........................................................................................... 34 
4.5 Parámetros estudiados .................................................................................................... 34 
5. Resultados .............................................................................................................................. 40 
5.1 Preparación del modelo a escala .................................................................................... 40 
5.2 Preparación de la muestra de arena que se usará ........................................................... 40 
5.3 Calibración de caudales .................................................................................................. 42 
5.4 Resultados de las pruebas ............................................................................................... 43 
6. Análisis e Interpretación de los Resultados ........................................................................... 49 
7. Conclusiones y recomendaciones .......................................................................................... 51 
8. Bibliografía ............................................................................................................................ 53 
Apéndice 1: Registro Fotográfico .................................................................................................54 
Apéndice 2: Organización de datos y cálculo de eficiencias ........................................................ 61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
Lista de Tablas 
 
Tabla 1 Viscosidad cinemática del agua ....................................................................................... 18 
tabla 2 Numero de Hazen .............................................................................................................. 20 
tabla 3 Condiciones de similitud de Froude .................................................................................. 23 
tabla 4 Definición de escalas ......................................................................................................... 25 
tabla 5 Secciones del rio en estudio tomadas cada dos metros ..................................................... 26 
tabla 6 Calculo del caudal liquido ................................................................................................. 27 
tabla 7 Calculo del caudal sólido .................................................................................................. 28 
tabla 8 Granulometría del material de prueba ............................................................................... 28 
tabla 9 Parámetros del modelo a escala ........................................ ¡Error! Marcador no definido. 
tabla 10 Comparación de medidas físicas entre en prototipo y el modelo.................................... 31 
tabla 11 Configuraciones establecidas para los ensayos ............................................................... 36 
tabla 12 Porcentaje de humedad de la muestra ............................................................................. 41 
tabla 13 Calibración del caudal líquido ........................................................................................ 42 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
Lista de Figuras 
 
figura 1 Distribución rural del país ............................................................................................... 15 
figura 2 Zonas del tanque desarenador ......................................................................................... 15 
figura 3 Trayectorias de partículas en el sedimentador ................................................................ 18 
figura 4 Proyección lineal del sistema modelo-prototipo ............................................................. 22 
figura 5 Granulometría del material de prueba ............................................................................. 29 
figura 6 Dimensiones del modelo y el prototipo ........................................................................... 32 
figura 7 Canal de soporte y tanque de almacenamiento ............................................................... 33 
figura 8 Esquema del modelo físico .............................................................................................. 35 
figura 9 Distribución de orificios y ángulos de inclinación .......................................................... 35 
figura 10 Modificaciones realizadas a la cámara de aquietamiento ............................................. 36 
figura 11 Modelo a escala en cartón paja y acrílico ...................................................................... 40 
figura 12 Preparación de la muestra de arena ............................................................................... 41 
figura 13 Representación gráfica de los resultados conf. 1, 2 y 3 ................................................ 44 
figura 14 Representación gráfica de los resultados conf. 4, 5 y 6 ................................................ 45 
figura 15 Representación gráfica de los resultados conf. 7, 8 y 9 ................................................ 45 
figura 16 Representación gráfica de los resultados conf. 10, 11 y 12 .......................................... 46 
figura 17 Representación gráfica de los resultados conf. 13, 14 y 15 .......................................... 46 
figura 18 Representación gráfica de los resultados conf. 16, 17 y 18 .......................................... 47 
figura 19 Representación gráfica de los resultados conf. 19, 20 y 21 .......................................... 47 
figura 20 Representación gráfica de los resultados conf. 22, 23 y 24 .......................................... 48 
figura 21 Representación gráfica de los resultados conf. 25, 26 y 27 .......................................... 48 
figura 22 Grafica de promedios de % de remoción unificados ..................................................... 49 
figura 23 Sección escogida del rio Arzobispo .............................................................................. 54 
figura 24 Proceso de construcción del modelo en cartón paja ...................................................... 54 
figura 25 Ubicación del modelo en el canal de soporte ................................................................ 55 
figura 26 Modelo en acrílico ......................................................................................................... 55 
figura 27 Bandeja que soporta el material sólido y entrada a la cámara de aquietamiento .......... 56 
figura 28 Pesaje del material para prueba de humedad ................................................................. 56 
figura 29 Preparación del material sólido para las pruebas .......................................................... 57 
file:///F:/correcciones/tesis%20con%20correcciones.docx%23_Toc462175597
8 
 
figura 30 Control de arrastre de material solido ........................................................................... 57 
figura 31 Proceso de llenado del tanque desarenador, cámara con pantallas para general flujo 
vertical........................................................................................................................................... 58 
figura 32 Recolección del material removido ............................................................................... 58 
figura 33 Medición del material removido ................................................................................... 59 
figura 34 Pozo de lodos después de un ensayo ............................................................................. 59 
figura 35 Pantalla deflectora con inclinación de 90° y distribución trapezoidal .......................... 60 
figura 36 Material retenido en la cámara de aquietamiento .......................................................... 60 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
Introducción 
 
Debido a la poca incidencia de investigación en el territorio colombiano, es común que muchos 
diseños de estructuras hidráulicas se hagan partiendo de una teoría, pero luego se complemente con 
una serie de suposiciones por parte del diseñador, esto deja vacíos en el proceso de diseño que se 
deben llenar de alguna manera y que representan una contrariedad a la normatividad vigente en el 
país (RAS 2000). Autores como López Cualla (2003), son referencia en los cursos de diseño 
acueductos y estructuras hidráulicas que forman parte de ellos, en este caso, tanques desarenadores 
convencionales, emplean metodologías que parten de la suposición del comportamiento del flujo a 
través de la estructura tratando de simular un flujo en pistón1, pero no tienen suficiente sustentación 
teórica o práctica. 
 
El proyecto ocupo la realización de un modelo a escala reducida de un tanque desarenador 
tomando como referencia las aguas y características de sedimentos del rio Arzobispo de la ciudad de 
Bogotá, con el cual se pueden realizar ensayos en un medio controlado y permitió evaluar el 
comportamiento de la eficiencia mediante la modificación de componentes fundamentales para su 
funcionamiento, estos fueron: las condiciones en la cámara de aquietamiento, la inclinación de la 
pantalla deflectora y la distribuciónde las perforaciones de la misma. La limitación del caudal y 
condiciones de diseño se debió a la similitud entre el caudal que ofrece el rio Arzobispo y el caudal 
requerido en la mayoría de los asentamientos poblacionales del territorio nacional que se clasifican 
en los niveles de complejidad I y II, y que además cuentan con un sistema de abastecimiento de 
agua precario2. 
 
 Teniendo en cuenta estos aspectos se concibe un modelo a escala que satisfaga las exigencias 
que hace la reglamentación vigente en el territorio nacional, y que permita la recolección de 
datos coherentes, es por esto que el proceso de diseño se hace mediante los criterios de similitud 
de Froude en modelos de fondo fijo con flujo a superficie libre. 
 
 
1 Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, segunda edición, julio de 2003, pag. 185, López Cualla 
2 Datos del DNP con base en DANE, Censo 1993 y ECV 2003 
10 
 
1. Descripción Del Problema 
 
1.1 Planteamiento del problema 
 
En la constitución política de Colombia se establece como obligación del estado la 
satisfacción de las necesidades básicas de la población, entre ellas se encuentra el acceso al agua 
potable. En la década comprendida entre 1993 y 2003 se presentó una mejora en la cobertura de 
redes de acueductos a nivel nacional de 79.7% a 86.1% (Datos del DNP con base en DANE, 
Censo 1993 y ECV 2003.), aunque la mayor parte del mejoramiento en cobertura se presentó en 
el área rural, aún existe una diferencia entre el área rural y la urbana del 46%. 
 
De acuerdo a las propuestas del siglo en Colombia, se debe reducir a la mitad la proporción 
de la población sin acceso a agua potable apta para el consumo humano. El costo de esta 
propuesta se estima en 3.150 millones de dólares, además de 4.000 millones de dólares más para 
mantener y reponer la estructura actual (Cálculos DNP, usando como referencia los costos 
unitarios estándares del Banco Mundial. Para esta estimación se tomaron en cuenta los datos 
sobre cobertura de agua potable del 2003 y se consideró el crecimiento demográfico). Es por esto 
que es importante contar con tanques desarenadores eficientes y optimizados para generar un 
mejor producto. 
El Reglamento Técnico para el sector de Agua Potable y Saneamiento Básico RAS deja a criterio 
del diseñador demasiados parámetros en el momento de diseñar un tanque desarenador siendo el 
mismo diseñador quien teniendo en cuenta un tiempo de retención decide que dimensiones darle 
al tanque y por ende el tamaño y distancias de los componentes internos, esto debido a que el 
RAS solo da pautas de diseño en rangos de distancias (en este caso la profundidad del tanque 
desarenador, cuya determinación permite darle las dimensiones al tanque) y el diseñador decide 
(a su parecer) que distancia asignar sin tener una razón de peso suficientemente argumentada, 
solo decide un valor dentro del rango. Una toma de decisiones en cuanto a medidas hecha de esa 
forma no permite tener una precisión en la eficiencia del tanque ya que esta eficiencia se da por 
sentado antes de comenzar a asignar medidas y es probable que este método sea ineficiente y se 
desaproveche la eficiencia que podría llegar a tener realmente un taque desarenador. 
11 
 
1.2 Formulación del problema 
 
 ¿La eficiencia de remoción de partículas sedimentables en un desarenador se ve afectada 
directamente al modificar parámetros de diseño como lo son: tamaño de la cámara de 
aquietamiento, ángulo con respecto a la vertical de las pantallas deflectoras y tamaño y disposición 
de las perforaciones en las pantallas deflectoras? 
1.3 Delimitación 
 
 El proyecto está encaminado a determinar si se puede obtener un tanque desarenador más 
eficiente partiendo de las condiciones dadas por el RAS 2000, es decir, con la misma cantidad de 
material que se necesita para fabricar un desarenador según el RAS 2000 encontrar la forma más 
eficiente para optimizar la remoción de partículas suspendidas en el agua. Esto a partir de la 
determinación de la eficiencia bajo diferentes condiciones de diseño basado en tres aspectos 
principales que son la modificación del ángulo con respecto a la vertical de las pantallas 
deflectoras, la ubicación y tamaño de las perforaciones de la pantalla deflectora y el 
redimensionamiento de la cámara de aquietamiento teniendo como insumo de trabajo las aguas 
del río Arzobispo de la cuidad de Bogotá. 
1.4 Justificación 
 
Actualmente los tanques desarenadores de los municipios colombianos se diseñan de acuerdo 
a las estipulaciones del RAS 2000 salvo el caso de ciudades como Bogotá y Santiago de Cali que 
cuentan con su propia normativa. Teniendo como base el tiempo de retención y el caudal tomado 
en la captación se determina el volumen o capacidad del desarenador, a partir de este volumen se 
determinan la profundidad y dimensiones superficiales del desarenador y se utilizan unas 
relaciones de ancho, alto y largo para la ubicación de los componentes internos del tanque como 
las pantallas deflectoras, diámetro de las perforaciones de las pantallas deflectoras, tamaño de la 
cámara de aquietamiento, entre otros. Por esta razón es posible que esta no sea la manera más 
adecuada para diseñarlos y que por ende se esté desperdiciando la capacidad de remoción de 
partículas sedimentables que podría tener una estructura que consuma los mismos materiales 
pero que este diseñada óptimamente. 
12 
 
2. Objetivos 
 
2.1 Objetivo General 
 
 Estudiar la eficiencia en desarenadores para sistemas de acueductos municipales mediante un 
modelo físico a escala reducida y un nivel de complejidad específico. 
 
2.2 Objetivos Específicos 
 
 Determinar el nivel de complejidad para el cual las aguas del rio Arzobispo puedan 
satisfacer la demanda de dotación. 
 
Diseñar un desarenador que cumpla con las especificaciones básicas planteadas en el 
RAS 2000. 
 
Construir de un modelo físico a escala reducida mediante los parámetros de similitud de 
Froude para llevar a cabo ensayos de remoción de partículas sedimentables en el laboratorio. 
 
Realizar modificaciones en parámetros físicos del modelo a escala para comparar el 
comportamiento de la eficiencia. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
3. Marco Referencial 
 
3.1 Antecedentes 
 
 Los tanques desarenadores son estructuras hidráulicas diseñadas con el fin de remover las 
partículas suspendidas que transporta el agua desde la captación. Antiguamente era un 
componente que no se tenía en cuenta y su importancia se vio reflejada cuando se presentaban 
daños en el sistema de transporte debido a la abrasión generada por las partículas que arrastraba 
el flujo y se implementaron una suerte de filtros para atraparlas. Posteriormente se implementa 
una estructura cuya función es la de remover las partículas y su construcción se hacía de manera 
empírica y de acuerdo a la experiencia en la instalación de la estructura en otros lugares, lo que 
resultaba en una remoción distinta en cada sitio. 
 
No hay registro exacto de cuando se realizó el primer tanque desarenador, pero, a medida 
que transcurre el tiempo se han ido integrando al proceso de diseño algunos parámetros del 
comportamiento del flujo que pueden afectar su función. ASCE & CSSE (1971) plantearon unas 
bases para el diseño de plantas de tratamiento de agua que integran los tanques desarenadores al 
proceso de potabilización y los contempla como pieza importante en el funcionamiento de la 
estructura completa. Mesa & Moncada (1992) hacen un análisis de la influencia que tiene en la 
eficiencia de los desarenadores la turbulencia del flujo. 
 
Mediante la implementación del Reglamento Técnico para el Sector de Agua potable y 
Saneamiento básico RAS 2000 en el 2000 se implementó una forma sencilla y simplificada de 
diseñar tanques desarenadores que ha sido elreferente de diseños en Colombia desde entonces. 
 
 Cualla (2003) plantea un método de diseño basándose en las normas colombianas para el 
diseño de desarenadores teniendo en cuenta la eficiencia deseada y el comportamiento hidráulico 
teórico que presentan las partículas en decantación, sin embargo, se deja una proporcionalidad de 
los desarenadores y componentes internos que queda a definición del diseñador. 
14 
 
3.2 Marco teórico 
 
 En Colombia son muy utilizados los tanques desarenadores para la remoción de partículas, 
sin embargo, la mayoría de ellas no están construidas con parámetros mínimos de 
funcionamiento que garanticen que cumplen con su labor, como es el caso de algunos municipios 
ubicados en la zona rural del país que cuentan con un tanque sin estructura interna que se 
asemeja más a una alberca y que “cumple” la función de desarenador. Teniendo en cuenta la 
situación precaria con la que cuentan gran parte de los asentamientos poblacionales del país y el 
afán por mejorar la calidad de vida mediante el acceso a los recursos básicos con los que debe 
contar una población se hace necesario estudiar la manera de garantizar un insumo fundamental 
como lo es el agua potable y plantear una normativa para controlar los diseños y construcción de 
estructuras hidráulicas dirigidas a abastecer de agua potable las ciudades, municipios y demás 
agrupaciones poblacionales establecidas. 
 
Los desarenadores cumplen una función importante puesto que al remover partículas 
sedimentables del agua cruda disminuye el daño por abrasión de las tuberías de conducción lo 
que puede afectar a granjeros y campesinos que la utilizan para regar sus plantaciones y dar de 
beber a sus animales, además, no es lo ideal consumir agua sin tratamiento previo pero en 
algunas locaciones el desarenador es lo único con lo que se cuenta por ende es imperativo que 
esta estructura funcione adecuadamente para que al consumirla los pobladores no se vean tan 
afectados. 
 
Solo hasta el año 2000 se adopta el reglamento técnico para unificar los conceptos y 
estandarizar la forma en que se diseñan los sistemas de acueducto y alcantarillado en el país, 
incluyéndose en dicho documento los tanques desarenadores. A partir de aquí se han realizado 
una serie de modificaciones a la norma encaminadas a mejorar la manera de clasificación de la 
población y aspectos legales. 
 
15 
 
figura 1 Distribución rural del país 
 
Fuente: Ficha técnica población rural, recuperado el 27/04/15 
https://www.dane.gov.co/files/investigaciones/pib/ambientales/Cepal/Poblacion_rural.pdf 
 
 
3.2.1 Método de diseño López Cualla 
 
En el diseño de tanques desarenadores, se toma como punto de partida las partículas 
suspendidas en el agua y que se clasifican según su diámetro (López Cualla, 2003). Ya que se 
busca remover las partículas hasta el tamaño de arenas que transporta sistema del cual se extrae 
el líquido para el sistema de abastecimiento. Se trata de una estructura de tanque rectangular 
ubicada lo más cercano posible a la captación para evitar obstrucciones en la tubería. Por el cual 
pasa el agua y mediante un proceso de sedimentación son removidas del flujo las arenas. 
Los tanques desarenadores se componen de cinco zonas a saber: 
figura 2 Zonas del tanque desarenador 
 
Fuente: Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, segunda edición, julio de 2003, pag. 186, López Cualla 
16 
 
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. 
ZONA II: Entrada al desarenador. Constituida entre la cámara de aquietamiento y una cortina, 
la cual obliga a las líneas de flujo a descender rápidamente y así sedimentar las partículas más 
grandes inicialmente. 
ZONA III: Zona de sedimentación. Es donde se sedimentan el resto de partículas y donde se 
aplica con rigor las leyes de sedimentación. 
ZONA IV: Salida del desarenador. Constituida por una pantalla sumergida, el vertedero de 
salida y un canal de recolección. 
ZONA V: Almacenamiento de lodos. Comprende el volumen entre la cota mínima de la zona 
útil (ZONA III) y el fondo del tanque. El fondo cuenta con pendientes longitudinales y 
transversales que llevan a una tubería de desagüe. 
 
Al iniciar el proceso de diseño se realizan una serie de suposiciones y se establecen 
parámetros iniciales: 
Periodo y caudal de diseño: El periodo de diseño del desarenador es en general el mismo de la 
estructura captación y puede ampliarse en etapas sucesivas hasta el horizonte de diseño. El 
dimensionamiento debe permitir el paso del caudal máximo diario hacia la planta de tratamiento. 
 
Número de unidades: Se recomienda que el sistema esté compuesto por dos módulos en 
paralelo, esto permite mayor flexibilidad en el funcionamiento cuando alguno de los dos no esté 
funcionando por cuestiones de mantenimiento. 
 
Paso directo: Debe existir una tubería de paso directo para el caso de emergencias. 
 
Relación longitud a 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. 
 
Profundidades mínima y máxima: La profundidad mínima especificada es de 1.5m y la 
máxima de 4.5m. 
 
17 
 
Profundidad de almacenamiento de lodos y pendientes de la placa de fondo: Se recomienda 
una relación de longitud de profundidad de almacenamiento de lodos de aproximadamente 10/1. 
La profundidad típica esta entre 0.75m y 1.5m. la pendiente debe estar comprendida entre 5% y 
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. 
 
Periodo de retención hidráulico: El tiempo que tarde una partícula de agua en entrar y salir del 
tanque debe fluctuar entre 30min. Y 4hrs. Al final del horizonte de diseño, el periodo de 
retención debe tender a ser corto, mientras que al comienzo debe tender a ser largo. 
 
Carga hidráulica superficial: Esta carga, definida como el caudal puesto por área superficial, 
debe estar entre 15 y 80 m³/m² *d. Al final del periodo de diseño la carga superficial será alta y al 
comienzo será baja. 
 
 
Teoría de la sedimentación 
Esta teoría fue desarrollada por Hazen y Stokes. En esta se concluye que la velocidad de 
sedimentación de una partícula es directamente proporcional al cuadrado de esta. 
 
𝑉𝑠 =
𝑔
18
(𝜌𝑠−𝜌)
𝜇
𝑑2 = 𝐾 ∗ 𝑑² [Ec. 1] 
Donde: 
 Vs = Velocidad de sedimentación de la partícula (m/s) 
 g = Aceleración de la gravedad (982m/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) 
 
 
 
 
18 
 
Tabla 1 Viscosidad cinemática del agua 
viscosidad cinemática del agua 
 
temperatura °c viscosidad cinemática (cm²/s) temperatura °c viscosidad cinemática (cm²/s) 
0 0,01792 18 0,01059 
2 0,01763 20 0,01007 
4 0,01587 22 0,0096 
6 0,01473 24 0,00917 
8 0,01386 26 0,00876 
10 0,01308 28 0,00839 
12 0,01237 30 0,00804 
14 0,01172 32 0,00772 
15 0,01146 34 0,00741 
16 0,01112 36 0,00713 
Fuente: adaptada del libro elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, López Cualla, segunda edición, julio 2003 
 
 
Para el estudio de la sedimentación se hacen unas suposiciones teóricas a saber: 
 
 El flujo se reparte de forma uniforme a través de la sección transversal (w) 
 El agua se desplaza con velocidad uniforme, es decir, aceleración = 0 
 Toda partícula que toque el fondo del tanque será removida 
 
Además, todo el proceso de estudio se hace sobre una partícula crítica que es la que tiene 
menos diámetro (d) y es la que mayor trayectoria debe realizar hasta el fondo del tanque puesto 
que llega casi en la superficie del flujo. 
 
figura 3 Trayectorias de partículas en el sedimentador 
 
Fuente: Elementos de diseñopara acueductos y alcantarillados, segunda edición, julio de 2003, pag. 188, López 
Cualla 
19 
 
Primero se remueven las partículas con misma velocidad vertical Vo, sin importar desde 
que punto ingresen al tanque desarenador. Igualmente, las partículas con Vs mayor a Vo, y las 
partículas con Vs menor a Vo serán removidas dependiendo del punto de entrada al tanque. 
 
 
Por semejanza de triángulos: 
 
𝐿
𝑉ℎ
=
𝐻
𝑉𝑜
=>
𝐿𝑊
𝑉ℎ𝑊
=
𝐻
𝑉𝑜
=>
𝑉
𝑄
=
𝐻
𝑉𝑜
[Ec. 2] 
 
Donde V es el volumen del tanque y Q es el caudal, la velocidad de partícula Vo será: 
 
𝑉𝑜 =
𝐻𝑄
𝑉
=> 𝑉𝑜 =
𝑄
𝐴
[Ec. 3] 
 
Siendo A el área superficial del tanque desarenador. 
Según la ecuación de Stokes: 
 
𝑉𝑠 =
𝑔
18
(𝜌𝑠 − 𝜌)
𝜇
𝑑2 = 𝐾 ∗ 𝑑² 
 
Reemplazando la velocidad de la partícula [Ec. 3]: 
 
𝐾 ∗ 𝑑2 =
𝑄
𝐴
=> 𝑑 = √
𝑄
𝐾𝐴
[Ec. 4] 
 
En cuanto al tiempo de retención se tiene que V/Q es el periodo de retención hidráulico y H/Vo 
es el tiempo que tarda la partícula critica es ser removida, por tanto, se debe cumplir: 
 
𝑉
𝑄
𝐻
𝑉𝑠
= 1[Ec. 5] 
 
Debido a que el flujo dentro del tanque no se distribuye de forma uniforme porque posee 
zonas muertas, el viento en la superficie también influye y la limitación de las pantallas 
difusoras, no cumple con la teoría inicial por tanto habrá partículas sedimentadas con Vs menor a 
Vo. Es por esto que se adopta un factor de seguridad en función de: 
 
1. Porcentaje de remoción de partículas 
 
%𝑟𝑒𝑚𝑜𝑠𝑖𝑜𝑛 =
𝑁° 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑉𝑠<𝑉𝑜
𝑁° 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛 𝑉𝑠 ≥𝑉𝑜
∗ 100[Ec. 6] 
 
2. Grado del desarenador (n) 
 
 n=1 :deflectores deficientes o ausencia de ellos 
 n=2 :deflectores regulares 
 n=3 :deflectores buenos 
20 
 
 n=5 a 8 :deflectores muy buenos 
 n-> ∞ :caso teórico 
 
por tanto: 
 
𝜃
𝑡
=
𝑉
𝑄
𝐻
𝑉𝑠
=
𝑉𝑠 𝑉
𝑄𝐻
= 𝑉𝑠
𝐴
𝑄
=
𝑉𝑠
𝑄
𝐴
=
𝑉𝑠
𝑉𝑜
[Ec. 7] 
 
Donde: 
 Vs: velocidad de sedimentación efectiva 
 Vo: velocidad de sedimentación teórica 
 
𝑉𝑠
𝑉𝑜
: número de Hazen 
El factor θ/t se determina por medio de la siguiente tabla 
 
tabla 2 Numero de Hazen 
Numero de Hazen (Vs/Vo) 
Remoción (%) 
condiciones 87,5 90 15 70 65 60 55 50 
n-1 7 4 3 2,3 1,8 1,5 1,3 1 
n-3 2,75 1,68 0,78 
n-4 2,37 1,52 0,73 
máximo teórico 0,88 0,75 0,6 
Fuente: adaptada del libro elementos de diseño para acueductos y alcantarillados, López Cualla, segunda edición, julio 2003. 
 
Para que el tanque desarenador funcione adecuadamente debe cumplir las siguientes condiciones: 
a. Vh<20Vs 
b. 9<Vh/Vo<15 
c. La velocidad horizontal debe ser menor a la velocidad de arrastre para evitar que las 
partículas del fondo se vuelvan a elevar y suspender en el agua: 
𝑉ℎ < 𝑉𝑟 = √
8𝑘
𝑓
𝑔(𝜌𝑠 − 𝜌)𝑑[Ec. 8] 
 
 
 
21 
 
3.3 Principio de similitud 
 
 La mayoría de eventos que ocurren en la naturaleza no son fáciles de comprender con un 
modelo establecido, especialmente en el campo de la ingeniería hidráulica, donde los parámetros 
dependen de un sinnúmero de eventos externos que son impredecibles y por tanto difíciles de 
modelar matemáticamente. Esta es la razón por la cual se hace necesario desarrollar técnicas un 
tanto empíricas que proporcionan soluciones aplicables. 
 
 Al utilizar un modelo matemático se pueden realizar simplificaciones en el problema puesto 
que estos modelos están ligados a unas condiciones que para favor de nosotros «facilitan» la 
comprensión de los fenómenos al idealizar los eventos. Vergara Sánchez (1993) define un 
modelo a escala como el prototipo que representa el objeto real y los fenómenos que ocurren en 
su funcionamiento. Esto quiere decir que cualquier magnitud física que sea medida en el modelo 
a escala representa el funcionamiento del objeto real, al extrapolarlas a este. Ahí radica la 
importancia de las modelaciones a escala reducida las cuales nos permiten entender y medir el 
comportamiento real de las estructuras modeladas. 
 
 Para que el modelo pueda ser utilizado y sus datos arrojados sean de utilidad, sus magnitudes 
y las de la estructura real deben estar relacionadas por una constante, es decir, si se toma una 
magnitud del prototipo y se compara con su homóloga en la estructura real, el resultado 
permanecerá constante. 
 
𝐴𝑝
𝐴𝑚
= 𝐶𝑡𝑒 [Ec. 9] 
 
Donde: 
 Ap: magnitud física medida en el prototipo 
 Am: magnitud homologa en el modelo 
 
Para que un modelo y un prototipo sea similar, no es suficiente con que cumpla las 
similitudes geométricas y cinemáticas, también se deben tener en cuenta la acción de las fuerzas 
sobre las partículas del fluido, Vergara Sánchez (1993) 
22 
 
3.4 Modelos físicos a escala reducida 
 
 Para que un modelo físico a escala reducida funcione debe cumplir con el principio de 
similitud geométrica, cinemática y dinámica, las cuales relacionan las magnitudes homologas 
entre el prototipo y el modelo. 
 
 La escala se define como el resultado de dividir la magnitud del prototipo entre la magnitud 
del modelo: 
 
𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 =
𝐴𝑝
𝐴𝑚
[Ec. 10] 
 
 En la Figura 4 se puede ver como la proyección desde el centro homologo intercepta los 
puntos de ambos (modelo y prototipo) entrelazándolos en la relación de similitud que existe entre 
estos. Usando esta figura se puede relacionar las magnitudes físicas del modelo y el prototipo 
que da como resultado la escala de longitud EL. 
 
La similitud cinemática hace referencia al movimiento del sistema y para que esta se cumpla 
es necesario que la escala de longitud EL ofrezca las condiciones adecuadas para que el 
movimiento sea homólogo en ambos sistemas. 
 
figura 4 Proyección lineal del sistema modelo-prototipo 
 
Fuente: Vergara Sánchez, M (1993). Técnicas de modelación en hidráulica. México D.F. Editorial Alfa omega. 
23 
 
tabla 3 Condiciones de similitud de Froude 
Parámetro Condición de similitud de Froude 
Longitud (EL) EL 
Área (EA) EL2 
Volumen (EVol) EL3 
Tiempo (ET) EL1/2 
Velocidad (EV) EL1/2 
Caudal (EQ) EL5/2 
Nota: Fuente: Adaptado de Vergara Sánchez, M (1993). Técnicas de modelación en hidráulica. México D.F. Editorial 
Alfa omega. 
 
 La anterior tabla nos permite obtener las distintas escalas partiendo del principio de similitud 
de Froude, garantizando un comportamiento similar en el prototipo. 
 
 
3.5 Condición de similitud de Froude 
 
Cuando se realizan modelos hidráulicos es fundamental determinar el tipo del sistema de 
flujo, el cual definirá las modelaciones y suposiciones que se deben tener en cuenta para dar 
solución al mismo. 
Cuando se tratan modelos de estuarios, ríos o canales, se habla de sistemas de flujo a 
superficie libre, y de esa clasificación se obtienen los modelos que evalúan el comportamiento de 
acuerdo a cambios en los patrones de flujo debido a modificaciones en el cauce o el 
emplazamiento de estructuras dentro del flujo. En este tipo de sistemas predomina la basta área 
que lo compone y por ende las fuerzas de fricción; el flujo se da por efectos de la gravedad y son 
de orden turbulento. 
Al usar estos modelos hidráulicos también se resuelven problemas con flujo a superficie libre 
en otros sistemas como lo son las estructuras hidráulicas tratadas aisladamente y que también 
cumplen los criterios del modelo (flujo por efecto de gravedad, y predominación de fuerzas de 
fricción). 
 Para dar satisfacción a la similitud se establecen fronteras dentro del modelo las cuales 
establecen las semejanzas de los campos de velocidad y aceleraciones que inducen al 
cumplimiento de las similitudes de fuerzas, inercia, gravedad, viscosidad, presión, etc. Y que a 
24 
 
su vez todas dependan o se relacionen directamente con la escala geométrica que es el punto de 
partida. 
En un flujo unidireccional a superficie libre que es gradualmente variado y no permanentese 
obtiene la siguiente expresión: 
𝛿𝑣
𝛿𝑡
+ 𝑣
𝛿𝑣
𝛿𝑥
=
1
𝜌
𝛿𝜌
𝛿𝑥
− 𝑔
𝑣|𝑣|
𝐶2𝑑
[Ec. 11] 
Esta es la ecuación que se aplica a el modelo y el prototipo 
Donde: 
 V = velocidad media del flujo 
 g = aceleración debida a la gravedad 
 d = es el tirante 
 c = es el coeficiente de fricción de Chezy 
 t = tiempo 
Teniendo en cuenta que las fuerzas de inercia y presión son las que preponderan en el modelo, 
se obtiene: 
𝐸𝜌 =
(𝜌𝑔𝑑+𝜌𝑔𝑧)𝑝
(𝜌𝑔𝑑+𝜌𝑔𝑧)𝑚
= 𝐸𝜌𝐸𝑔𝐸𝑑 [Ec. 12] 
Dado que Ed=Ez 
Resulta 
𝐸𝑣
√(𝐸𝑔𝐸𝑑)
= 1 [Ec. 13] 
Esta es la condición de similitud de Froude. 
 
Y partiendo de esta condición se establecen las escalas para el prototipo expresadas en la tabla 
3. 
3.6 Marco legal 
 
Para desarrollar este trabajo de investigación practico se tomaron a consideración los 
siguientes: 
Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico, expedido mediante 
Resolución No. 1096 del 17 de noviembre de 2000. 
NORMA INV. E-122-07 y NTC 1522 para la realización de granulometría por tamizado. 
25 
 
4. Desarrollo del Proyecto 
 
4.1 Determinación de la escala 
 
Siendo escogido el principio de similitud de Froude para desarrollar el modelo a escala 
reducida, se procede a determinar la escala geométrica ya que esta es el punto de partida. 
Se tuvo en cuenta que el prototipo sería soportado por una estructura de canal existente en el 
laboratorio de hidráulica que se encuentra en las instalaciones de la universidad, por lo que este 
no podrá exceder su ancho en 0.5m. y teniendo en cuenta este factor se decide utilizar una 
medida que arroje una escala sencilla de trabajar por motivos constructivos. 
 
 
Utilizando la ecuación 10 se determina la escala a trabajar. 
 
𝐸𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 =
𝐴𝑝
𝐴𝑚
 
Escala escogida: 
10 =
𝐴𝑝
𝐴𝑚
 
A partir de esta conjetura, habiendo diseñado el prototipo, se determinarán las demás escalas 
necesarias para construir el modelo. A saber: 
 
 
 
 
tabla 4 Definición de escalas 
Parámetro Relación Escala 
longitud EL 10 
velocidad Ev 3,162 
tiempo ET 3,162 
área EA 100 
caudal EQ 316,22 
 
Nota: Fuente: Desarrollada a partir de los parámetros de la tabla 3 
26 
 
4.2 Planteamiento del prototipo 
 
 Con el fin de ejercer el mayor control posible sobre los ensayos y tener valores que no se 
separen de la realidad, se optó por escoger un cauce real sobre el cual se tomarían los datos 
iniciales. Este fue el rio arzobispo a la altura del parque nacional ya que en es un rio que ha sido 
canalizado y en este sector presenta una sección recta de 25m, constante en dimensiones y 
pendiente, lo que permite hacer una medición de variables en el de forma más precisa. Además, 
el caudal medio que corre por el cause (46 lts/s) concuerda con el caudal necesario para abastecer 
poblaciones de hasta 10.000 habitantes, lo que equivale a 819 municipios del territorio nacional, 
es decir, el 73% de la totalidad de municipios del país al 20103. 
 Para realizar la medición del caudal líquido del rio se utilizó el método de los flotadores, el 
cual consiste en delimitar una sección constante de mínimo 20 metros de longitud, arrojar 
flotadores a través de ella y contabilizar el tiempo que tardan en realizar el recorrido, seguido se 
calcula la velocidad y se multiplica por el factor de rugosidad del fondo del rio y se multiplica 
por el área de la sección para obtener el caudal que lo transita. 
 Para realizar la medición del caudal solido que arrastra el rio se utilizó una trampa de tela fina, 
la cual fue instalada de tal manera que todo el flujo del rio la atraviese, luego de un tiempo 
transcurrido se recoge el material atrapado en ella, se pesa y se divide en el tiempo que tardó en 
ser recolectado. 
 
tabla 5 Secciones del rio en estudio tomadas cada dos metros 
SECCIONES DEL RIO (C/2m) 
SECCION L (m) h (m) 
1 (0m) 1,620 0,110 
2 (2m) 1,625 0,104 
3 (4m) 1,630 0,107 
4 (6m) 1,630 0,111 
5 (8m) 1,640 0,109 
6 (10m) 1,640 0,098 
7 (12m) 1,633 0,100 
8 (14m) 1,650 0,104 
9 (16m) 1,647 0,102 
 
3 Reagrupación de municipios colombianos según características de ruralidad, ing. Forestal Gabriel Jaime Posada 
Hernández, Universidad Nacional sede Medellín, Facultad de Arquitectura, Escuela de planeación urbano Regional 
2010 
27 
 
10 (18m) 1,641 0,104 
11 (20m) 1,640 0,103 
 
Nota: Fuente: Autores. 
 
 
tabla 6 Calculo del caudal liquido 
ENSAYO 
No. 
TIEMPO 
(S) 
VELOCIDA 
(m/s) 
CAUDAL L. 
(m³/s) 
1 23,32 0,858 0,047 
2 24,95 0,802 0,044 
3 23,58 0,848 0,047 
4 23,74 0,842 0,046 
5 25,62 0,781 0,043 
6 24,13 0,829 0,045 
7 23,54 0,850 0,047 
8 23,12 0,865 0,047 
9 23,76 0,842 0,046 
10 24,38 0,820 0,045 
11 25,67 0,779 0,043 
12 21,15 0,946 0,052 
13 23,94 0,835 0,046 
14 23,57 0,849 0,047 
15 24,22 0,826 0,045 
16 24,01 0,833 0,046 
17 24,89 0,804 0,044 
18 24,05 0,832 0,046 
19 23,28 0,859 0,047 
20 25,19 0,794 0,044 
Σ 24,006 0,835 0,046 
Nota: Fuente: Autores. 
 
 
El material solido obtenido en las muestras de campo debió ser sometido a una serie de 
ensayos para determinar, el caudal sólido y la granulometría, ya que estos parámetros son 
necesarios para preparar las pruebas de laboratorio, los resultados obtenidos son los siguientes: 
28 
 
tabla 7 Calculo del caudal sólido 
ENSAYO 
No. 
TIEMPO 
(S) 
MASA 
(gr) 
CAUDAL S. 
(gr/s) 
1 5,21 268,8 51,593 
2 4,83 258,9 53,602 
3 5,93 311,4 52,513 
4 5,79 308,8 53,333 
5 5,31 289,5 54,520 
6 5,53 283,7 51,302 
7 5,44 294,5 54,136 
8 4,92 247,1 50,224 
9 5,03 259,8 51,650 
10 5,23 272,5 52,103 
11 5,15 275,1 53,417 
12 5,19 274,8 52,948 
13 5,32 281,0 52,820 
14 5,08 260,6 51,299 
15 4,97 263,1 52,938 
16 5,17 268,3 51,896 
17 5,09 271,4 53,320 
18 5,13 261,9 51,053 
19 5,02 264,4 52,669 
20 5,1 262,7 51,510 
Σ 5,222 273,915 52,442 
Nota: Fuente: Autores. 
 
 
tabla 8 Granulometría del material de prueba 
TAMIZ material utilizado 500 gr 
N° tamiz " cm w rete. (gr) % retenido %pasa 
 3/4 0,75 1,91 0 0,00 100,00 
 3/8 0,375 0,95 2,3 0,46 99,54 
4 0,25 0,64 3,8 0,76 98,78 
8 0,125 0,32 39,5 7,90 90,88 
10 0,1 0,25 19,3 3,86 87,02 
16 0,063 0,16 59,6 11,92 75,10 
20 0,05 0,13 53,1 10,62 64,48 
30 0,033 0,08 28,5 5,70 58,78 
40 0,025 0,06 87,4 17,48 41,30 
50 0,02 0,05 98,2 19,64 21,66 
29 
 
80 0,013 0,03 57,3 11,46 10,20 
100 0,01 0,03 32,7 6,54 3,66 
120 0,008 0,02 8,3 1,66 2,00 
200 0,005 0,01 9,4 1,88 0,12 
 sumatoria 499,4 99,88 
Nota: Fuente: Autores. 
 
 
 
figura 5 Granulometría del material de prueba 
 
 Fuente: Autores 
 
 
 Estos caudales son los que se adoptan como referencia para realizar el diseño del tanque 
desarenador. Debido a que el cauce del rio se encuentra recubierto por ladrillo y los cauces de 
los cuales se toma el agua para el sistema de acueducto en los municipios no lo está, se adopta 
una partícula critica de diámetro equivalente a la mitad del diámetro de partícula mínimo 
(0,01cm) que arrojo la granulometría. 
A partir de los resultados de la granulometría se puede preparar el material para los ensayos, 
el cual consiste en una muestra de arena preparada en el laboratorio que tenga la misma 
distribución granulométrica que presenta la muestra tomada en el rio Arzobispo. 
 
 
 
 
 
 
1,91 0,95 0,64 0,32 0,25 0,16 0,13 0,08 0,06 0,05 0,03 0,03 0,02 0,01
Series1 100,0 99,54 98,78 90,88 87,02 75,10 64,48 58,78 41,30 21,66 10,20 3,66 2,00 0,12
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
100,00
%
 p
as
a
diametro de la particula (cm)
GRANULOMETRIA MATERIAL DE PRUEBA 
30 
 
4.3 Diseño del modelo 
 
A partir de la escala establecida para la relación modelo-prototipo, se pueden calcular las 
variables que influyen en el comportamiento del tanque desarenador y que no se separe de la 
realidad del comportamiento en un modelo real. Por tanto, se utilizará la tabla 4para realizar el 
cálculo de dichos valores. 
 
Partiendo del caudal calculado que se encuentra en la tabla 6 se puede deducir el caudal 
necesario para el funcionamiento del modelo y así poder realizar su diseño, el cual es de 0,23 
lts/s. 
Ya con este caudal de diseño se procede a realizar el diseño del tanque desarenador a escala 
reducida según López Cualla, (2003) y comprobando que se cumplan los parámetros que 
aseguran que el modelo ofrece resultados que se pueden extrapolar al prototipo. 
 
A continuación, se expresan las dimensiones del modelo y factores de cálculo para el mismo. 
 
altura asumida del tanque H (cm) 180 
densidad relativa arena Ss (gr/cm³) 2,65 
tamaño de la particula (cm) 0,005 
temperatura (°C) 22 
ϑ en función de la temperatura(cm²/s) 0,00964 
velocidad de sedimentación (cm/s) 0,23 
tiempo ideal de sedimentación (s) 772,0 
porcentaje de remoción 80 
grado de deflectores 4 
θ/t 1,98 
tiempo real en desarenador (s) 1530 
capacidad del tanque (m³) 70,00955 
área superficial (m²) 38,9 
proporción de lados 1;2 
ancho (m) 4,50 
31 
 
largo (m) 9,00 
VH (m/s) 0,0056491 
VR (cm/s) 11,38441918 
N Reynolds 0,120996733 
Hv 0,2322240 
 
Φ ORIFICIOS Δ ENTRE ORIF. (cm) 
6" 3 
AREA ORIFIO (m²) N° ORIFICIOS 
0,0182 89 
N° ORIFICIOS H. N° ORIFICIOS V. 
24 4 
Nota: Fuente: Autores. 
 
tabla 9 Comparación de medidas físicas entre en prototipo y el modelo 
ASPECTO FISICO MEDIDA EN PROTOTIPO (m) MEDIDA EN MODELO (m) 
LARGO 8,0 0,80 
ANCHO 4,0 0,40 
PROFUNDIDAD 4,5 0,45 
ANCHO DE LA 
CAMARA DE 
AQUIETAMIENTO 
ANCHO: 1,4 
 
0,14 
 
Nota: La ubicación de los componentes internos obedecen la distribución propuesta por López Cualla (1993) Fuente: 
Autores. 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 
figura 6 Dimensiones del modelo y el prototipo 
 
 
 Fuente: Autores 
 
4.4 Funcionamiento del modelo 
 
 Para que el modelo funcione de forma correcta se deben tener en cuenta los componentes 
externos que afectan el comportamiento del sistema con el fin de generar un ambiente 
controlado, estos son: 
 
33 
 
4.4.1 Ubicación física 
 
El modelo estará instalado dentro del canal de acrílico que se encuentra en las instalaciones 
de laboratorios de la Universidad de la Salle con el fin de poder controlar la pendiente del 
modelo y darle soporte para evitar daños en la estructura física de este. 
 
figura 7 Canal de soporte y tanque de almacenamiento 
 
Fuente: Autores 
 
 
 
4.4.2 Suministro del caudal 
 
 El suministro del caudal está a cargo de una motobomba sumergible de 5 HP, la cual estará 
dentro de un tanque de almacenamiento que portará el agua que necesita el sistema para 
funcionar, debido a que el caudal necesario es muy bajo, no se requiere una motobomba de 
grandes capacidades. Mediante tubería de pvc se transporta el agua hasta el punto de llegada al 
tanque desarenador que estará constituido por una bandeja que soportará el material solido que se 
arrastrará y que debe concordar con el caudal sólido y tener las características granulométricas 
que presentó la muestra, y la salida del desarenador retorna el agua al tanque con el fin de poder 
recircularla. 
34 
 
4.4.3 Modelo a escala reducida 
 
 El modelo se realiza en acrílico de 5mm de espesor puesto que es resistente y liviano 
facilitando el proceso constructivo, este se ubicará dentro del canal de soporte que aportará más 
resistencia. Las pantallas deflectoras son removibles puesto que son un parámetro de estudio, lo 
que permite cambiar la distribución de los orificios y el ángulo de inclinación de la pantalla. y la 
cámara de aquietamiento está dotada de topes plásticos que permiten la instalación del sistema de 
reducción de energía en esta. 
4.5 Parámetros estudiados 
 
 Teniendo en cuenta que las variables que más afectan el funcionamiento de la estructura son 
las pantallas deflectoras (su ubicación y distribución de orificios) y la cámara de aquietamiento, 
serán los parámetros que se modificarán para evaluar la variación en la eficiencia con cada 
modificación. Para esto se construyen 3 tipos de pantallas las cuales se pueden ubicar en 3 
posiciones distintas y también se usan 3 modificaciones en la cámara de aquietamiento, lo que 
resulta en 27 configuraciones posibles, que son las que se van a estudiar. 
 
Los criterios para las configuraciones parten de tres puntos: para la distribución de las 
perforaciones se tiene en cuenta las tres figuras geométricas que transportan de mejor forma el 
flujo (rectangular, circular y trapezoidal). Para la inclinación de las pantallas se tiene en cuenta el 
direccionamiento del flujo (hacia arriba, hacia abajo y lineal). Para la configuración de la cámara 
de aquietamiento se instalan componentes que disminuyen la energía y lugar de descarga del 
flujo. 
 
35 
 
 
figura 8 Esquema del modelo físico 
 
Fuente: Autores 
 
A continuación, se presentan las configuraciones de los parámetros y parámetros que se 
tienen en cuenta para realizar la modelación: 
 
 
figura 9 Distribución de orificios y ángulos de inclinación 
 
Nota: las medidas están dadas en cm Fuente: Autores. 
 
36 
 
figura 10 Modificaciones realizadas a la cámara de aquietamiento 
 
Nota (a): la tercera configuración se toma como la cámara sin modificaciones 
Nota (b): las medidas están dadas en cm 
Fuente: Autores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
tabla 10 Configuraciones establecidas para los ensayos 
37 
 
combinación Cámara de aquietamiento Inclinación de la 
pantalla 
Distribución de los 
orificios 
1 Sin modificación 
 
2 Sin modificación 
 
3 Sin modificación 
 
4 Sin modificación 
 
5 Sin modificación 
 
6 Sin modificación 
 
7 Sin modificación 
 
8 Sin modificación 
 
9 Sin modificación 
 
10 Flujo horizontal 
 
 
38 
 
11 Flujo horizontal 
 
 
12 Flujo horizontal 
 
 
13 Flujo horizontal 
 
 
14 Flujo horizontal 
 
 
15 Flujo horizontal 
 
 
16 Flujo horizontal 
 
 
17 Flujo horizontal 
 
 
18 Flujo horizontal 
 
 
19 Flujo vertical 
 
 
20 Flujo vertical 
 
 
39 
 
21 Flujo vertical 
 
 
22 Flujo vertical 
 
 
23 Flujo vertical 
 
 
24 Flujo vertical 
 
 
25 Flujo vertical 
 
 
26 Flujo vertical 
 
 
27 Flujo vertical 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
40 
 
5. Resultados 
 
5.1 Preparación del modelo a escala 
 
Para la preparación del modelo a partir de las medidas arrojadas luego de realizar el diseño a 
partir de la selección de escalase comenzó por la elección del material de construcción. Se optó 
por realizar el modelo en lámina de acrílico de 5mm de espesor debido a su resistencia y peso, lo 
que facilita la manipulación del prototipo sin correr riesgos de daños debido al sobre peso. 
Inicialmente se construyó un borrador del modelo en cartón paja para analizar en primera 
instancia las dimensiones, proceso constructivo y como encajaba dentro del canal de soporte y 
poder hacer modificaciones de ser necesario y así poder corregir antes de preparar el material 
final. Posteriormente, luego de haber verificado que el modelo cumple con las especificaciones 
se procede a preparar las plantillas de corte, ya que, para obtener mejores acabados y precisión, 
los cortes sobre la lámina de acrílico se realizan con láser y se sueldan las partes entre sí con 
cloruro de metileno (CH2Cl2). 
 
figura 11 Modelo a escala en cartón paja y acrílico 
 
Fuente: Autores. 
 
5.2 Preparación de la muestra de arena que se usará 
 
 Basado en los resultados presentados en la tabla 9 se procede a hacer la preparación de la 
arena que será utilizada en los ensayos. 
En primera instancia se tomó arena proporcionada en el laboratorio de mecánica de 
suelos de la Universidad de la Salle y con una serie de tamices que concuerdan con los usados 
41 
 
para tamizar la muestra de arenadel rio se tamiza la arena proporcionada para separarla por 
tamaños y así luego mezclarla en las proporciones que corresponden a cada tamaño para igualar 
la composición granulométrica de la muestra original. 
Adicionalmente, a la muestra preparada en el laboratorio se le realiza un ensayo para 
determinar el contenido de agua (humedad) que puede contener la muestra según la norma INV 
E-122-07 con el fin de facilitar las mediciones del material removido, ya que al desaguar el 
tanque desarenador el material estará mojado, con esto se evita que al final de cada prueba se 
deba poner el material removido en el horno para que se seque y luego si poder tomar la medida, 
teniendo en cuenta que las muestras utilizadas al iniciar cada prueba estará seca. 
 
 
figura 12 Preparación de la muestra de arena 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
tabla 11 Porcentaje de humedad de la muestra 
 
Fuente: Autores. 
 
Donde: 
 
Wc: masa del recipiente 
W1: peso del material húmedo + peso del recipiente 
W2: peso del material seco + peso del recipiente 
Ww: masa del agua 
Ws: masa partículas 
W: porcentaje de humedad 
 
wc(gr) w1(gr) w2(gr) Ww(gr) Ws(gr) W(%) precision (%) W med (%)
ensayo1 28,3 350 328,1 21,9 299,8 7,30
ensayo2 29,6 350 328,4 21,6 298,8 7,23
1,01 7,27
muestra de material usada para los ensayos
42 
 
5.3 Calibración de caudales 
 
 El proceso de calibración de caudales se realiza en dos etapas; la primera encaminada a 
calibrar el caudal líquido y la segunda el caudal sólido. 
Para calcular el caudal líquido, se realiza el proceso de escalado que consiste en dividir el 
caudal real entre el factor de conversión, se instala el sistema de bombeado que lleva el agua 
desde el tanque de almacenamiento hasta la tubería que abastece el sistema, el proceso de 
calibración se realiza mediante el proceso de prueba y error que consiste en poner a circular el 
agua y mediante el accionar de una válvula controlar la cantidad de líquido que fluye hasta 
encontrar el punto de cierre de la válvula que permite que circule solo el caudal necesario. 
Al realizar la conversión de caudal del flujo cuyo factor de escala es de 316.22 se 
obtienen el caudal líquido y solido aplicando: 
𝑄𝑝 =
𝑄𝑚
𝐸𝑄
 
Donde: 
Qp: caudal del prototipo 
Qm: caudal del modelo 
EQ: escala de caudal 
 
De esta manera se definen el caudal líquido como 0,00022m³/s y caudal solido: 0,1663gr/s. 
este último se extrapola a un minuto debido a que es pequeño y por ende es difícil de controlar, 
de allí: caudal solido: 9.98gr/min. 
Ya que la finalidad de la investigación es evaluar el comportamiento de la eficiencia del 
tanque desarenador en sí, de acuerdo a la modificación de sus componentes internos y su 
influencia en el proceso de sedimentación, no se hace necesario realizarle un proceso de escala al 
tamaño de las partículas a sedimentar. 
 
 
tabla 12 Calibración del caudal líquido 
ensayo tiempo (s) masa agua (gr) volumen (m³) caudal(m³/s) 
1 22,3 5,2 0,0052 0,000233184 
2 21,2 4,7 0,0047 0,000221698 
43 
 
3 22,1 5,1 0,0051 0,000230769 
4 22,3 5,0 0,005 0,000224215 
5 23,3 5,2 0,0052 0,000223176 
6 22,2 5,0 0,005 0,000225225 
7 22,1 4,9 0,0049 0,000221719 
8 22,7 5,2 0,0052 0,000229075 
9 20,9 4,5 0,0045 0,000215311 
10 21,7 4,7 0,0047 0,00021659 
11 22,3 4,9 0,0049 0,000219731 
12 22,0 4,7 0,0047 0,000213636 
13 22,0 4,8 0,0048 0,000218182 
14 22,2 4,8 0,0048 0,000216216 
15 22,1 4,7 0,0047 0,00021267 
16 22,3 4,9 0,0049 0,000219731 
17 22,3 4,8 0,0048 0,000215247 
18 21,5 4,6 0,0046 0,000213953 
19 22,1 4,8 0,0048 0,000217195 
20 22,2 4,9 0,0049 0,000220721 
 caudal pro. 0,000220412 
Fuente: Autores. 
 
 
 
Luego de haber calibrado el caudal liquido se realizaron pruebas de inclinación en la bandeja 
que soporta la arena que entrara al tanque desarenador, determinando que con un ángulo de 43,7° 
se arrastra hacia el sistema aproximadamente 10 gramos cada minuto del material, siendo esta la 
cantidad establecida para realizar los ensayos puesto que es una cantidad que se puede controlar 
de manera más segura. 
Ya que la cantidad de material usado son 1000gr por ensayo, el tiempo de cada ensayo se estima 
en 1h 40min. 
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜
𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜
 [Ec. 14] 
 
5.4 Resultados de las pruebas 
Las configuraciones del modelo (nombradas del 1 al 27) se organizan siguiendo una jerarquía 
en las modificaciones a saber; inicialmente se tiene en cuenta la cámara de aquietamiento, luego 
el ángulo de la pantalla deflectora respecto a la horizontal y por último la distribución de las 
perforaciones, es decir, con la primera cámara de aquietamiento se prueban los tres ángulos de la 
44 
 
pantalla deflectora y a su vez, con cada ángulo se prueban las tres distribuciones, generando así 9 
combinaciones posibles por cada cámara de aquietamiento, para un total de 27 combinaciones 
distintas. 
 
 
Para realizar la gráfica de los resultados obtenidos de las pruebas de laboratorio se agruparon 
los datos de acuerdo a la configuración a la que pertenecen. Para cada configuración se 
realizaron 20 ensayos. Los resultados se grafican por el método de cajas y bigotes, representando 
la agrupación de los datos, los valores atípicos y la simetría de la distribución, lo que permite 
apreciar de mejor forma el comportamiento de los datos obtenidos. 
 
 
figura 13 Representación gráfica de los resultados conf. 1, 2 y 3 
 
Fuente: Autores 
 
%𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =
% 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑐𝑜
% 𝑟𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
= 
83,2
80
= 1,04%[EC. 15] 
. 
 
45 
 
figura 14 Representación gráfica de los resultados conf. 4, 5 y 6 
 
Fuente: Autores. 
 
figura 15 Representación gráfica de los resultados conf. 7, 8 y 9 
 
 Fuente: Autores 
 
46 
 
figura 16 Representación gráfica de los resultados conf. 10, 11 y 12 
 
Fuente: Autores. 
 
figura 17 Representación gráfica de los resultados conf. 13, 14 y 15 
 
 Fuente: Autores. 
 
 
47 
 
figura 18 Representación gráfica de los resultados conf. 16, 17 y 18 
 
 Fuente: Autores 
 
figura 19 Representación gráfica de los resultados conf. 19, 20 y 21 
 
Fuente: Autores. 
 
48 
 
figura 20 Representación gráfica de los resultados conf. 22, 23 y 24 
 
Fuente: Autores 
 
figura 21 Representación gráfica de los resultados conf. 25, 26 y 27 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
49 
 
figura 22 Grafica de promedios de % de remoción unificados 
 
Fuente: Autores. 
 
 
6. Análisis e Interpretación de los Resultados 
 
Aunque los autores recomiendan usar relaciones de ancho largo entre 3:1 y 5:1 con el fin de 
mejorar el funcionamiento, se ha apreciado que un tanque con relación 2:1 funciona igualmente 
bien generando un porcentaje de error de solo 1,04%, lo que para ensayos realizados en 
laboratorio indica que el modelo arroja un buen resultado y es altamente confiable. 
 
Aunque el comportamiento de los parámetros del modelo no es exactamente igual a el 
prototipo, este se encuentra entre los rangos que cumplen las condiciones de verificación; 
20Vs>VH; VR/3>VH; N Reynolds<0,5. Esto agrega confiabilidad al estudio realizado. 
 
 
 La eficiencia se calcula a partir de la cantidad de material removido con respecto a la cantidad 
de material dispuesto para el ensayo (1000gr). 
 
50 
 
 Las mayores eficiencias se presentaron en las configuraciones que incluyen distribución 
rectangular y trapezoidal, al igual que un ángulo de 90° y 60°, y aunque en la última inclinación 
el porcentaje removido disminuye en aproximadamente 2%, la distribución de los datos es menos 
dispersa. Esto sumado a las cámaras con pantallas disipadoras da como resultado el aumento de 
la remoción de material, presentando la mayor remoción la configuración compuesta por: cámara 
con flujo vertical de salida inferior, pantalla a 90° y distribución de orificios rectangular con88,8%, seguida de la configuración que difiere de la anterior por el ángulo de inclinación que es 
de 60° y aunque la eficiencia se reduce a 87,7% los datos están menos dispersos. 
 De igual forma se observa en la figura 22 que el comportamiento de la eficiencia trata de 
igualarse en los casos en que la cámara cuenta con reductores de energía, y aumenta 
aproximadamente en 5%, lo que indica que el principal factor a tener en cuenta en la mejoría de 
la eficiencia es la energía con la que el flujo sale de la cámara de aquietamiento la cual se puede 
reducir mediante procesos disipadores que afecten la velocidad horizontal del flujo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
51 
 
7. Conclusiones y recomendaciones 
 
Después de realizar las 27 modelaciones y evaluar el comportamiento de la eficiencia en 
cada una se encontraron las siguientes conclusiones: 
 
Es posible, desde el punto de vista práctico, mejorar la eficiencia de los tanques 
desarenadores, modificando parámetros que influyen en su comportamiento, sin necesidad de 
modificar los factores iniciales que se encuentran en los libros de texto que se usan actualmente 
como guía en el proceso de diseño de estas estructuras. 
 
La eficiencia del desarenador está ligada en mayor grado a la energía que posee el flujo al 
momento de entrar en la zona II, ya que esta influye en la cantidad de movimiento de las 
partículas, por ende, las configuraciones que contienen una estructura disipadora de energía en la 
cámara de aquietamiento son las que presentan mayor eficiencia, aumentando el grado cuando 
además de disipar la energía el flujo ingresa a la zona de depuración con una cota baja respecto a 
la superficie del flujo. 
 
Teniendo en cuenta que las modificaciones a la cámara de aquietamiento que incluyen 
pantallas para reducir la energía de flujo remueven partículas que se depositan en esta zona, se 
recomienda construir un sistema que permita llevar estos sedimentos a la zona II del tanque 
desarenador y de esta manera evitar la acumulación excesiva de sedimentos en la zona I lo que 
incurriría en una necesidad constante de mantenimiento. Esto se puede realizar agregando 
pendiente al fondo de la zona I o una suerte de canaletas que faciliten el transporte del 
sedimento. 
 
 Se evidencia que la normatividad actual que rige en el país se queda corta con los 
requisitos mínimos de diseño y calidad del líquido que sale de la estructura, y puede que debido a 
esto no se propenda a mejorar los métodos actuales de diseño. 
 
52 
 
 De acuerdo a los resultados obtenidos en los ensayos se recomienda que los diseños de tanques 
desarenadores incluyan mejoras en la estructura de aquietamiento que permitan disipar más 
energía y optimizar el proceso de decantación de las partículas. 
 
 Teniendo en cuenta que los resultados sobre optimización fueron positivos en algunos casos, es 
posible que mediante el estudio de otros modelos se pueda llegar a una función matemática que 
permita optimizar las estructuras involucradas en el comportamiento hidráulico de la estructura y 
así encontrar el diseño ideal y óptimo de los tanques desarenadores convencionales. 
 
No se recomienda usar utilizar ninguna de las configuraciones que incluyan la pantalla deflectora 
con inclinación de 120° y/o distribución circular de los orificios de la pantalla deflectora. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
53 
 
8. Bibliografía 
 
 
Ayala, L (2011). Guía metodológica para la realización de prácticas de laboratorio de hidráulica. 
Bogotá D.C., Colombia: Universidad de la Salle 
 
Cualla, R (2003). Elemento de diseño para acueductos y alcantarillados (2da Ed). Bogotá D.C: 
Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería. 
 
Corcho, F., & Duque, J (2009). Acueductos: Teoría y Diseño. Medellín, Colombia: Editorial 
Universidad de Medellín. 
 
Gómez O, I (2006). Diseño de sistemas de acueductos y alcantarillados basados en la norma 
técnica colombiana RAS-2000. Bogotá D.C. Pontificia Universitaria Javeriana. 
 
Ministerio de desarrollo económico (2000). Reglamento Técnico para el Sector de Agua Potable 
y Saneamiento Básico. Bogotá D.C. Dirección de agua potable y saneamiento básico. 
 
Icontec (2007). Norma técnica colombiana NTC 1522: Ensayo para determinar la granulometría 
por tamizado. Reaprobada 99-11-24. Bogotá D.C. 
 
Instituto nacional de vías ( ). Norma técnica I. N. V. E-122-07: Determinación en laboratorio del 
contenido de agua (humedad) del suelo, roca y mezclas de suelo-agregado. Bogotá D.C. 
 
Vergara, A (1993). Técnicas de modelación en hidráulica. México D.F. Editorial: Alfaomega. 
 
 
 
 
 
54 
 
Apéndice 1: Registro Fotográfico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: Autores. 
figura 24 Proceso de construcción del modelo en cartón paja 
 
Fuente: Autores. 
 
figura 23 Sección escogida del rio 
Arzobispo 
55 
 
figura 25 Ubicación del modelo en el canal de soporte 
 
Fuente: Autores. 
 
 
figura 26 Modelo en acrílico 
 
Fuente: Autores. 
 
 
56 
 
figura 27 Bandeja que soporta el material sólido y entrada a la cámara de aquietamiento 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
figura 28 Pesaje del material para prueba de humedad 
 
Fuente: Autores. 
 
 
57 
 
figura 29 Preparación del material sólido para las pruebas 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
figura 30 Control de arrastre de material solido 
 
Fuente: Autores. 
58 
 
figura 31 Proceso de llenado del tanque desarenador, cámara con pantallas para general flujo 
vertical 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
figura 32 Recolección del material removido 
 
Fuente: Autores. 
 
59 
 
figura 33 Medición del material removido 
 
Fuente: Autores. 
figura 34 Pozo de lodos después de un ensayo 
 
Fuente: Autores. 
 
 
60 
 
figura 35 Pantalla deflectora con inclinación de 90° y distribución trapezoidal 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
 
figura 36 Material retenido en la cámara de aquietamiento 
 
Fuente: Autores. 
 
 
61 
 
Apéndice 2: Organización de datos y cálculo de eficiencias 
 
Las siguientes tablas corresponden a las configuraciones 1 a 9 
 Cámara sin modificación, pantalla a 90°, distribución de orificios rectangular 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 90°, distribución de orificios circular 
 
 
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 833,7 83,4%
2 1000 828,1 82,8%
3 1000 830,5 83,1%
4 1000 822,2 82,2%
5 1000 831,0 83,1%
6 1000 827,3 82,7%
7 1000 839,8 84,0%
8 1000 851,1 85,1%
9 1000 829,1 82,9%
10 1000 830,0 83,0%
11 1000 832,8 83,3%
12 1000 830,1 83,0%
13 1000 829,7 83,0%
14 1000 833,2 83,3%
15 1000 831,5 83,2%
16 1000 833,8 83,4%
17 1000 828,2 82,8%
18 1000 832,7 83,3%
19 1000 832,1 83,2%
20 1000 833,1 83,3%
material removido pro. 83,2%
DESARENADOR PANTALLA 90° DISTRIBUCION RECTANGULAR
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 802,2 80,2%
2 1000 800,0 80,0%
3 1000 803,5 80,4%
4 1000 807,6 80,8%
5 1000 803,6 80,4%
6 1000 798,6 79,9%
7 1000 815,1 81,5%
8 1000 801,2 80,1%
9 1000 800,7 80,1%
10 1000 803,1 80,3%
11 1000 799,1 79,9%
12 1000 802,8 80,3%
13 1000 801,6 80,2%
14 1000 801,9 80,2%
15 1000 800,4 80,0%
16 1000 804,7 80,5%
17 1000 802,1 80,2%
18 1000 802,4 80,2%
19 1000 802,2 80,2%
20 1000 801,8 80,2%
material removido pro. 80,3%
DESARENADOR PANTALLA 90° DISTRIBUCION CIRCULAR
62 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 90°, distribución de orificios trapezoidal 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 60°, distribución de orificios rectangular 
 
 
 
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 814,2 81,4%
2 1000 832,1 83,2%
3 1000827,6 82,8%
4 1000 815,3 81,5%
5 1000 827,4 82,7%
6 1000 830,3 83,0%
7 1000 845,7 84,6%
8 1000 844,3 84,4%
9 1000 828,5 82,9%
10 1000 831,0 83,1%
11 1000 826,7 82,7%
12 1000 819,2 81,9%
13 1000 829,7 83,0%
14 1000 831,3 83,1%
15 1000 833,1 83,3%
16 1000 838,2 83,8%
17 1000 855,6 85,6%
18 1000 843,3 84,3%
19 1000 825,1 82,5%
20 1000 818,9 81,9%
material removido pro. 83,1%
DESARENADOR PANTALLA 90° DISTRIBUCION TRAPEZOIDAL
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 831,1 83,1%
2 1000 831,2 83,1%
3 1000 830,6 83,1%
4 1000 830,2 83,0%
5 1000 829,9 83,0%
6 1000 829,3 82,9%
7 1000 831,2 83,1%
8 1000 831,1 83,1%
9 1000 832,0 83,2%
10 1000 830,2 83,0%
11 1000 830,8 83,1%
12 1000 830,7 83,1%
13 1000 830,1 83,0%
14 1000 832,2 83,2%
15 1000 831,1 83,1%
16 1000 829,8 83,0%
17 1000 830,4 83,0%
18 1000 830,2 83,0%
19 1000 830,1 83,0%
20 1000 830,3 83,0%
material removido pro. 83,1%
DESARENADOR PANTALLA 60° DISTRIBUCION RECTANGULAR
63 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 60°, distribución de orificios circular 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 60°, distribución de orificios trapezoidal 
 
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 825,3 82,5%
2 1000 817,4 81,7%
3 1000 822,5 82,3%
4 1000 820,3 82,0%
5 1000 818,5 81,9%
6 1000 820,2 82,0%
7 1000 821,3 82,1%
8 1000 821,2 82,1%
9 1000 816,0 81,6%
10 1000 822,4 82,2%
11 1000 824,1 82,4%
12 1000 822,5 82,3%
13 1000 819,0 81,9%
14 1000 820,7 82,1%
15 1000 819,8 82,0%
16 1000 818,3 81,8%
17 1000 820,3 82,0%
18 1000 820,3 82,0%
19 1000 820,9 82,1%
20 1000 822,6 82,3%
material removido pro. 82,1%
DESARENADOR PANTALLA 60° DISTRIBUCION CIRCULAR
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 812,5 81,3%
2 1000 812,7 81,3%
3 1000 812,6 81,3%
4 1000 812,1 81,2%
5 1000 811,9 81,2%
6 1000 812,5 81,3%
7 1000 812,7 81,3%
8 1000 810,4 81,0%
9 1000 812,1 81,2%
10 1000 812,5 81,3%
11 1000 812,3 81,2%
12 1000 812,6 81,3%
13 1000 812,1 81,2%
14 1000 811,8 81,2%
15 1000 811,9 81,2%
16 1000 812,0 81,2%
17 1000 812,3 81,2%
18 1000 812,6 81,3%
19 1000 812,4 81,2%
20 1000 812,7 81,3%
material removido pro. 81,2%
DESARENADOR PANTALLA 60° DISTRIBUCION TRAPEZOIDAL
64 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 120°, distribución de orificios rectangular 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 120°, distribución de orificios circular 
 
 
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 682,3 68,2%
2 1000 635,9 63,6%
3 1000 642,6 64,3%
4 1000 700,3 70,0%
5 1000 637,2 63,7%
6 1000 644,4 64,4%
7 1000 636,7 63,7%
8 1000 640,1 64,0%
9 1000 620,3 62,0%
10 1000 643,2 64,3%
11 1000 640,7 64,1%
12 1000 634,2 63,4%
13 1000 639,0 63,9%
14 1000 642,6 64,3%
15 1000 655,7 65,6%
16 1000 641,2 64,1%
17 1000 632,3 63,2%
18 1000 667,5 66,8%
19 1000 642,1 64,2%
20 1000 638,1 63,8%
material removido pro. 64,6%
DESARENADOR PANTALLA 120° DISTRIBUCION RECTANGULAR
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 417,5 41,8%
2 1000 406,3 40,6%
3 1000 411,2 41,1%
4 1000 412,4 41,2%
5 1000 424,3 42,4%
6 1000 410,0 41,0%
7 1000 411,2 41,1%
8 1000 408,2 40,8%
9 1000 409,7 41,0%
10 1000 406,2 40,6%
11 1000 415,8 41,6%
12 1000 417,9 41,8%
13 1000 413,0 41,3%
14 1000 421,7 42,2%
15 1000 391,5 39,2%
16 1000 418,3 41,8%
17 1000 408,7 40,9%
18 1000 411,4 41,1%
19 1000 423,9 42,4%
20 1000 419,6 42,0%
material removido pro. 41,3%
DESARENADOR PANTALLA 120° DISTRIBUCION CIRCULAR
65 
 
Cámara sin modificación, pantalla a 120°, distribución de orificios trapezoidal 
 
Cámara con flujo horizontal, pantalla a 90°, distribución de orificios rectangular 
DESARENADOR PANTALLA 90° DISTRIBUCION RECTANGULAR 
prueba material usado (gr) material en cámara (gr) material removido(gr) % de remoción 
1 1000 55,3 821,5 87,7% 
2 1000 62,1 815,3 87,7% 
3 1000 57,8 819,1 87,7% 
4 1000 58,4 819,4 87,8% 
5 1000 58,1 820,7 87,9% 
6 1000 57,2 821,6 87,9% 
7 1000 54,9 820,1 87,5% 
8 1000 55,2 822,3 87,8% 
9 1000 55,8 821,1 87,7% 
10 1000 55,8 819,3 87,5% 
11 1000 56,2 820,1 87,6% 
12 1000 55,9 820,4 87,6% 
13 1000 55,7 821,9 87,8% 
14 1000 59,1 819,6 87,9% 
15 1000 56,4 820,0 87,6% 
16 1000 55,7 820,7 87,6% 
17 1000 54,6 820,2 87,5% 
18 1000 55,0 819,9 87,5% 
19 1000 55,2 822,4 87,8% 
20 1000 54,7 821,2 87,6% 
 material retenido pro. 56,46 material removido pro. 87,7% 
 
prueba material usado (gr) material removido(gr) % de remoción
1 1000 577,9 57,8%
2 1000 570,5 57,1%
3 1000 579,0 57,9%
4 1000 581,2 58,1%
5 1000 578,3 57,8%
6 1000 574,3 57,4%
7 1000 572,6 57,3%
8 1000 570,3 57,0%
9 1000 569,8 57,0%
10 1000 573,4 57,3%
11 1000 572,2 57,2%
12 1000 572,6 57,3%
13 1000 571,8 57,2%
14 1000 568,9 56,9%
15 1000 571,0 57,1%
16 1000 576,8 57,7%
17 1000 573,9 57,4%
18 1000 574,1 57,4%
19 1000 572,4 57,2%
20 1000 574,3 57,4%
DESARENADOR PANTALLA 120° DISTRIBUCION TRAPEZOIDAL
66 
 
Cámara con flujo horizontal, pantalla a 90°, distribución de orificios circular 
DESARENADOR PANTALLA 90° DISTRIBUCION CIRCULAR 
prueba material usado (gr) material en cámara (gr) material removido(gr) % de remoción 
1 1000 56,4 782,1 83,9% 
2 1000 55,1 783,3 83,8% 
3 1000 56,8 782,5 83,9% 
4 1000 55,9 783,1 83,9% 
5 1000 55,0 782,9 83,8% 
6 1000 56,1 782,0 83,8% 
7 1000 56,6 782,5 83,9% 
8 1000 56,9 782,3 83,9% 
9 1000 56,9 782,8 84,0% 
10 1000 55,3 782,4 83,8% 
11 1000 55,7 782,5 83,8% 
12 1000 56,8 783,3 84,0% 
13 1000 56,6 782,0 83,9% 
14 1000 57,0 782,1 83,9% 
15 1000 56,5 782,7 83,9% 
16 1000 56,7 782,8 84,0% 
17 1000 55,3 783,0 83,8% 
18 1000 55,3 782,8 83,8% 
19 1000 56,6 782,6 83,9% 
20 1000 56,8 782,5 83,9% 
 material retenido pro. 56,22 material removido pro. 83,9% 
 
Cámara con flujo horizontal, pantalla a 90°, distribución de orificios trapezoidal 
DESARENADOR PANTALLA 90° DISTRIBUCION TRAPEZOIDAL 
prueba material usado (gr) material en cámara (gr) material removido(gr) % de remoción 
1 1000 57,8 822,3 88,0% 
2 1000 57,1 817,3 87,4% 
3 1000 55,4 819,4 87,5% 
4 1000 56,1 818,0 87,4% 
5 1000 57,4 822,2 88,0% 
6 1000 56,4 818,0 87,4% 
7 1000 57,3 820,2 87,8% 
8 1000 56,1 822,4 87,9% 
9 1000 56,5 820,5 87,7% 
10 1000 55,2 820,3 87,6% 
11 1000 57,3 818,8 87,6% 
12 1000 55,1 820,8 87,6% 
67 
 
13 1000 55,6 819,1 87,5% 
14 1000 55,3 819,8 87,5% 
15 1000 56,0 818,5 87,5% 
16 1000 56,1 817,3 87,3% 
17 1000 56,2 820,4 87,7% 
18 1000 57,6 818,0 87,6% 
19 1000 56,4 819,2 87,6% 
20 1000 55,9 820,9 87,7% 
 material retenido pro. 56,34 material removido pro. 87,6% 
 
Cámara con flujo horizontal, pantalla a 60°, distribución de orificios rectangular 
DESARENADOR PANTALLA 60° DISTRIBUCION RECTANGULAR 
prueba material usado (gr) material en cámara (gr) material removido(gr) % de remoción 
1 1000 57,8 819,0 87,7% 
2 1000 57,6 822,3 88,0% 
3 1000 55,8 818,9 87,5% 
4 1000 56,8 819,1 87,6% 
5 1000 56 821,2 87,7% 
6 1000 57,2 821,2 87,8% 
7 1000 56,5 821,4 87,8% 
8 1000 55,9 822,2 87,8% 
9 1000 56 822,7 87,9% 
10 1000 57,7 821,8 88,0% 
11 1000 57,7 821,8 88,0% 
12 1000 56,8 818,2 87,5% 
13 1000 56,6 822,8 87,9% 
14 1000 57,4 819,0 87,6% 
15 1000 56,1 822,6 87,9% 
16 1000 56,4 818,0 87,4% 
17 1000 55,5 821,8 87,7% 
18 1000 56,8 822,2 87,9% 
19 1000 56,1 820,1 87,6% 
20 1000 55,6 820,2 87,6% 
 material retenido pro. 56,62 material removido pro. 87,7% 
 
 
 
 
 
68 
 
Cámara con flujo horizontal, pantalla a 60°, distribución de orificios circular 
DESARENADOR PANTALLA 60° DISTRIBUCION CIRCULAR 
prueba material usado (gr) material en cámara (gr) material removido(gr) % de remoción 
1 1000 56,7 785,2 84,2% 
2 1000 55,8 781,9 83,8% 
3 1000 56,9 781,0 83,8% 
4 1000 57,7 782,9 84,1% 
5 1000 57,1 784,6 84,2% 
6 1000 57,9 785,4 84,3% 
7 1000 57,4 784,0 84,1% 
8 1000 56,0 781,9 83,8% 
9 1000 55,0 782,9 83,8% 
10 1000 57,4 786,8 84,4% 
11 1000 55,3 783,7 83,9% 
12 1000 56,0 786,8 84,3%