2012Universidad del Magdalena DILCIO SILVA [Diseño de una Planta de Tratamiento] Se presenta el diseño detallado de una planta de tratamiento, con todas sus condiciones hidráulicas. Diseño de una Planta de Tratamiento PLANTAS DE TRATAMIENTOS. Diseño de Canaleta de Parshall, diseño de Floculadores y Sedimentadores Qp=507 lps = 0.507 m^3 Alumno: SILVA DILCIO GUSTAVO Docente: Ing. ÁLVARO CASTILLO IX SEMESTRE UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA FACULTA DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL SANTA MARTA D.T.C.H 2012 Dilcio Gustavo Silva Página 1 Diseño de una Planta de Tratamiento DISEÑO DE LA CANALETA PARSHALL El diseño y dimensionamiento que se va a utilizar es el propuesto por Acevedo Nietto, quien propone hallar una canaleta iniciando con un ancho de garganta que se presenta en la siguiente tabla y luego chequear los parámetros hidráulicos que establece el RAS 2000. Canaleta Parshall. Fuente: Teoría y práctica de la purificación del agua. Jorge arboleda Valencia Fuente:http://www.fao.org/docrep/T0848S/t0848s18.gif Dilcio Gustavo Silva Página 2 Diseño de una Planta de Tratamiento [cm] Dimensión Canaleta # 1 Canaleta # 2 Canaleta # 3 Canaleta # 4 Canaleta # 5 Canaleta # 6 Canaleta # 7 Canaleta # 8 Canaleta # 9 Canaleta # 10 Canaleta # 11 Canaleta # 12 W 7,6 15,2 22,9 30,5 45,7 61 91,5 122 A 46,6 62,1 88 B 45,7 61 86,4 C D E F G K N 5,7 n [m] k 17,8 25,9 38 15,2 30,5 2,5 39,4 40,3 46 30,5 38 61 76,2 57,5 61 84,5 92 103 121 157 194 230 267 303 340 92 92 92 92 92 92 92 92 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 61 1,547 0,176 1,58 1,53 0,381 0,535 0,69 7,6 11,4 45,7 7,6 22,9 137,2 134,4 144,9 142 91,5 7,6 22,9 1,522 91,5 7,6 22,9 1,538 1,054 91,5 7,6 22,9 1,55 1,426 152,5 149,6 91,5 167,7 164,5 183 179,5 122 152 183 214 244 275 91,5 7,6 22,9 1,566 2,182 91,5 7,6 22,9 1,578 2,935 91,5 7,6 22,9 1,587 3,728 91,5 7,6 22,9 1,595 4,515 91,5 7,6 22,9 1,601 5,306 91,5 7,6 22,9 1,606 6,101 152,5 198,3 194,1 183 213,5 209 224 239,2 213,5 228,8 244 244 Fuente: Teoría y práctica de la purificación del agua. Jorge arboleda Valencia. PARÁMETROS DEL RAS 2000. Para cumplir los propósitos de la canaleta, es necesario definir los siguientes requisitos a verificar según el RAS. 1. La canaleta no debe trabajar ahogada, osea que la relación Hb/Ha no exceda los siguientes valores: Ancho De Garganta 7.5 (3”) a 22.9 (9”) 30.5 (1’) a 244 (8’) 305 (10’) a 1525 (50’) Máxima Sumergencia (Hb/Ha) 0.6 0.7 0.8 Dilcio Gustavo Silva Página 3 CONDICIONES DE GARGANTA Velocidad antes del resalto: (Resolver por V1 esta ecuación para el mayor valor y verificar que V1≥2m/s).8. Al bajar Ha el espesor de esta capa se minimiza. CONDICIONES DE ENTRADA Partiendo del dato de caudal conocido (0. CONDICIONES HIDRÁULICAS 1.5 a 9. dejando una capa bajo el resalto en que el flujo se transporta con un mínimo de agitación. Que el número de Froude esté comprendido entre estos dos rangos 1. como se ha podido constatar en experimentos de laboratorio.5 ó 4.Diseño de una Planta de Tratamiento 2. La razón para esta condición es la de que la turbulencia del resalto no penetra en profundidad dentro de la masa de agua. Que la relación Ha/W esté entre 0. mediante la siguiente ecuación: ⁄ ( ) Se debe cumplir: El ancho de la canaleta en la sección de medida será: ( ) Velocidad en la sección D´: Energía específica: 2.7 a 2.5 y 4. Debe evitarse números entre 2. lo que dificulta la aplicación de coagulantes. 3. sino que siempre está cambiando de sitio. Dilcio Gustavo Silva Página 4 .4 y 0. El concepto de gradiente de velocidad de Kamp no tiene aplicación en este caso.620 m3/s) se procede a obtener el valor en metros de la altura ha correspondiente al nivel del agua en la entrada de la canaleta.5 que producen un resalto inestable el cual no permanece en su posición. 182 Dilcio Gustavo Silva Página 5 . CONDICIONES DE SALIDA Altura después del resalto: (√ ) Velocidad después del resalto: Sumergencia: De acuerdo con la primera condición hidráulica se determinó que las dimensiones de la canaleta número 7 son las apropiadas para el diseño de la canaleta Parshall.Diseño de una Planta de Tratamiento Altura antes del salto hidráulico: Numero de Froude: √ (Comprobar que esté entre 1.7 164.5 y 9) 4.9 1.7 y 2.5 91.6 22.5 A B C 122 D 157 E 92 F 61 G K N n [m] k 167.5 ó 4. las dimensiones de la canaleta serán: [cm] Dimensión Canaleta # 7 W 91.5 7. Luego.566 2. Diseño de una Planta de Tratamiento Condiciones de entrada: El ancho de la canaleta en la sección de medida será: ( ( ) ) Velocidad en la sección D´: ( ) Energía específica: ( ) Condiciones de garganta: Velocidad antes del resalto: ( ) ( ) Resolviendo la ecuación cúbica tenemos: Altura antes del resalto hidráulico: Numero de Froude: √ √ Dilcio Gustavo Silva Página 6 . quedando estos en condiciones de formar flóculos. es necesario considerar los factores que determinan que las partículas permanezcan en suspensión. Por estabilidad se entiende la propiedad inherente de las Dilcio Gustavo Silva Página 7 . de los coloides presentes en el agua. generalmente electronegativa. Este proceso se consigue introduciendo en el agua un producto químico denominado coagulante. así como también aquellos que producen la floculación. La coagulación consiste en neutralizar la carga. pero antes de entrar en el estudio de los coagulantes y de su forma de desestabilizar las suspensiones coloidales.Diseño de una Planta de Tratamiento Condiciones de salida: Altura después del resalto: (√ (√ ( ) ) ) Velocidad después del resalto: Sumergencia: DOSIFICACIÓN Generalidades. para posteriormente dosificarlas con una escala de coagulantes. así mismo. 20. Grado de pureza del reactivo. Esta variará dependiendo de la naturaleza de agua cruda y de su composición general.ops-oms.2 El tratamiento de coagulación óptimo de un agua cruda tiene por objeto lograr un equilibrio muy complejo en el que están implicadas muchas variables. En esta elección deben tenerse en cuenta. Naturaleza de la turbiedad. Por su parte. por ejemplo: 10.pdf Dilcio Gustavo Silva Página 8 .edu. Tipo de coagulante. se debe adicionar al agua una dosis óptima de coagulante y se le debe mezclar adecuadamente con ella. Destino del agua tratada. influencia de la temperatura. el ensayo de la prueba de jarras comienza con la colocación de una serie de muestras de agua en un agitador múltiple especial. La variación de la calidad del agua bruta (diarias o estacionales.org/bvsacd/scan/020867/020867-14. Un experimento de laboratorio llamado “la prueba de jarras” es usado generalmente para la determinación periódica de la dosis óptima. Para una buena coagulación.bvsde. Finalmente. se examina el color y la turbiedad de las muestras y se anota la dosis de coagulante que proporciona una clarificación satisfactoria del agua. Tratamiento previsto después de la coagulación. 50 mg/l. Entre ellas merecen destacarse: pH.). Sales disueltas (composición química del agua).htm http://www. etc. 40. después de la cual se permite a las muestras desestabilizarse y asentarse durante 30 a 60 minutos. De lo anterior se ha observado que el pH es la variable independiente más importante de entre las muchas a considerar en el proceso de coagulación.Diseño de una Planta de Tratamiento partículas coloidales a permanecer en dispersión durante mucho tiempo. La elección del coagulante se efectuará después de un estudio del agua en laboratorio. Luego se continúa con una agitación suave.co/cursos/sedes/manizales/4080004/contenido/Capitulo_8/Pages/Proceso_tratamiento_aguas(b)_continuacion. se ha establecido que existe al menos una escala de pH para un agua dada dentro de la cual se registra una 1 2 http://www.unal. por lo que no es posible calcularla matemáticamente. Temperatura. para luego agitar fuertemente por aproximadamente un minuto.virtual. entre otros factores:1 La naturaleza y calidad del agua bruta. 30. mediante la técnica de ensayos de floculación. mientras que por inestabilidad se expresa la tendencia de dichas partículas a flocularse siempre que entren en contacto entre sí. La amplitud de la escala del pH está influenciada por: El tipo de coagulante empleado. Deben conseguirse en el mercado las piezas de repuestos para el tipo de dosificador seleccionado. cuyo valor fue seleccionado teniendo en cuenta que no se contaba con el resultado de la prueba de jarras y bajo el criterio de que las dosis usadas comúnmente van de 10 a 100mg/l. el tipo de producto por dosificar y el rango de caudal de trabajo. pero debe estar diseñado para permitir su manejo manual en caso de daño o emergencia y tener por lo menos dos unidades de dosificación Cálculo y selección del dosificador. En la selección del tipo de dosificador se deben tener en cuenta los siguientes aspectos: 1. para los niveles medio alto y alto de complejidad el control puede ser automático. hasta finalizar con la selección del dosificador a utilizar. 5. la dosis que cubra las condiciones más desfavorables del agua por tratar. la confiabilidad para aplicar siempre la dosis predeterminada. Factores técnicos y económicos. además sabiendo de que no con una mayor dosis se llega a dar unos resultados bajos en turbiedad. 3. Los dosificadores deben tener una capacidad para dosificar por lo menos. La dosis del coagulante.floculación en el tiempo más corto. de este modo en este caso el caudal mencionado corresponde a 620 l/s y la dosis a aplicar seleccionada es de 70mg/l. La precisión requerida.Diseño de una Planta de Tratamiento buena coagulación . Inicialmente se debe conocer el dato del caudal de la planta y la dosis optima. Cantidad de producto a utilizar por unidad de tiempo: Dilcio Gustavo Silva Página 9 . Para el cálculo del dosificador se debe tener en cuenta los siguientes factores según el RAS. . 1. siendo 70 la que mejor se podría ajustar a las condiciones críticas de cambio de turbiedad del río en los diferentes meses del año. El resto de parámetros se calculan a continuación. La composición química del agua. Para los niveles bajo y medio de complejidad deben preferirse los dosificadores con control manual. 2. 4. por tal motivo llevaría consigo un alto costo. dependiendo de lo diluida que se quiera la solución. se tiene que usualmente las concentraciones empleadas van desde un 6 a un 14%.128 kg 3. Dilcio Gustavo Silva Página 10 . se propone utilizar un dosificador en seco gravimétrico (De balanza y cinta) que expulse una cantidad de producto de 0 a 5 Kg/min. ya que el tanque sería demasiado grande. El cálculo de la cantidad de solución a colocar se hace de acuerdo a la concentración. De este modo. con 3 turnos de 8 horas cada uno. Esto se hace teniendo en cuenta que entre menor sea la duración del vaciado del tanque. La cantidad de soluto en Kg se obtiene mediante la siguiente expresión: Donde: TJORNADA corresponde al tiempo del turno a emplear. Entonces: El total de kg a emplear por turno es de 1168. Finalmente.Diseño de una Planta de Tratamiento 2. lo cual sería ajustado en sitio a la cantidad necesaria ya calculada de 2. Se escoge usar una concentración del 12% buscando bajo volumen de solución. Entonces: Con una concentración del 12%: Se emplean 12Kg de soluto en 100l de solución. lo cual descarta inmediatamente la propuesta de un dosificador en húmedo. por lo que el volumen final de solución para el soluto calculado será: Este valor indica que se requiere un tanque con un volumen mayor al de la solución.6Kg/min. menor será su volumen y la cantidad de soluto y solución a colocar. En este caso se considera un funcionamiento de la planta las 24 horas. Cabe resaltar que según el RAS la velocidad de los codos debe estar comprendida . por medios hidráulicos y mecánicos. de modo de posibilitar su separación por sedimentación (ó flotación) y/o filtración del agua tratada. En la serie de procesos de una planta de tratamiento de filtración rápida. Caudal de diseño. La diferencia se caracteriza por la intensidad del gradiente que en la floculación es mucho menor. La formación de los flóculos depende de la permanencia y de la cantidad de energía aplicada (gradiente de velocidad) en los floculadores. para evitar que el floc se rompa. ⁄ Se trabajará con un caudal de diseño de Dilcio Gustavo Silva Página 11 . En este tipo de floculador cada cámara lleva un codo que impulsa el agua hacia arriba y la vuelve a tomar en el fondo. en el presente diseño se asumirá un total de doce cámaras. Los codos se colocan en forma alternada: el anterior en el lado derecho de la cámara y el que le sigue en el lado izquierdo para evitar cortos circuitos. Deben realizarse un mínimo de nueve cámaras. el proceso más utilizado para la remoción de sustancias que producen color y turbiedad en el agua.Diseño de una Planta de Tratamiento FLOCULADOR DE ALABAMA. La energía aplicada para la floculación puede ser entregada. Es sin duda. El gradiente de velocidad debe estar entre de acuerdo con lo obtenido en la prueba de jarras y el tiempo de detención entre . Floculador de Alabama. En el extremo de los codos se coloca una platina de orificio que pueda ser cambiado por otra a voluntad a fin de modificar el gradiente. como en la mezcla rápida. En el presente trabajo se llevara a cabo el diseño del floculador hidráulico Alabama. que se define como el proceso de unir partículas coaguladas y desestabilizadas para formar mayores masas o flóculos. la coagulación es generalmente seguida por la floculación. Generalidades. el cual debe determinarse de acuerdo con las pérdidas hidráulicas. frbb.Diseño de una Planta de Tratamiento Diseño de floculador de Alabama.ar/carreras/materias/ing_sanitaria/ENOHSa%20Floculacion A continuación se realizarán los cálculos para determinar el diseño del floculador de Alabama. Fuente: http://www. Qp= 0.utn.507 m3/seg Calculo del caudal de floculador. Figura # 1. Caudal de la planta (Qp) Qp= 507 l/seg. Qf Dilcio Gustavo Silva Página 12 . Floculador de Alabama.edu. Donde: Pc= profundidad de la cámara. Reemplazando en la ecuación tenemos: ⁄ ⁄ Calculo del volumen del floculador (Vf) Donde: TRH= tiempo de retención hidráulico Según el RAS 2000 el TRH debe estar entre 20 y 40 minutos (asumido 35 minutos 60seg =2100seg). Se asumió una profundidad de 3 m Dilcio Gustavo Silva Página 13 . Calculo de volumen de la cámara (Vc). Donde: Nc= número de cámaras. Nf = número de floculadores. se asumieron 6 floculadores. reemplazando en la ecuación nos da: Calculo del el área de la cámara (Ac). ⁄ Se asumió 12 cámaras para cada floculador como se indicó con anterioridad.Diseño de una Planta de Tratamiento Donde: Qp = caudal de la planta. la longitud de esta será: √ √ Como . Por tanto y . A floculador [( ) ] Se tienen 7 muros de 15 cm de espesor [( ) ( )] Calculo de gradiente de velocidad en la última cámara del floculador (G12).) TRHc= tiempo de retención hidráulico en la cámara Nc= número de cámaras Dilcio Gustavo Silva Página 14 . se asumirá un borde libre de 0. lt [( ) ( )] Hay un total de 13 muros y se diseñarán con un espesor de 15 cm [( ) ( )] Determinación del ancho del floculador.Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la longitud de la cámara (Lc). √ Donde: g= gravedad hft= sumatoria de las pérdidas -7 2 = viscosidad del agua a 25°C (8. Como las cámaras se van a asumir cuadradas.134m para efectos del diseño y para manejar medidas aceptables por parte del constructor. ( ) Calculo de la longitud total del floculador.97*10 m /seg. reemplazando se obtiene que el área del codo es: ( ) Luego se calcularán las pérdidas en el codo como se indica a continuación.Diseño de una Planta de Tratamiento Primero se hace necesario calcular el tiempo de retención hidráulico en la cámara. Para hallar el hft se asume el diámetro del codo.65) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 15 . Calculo de pérdidas (h1) ( Donde: ( ( ) (0. Calculo del TRHc Se asumió un tiempo de retención hidráulico (THR) de 35 min. con el fin de que las partículas duren desestabilizadas un tiempo considerable y puedan formar floc. Donde: Acodo = Área del codo . 8) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 16 . reemplazando los datos correspondientes en la ecuación nos queda: ⁄ ⁄ Al reemplazar los datos en la ecuación (h2) se obtiene: ( ) Calculo de pérdidas (h3) ( ) Donde: ( ( ) (0.9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de pérdidas (h2). ( ) Donde: K= coeficiente adimensional (0. En el proceso de floculación se debe hacer que el grado de agitación vaya disminuyendo a medida que se va pasando de una cámara hacia otra. esto es en sentido del flujo. Cálculo de las Platinas. a sabiendas que este no debe sobrepasar un gradiente de velocidad de en la primera cámara. para lo cual se utilizara platinas para colocarlas en la salida de los codos de cada cámara. para que el floc no se rompa. 1er Juego de platinas. Para el primer juego de platinas se utilizará un diámetro de Calculo de la perdida ( ( ) ) Dilcio Gustavo Silva Página 17 .Diseño de una Planta de Tratamiento Sumatoria de pérdidas (hft) Pérdidas totales en las 12 cámaras: Reemplazando los valores para calcular el gradiente de velocidad en el paso entre cámaras nos queda que: √ √ ⁄ ( ⁄ ) El gradiente de velocidad calculado es aceptado ya que según el RAS este no debe ser menor que y como su cálculo fue en la última cámara se procederá a colocar platinas en los codos que se encuentran en las cámaras anteriores con el fin de aumentar las pérdidas a la salida del codo y de esta manera aumentar el gradiente. Diseño de una Planta de Tratamiento Donde: ( ( ) (0.9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ). Para el área de la platina tenemos: Dilcio Gustavo Silva Página 18 .65) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) K= coeficiente adimensional (0. Para este segundo juego de platinas. utilizaremos un diámetro de Calculo de la perdida ( ) ( Donde: ( ( ) (0.Diseño de una Planta de Tratamiento ( ) ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 2do Juego de platinas. ) Reemplazando los datos respectivos en la ecuación queda: ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 19 .65) ). Diseño de una Planta de Tratamiento ( Donde: K= coeficiente adimensional (0. Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 20 .9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ) ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ). 9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo Dilcio Gustavo Silva Página 21 . Se utilizará un diámetro de Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ( ) (0.65) ) ) ) Reemplazando en la ecuación se tiene que: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0.Diseño de una Planta de Tratamiento Cálculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 3er Juego de platinas. Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) Dilcio Gustavo Silva Página 22 .Diseño de una Planta de Tratamiento ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ). 9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 23 . Para este juego de platinas. utilizaremos un diámetro de Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ( ) (0.65) ) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0.Diseño de una Planta de Tratamiento 4to Juego de platinas. Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la perdida ( ( ) ). se escogió un diámetro de Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ) (0. Para este quinto juego. Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Cálculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 5to Juego de platinas.65) ) ) Dilcio Gustavo Silva Página 24 . Diseño de una Planta de Tratamiento ( ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0. Para el área de la platina tenemos: ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 25 .9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ). utilizaremos un diámetro de Calculo de la perdida ( ) ( Donde: ( ( ) (0. Para este cuarto juego.Diseño de una Planta de Tratamiento ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 6 to Juego de platinas.65) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 26 . 9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ) ) ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ) Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 27 .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la perdida ( ( Donde: K= coeficiente adimensional (0. 65) ) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0.9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo Dilcio Gustavo Silva Página 28 . Juego de platinas.Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 7°. utilizaremos un diámetro de Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ( ) (0. En este juego de platinas. Para este juego. Juego de platinas. utilizaremos un diámetro de Dilcio Gustavo Silva Página 29 .Diseño de una Planta de Tratamiento ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ) Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 8. Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ( ) (0.9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 30 .65) ) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0. Juego de platinas. Dilcio Gustavo Silva Página 31 .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la perdida ( ( ) ). Para este noveno juego. Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 9°. utilizaremos un diámetro de Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ) (0.65) ) ). 9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ).Diseño de una Planta de Tratamiento ( ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0. Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 32 . 9) V codo = velocidad del codo Dilcio Gustavo Silva Página 33 .65) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) K= coeficiente adimensional (0.Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) 10° Juego de platinas. En este juego de platinas se utilizará un diámetro de Calculo de la perdida ( ) ( Donde: ( ( ) (0. Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) Dilcio Gustavo Silva Página 34 .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ). 65) ) ) ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Calculo de la perdida ( ( Donde: ) ) K= coeficiente adimensional (0. Por último. se utilizará un diámetro de Calculo de la perdida ( ( Donde: ( ( ) (0.9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 35 .Diseño de una Planta de Tratamiento 11° Juego de platinas. 35 m ( Donde: ( ) ) (0.65) ( ) Reemplazando en la ecuación nos queda: ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 36 .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la perdida ( ( ) ) Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) Para el último juego de platinas se utilizará D=14” = 0. 9) V codo = velocidad del codo Calculo de la velocidad del codo ) ) ⁄ ⁄ Se calculo (h2) ( ) Calculo de la perdida ( ( ) ) Para el área de la platina tenemos: ( ) ( ) Dilcio Gustavo Silva Página 37 .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de la perdida ( ( Donde: K= coeficiente adimensional (0. √ Donde: S = Área del orificio A = Área superficial de la cámara hs = Altura de la lámina de agua te = Tiempo de evacuación de una cámara (se escoge 15 minutos) √ Diámetro del orificio: √ √ Redondeando este número se escoge un diámetro del orificio de: Se recalcula S como sigue: ( ) Se recalcula el tiempo de evacuación de una cámara: √ √ Dilcio Gustavo Silva Página 38 .Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo de gradiente de velocidad del floculador √ √ ⁄ ( ⁄ ) Calculo de Zona de evacuación del agua sucia. Cálculo del área de salida. Dilcio Gustavo Silva Página 39 . Diseño Del Box Coulvert Para el diseño del box coulvert se tiene en cuenta las pérdidas para un gradiente promedio de .02 horas.Diseño de una Planta de Tratamiento El tiempo total de desagüe de un floculador se obtiene multiplicando el valor del tiempo de desagüe por el respectivo número de cámaras (12). las cuales se calculan como sigue a continuación: √ ( Para la pendiente m: ) ( ⁄ ) Donde: hf = Corresponde a las pérdidas totales en el floculador = hfc x (# de cámaras) Lt = Longitud total del floculador (Incluye ancho de muros). obteniendo un tiempo de lavado de aproximadamente 3. para lo cual se recurre a colocar una longitud mayor con el objetivo de que no trabaje lleno. Se diseña entonces una sección cuadrada de 70x70 cm. Se obtiene el caudal del orificio del desagüe √ √ ( ) Se calcula la longitud del Box Coulvert partiendo de la ecuación de Manning: ⁄ ⁄ Donde: R = radio hidráulico n = coeficiente de rugosidad de Manning A = área superficial Para la cámara: y ⁄ ( ) ( ) ⁄ Con esta longitud el box coulvert trabaja completamente lleno y sin presión. del medio en el cual están suspendidas. Fuente: http://www. donde se realiza la separación de los sólidos más densos que el agua. por gravedad.com.aeration.ar/texto/equipos/seditubos/1. son removidas por la acción de la gravedad. que se encuentran en su seno en suspensión. el siguiente proceso será el de separar los sólidos (floc) del líquido. y que tiene una velocidad de caída tal que pueda llegar al fondo del tanque sedimentador en un determinado tiempo. las partículas floculadas.jpg Cuando ya se ha realizado el proceso de la floculación.Diseño de una Planta de Tratamiento SEDIMENTADOR DE ALTA TASA. cuenta con un caudal de diseño = 507 L/s ( Donde: = Caudal de la planta ) Dilcio Gustavo Silva Página 40 . Diseño de la zona de sedimentación. es con la sedimentación. es decir. que se han formado los floc. Se define entonces "sedimentación" como el proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua. Y por sedimentador como el dispositivo usado para separar. La planta de tratamiento de agua. Una manera de realizar esto. las partículas en suspensión en una masa de agua. A continuación se efectuaran los cálculos correspondientes para el diseño del sedimentador. CHS Consideraciones según RAS 2000 (placas profundas) Se asumió una carga hidráulica superficial (CHS) de: Dilcio Gustavo Silva Página 41 .Diseño de una Planta de Tratamiento = Numero de sedimentadores. Caudal del sedimentador ( ) . reemplazando los valores obtenemos: ⁄ ⁄ Placas de diseño para el sedimentador Donde: ( ( ( ) ) ) Carga Hidráulica Superficial. reemplazando obtenemos que: Dilcio Gustavo Silva Página 42 . Cálculo del número de placas Cálculo de la zona muerta (x) Principalmente Determinamos el ángulo de inclinación de las placas Según RAS 2000 hay intervalo entre Se asumió θ = 57° ( ( ) °) . es: . Luego .8.6 m y Ls=10m. Lo cual es permitido. AS ⁄ ⁄ Cálculo de las dimensiones del área superficial de la Zona de Sedimentación Se asumieron 3 hileras de placas profundas para cada uno de los sedimentadores.Diseño de una Planta de Tratamiento Calculo del Área superficial del sedimentador. la CHS decrece hasta 202. siendo Calculo de la longitud del ancho superficial ( ) Para una Bs=3. 05 m) Separación horizontal entre placas ( Donde ) está representada por la siguiente expresión: ° Dilcio Gustavo Silva Página 43 .Diseño de una Planta de Tratamiento Cálculo de la longitud efectiva de la hilera de placas (L) Cálculo de la altura de las placas inclinadas ( ) ° Separación de placas más espesor de la placa ( ) Donde: Ep= Espacio entre placas (0. Diseño de una Planta de Tratamiento Número de Placas ( ) Calculo del caudal entre placas ( ) ⁄ ⁄ ) Cálculo del área entre placa ( Cálculo de la velocidad entre placas ( ) . reemplazando los respectivos valores nos da: ⁄ Dilcio Gustavo Silva Página 44 . la cual depende de la temperatura de la zona ( ⁄ . según RAS 2000 los intervalos son: El tiempo de retención hidráulica se calculó de la siguiente manera: Donde: ( ) ( ) Reemplazando obtenemos que el tiempo de retención hidráulica es: ⁄ Calculo del Número de Reynolds ( ) ) y ojalá Según el RAS-2000 el Número de Reynolds puede ser: ( ( ) Reynolds depende de: La velocidad entre placas( Para una temperatura de ( ) ) y separación entre placas y la ) viscosidad cinemática. reemplazando nos queda: ⁄ ⁄ Dilcio Gustavo Silva Página 45 .Diseño de una Planta de Tratamiento Cálculo del tiempo de retención hidráulica ( ) Este tiempo está condicionado en el diseño de este tipo de sedimentadores. Diseño de una Planta de Tratamiento PLANOS 32 m 10 m Dilcio Gustavo Silva Página 46 22.65 m . Diseño de una Planta de Tratamiento Dilcio Gustavo Silva Página 47 . net/Floculadores/fundamentos. Dilcio Gustavo Silva Página 48 .2000). Tomo 1.pdf. http://www.org/bvsacd/scan/014991/014991-04.bvsde. Jorge Arboleda Valencia.engineeringfundamentals. http://www.Diseño de una Planta de Tratamiento BIBLIOGRAFÍA Teoría y práctica de la purificación del agua. Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS .ops-oms.htm.
Report "Proyecto de Plantas Floculadores y Sedimentadores"