UNIVERSIDAD DE SANTIADO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERIA DEPART DEPARTAMENTO DE OBRAS OB RAS CIVILES
Diseño Coagulador Traa!o Traa!o N"#
Alumnos: • • •
Andrés Donoso R. Gary Henríquez Daniela Lara R.
Docente: •
Patricia Mery C.
Asignatura: •
Calidad Amiental
!antiago" #$ de %o&iemre de #'()
Diseño de Coaguladores Coagula$i%& es el 'ro$eso 'or el $ual las 'ar()$ulas se aglu(i&a& e& 'e*ueñas +asas $o& 'eso es'e$),$o su'erior al del agua lla+ados -o$s. Se u(ili/a e& la re+o$i%& de (uriedad 0 $olor1 e& la eli+i&a$i%& de a$(erias1 2irus1 orga&is+os 'a(%ge&os1 sus(a&$ias 'rodu$(oras de saor 0 olor. i
Hidráulico: Canaleta Parshall
La $a&ale(a Pars3all origi&al+e&(e diseñada 'ara a4orar $audales de riego 3a sido a+'lia+e&(e u(ili/ada $o+o dis'osi(i2o de +e/$la r5'ida 6$oagulador7 'or el resal(o *ue se 'rodu$e aguas aa!o de la garga&(a. Se usa 'ara el diseño u& $audal de diseño de #88 9L:s; 0 se $o&sidera la (e+'era(ura del agua #8"C. Para 2eri,$ar el diseño 0 +edir los re*ueri+ie&(os e&erg<(i$os de la +e/$la es a+'lia+e&(e u(ili/ado el gradie&(e de 2elo$idad G 9s =#;. ii
Mecánico
O(ra o'$i%& 'ara ge&erar (urule&$ia e& el -u!o1 es la i+'le+e&(a$i%& de u& es(a&*ue re$(a&gular 'ro2is(o de u& ro(or *ue 'osee u&a 2elo$idad a&gular ele2ada. La 'o(e&$ia (e%ri$a ge&erada se +ide a (ra2
P=
5
K T ∙ n ∙ Di ∙ γ g
D%&de> ?(> Coe,$ie&(e deido al (i'o de i+'ulsor. N> 2elo$idad a&gular e& r'+ D> di5+e(ro de i+'ulsor Des2e&(a!as 'rese&(es e& es(e (i'o de +e$a&is+o so&> *ue de'e&de dire$(a+e&(e de la ele$(ri$idad1 'or lo *ue 'uede 'rese&(ar 'role+as dura&(e su e!e$u$i%& *ue 'udiera& 'arar la 'la&(a de (ra(a+ie&(o.
Coagulador Hidráulico: Canaleta Parshall El diseño del $oagulador se reali/a $o&sidera&do la &o+e&$la(ura +os(rada de la siguie&(e i+age&>
Figura #. Ca&ale(a Pars3all Do&de1
@> a&$3o de la garga&(a B> lo&gi(ud de se$$i%& $o&2erge&(e D> a&$3o de la e&(rada de la se$$i%& $o&2erge&(e D> a&$3o de la se$$i%& de +edi$i%& F> lo&gi(ud de la garga&(a G> lo&gi(ud de la se$$i%& di2erge&(e C> a&$3o de la e&(rada de la se$$i%& $o&2erge&(e N> 'ro4u&didad de la $ue(a ?> di4ere&$ia de ele2a$i%& e&(re la salida 0 la $res(a
A 'ar(ir de la Tala #1 +os(rada a $o&(i&ua$i%&1 se o(ie&e u& a&$3o de garga&(a @1 $+ 'ara u& $audal de #88 l:s.
Tala #. A&$3o de garga&(a Pars3all C5l$ulo de $o+'roa$i%& de las $o&di$io&es de +e/$la r5'ida e& $a&ale(a Pars3all> Al(ura de agua e& la se$$i%& de +edi$i%& H o= k ∙ Q
m
0,633
H o=1,486 ∙ 0,1 H o= 0,35 [ m]
Los 2alores de 0 + se o(ie&e& de la Tala .
Tala . Valores de 0 +
Di+e&sio&es es(a&dari/adas de los $a&ales Pars3all a 'ar(ir del a&$3o de garga&(a
Tala . Di+e&sio&es es(a&dari/adas $a&ale(a Pars3all Para el $aso a a&ali/ar>
C> $+
D> 1 $+ G> J1 $+ ?> 1K $+ N> ##1J $+ A&$3o de la se$$i%& de +edi$i%& '
2
D = ∙ ( D −W ) + W 3
'
2
D = ∙ ( 0,575 −0,229 )+ 0,229 3
'
D =0,46 [ m ]
Do&de D es di+e&si%& de la $a&ale(a1 D> 81 + 6Tala 7 Velo$idad e& la se$$i%& de +edi$i%&
V o=
Q '
D ∙ H o
V o=
0,1 0,46 ∙ 0,35
m V o= 0,62 [ ] s
Caudal es'e$i,$o e& la garga&(a de la $a&ale(a q=
Q 0,1 3 = =0,44 [ m / s / m ] W 0,229
Carga 3idr5uli$a dis'o&ile 2
Eo =
Eo =
V o
2∙g
+ H o + N
0,62
2
2 ∙ 9,81
+ 0,35 + 0,114
Eo =0,47 [ m ]
N81##J+ di+e&si%& del $a&al Pars3all 6Tala 7
A&gulo de i&$li&a$i%& cos θ =
cos θ =
−q ∙ g
[
2 3
]
1,5
∙ g ∙ Eo
−0,44 ∙ 9,81
[
2 3
]
1,5
∙ 9,81 ∙ 0,47
cos θ =−0,80
θ=143,22 °
Velo$idad a&(es del resal(o V 1=2 ∙
√
2∙ g ∙ Eo
V 1=2 ∙
√
2 ∙ 9,81 ∙ 0,47
3
∙ cos
() 3
∙ cos
3
V 1=2,36 [
θ
(
143,22 3
)
m ] s
Al(ura de agua a&(es del resal(o h1=
q 0,44 = =0,19 [m ] V 1 2,36
Nu+ero de Froude F 1=
V 1
√ g ∙h
= 1
2,36
√ 9,81 ∙ 0,19
=1,73
Al(ura del resal(o h2=
h2=
h1
|√ 1 +8 ∙ F −1| 2 2 1
0,19 2
|√ 1 + 8 ∙ 1,73 −1| 2
h2= 0,38 [ m ]
Velo$idad e& el resal(o
V 2=
q 0,44 m = =1,16 [ ] h2 0,38 s
Al(ura e& la se$$i%& de salida de la $a&ale(a h3= h2−( N − K )
Do&de N 0 ? so& di+e&sio&es es(a&dari/adas de la $a&ale(a Pars3all 6Tala 7 N81##J+1 ?818K+ h3= 0,38−( 0,114 −0,076 ) h3= 0,34 [ m ]
Velo$idad e& la se$$i%& de salida V 3=
Q m 0,1 = =0,77 [ ] C ∙ h3 0,38 ∙ 0,34 s
C> di+e&si%& de la $a&ale(a 6Tala 71 C81+
P
Tie+'o de +e/$la e& el resal(o T =
2 ∙G
V 2 + V 3
G81J+ di+e&si%& de la $a&ale(a 6Tala 7
T =
2 ∙ 0,457 1,16 + 0,77
T =0,47 [ s ]
Gradie&(e de 2elo$idad '
G=
√
γ ∙ h p μ ∙ T
> 'eso es'e$)4i$o del agua1 #888 g:+ > $oe4i$ie&(e de 2is$osidad1 #.#8 =J gs:+ 1 'ara u&a (e+'era(ura de #8C '
G=
'
G=
√
√
1000 ∙ 0,086 −4
1,33 ∙ 10
∙ 0,47
γ ∙ h p μ ∙ T
'
−1
G =1172,94 [ s ]
El diseño del $a&al Pars3all *ueda de la siguie&(e 4or+a>
A=0.88
D’=0.46
3 2 . 0 =
C=0.38
2/3B=0.5
B=0.86
F=0.305
Figura . Pla&(a diseño $a&ale(a Pars3all
hp=0.086 h3=0.3
Ho=0.35
h2=0,38
K=00.76
N=0.114 h1=0.1 2/3B=0.58
B=0.864
F=0.305
Figura. Per,l diseño $a&ale(a Pars3all
Coagulador Mecánico 81# 9+ :s;
(r 8 9s; #888 9g:+ ; g 1# 9+:s;
#. Volu+e& del es(a&*ue ∀ =Q ∙ t r ∀ =0,1 ∙ 50 ∀ =5 [ m
3
]
Rela$i%& 'ara es(a&*ue re$(a&gular> H =1,5 ∙ ! = " ∀ = ∙ " ∙ H # ∀=1,5 ∙
3
=1,49 $ 1,5 [ m ] H =2,25 $ 2,3 [ m ] ∴ ∀ =5,175 [ m
3
]
. Tie+'o de re(e&$i%& 0 G Tiempo de retención [s]
G [s-1]
20
#888
30
88
40
8
50 ó más
88
Deido al (ie+'o de re(e&$i%& dado1 se (ie&e> G=700 [ s
−1
]
Ade+5s se $o&sidera>
2
m kg∙s
¿
−4
μ=1,33 ∙ 10 ¿
. Di5+e(ro del I+'ulsor Por re$o+e&da$i%& de u(ili/a> Di=
3
=
1,5 3
=0,5 [ m]
J. Velo$idad del i+'ulsor U(ili/a&do u& i+'ulsor de 3 K T =0,32
E$ua$i%& de Rus3(o& 'ara de(er+i&ar la 'o(e&$ia> 3
P=
5
K T ∙ n ∙ Di ∙ γ g
( 1)
Gradie&(e de 2elo$idad> G=
√
W (2) μ
Fu&$i%& disi'a$i%& de Ca+'> W =
P ∀
(3 )
Re+'la/a&do 67 e& 67> G=
√
P (4 ) ∀∙ μ
Re+'la/a&do 6J7 e& 6#71 se (ie&e> 3
2
G=
5
K T ∙ n ∙ Di ∙ γ g∙∀∙μ
n =6,916 $ 7 [ rps ] n $ 415 [ rpm ] n $ 261,4 [ W ]
Luego1 $o& es(e 2alor se e&(ra al $a(5logo1 'or lo (a&(o 'ara el ro(or> SegQ& $a(5logo TIMSA se u(ili/a agi(ador de Serie HD Velo$idad R5'ida AGITADOR HD 8.8 P 8 Po(e&$ia +5i+a 8 @ Velo$idad a&gular +5i+a es de #88 r'+
