DISEÑO DEL FLOCULADOR HIDRAULICO HORIZONTAL En el diseño del floculador horizontal debemos tener en cuenta que el gradiente de velocidad de entrada debe de estar dentro de los parámetros de diseño para el floculador, por lo tanto se diseña una cámara de aquietamiento con una pantalla multi-perforada para disminuir el gradiente de velocidad de entrada: Velocidad de llegada = 0,2986 0,2986 m/seg Q= 0,026 m^3/seg Ancho del canal de llegada: 0,6 m Altura de tirante hidráulico:
=∗ = 0,6∗= 0,0,2098626 = 0,1451
Se sabe que el fluido viene con un gradiente de 1928,698 s^-1 y se debe disminuir a un gradiente de 70 s^-1, por lo tanto diseñamos la pantalla multi-perforada
= ∗ ∗ √
Dónde: =1*10-6
ν
n=0,013 También tenemos en cuenta que la velocidad se describe:
En donde N° es el número de orificios. Y el Radio Hidráulico:
∗ = °∗ ° ∗ 4
=
Por lo tanto reemplazando en la ecuación de gradiente obtenemos:
∗ °∗ ° ∗ = 4 ∗ ∗ √ 4
De donde reemplazando los datos e igualando al gradiente que queremos obtener, podemos hallar el número de perforaciones si el diámetro de cada agujero es de 0,1 m
026 1 °∗0,∗0, 9,81− 70= 0,14 ∗0,013∗ 1∗10 4 °=11,88 12 De donde ya obtenemos la disminución para el gradiente a 70 s^-1
Para el diseño del floculador horizontal tomamos en cuenta los parámetros que se pueden apreciar en la siguiente imagen
En la realización de los cálculos correspondientes al floculador se debe tener en cuenta que el gradiente de velocidad debe estar entre 80(s^-1) y 15(s^-1) lo cual permite la formación de flocs y que estos no se rompan al moverse junto con el flujo por las cámaras del floculador horizontal; disminuyendo gradualmente el gradiente para no tener cambios bruscos de velocidad, en este diseño se disminuirá paulatinamente de entre 70, 40 y 20 (s^-1) . El gradiente de velocidad se expresa de la siguiente manera:
= ∗∗ Dónde: ΔH= Perdidas por Longitud + Perdidas por curvas
g= gravedad ν= viscosidad cinemática o relativa
t=tiempo que demora el flujo en recorrer el floculador Para el Cálculo de las perdidas por longitud y por curvas se define en la siguiente ecuación:
∗ ΔH= ∗+∗ 2∗ ∗
Dónde: V=velocidad del flujo n= rugosidad R=radio hidráulico L=Longitud del floculador K=coeficiente de perdida G=gravedad N=número de curvas
Las velocidades en el floculador se calcularán con la ecuación correspondiente:
/ 1 ΔH = ∗ ∗ L
A continuación, procederemos a realizar el cálculo tipo para el primer tramo del floculador en cual dimensionaremos las características del floculador horizontal para un gradiente de 70 (s^-1) Teniendo en cuenta estas ecuaciones básicas, procedemos con el diseño del floculador Hidráulico horizontal:
Para el Gradiente de 70(s^-1) el tiempo estimado será de 5 minutos Para el Gradiente de 40(s^-1) el tiempo estimado será de 10 minutos Para el Gradiente de 20(s^-1) el tiempo estimado será de 5 minutos
Procedemos a despejar ΔH de la ecuación del Gradiente de velocidad en gradiente=
70(s^-1):
= ∗∗ = 1,09,∗1081∗ − ∗300
=0,1473
La altura del floculador se hará de 0,6 m y el ancho de floculador será de 12 m
=∗=0,026∗300= 7,8 Sabiendo que el flujo viene con un caudal de 0,026 m^3/seg, una velocidad de 0,2986 m/seg, el coeficiente de rugosidad de Manning es de 0,013 y el coeficiente de perdida k es de 3. Procedemos a calcular el Área:
0, 0 36 = = 0,2758 =0,09427121
Calculamos el ancho a con la expresión:
= = 0,09427121 0,6 =0,19
Calculo del largo de la base en perfil del primer tramo:
=∗=0,2758∗5∗60=82,74 Número de curvas:
82, 7 4 = ℎ 1= 7 1=10 1,5 ∗=1,6 ∗0,15=0,225
Radio Hidráulico:
94271215 =0,07921 = +2∗ = 0,0,109+2∗0,
Comprobamos las perdidas:
∗ , ∗, ΔH=( ) ∗+∗ ∗ ∗= , ∗82, 7 4+3∗ ,∗, ∗10=0,147570
Finalmente, comprobamos el gradiente
1 47570 = ∗∗ = 1,9,801∗0, ∗10− ∗300 =69,4661375 −
De manera similar, se procede al cálculo los demás tramos del floculador obteniendo así:
Gradiente 70 (s^-1) Caudal(m^3/seg) T1(min) G1 V1 n (manning) K(coeficuente de perdida) Altura del floculador(h) Ancho del floculador
0,026 5 70 0,2758 0,013 3 0,5 7,6
Tramo 1 Volumen(m^3) Area (m^2) a1 (m) altura inicial tramo 1 Lc(largo del recorrido) N(numero de curvas) 1,5 *a Rad Hidraulico
7,8 0,094271211 0,19 0,496164269 82,74 10 0,285 0,079219505 0,147570161
Gradiente
69,46613756
Largo tramo 1 en perfil
1,9
Largo incluyendo el ancho del tabique
2,5
Gradiente 40 (s^-1)
T2(min)
10
G2
40
V2
0,202666667
n (manning)
0,013
K(coeficuente de perdida)
3
Tramo 2 Volumen(m^3) Area (m^2) a1 (m) altura inicial tramo 2 Lc(largo del recorrido)
15,6 0,128289474 0,26 0,493421053 121,6
N(numero de curvas) 1,5 *a Rad Hidraulico
15 0,39 0,493421053 0,096370763
Gradiente
39,69460898
Largo tramo 2 en perfil
3,9
Largo incluyendo el ancho del tabique
4,8
Gradiente20 (s-1)
T3(min)
5
G3
20
V3
0,126666667
n (manning) K(coeficuente de perdida)
0,013 3
Tramo 3 Volumen(m^3) Area (m^2) a1 (m) altura inicial tramo 3
7,8 0,205263158 0,42 0,488721805
Lc(largo del recorrido)
38
N(numero de curvas)
5
1,5 *a Rad Hidraulico
0,63 0,488721805 0,012534052
Gradiente
20,24508608
Largo tramo 3 en perfil
2,52
Largo incluyendo el ancho del tabique
2,82
