Diseño de Floculadores

FLOCULADORES

I.- INTRODUCCION En la actualidad, ante el crecimiento vertiginoo !ue la di"erente #o$lacione u"ren, lo #ro"eionale e ven o$ligado a em#lear itema de a$atecimiento de agua !ue ean lo u"icientemente u"icientemente ca#ace de ati"acer dic%a neceidade. En ete am#lio cam#o del a$atecimiento de agua & aneamiento, neceitamo die'ar  etructura como (lanta de Tratamiento, en el cual el Ingeniero Civil de$er) reali*ar  una una eri eriee de etu etudi dio o !ue !ue van van ded dedee dete determ rmin inar ar el caud caudal al re!u re!uer erid idoo #ara #ara una una determinada #o$laci+n %ata la ditri$uci+n de ta. (articula (articularmen rmente te el Ingenier Ingenieroo Civil e el encargado encargado de dar todo el tratamient tratamientoo "ico "ico al agua en divera etructura !ue van dede la ca#taci+n %ata lo "iltro !ue on la /ltima etructura !ue dan al agua u re#ectivo tratamiento. (or u#ueto !ue cada etructura tiene un #ro#+ito determinado. El tratamiento tratamiento físico físico del agua re!uiere de un verdadero control de cada una de la o#eracione de la (lanta &a !ue un decuido #uede #oner en #eligro a la alud e integridad de muc%a #erona. En ete #roceo de #ota$ili*aci0n del agua, encontramo a lo "loculadore, en lo cuale la #artcula e aglutina en #e!ue'a maa con #eo e#eci"ic+ u#erior al del agua llamada FLOC.

II.- O12ETI3OS com#render la di"erencia di"erencia entre coagulacion coagulacion & "loculacion del agua. • com#render • • Die'o de un Floculador.

III.- JUSTIFICACION JUSTIFICACION Sa$emo !ue on #oca la "uente !ue e4iten en la naturale*a con agua natural  #er"ectamente  #er"ectamente #ura en grande cantidade e #or ello !ue e %ace indi#ena$le tratar  ante ante el agua, agua, #ara #ara !ue #ueda #ueda ervir ervir direc directam tament entee #ara #ara el conum conumoo %uman %umanoo in conecuencia conecuencia $acteriol+gica $acteriol+gica de en"ermedade en"ermedade in"ecto-contagioa. in"ecto-contagioa.

IV .- REVISION DE LITERATURA LITERATURA 5.6.- COAGULACION Lo coagulante e a'aden al agua, #ara contri$uir a la e#araci+n de la im#ure*a o coloide !ue re!uieren una aglomeraci+n #revia #ara #oder e"ectivamente e"ectivamente e#ararlo #or  edimentaci+n & "iltraci+n. 3aria 3aria utancia !umica agregada al agua !ue contiene car$onato & $icar$onato de cal cal o de magn magne eio io,, "orm "orman an com# com#ue uet to o algo algo gela gelati tino noo o, , !ue !ue actu actuan ando do como como coagul coagulant ante e re/nen re/nen la materi materia a "ina "ina en u#en u#eni+ i+nn agru# agru#)n )ndol dolo o en molc molcula ula relativamente grande !ue edimentan r)#idamente, #rivando al mimo tiem#o al agua de color en gran #ro#orci+n. (ara (ara aument aumentar ar la veloc velocida idadd de edime edimenta ntaci+ ci+nn & elimin eliminar ar #art #artcu cula la mu& "ina "ina en u#eni+n, e agrega coagulante al agua. Sin coagulante la #artcula mu& "ina no e edimentan de$ido a u elevada relaci+n entre entre )rea de u#er"i u#er"icie cie & maa & #or la #ro#or #ro#orci+n ci+n de carga carga negativ negativa a en ella. ella. La velocidad a la cual la "uer*a de arratre & de gravitaci+n on iguale Cuando e me*clan lo coagulante con el agua, introducen n/cleo con "uerte carga  #oitiva !ue traen traen & neutrali*an neutrali*an el material u#endido u#endido !ue tiene carga negativa. negativa. Lo com#ueto de %ierro & de aluminio on de uo com/n como coagulante, de$ido a u "uerte "uerte carga i+nica i+nica #oitiva. #oitiva. La alcalinidad alcalinidad del agua !ue e va a tratar tratar de$e er lo  $atante alta #ara !ue e torne un %idrato o %idr+4ido inolu$le eto metale. Eto "l+culo inolu$le de %ierro & aluminio e com$inan entre i & con la otra #artcula u#endida & e #reci#itan cuando e torna un "l+culo de u"iciente tama'o.

.! "ROCESO "ROCESO DE COAGULACI COAGULACI#N #N Se reali*a en tre "orma di"erente7

• Adici+n de coagulante. • Di#eri+n de lo coagulante 89e*cla r)#ida:.

• Aglutinaci+n de #artcula 89e*cla lenta:. .!.$ ADICION DE COAGULANTES Lo coagulante e #ueden clai"icar en7

• Lo #olielectrolito o a&udante de coagulaci+n. • Coagulante met)lico. Am$o act/an como #olmero adem) de la carga elctrica !ue #oeen. En lo #olielectrolito, la cadena #olirica e encuentran &a "or*ada & en la egunda recin e inician cuando et)n en contacto con el agua. La edimentaci+n de#ende eencialmente del #eo de la #artcula a edimentar & no de lo coagulante

.!.$.$ "OLIELECTROLITOS Ete ti#o de coagulante e mu& uado en Euro#a & EEUU. (ueden er naturale o inttico & act/an como coagulante o a&udante de la coagulaci+n. Son una erie de com#ueto org)nico mu& variado en u etructura !umica, como derivado del almid+n, celuloa, materiale #rotenico & otro. A continuaci+n daremo alguna caractertica de ete ti#o de coagulante.

• Lo #olielectrolito inttico no e conoce u com#oici+n #or er un ecreto indutrial

• Lo #olielectrolito uado con coagulante met)lico comune #roducen un "loc !ue edimenta r)#idamente. Con cierta agua, la doi"icaci+n de #olielectrolito en #e!ue'a cantidade reduce el gato de coagulante.

• La alga on r)#idamente coagulada. • Todo lo #olielectrolito on igualmente e"ectivo con toda la agua. .!.$.! COAGULANTES %ET&LICOS E4iten numeroo coagulante met)lico, !ue e clai"ican en tre ti#o7

a.- COAGULACION CON SALES DE ALU%INIO Son lo !ue "orman un Floc ligeramente #eado dentro de ella el m) conocido e el ul"ato de aluminio, !ue #or u $a;o coto & u mane;o relativamente encillo e ua con ma&or "recuencia en la #lanta de tratamiento de agua #ota$le. La utancia !umica m) "recuentemente uada como coagulante e el ul"ato de aluminio, el cual al er introducido en el agua !ue contiene car$onato o $icar$onato

de cal o de magneio, e decom#one, el )cido ul"/rico e com$ina con la cal o de magneio #ara "ormar ul"ato el $i+4ido de car$ono e #ueto en li$ertad & el %idr+4ido de aluminio "orma un #reci#itado "loculento !ue e el !ue act/a como coagulante #or u naturale*a gelatinoa. El ul"ato de aluminio e un #olvo de color mar"il ordinariamente %idratado !ue con el almacena;e e convierte en terrone relativamente duro.

'.- COAGULACI#N CON SALES DE (IERRO Eta ale tiene venta;a o$re la anteriore en la !ue re#ecta a7

• • • •

"orman un Floc m) #eado !ue la ale de aluminio. 9a&or velocidad de almacenamiento. Tra$a;an con un rango de (< 9uc%o m) am#lio. Se uan cuando lo ul"ato de aluminio no #roducen una coagulaci+n adecuada o cuando lo edimentadore et)n demaiado recargado & reulta econ+mico aumentar el #eo del Floc.

La utancia m) uada de la ale de %ierro on el cloruro "rrico, el ul"ato "rrico & el ul"ato "erroo.

c.- OTROS CO%"UESTOS E4iten vario com#ueto !ue #ueden er utili*ado #ara coagular el agua, uno de lo ma comune e el car$onato de magneio !ue "orma una oluci+n $lanca !ue no e conigue en "orma comercial #ero #uede #roducire en la mima #lanta de tratamiento. La u"iciente cantidad de cal en un agua !ue contenga $icar$onato de magneio,  #roduce un #reci#itado de %idr+4ido de magneio, el cual tiene caractertica imilare al %idr+4ido de aluminio.

.!.! DIS"ERCI#N DE LOS COAGULANTES La di#eri+n de lo coagulante #uede coniderare !ue #rogrea en tre "ae ditinta !ue con conce#tual & #r)cticamente di"erente. 1ra Fase: 
tiem#o 6=

e4tremadamente corto, !ue %a ido etimado entre  seg  .

6=

−6=

 seg  &

−>

2da Fase: (olimeraci+n o reacci+n de lo ione %idrato, #ara "ormar e#ecie

dimrica & #olimrica, e reali*a en un tiem#o !ue #uede variar entre − 6=  seg   & 6 eg. ?

3ra Fase: di"ui+n de lo com#ueto "ormado & deeta$ili*aci+n de lo

coloide, vara entre

B.@ A 6=

 seg  mnimo

−@

& ?.5 A 6=−

5

seg   m)4imo.

Una ve* deeta$ili*ado lo coloide em#ie*an a aglutinare "ormando #rimero  #artcula, con di)metro in"erior a una micra, luego eto n/cleo e aglutinan en  #artcula ma&ore & #or /ltimo, e %idratan aumentando u volumen.

.!.!.$ VELOCIDAD DE LA %E)CLA La velocidad con la cual lo coagulante de$en di#erare en toda la maa de agua de#ende de la velocidad de la reaccione de to con la alcalinidad & con el agua mima, e #or ello !ue #ara !ue una me*cla ea e"iciente el tiem#o de me*cla de$e er  menor !ue el tiem#o de reacci+n. A%ora $ien el tiem#o de reacci+n #arece etar  in"luenciado #or la caractertica de la "ae acuoa, eto e #or el (< & #or alcalinidad del agua.

a.- %ETODOS "ARA REALI)AR LA %E)CLA RA"IDA. En #lanta de tratamiento la me*cla r)#ida e #uede reali*a en do "orma7 Con me*cladore de "lu;o de #it+n Con retrome*cladore

•

 En los mezcladores con flujo de pistón7 la adici+n de coagulante e %ace al

 #aar la maa de agua #or un #unto determinado, en el cual e #roduce una "uerte tur$ulencia #roducida #or un a#arato %idr)ulico 8ori"icio, vertedero, etc:. Lo itema m) comune de me*cladore de "lu;o de #it+n on7 Salto %idr)ulico, canaleta #ar%all, tu$o 3entura:, di#erore.

•

 En el retromezclador: el agua e retenida en una c)mara e#ecial #or un tiem#o

de detenci+n 86= a = eg.:, en donde e a#lican lo coagulante, mientra e agita con una tur$ina o #aleta rotatoria o cual!uier otro itema #ara crear  tur$ulencia. La di"erencia entre am$o mtodo e am#lia. En lo retrome*cladore, el agua !ue entra & aca$a de er doi"icada con uno coagulante e me*cla con el agua #reviamente retenida en la c)mara & !ue %ace un tiem#o reci$i+ la doi de coagulante. Eto #roduce una interacci+n entre lo com#ueto iniciale, !ue "orman en la maa del agua !ue llega & lo #reviamente "ormado en la maa de agua retenida en el tan!ue, lo !ue no #arece  $ene"iciar el #roceo. En am$o cao la tur$ulencia #uede creare %idr)ulicamente o mec)nicamente, eto e utili*ando la energa cintica !ue trae el agua o introducci+n en el "lu;o de energa de una energa #rocedente de una "uente e4terna.

.!.* AGLUTINACI#N DE "ARTICULAS 3iene a er el #roceo #or el cual la #artcula e aglutinan en #e!ue'a maa con #eo e#ec"ico u#erior al del agua llamada FLOC.

Una ve* reali*ado el #roceo de di#eri+n de coagulante %a& !ue #roducir una lenta agitaci+n en el agua, #ara #ermitir el crecimiento del "loc. Inducido #or el contacto entre #artcula de di)metro ma&or al de una micra, creado #or el gradiente de velocidad de la maa l!uida. Lo o$;etivo $)ico !ue e #eriguen on7

• Reunir lo micro"l+culo #ara "ormar #artcula ma&ore con #eo e#ec"ico u#erior al del agua. • Com#actar el "loc & diminuir el grado de %idrataci+n #ara #roducir una $a;a concentraci+n volumtrica.

USOS + CO%"ETENCIAS Dic%o #roceo e ua #ara7

• Remoci+n de tur$iedad org)nica e inorg)nica 8#rinci#almente arcilla: !ue no • • • •

edimentan ")cilmente. Remoci+n de color verdadero & a#arente. Eliminaci+n de $acteria, viru & organimo uce#ti$le de er e#arado #or  coagulaci+n. Detrucci+n de alga & #lancton. Eliminaci+n de utancia generadora de a$or & olor en alguno cao & de  #reci#itado !umico u#endido en otro.

.* DOSIFICADORES Son a!uello !ue irven #ara reali*ar una doi"icaci+n continua & autom)tica del com#ueto a la c)mara de oluci+n, con lo !ue e %ace !ue re!uiera #oca mano de o$ra. Eto com#ueto !umico #ueden medire en7

• Doi"icadore en eco o en #olvo • Doi"icadore en oluci+n o en l!uido. .*.$ DOSIFICADORES EN SECO O EN "OLVO (ueden er volumtrico & granulomtrico, en lo #rimero el #olvo e colocado en una tolva alta, dede donde el material cae %ata una mecanimo de medida conitente en un dico giratorio, un tornillo in "in u otro elemento !ue e de#la*a con una velocidad #re"i;ada varia$le a voluntad, arratrando un cierto volumen de +lido, vertindoe en una c)mara de oluci+n con agua, #rovita de un itema de agitaci+n. En lo doi"icadore gravimtrico el #olvo e doi"icado #or medio de una $alan*a !ue regula el #eo del material !ue #aa & #ermite !ue una correa in "in u otro mecanimo, le vierta en la c)mara de oluci+n, dede donde "lu&e #or manguera & tu$o %ata el  #unto de a#licaci+n. Eto doi"icadore on m) cotoo !ue lo volumtrico.

.*.! DOSIFICADORES EN SOLUCI#N O L,UIDOS Son meno cotoo !ue lo doi"icadore anteriore. Re!uieren un menor n/mero de  #ie*a & on, #or eo, m) ")cilmente re#ara$le #or un o#erario no entrenado.

Degraciadamente la cotum$re de la nacione no indutriali*ada de imitar a la ma indutriali*ada, a trado como conecuencia en alguno #ae de la regi+n el uo indicriminado de cotoo e!ui#o de doi"icaci+n en eco, cu&o mecanimo e deconocido #or lo o#erario locale & u tra$a;o e de"iciente & #o$re. Eta doi"icaci+n #uede %acere de varia "orma, generalmente itema #or gravedad & en itema #or $om$eo

e clai"ican en

.*.!.$ "OR GRAVEDAD Consta de tres partes.

• Tan!ue de oluci+n • Tan!ue doi"icador  • Elemento %idr)ulico de medida En intalacione #e!ue'a el tan!ue doi"icador & el elemento %idr)ulico de medida  #ueden incluire dentro del tan!ue en oluci+n, %aciendo un itema ma econ+mico.

a.- TANUES EN SOLUCION El ma&or #ro$lema #ara almacenar o tran#ortar coagulante en oluci+n concentrada, e la corroi+n. (udiendo er contruido de a$eto cemento o concreto 8iem#re !ue etn #rotegido con reina a")ltica o a $ae de cauc%o:. Cuando e ua materiale tale como co$re, $ronce, eta'o, %ierro "undido on atacado con m) o meno ra#ide*. (or tanto, llave, tu$o o acceorio de eto materiale no de$en !uedar en contacto  #ermanente con la oluci+n.

'.- TANUE DOSIFICADOR "OR GRAVEDAD. Lo m) comune on7  De orificio regulable. (ueden er7

9odelo integrado7 Eto #ueden er cali$rado #ara !ue #rodu*can un "lu;o determinado. 9odelo e#arado7 (ermite conervar el nivel contante en la c)mara centrale.  De orificio fijo.

Conite en una cailla e#arada a nivel contante aco#lado #or una manguera al tan!ue de oluci+n. Tam$in #ueden er de modelo e#arado o integrado.  Dosificador proporcional 

Utili*a la tur$ulencia de la me*cla. Torre de aturaci+n Su doi"icaci+n on en $lo!ue lo cuale on #roducido localmente, entonce el agua e in&ectada #or la #arte u#erior de la torre a trav de un di"uor, de manera !ue

deciende "iltr)ndoe en el lec%o #oroo "ormado #or lo $lo!ue de coagulante, e  #roduce a una oluci+n aturada.

.*.!.! "OR O%EO Lo itema de $om$eo conta de7 a.- 1O91AS DOSIFICADORES El uo de ete itema eta $atante generali*ado. Se em#lean generalmente $om$a rec#rocante 8#it+n:, de dia"ragma & rotatoria. La $om$a de #it+n on !ui*) la m) comune, #ue #roducen una doi"icaci+n mu&  #recia. Son adem) m) $arata !ue lo doi"icadore en eco & #ermiten ma&or  "le4i$ilidad en el die'o. - La di"erencia entre coagulaci+n & "loculaci+n e7

• COAGULACI#N E una erie de reaccione "ica & !umica entre el coagulante, la u#er"icie de la #artcula, la alcalinidad del agua & el agua mima.

• FLOCULACI#N (roceo #or el cual una utancia di#era coloidalmente e e#ara del l !uido !ue lo contiene en "orma de #artcula dicreta & no como maa continua, e decir e "orman co)gulo ma&ore. En toda "loculaci+n e etudian tre a#ecto caractertico7 -

la "orma de #roducir la agitaci+n el gradiente de alinidad el tiem#o de retenci+n

La materia +lida e el "ino re#reenta el ?  66  de u volumen & el grado de %idrataci+n de#ende del gradiente !ue e comuni!ue a la maa l!uida, lo cual in"luncia el #eo e#ec"ico de la #artcula "ormada & u velocidad de aentamiento.

/.- FLOCULADORES E la etructura donde e da el #roceo #or el cual la #artcula e aglutinan en  #e!ue'a maa con #eo e#ec"ico, u#erior al del agua llamada FLOC. Una ve* reali*ado el #roceo de di#eri+n de coagulante %a& !ue #roducir una lenta agitaci+n del agua, #ara #ermitir el crecimiento del FLOC, inducido #or el contacto entre #artcula de di)metro a una micra, creado #or el gradiente de velocidad en la maa li!uida.

Eta etructura tiene la iguiente "inalidad

• Reunir la micro"locula #ara "ormar #artcula ma&ore con #eo e#eci"ico u#erior al del agua. • Com#actar el FLOC 8diminuir el grado de %idrataci+n: #ara #roducir una $a;a concentraci+n volumtrica, !ue #ermita una alta e"iciencia en la "ae de e#araci+n 8edimentaci+n-"iltraci+n:.

/.$.- CLASIFICACION DE LOS FLOCULADORES Seg/n el ti#o de energa utili*ada #ara #roducir la agitaci+n, lo "loculadore #ueden clai"icare en7 a:.- %idr)ulico  $:.- mec)nico. Lo #rimero eg/n el entido del "lu;o, e clai"ican en7 - De "lu;o %ori*ontal. - De "lu;o vertical. - De "lu;o %elicoidal. Lo egundo aimimo eg/n el entido del movimiento, e clai"ican en7 - Rec#rocante. - iratorio.

/.$.$ .- FLOCULADORES (IDRAULICOS. Lo "loculadote %idr)ulico derivan u energa #ara la agitaci+n de la maa l!uida, de la carga de velocidad !ue el "lu;o ad!uiere al ecurrir #or un conducto, #uede er de ta$i!ue o de "lu;o %elicoidal 8acacorc%o:. /.$.$.$.- FLOCULADORES DE TAIUES Coniten en tan!ue #rovito de #antalla en lo cuale el agua circula con una velocidad "i;a, #roduciendo cierta tur$ulencia en cada cam$io de direcci+n del "lu;o, lo m) comune on lo de "lu;o %ori*ontal & lo de "lu;o vertical.

• FLOCULADOR DE FLUJO (ORI)ONTAL (ara utili*ar "loculador de "lu;o %ori*ontal, el tan!ue de$e etar dividido #or #antalla de concreto u otro 9aterial adecuado, di#ueto de "orma !ue el agua %aga un recorrido de ida & vuelta alrededor de la mima.Se utili*a en #lanta de tratamiento  #e!ue'a8menore a @=ltGeg : #or ra*one etructurale.

FLOCULADOR (ORI)ONTAL

F L O C U L A D O R ( O R I ) O N T A L

" L A N T A

"LANTA

• FLOCULADOR DE FLUJO VERTICAL En el "loculador de "lu;o vertical el agua de$e "luir #or encima & #or de$a;o de la  #antalla !ue dividen el tan!ue, el e#eor de la l)mina de agua en la #arte u#erior de lo ta$i!ue vara con la velocidad & el gato &, #or lo tanto, la #rdida de carga no e "unci+n de V ? G ? g . La unidad #uede tener una #ro"undidad de ? m a > m, & #or tanto re!uieren menor )rea u#er"icial. u #rinci#al #ro$lema conite en la acumulaci+n de lodo en la #arte in"erior de lo com#artimiento ,lo cuale on di"cile de e4traer  ,de$e de;are una a$ertura en la $ae de cada #antalla con un )rea e!uivalente al @ del )rea %ori*ontal del com#artimiento, #ara #revenir la acumulaci+n de lodo. Se ua #ara  #lanta relativamente grande 8ma&ore de @=ltGeg:

FLOCULADOR VERTICAL

ELEVACION

• En am$o cao e #roducen una #rdida de carga H%"7 - (or el cam$io de direcci+n & tur$ulencia 8%J: - (or enanc%amiento & contracci+n de la ecci+n 8%: - (or la "ricci+n en lo tra*o recto 8%?: La uma de eta la #rdida de carga contitu&en la #rdida de carga total %". En lo "loculadote de "lu;o %ori*ontal %K%KK M %6, e #ro#orcional a la carga de velocidad V ? G ? g , a7 h6

=

 KN 

V  ? ? g 

Donde7  7 Contante em#rica 8valor #romedio >.@: #ero vara de ? a 5 eg/n la rugoidad de lo ta$i!ue, e#ecialmente entre el e4tremo del ta$i!ue & la #ared, tem#eratura, vicoidad del agua, "orma de la #unta de lo ta$i!ue 8redondeado o cuadrado:. <7 N/mero de ta$i!ue.

3 7 3elocidad #romedio del "lu;oMGAM gatoGecci+n tranveral Eta velocidad uele variar entre =.6=  =.= mGeg. Alguna die'adore uelen %acer ? o > ectore, incrementando el e#aciamiento de lo ta$i!ue #ara #roducir  una alta velocidad al #rinci#io 8 =.>=  =.= mtGeg: & al "inal 8=.6= - =.?= mtGeg: La 3elocidade alta 8=.B= mGeg: #ueden rom#er el Floc, mientra !ue la $a;a 8=.6= mtGeg: #ermiten la edimentaci+n de lo lodo. Cada agua de acuerdo con la "uer*a !ue mantiene aglutinada la #artcula & lo coagulante !ue e uen re!uiere un etudio e#ecial al re#ecto.

• La #rdida de %6e la !ue #redomina & #uede re#reentar %ata el P= de la  #rdida total.

• La #rdida de %? e #uede calcular con la "ormula de 9anning, ai7

h?

=

SL

8vn: ?  R

5

 L

>

Donde7 S 7 (endiente del canal . v 7 3elocidad 8GA: R 7 Radio medio #ara u#er"icie de cemento & =.=6? #ara a$eto-cemento:

•

Ventaja de los floculadores idr!ulicos:

- Son m) uado #ara (lanta de Tratamiento #e!ue'a. - No tienen corto circuito &a !ue el #eriodo de retenido e cai igual al #eriodo de retencion nominal - No tiene #arte m+vile de tal manera !ue u o#eraci+n & mantenimiento on m) im#le !ue lo "loculadore mec)nico. - Si $ien la #rdida de carga necearia #ara #roducir un determinado gradiente de velocidad e ma&or, no re!uiere de conumo de energa lo !ue e una conidera$le venta;a cuando el "lu;o llega #or gravedad a la #lanta.

•  Des"entaja de los floculadores idr!ulicos : - Se #roduce m) #rdida de carga & #or lo tanto el radiente de 3elocidad en lo giro de 6B= de "lu;o e ma&or !ue en lo tramo recto. - Lo ta$i!ue on "i;o, #roducen velocidad contante #ara cada "lu;o. Si e com$ina el caudal, la velocidad tam$in cam$ia, #udiendo er o mu& alta o mu&  $a;a, #or lo !ue e conveniente diminuir la velocidad del agua en lo giro de 6B=Q del "lu;o #ara evitar la ru#tura del Floc. Son acone;a$le 3elocidade no ma&ore de 6@ cmGeg. (or eo tradicionalmente el e#aciamiento entre el e4tremo del ta$i!ue & el muro e %a %ec%o igual a 6.@ vece la e#araci+n entre ta$i!ue, #ero tal regla no de$e tomare como a$oluta.

- La longitud del canal & el n/mero de ta$i!ue et) "unci+n de la velocidad & del tiem#o de retenci+n & no del gato el cual +lo determina la ecci+n del canal.

LONGITUD EN 0mts0 DEL CANAL REUERIDO EN FLOCULADORES (IDRAULICOS1 --------------------------------------------3elocidad del Tiem#o De Detenci+n 8mn: Flu;o 8cmGeg: 6@ ?= ?@ >= ------------------------------------------------------@ 5@ = P@ = 6= = 6?= 6@= 6B= ?= 6B= ?5= >== >= >= ?P= >= 5@= @5= 5= >= 5B= == P?= @= 5@= == P@= == = @5= P?= == 6=B= --------------------------------------------------------

• RADIENTE DE 3ELOCIDAD EN FLOCULADORES
γ  Qhf   =

V 

 P  = γ  V 

hf   l 

Donde 7 l 7 longitud en la cual e #roduce la #erdida de carga %". Como 7 3G M t 

=

t =



 P  = γ  

hf   t =

 7 tiem#o nominal de detenci+n

A #artir de ( e calcula , a7  P  6 G=8 : ? u

( M (otencia dii#ada µ M 3icoidad cinem)tica del agua a 6B ° eneralmente  #romedio en "loculador de #antalla varia entre 6= & 6== eg-6 & ma "recuentemente entre >= & = eg -6

/.$.$.! .- FLOCULADOR DE FLUJO (ELICOIDAL

Se reali*a el #roceo de a trav de celda, !ue e comunican #or medio de un vertedor a%ogado, iendo el "lu;o acendente en uo & decendente en la iguiente. eg/n etudio e determino7 -

-

El volumen de cada celda e o$tiene al multi#licar el gato #or el tiem#o de detenci+n #or celda 8#romedio de ?6= eg:. El di)metro de lo conducto e calcula con la relaci+n DM 6.6>8G3: .iendo 3 velocidad del agua en lo conducto83 =.?> mtGeg:  El )rea de la entrada vara de =.@ a =.P mGeg, cam$iando #or medio de una com#uerta La #oici+n de lo conducto u#eriore, e determinan %aciendo !ue la clave de lo mimo et 6= cm de$a;o de la u#er"icie li$re del agua, en la celda de entrada u#erior de m) $a;o nivel. Todo lo dem) e intalar)n a la mima altura. Se recomienda velocidade de =.6 mGeg.

En ninguna #arte e %a ena&ado "loculadote con entrada en la #arte u#erior del tan!ue en una e!uina & alida de "ondo, lo !ue induce un movimiento de v+rtice. Su #rinci#al  #ro$lema en ete die'o e la ru#tura del "loc al #aarlo del "loculador al edimentador.

/.$.$.*.- FLOCULADORES %ECANICOS. Se entiende #or "loculadore mec)nico a a!uello !ue re!uieren de una "uente de energa, una !ue mueva un agitador en el tan!ue o una erie de tan!ue, en donde el agua #ermanece un tiem#o te+rico de detenci+n to. Seg/n el entido del movimiento del agitador, e clai"ican en7 • iratorio. •  Reci#rocante.

Los 2rimeros 7 #ueden er de $a;a velocidad de rotaci+n 8#aleta: o de alta velocidad de rotaci+n 8tur$ina:. (ueden er de e;e %ori*ontal o de e;e vertical. Los se34n5os1 coniten &a ea en #arrilla de madera !ue u$en & $a;an alternativamente o en itema ocilante como cinta !ue van & vienen dentro del tan!ue. En am$o cao la energa comunicada a la maa l!uida e directamente  #ro#orcional a la energa con !ue e de#lace el elemento mec)nico dentro de ella.

• FLOCULADORES GIRATORIOS Lo "loculadore giratorio contan de un itema de #aleta ad%erida a un e;e %ori*ontal o vertical, el cual gira im#ulado #or un motor elctrico, de#la*ando el agua & #roduciendo un tra$a;o. Lo agitadore #ueden tener do, tre o cuatro $ra*o, en cada $ra*o #uede %a$er do, tre o varia #aleta o traveado unido #or una #ie*a central al e;e. (ueden colocare  #er#endicularmente a la direcci+n del "lu;o o #aralelo a te con el o$;eto de diminuir  lo corto circuito. 3 DISEVO DE FLOCULADOR 

E;em#lo7 La #lanta de tratamiento de una #o$laci+n, e %a die'ado con una ca#acidad #romedio de > ltGeg. Se %a #ro&ectado un "loculador de ta$i!ue movi$le con un #eriodo de detencion total de 6 minuto. Se %an coniderado do *ona7 8a: t  M minuto, v M =.?6mtGeg, 8$: t  M 6= minuto, v M=.65 mtGeg. =

=

De acuerdo con eto la longitude de lo canale eran 7  L6

=

=.?6 A R A C= = 66>.5mts

 L?

=

=.65 A6= A C= = B5mts

Seccione del canal AM G3  A6

 A?

=.=>C =

=

=.?6

=.=>C =

=

=.65

=.6P?m

=.?@Pm

?

?

Uando ta$i!ue de a$eto-Cemento de 6.?= 4 ?.5= con $orde li$re de =.6=mt la  #ro"undidad de lo canale er) 6.6= mt. Lo e#aciamiento er)n #or tanto7 a6

=.6P? =

=

6.6=



=.6@Cmt 

a?

=

=.?@P 6.6=

=

=.?>5 mt 

El e#aciamiento de lo ta$i!ue #uede er cam$iado a voluntad de acuerdo al di#oito 8ver ane4o: Lo e#aciamiento entre la #unta del ta$i!ue & la #ared er)n. 6.@ 4 =.6@ M =.?>5 mt



6.@ 4 =.?>5 M =.>@6 mt

 #or tanto el anc%o del tan!ue er) 7 =

?.5= + =.?>5

l ?

=

?.5= + =.>@6 = ?.P@ mts

66> .5

6W tramo  N 

=

?W tramo  N ?

=

6

l 6

?.C>

B5 ?.P@

=

=

5>

?R

=

?.C>mts

 5> =.6@ M .P= mt de largo  ? =.?>5 M .PB mt de largo

Inclu&endo el e#eor de lo ta$i!ue 86 cm: ,la dimenione del tan!ue de "loculacion er)n 7 -

65.?=mt de largo dividido en do eccione de P.6> P.=P mt cada una 6.?= mt de #ro"undidad ?.>  ?.P@ mt de anc%o cada ecci+n. Lo valore de la #erdida de carga e calculan en la ta$la iguiente7

Tramo

CmGSeg

V  ? cms ? g 

h6

=

> N 

V  ? ? g 

cms

S 

=

8

Vn ?

r 

:

?

>

6

?6

=.??@

>>.=

?56= −

?

65

=.6==

B.P

.5 6= −

@

@

h?

=

SL

h  f  

=

h6

+

cm

cm

?.P

>@.P

=.@

.?

h?

La #otencia dii#ada e calcula con la "ormula & el gradiente con el gra"ico7

 P 

 P 

>@.P =

R A C=

R.? =

A6=

C==

A 6=

> =

> =

CC

 gr 

−

 seg 

6@.@

 gr 

cm

−

−

 seg 

lt 

cm

−

lt 



M P= eg-6  M >@ eg-6

De$e tenere en cuenta !ue e4ite la #oi$ilidad de #oner ma o meno ta$i!ue #ara aumentar o diminuir el gradiente cuando %aga "alta 3ae>.?5 8ver ane4o: .el diagrama de la "igura >.?> 8ver ane4o: #ermite %allar ")cilmente el valor de  a #artir de %".

E;em#lo ? 7 Die'aremo un "loculador %idr)ulico %ori*ontal con #antalla de concreto, con una *ona de "loculaci+n.

Conideraremo un tiem#o de "loculaci+n de to M 6@ minuto, #or er el tiem#o a#ro4imado #ara la "ormaci+n de FLOCS.

Datos1  M =.=6P m> G eg. n M =.=6@ 8concreto:  M =.===? 8#ara lograr un "lu;o laminar: to M 6@ minuto. - Se #rocede a die'ar el canal & determinar la velocidad

"ara m67ima eficiencia 8i5r649ica1 A% M $X M ?XY (m M $ ?X M 5X R % M X ?

A29ican5o %annin31

Q

=

 Ah Rh

8? >

: 8 6? :

S 

n

 M Area %idr)ulica.  R  M Radio %idr)ulico. S   M (endiente. n M Coe"iciente de 9aning.  Ah h

=.=6P M 8?X? :8XG?:  8?G>:8=.===?:86G?:  

=.=6@

De donde7 X M =.?=P>BP ≈ =.?6 m.  $ M =.5? ≈ =.5@ m. (ara ete cao e tomar) un $ angoto #or!ue el "loculador ocu#ara muc%o e#acio & el )rea e retringida, luego7 $M =.>@ C69c49o 5e +n

Area M  A M =.>@ X (m M =.>@  ?X  R  M 8=.>@X G 8 =.>@?X : : h

h

A#licando 9anning7 =.=6P M 8=.>@X:Z8=.>@XG8=.>@  ?X:[  8?G>:8=.===?:86G?:   =.=6@ (or tanteo7 X M =.?5P m. ≈ =.>= m. Area %idr)ulica M =.6=@ m? (ermetro mo;ado M =.@ m. Tirante normal M =.>= m. 3elocidad M =.6P mGeg. Tirante crtico M Xc M 8!YGg: 86G>: M 8=.=@65YG.B6:86G>: M =.=5 m. 3elocidad crtica = vc = √8g * Xc: = √(.B6 * =.=5) m. = =.P mGeg Fr  = =.6P mGeg = =.?6> =.PmGeg Luego tomamo7  $6 M =.>@ m. v6 M =.6P mGeg. X6 M =.>= m.  $L M 8@ - 6@:m M =.6= m. X6T M =.5= mt.

C69c49o 5e 9a 9on3it45 5e 9a :ona v M DGt D M vt M =.6P  6@  = egmGeg D M 6@> m.

N 5e cana9es1  NC M LGl6 M 6@>G>.==

 NC M @6 canale.

N 5e ta'i;4es1  NT M NC - 6 M @6 - 6  NT M @= ta$i!ue.

C&LCULO DE LA LONGITUD DEL FLOCULADOR1 L\ M NC  $6  NT  e#eor  Donde7 L\ M Longitud del "loculador.  $6 M anc%o del canal. e M e#eor del ta$i!ue. L\ M @6=.>@  @==.6= L\ M ??.B@ mt.

CALCULO DE LA "ERDIDA DE CARGA 8 f  TOTAL1 %"  M %\  %  %?

con %\% M %6

Donde7 %\ M #rdida de carga #or cam$io de direcci+n. % M #rdida de carga #or enanc%amiento & contracci+n de la ecci+n %? M carga #erdida #or "ricci+n en tramo recto. : C69c49o 5e 9as 280 ? 8$ @2or cam'io 5e 5ireccinB

h6

=

 KN 

V  ? ? g 

Donde7  M Coe"iciente em#rico 8? - 5:, ace#tamo >  N M  N° de ta$i!ue. v M 3elocidad #romedio M =.=6P mGeg 8=.6 - =. mGeg: %6M #rdida de carga #or vuelta a 6B= ° g M .B6 mGegY.

Reem#la*ando tenemo7 %6 M >  @=  =.6PY   ?.B6 %6 M =.??= m. : C69c49o 5e 9as 2
=

SL

8vn: ?  R

5

 L

>

Donde7 S 7 (endiente del canal . v 7 3elocidad 8GA: R 7 Radio medio #ara u#er"icie de cemento & =.=6? #ara a$eto-cemento: L M Longitud total del recorrido M 6@>.== mt. n M =.=6@ 8concreto: v M =.6P mGeg. R < M A< M =.6=@ (m =.@ R < M =.66=@ m.  

S M =.6P 4 8=.=6@:Y =.66=@8?G>: S M =.===6?

Reem#la*ando7 %? M =.===6?  =.6@> %? M =.=6BP Luego, la #rdida total de carga % "  er)7 %"  M %6  %? %"  M =.??=  =.=6BP %"  M =.?> mt. C69c49o 5e 9a 2otencia 4nitaria 5isi2a5a1

 P  = γ  

hf   t =

donde7  #eo e#ec"ico del agua M 6=== gGm> %"  M #rdida de carga total M =.?> m. to M tiem#o nominal de retenci+n M 6@ min. γ   :

Reem#la*ando7 (M

6===  =.?>8 gGmY: 6@  = eg

( M =.?> gGmY - eg.

C69c49o 5e 9a Gra5iente (i5r649ica 5e Ve9oci5a5 @GB eneralmente  #romedio de "loculadore de #antalla de$e variar dentro del rango  86= - 6==: eg -6 & lo m) recomenda$le e !ue "luct/e entre 8>= - =: eg -6. La gradiente de velocidad  etar) dado #or7  P  6 G=8 : ? u

donde7 ( M (otencia dii#ada M =.?> gGmY - eg µ M 3icoidad cinem)tica del agua a 6B °= 6=.B=? E-=@ g eg mY Reem#la*ando tenemo7  M 8=.?>: 86G?: 86=.B=?E-=>: 86G?:  M 5.@6 eg -6 Luego7 6= eg-6    6== eg -6

...... O].

Luego, #odemo decir !ue el die'o del "loculador e ati"actorio.

VI.- CONCLUSIONES + RECO%ENDACIONES

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