DISEÑO FLOCULADOR ALABAMA Datos asumidos:
Para el diseño de uno de los 4 floculadores que se van a hacer en la planta de tratamiento, se toman los siguientes datos:
1. Se trabajara para el diseño de la primera parte de la PTAP un caudal: 3
L m caudal =50,6 =0,0506 S s
2. Se trabajara con la temperatura promedio del municipio de Villa de e!va,
Temperatura =18 ° C 3. Peso espec"fico a #$%&:
Peso especifico especifico ( ϒ )= 998.5
kg m
3
4. Viscosidad absoluta a#$%&:
Viscocidad iscocidad absolu ta ( μ )= 0.0001052
Kgf ∗s 2
m
5. Se asumir'n una cantidad de 4 floculadores:
¿ floc = 4 6. Se asumir' un tiempo de detenci(n hidr'ulico de )* minutos, por
cuestiones de diseño ! operaci(n: TDH =20 min=1200 s . +l nmero de c'maras que se asumir'n en este caso ser'n de $:
¿ cam=8 !. a profundidad de cada c'mara tendr' que estar entre -m . /m, para este
caso se tomar':
pc =3 m ". +l borde ibre tiene que estar entre *,) m . *,4 m, para este caso se
tomar': BL= 0,2 m 1#. +l nmero de muros se tendr' de acuerdo con el nmero de c'maras
asumido, de acuerdo a esto se tiene que es: ¿ demuros =¿ cam+ 1 =8 + 1= 9 Datos $a%$u%ados:
0
os siguientes valores que se calcularon, se tendr'n en cuenta para todas las c'maras, es decir, los par'metros que se mostrar'n a continuaci(n, son iguales ! constantes en las $ c'maras1 2's adelante se evidenciar'n los cambios entre cada c'mara, en cuanto a dimensiones en los di'metros del tubo, el codo ! el orifico de salida, ! de igual forma, las perdidas en cada elemento, respectivamente1
1. &alculo del caudal del floculador 3f5: 3
Qdiseo 0,0506 m / s Qf = = =0.0127 m3 / s ¿ !loc 4
2. &alculo del volumen de floculador 3Vf5
3
m 3 Vf =Qf ∗TDH =0.0127 ∗1200 s =15.24 m s
3. &alculo del volumen de cada c'mara 3Vc5:
3
Vf 15.24 m Vc = = =1.91 m3 8 ¿ cam
4. &alculo del 'rea de la c'mara 3Ac5:
3
Vc 1.91 m "c = = =0.64 m2 3m Pc
5. &alculo de la longitud de la c'mara 3c5:
Lc =√ "c =√ 0.64 m =0,80 m 2
6. &alculo de la profundidad final de la c'mara 3Pcfinal5:
Pcfinal = Pc + BL=3.0 m + 0.20 m =3.20 m
. &alculo de la longitud total del floculador 3t5:
¿= [ ( Lc∗ #c ) +(espesor muros )] =( 0.80 m∗8 ) + 0.20 m=6.60 m
8.
6eterminaci(n del ancho del floculador 3Afloc5:
"floc =[ ( Lc∗¿ floc ) +( espesor muros∗¿ muros ) ]=[ ( 0.80 m∗ 4 )+( 0.20 m∗9 ) ] =5 m
". Tiempo de detenci(n en cada c'mara 3T67c5:
TDHc =
TDH 1200 s = =150 s #c 8
1#. &audal en cada c'mara 3c5:
3
Qf 0.0127 m / s Qc= = = 0.0016 m3 / s 8 ¿ cam -
A continuaci(n se calcular'n las perdidas en cada elemento de cada c'mara, ! en cada uno de los elementos que la componen 3tubo, codo ! orificio51 +sto se har' para cada una de las $ c'maras: Para todas las c'maras se tienen los siguientes datos: •
•
•
•
•
Cd tubo=0.8
Cd orificio =0.65 K del codo= 0.4
diametro del codo =4 = 0.1016 m
( ) (
areacodo =$ ∗
D
2
2
=$ ∗
0.1016 m 2
)
2
=0. 008 m
2
3
•
%elocidad codo =
0.20
0.0016 m / s Qc m = =0 & 20 area codo s 0.008 m
O&
m m 'Vc' 0.40 s s 2
2
•
Perdida codo ( ( 2 )=
k ∗(Vcodo ) 2∗g
=
m 0.40∗( 0 & 20 ) s 2
2∗9.81 m / s
= 0.0007755 m
0
&aculo de p8rdidas de carga ! gradiente hidr'ulico en cada c'mara:
1.
C'ma(a 1:
#1# Tubo: •
diametro del tubo = 4 = 0.1016 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
•
2
D
$
2
0.1016 m 2
(
(
)
)= 2
2
0.008 m
)
3
2
0.0016 6 m
2 s Qc ∗1 ∗1 2 ∗ m 0.8 0.008 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = =0.003030 m 2∗g m
•
2∗ 9.81
s
2
#1) 9rificio: diametrode orificiosalida =4 = 0.1016 m
•
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
•
D
2
$
2
(
0.1016 m 2
)
)=
(
2
0.008 m
)
3
2
0.0016 6 m
2 s Qc ∗1 ∗1 2 0.65 ∗0.008 m Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = =0.004589 m 2∗ g m
•
2∗9.81
s
2
#1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗( 0.003030 m+ 0.0007755 m + 0.004598 m ) (f = 0.06715 m
#14 radiente hidr'ulico 3
=
Ԍ
√
) ∗ (f = μ∗TDHc
√
998.5
Ԍ
5:
kg ∗0.06715 m 3 m Kgf ∗s
0.0001052
2
m
∗150 s
=65.19 s− =65 s− 1
1
2.
C'ma(a 2:
)1# Tubo: •
•
•
diametrodel tubo=6 = 0.1 524 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
D
2
$
2
0.1524 m
(
2
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = 2∗g
(
)= 2
0.018 m
2
3
s
∗
0.8 0.018 m
∗
2 9.81
)
2
0.0016 6 m
2
∗1 =0.0005984 m
m s
2
)1) 9rificio: •
•
•
diametro de orificiosalida =4 = 0.1016 m
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
D
2
$
2
(
0.1016 m 2
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = 2∗ g
)=
(
2
0.008 m
3
s 0.65
∗0.008 m ∗
2 9.81
2
m s
)
2
0.0016 6 m
∗1 =0.004589 m
2
)1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗ ( 0.0005984 m + 0.0007755 m + 0.004598 m )
(f = 0.04770 m
Ԍ
)14 radiente hidr'ulico 3
√
5:
kg ∗0.0 477 5 m 3 ) ∗ (f m Ԍ = = =54.94 s−1=55 s−1 μ∗TDHc Kgf ∗s ∗150 s 0.0001052 2 m
√
3.
998.5
C'ma(a 3:
-1# Tubo: •
•
•
diametrodel tubo=8 = 0. 2032 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
D
2
$
2
0.2032 m
(
2
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = 2∗g
(
)= 2
0.032 m
2
3
s
∗
0.8 0.01 8 m
∗9.81
2
)
2
0.0016 6 m
2
m s
2
-1) 9rificio: •
•
diametro de orificiosalida =4 = 0.1016 m
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
D 2
2
$
0.1016 m 2
)= 2
0.008 m
∗1 =0.000 1893 m
(
(
)
)
3
2
0.0016 6 m
2 s Qc ∗1 ∗1 2 0.65 ∗0.008 m Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = =0.004589 m m 2∗ g
•
2∗9.81
s
2
-1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗( 0.0001893 m + 0.0007755 m + 0.004598 m ) (f = 0.0 4 443 m
Ԍ
-14 radiente hidr'ulico 3
=
Ԍ
4.
√
) ∗ (f = μ∗TDHc
C'ma(a 4:
√
998.5
5:
kg ∗0.0443 m 3 m Kgf ∗s
0.0001052
=53 s−1
∗150 s
2
m
41# Tubo: •
•
•
diametrodel tubo= 4 = 0.1016 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
D
2
$
2
(
0.1016 m 2
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = 2∗g
(
)= 2
2
0.008 m
3
s
∗
0.8 0.008 m
∗9.81
2
41) orificio:
•
diametro de orificiosalida =6 = 0. 152 m
2
m s
)
2
0.0016 6 m
2
∗1 =0.003030 m
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
•
D
2
$
2
0.152 m
(
2
)
2
)= 2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = 2∗ g
•
(
0.018 m 3
s 0.65
)
2
0.0016 6 m
∗0.008 m
2
m
∗
2 9.81
s
∗1 =0. 0009065 m
2
41- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗( 0.003030 m+ 0.0007755 m + 0 .0009065 m ) (f = 0.03765 m
Ԍ
414 radiente hidr'ulico 3
√
5:
kg ∗0. 03765 m 3 ) ∗ (f m = =49 s−1 Ԍ = μ∗TDHc Kgf ∗s ∗150 s 0.0001052 2 m
√
5.
998.5
C'ma(a 5:
/1# Tubo: •
•
•
diametrodel tubo= 4 = 0.1016 m
( ) (
areatubo =$ ∗
D 2
2
= $ ∗
(
0.1016 m 2
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = 2∗g
(
)
2
=0.008 m2
3
s
∗
0.8 0.008 m
∗9.81
2
2
m s
)
2
0.0016 6 m
2
∗1 =0.003030 m
/1) orificio: diametrode orificiosalida =8 = 0. 203 m
•
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
•
D
2
$
2
(
0.203 m 2
)= 2
(
)
0.032 m
)
3
2
0.0016 6 m
2 s Qc ∗1 ∗1 2 0.65 ∗0.032 m Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = =0.000 2868 m 2∗ g m
•
2∗9.81
s
2
/1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗( 0.003030 m+ 0.0007755 m + 0.000 2868 m ) (f = 0.03273 m
Ԍ
/14 radiente hidr'ulico 3
√
5:
kg ∗0.03273 m 3 ) ∗ (f m Ԍ = = =46 s−1 μ∗TDHc Kgf ∗s ∗150 s 0.0001052 2 m
√
6.
C'ma(a 6:
998.5
41# Tubo: •
•
diametrodel tubo=6 = 0.1 524 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
D 2
2
$
0.1016 m 2
)= 2
0.018 m
2
(
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = 2∗g
•
(
3
s
∗
0.8 0.008 m
∗9.81
2
)
2
0.0016 6 m
2
∗1 =0.0005984 m
m s
2
41) orificio: diametrode orificiosalida =6 = 0. 152 m
•
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
•
D
2
$
2
(
0.152 m 2
)
)= 2
(
0.018 m
)
3
2
0.0016 6 m
2 s Qc ∗1 ∗1 2 0.65 ∗0.008 m Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = =0.0009065 m m 2∗ g
•
2∗9.81
s
2
;1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗( 0.0005984 m+ 0.0007755 m + 0.0009065 m ) (f = 0.01824 m
;14 radiente hidr'ulico 3
√
Ԍ
5:
kg ∗0.01824 m 3 ) ∗ (f m Ԍ = = =34 s−1 μ∗TDHc Kgf ∗s ∗150 s 0.0001052 2 m
√
7.
C'ma(a :
998.5
/1# Tubo: •
diametrodel tubo=8 = 0. 2032 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
•
2
D
$
2
0.1016 m
(
2
(
)
)= 2
0.032 m
2
)
3
2
0.0016 6 m
2 s Qc ∗1 ∗1 2 ∗ m 0.8 0.032 Cd∗ " Perdidatubo ( ( 1 )= = =0.0001893 m 2∗g m
•
2∗ 9.81
s
2
/1) orificio: diametrode orificiosalida =8 = 0. 203 m
•
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
•
D
2
$
2
(
0.203 m 2
)
2
)=
Qc ∗1 Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = 2∗ g
•
2
(
0.032 m 3
s 0.65
∗0.032 m ∗
2 9.81
m s
)
2
0.0016 6 m
2
∗1 =0.0002868 m
2
<1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗ ( 0.0001893 m+ 0.0007755 m + 0.0002868 m ) (f = 0.01001 m
<14 radiente hidr'ulico 3
√
Ԍ
5:
kg ∗0.01001 m 3 ) ∗ (f m = =25 s−1 Ԍ = μ∗TDHc Kgf ∗s 0.0001052 ∗150 s 2 m
√
8.
C'ma(a !:
998.5
/1# Tubo: •
•
•
diametrodel tubo=20 = 0. 508 m
( ) = ∗(
areatubo =$ ∗
D
2
$
2
0.1016 m
(
2
)
2
Qc ∗1 Cd∗ " = Perdidatubo ( ( 1 )= 2∗g
(
)= 2
0.203 m
2
3
s
∗
0.8 0. 203 m
∗
2 9.81
)
2
0.00166 m
2
∗1 =0.000 0048 m
m s
2
/1) orificio:
•
•
•
diametro de orificiosalida =20 = 0. 508 m
( ) = ∗(
area orificio =$ ∗
D
2
$
2
(
0.203 m 2
)
2
)=
Qc ∗1 Cd∗ " Perdida orificio ( ( 3 )= = 2∗ g
2
(
0.203 m 3
s 0.65
∗0.032 m ∗
2 9.81
m s
)
2
0.0016 6 m
2
∗1 =0.000 0073 m
2
$1- p8rdida total de carga 3hf5: (f = #c∗( ( 1 + ( 2 + ( 3 ) =8∗ ( 0.000 0048 m + 0.0007755 m + 0.000 0073 m )
(f = 0.0063 m
$14 radiente hidr'ulico 3
Ԍ
5:
=
Ԍ
√
) ∗ (f = μ∗TDHc
√
998.5
kg ∗0.0063 m 3 m Kgf ∗s
0.0001052
2
m
CAMAR A 1 2 3 4 5 6 7 8
=20 s−1
∗150 s
GRADIE NTE (S^-1) 65 55 53 49 46 34 25 20
)a*%a.1 gradiente hidr'ulico por c'mara
#camara vs gradiente 70 60 50 40 Gradiente Hidra!ic" (S^-1) 30 20 10 0
5 0 10
# camara
#camara vs gradiente
+(a,i$a 1. = &'mara vs gradiente hidr'ulico1
