Memor Memoria ia de cálcul álc ulo.o.A continuación se analizan las bases teóricas del diseño de una planta de tra tra tamiento tamiento d e flota flotacc ión por p or ai a ire disuelt disuelto: o:
1.- SISTEMA DE FLOTACIÓN IÓN (DAF (DAF) BASES BASES TEÓR EÓRICA IC AS Al agregar aire bajo presión, se forman millones de microburbujas (diámetro 0,02-0,1 mm) que se meten dentro de los flóculos, o se nuclean alrededor de los sólidos suspendidos, o quedan atrapadas en los flóculos durante su formación (especialmente cuando se agregan agentes coagulantes o floc floc ula ula ntes ntes). ). La dens d ensiid a d ap a p a rente del de l c ongl ong lomerado omerad o , dismi disminuy nuye e y flota flota en en la superfi uperficc ie. La efic efic a c ia de un sistema de flota flotacc ión por po r a ire ire dis disuelto uelto depend dep ende e principalmente de la velocidad de flotación de las partículas formadas, del área superficial del estanque, del valor de la relación entre el volumen de aire y la masa de sólidos (A/S) necesario para obtener un nivel de clarificación. Á r l a ó i n re e a d e F lo o t a c
El área de flotación se determina en base a la velocidad de ascenso de los sólidos: A
=
Q Q F
donde: A Q F
Q
es el á árrea super upe rfic fic ia l del tanque tanq ue (m2). =es la veloc veloc idad ida d de d e flota flotacc ión (m3m−2día−1). =es el c a udal uda l (m3día-1) =
Ésta varía ampliamente, dependiendo de la concentración de sólidos (11 – 220 (m3m−2día−1)). Pa Parra fines fines de dim d imens ensiona ionami miento ento,, se se pued p uede e util utiliza iza r un valor − − de Q F de d e 100 100 (m3m 2día 1). Considerando el caudal a tratar por la planta de tratamiento, de 130 m3/ h se se obtiene que éste debe tener un área superficial de
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A = 130 (m3/h)/ (100 (m3m−2día−1)/ 24 (h/día)) A = 31,2 m2 El área efectiva de un sistema de flotación es de un 90%, por tanto se especifica el área de flotac ión en 34 m2.
Volumen de Flotación El tiempo de residencia recomendado para sistemas de flotación, fluctúa entre 5 y 30 minutos. Se considera un tiempo de residencia de 17 minutos, es dec ir 0,28 h. De este modo, el volumen requerido de flotación es de: 130 (m3/h)* 0,28 (h)= 37 m3. Se definen las siguientes dimensiones para el estanque de flotación: Alto: Ancho: Largo:
1,1 metros 4,4 metros 8,0 metros A i r re e
La cantidad de aire por unidad de masa de sólidos, debe ser determinada en ba se a experimentos, utilizando una celda de flotación. La relación aire: sólidos se puede determinar a pa rtir de la expresión: aire : sólidos
=
s A ( 0,5 P − 1) S
donde: s A P S
=solubilidad del aire (a 20ºC: 0,024 (kg/ m3)) =presión absoluta del aire (atm) =conc entración de sólidos en el líquido (kg/ m3)
Una relación aire:sólidos típica, es del orden de 0,01 (m3 aire / kg sólidos). En general, se usan presiones de 5 a 6 atm. En el caso de rec iclo, se usa un rec iclo del 25-60%. Si consideramos la concentración de sólidos a ingresar a la planta de tratamiento de 2.000 mg/l y un caudal de 130 m 3/h; la carga de sólidos ingresada corresponde a : 2.000*130/1000 (Kg/h) = 260 (Kg/h). Memoria d e C álculo DAF San J osé
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Así: El ca uda l de aire a ingresar sería de 2,6 m3/h. La presión de descarga se especifica en 6 atm. El caudal de rec iclo se especifica en 33 m3/h.
2.- Sistema de coagulación Se c onsidera diseñar el sistema de c oa gulac ión en forma de un reactor tipo serpentín, lo cual mejora la eficiencia de reacción química: Velocida d de diseño recomendada en cañería pa ra este tipo de fluidos es de 2 m/seg; con un tiempo de residenc ia de 0,5 minutos: A tubo = Q (m3/h)/ v(m/ s)/3600 s/h = 0,0180 m2 φ =√4A tubo/ π = 0,152 =5,9” = 6”
A tubo = 0,0183 Vducto = tr* Q L
=
= 0,5*130/3600 = 1,081 m3
V / At
=
1,081 m3 */ 0,0183 m2 = 60 m
Espec ificac ión de M aterial: PVC de calidad para agua potable
3.- Dosif ic ac ión de aditivos quí mic os: 3.1. Dosificación de Cloruro Férrico Considera la instalación de un estanque de dosificación de 30 m3, de Fibra de Vidrio. El estanque estará dotado de una bomba centrífuga para la dotación del producto al coagulador. 3.2. Dosificación de Polímero Considera la alimentac ión de polímeros a través de IBC , a entregar por los proveedores del produc to. Considera la instalación de una bomba que permita dosificar el polímero. Memoria d e C álculo DAF San J osé
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