República República Bolivariana Bolivariana de Venezuela Universidad Universi dad Nacional Experimental Experime ntal del Táchira Vicerrectorado Académico Decanato de Docencia Departamento de Ingeniería Ambiental Núcleo de Ingeniería
Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable Prof. Ing. Mayra Anabel Lara A.
Serie de Ejercicios 1. Dosificadores, Mezcladores y Floculadores
Ejercic jercicio io 1. Se es e sta predis p rediseña eñando ndo una ETAP (Q =80,L 80,L// s) en la que se se estiman estiman se se maneja ma nejarra n tanto do sific ific a c iones ione s máx má ximas c omo mínima mínima s de sulfato de a luminio luminio al 20% 20% p/ v (200g/ (200g/L) L) c on una purez p ureza a del 85% 85%. Prueba Prueba s d e C oa gulac ión-Floc ión-Floc ulación rea liz liza da s en el labo la bo rator ato rio indica n que Dmax y Dmi Dmin n deben ser 120 mg/L y 18 mg/L respectivamente. a ) C alcule alc ule el volumen volumen de los lo s tanques tanque s de solución b) Considerando que el área disponible para construir los tanques es de (5x5) m 2, ¿Qué podría proponer para optimizar el área ocupada en cuanto a la geometría de los tanques a construir? Ejercic jercicio io 2. Se requiere la evaluación del área de dosificación de una ETAP donde actualmente se c uenta c on 2 ta ta nques nque s pa ra la prepa ra ción ció n del d el sulfato sulfato d e a luminio luminio (T1= (T1=18 m3, m3, T2= T2=6 m3) m3) para p ara la prepar prepa ra ción de d e sul sulfato fato de d e alum a lumini inio. o.
Ac tualmente tualme nte la dosis d osis máx má xima es de 200 200 mg/L mg/ L y la dosis mínima de 40 mg/L de este reactivo del cual se reporta una pureza del 92%, y que se trabaja en una concentración de 30% p/v. El caudal manejad o por p or la la planta es de 350 L/ s. Se cuenta con la curva de dosificación en base a la turbidez típica del agua cruda que llega a la planta.
Variacion Dosis- Turbidez 220 200 180 160
) U T 140 N ( 120 z e d 100 i b r 80 u T
60 40 20
0
De ser necesario proponga alternativas que perm pe rmit itan an optim o ptimiz izar ar la la o per pe rac ión de la planta. planta .
0
20
40
60
80
100 12 120 14 14 0 160
Dosis (mg/L)
Ejercic jercicio io 3. En la la ETAP d e la pob lac ión de Sa n J osé (Tmedia (Tmedia= =15oC 15oC ) se se tiene tiene proyectado proyec tado co nstr nstrui uirr una una c ámara c ilín ilíndri drica ca par pa ra mezclado rápido. áp ido. Partiendo Partiendo de la reco mendac ión de un a sesor esor técnico de emplear una turbina de 6 aletas planas (K=6,3), complete los datos de dimensionamiento y parámetros de funcionamiento requeridos en el diagrama indicando su significado. La Veloc idad ida d d el impuls impulso r es de 85 RPM.
Debe determi determinar nar la la co mbinac mbinación ión exac exac ta d el Gradiente de Veloc idad y el Tiempo iempo de C ontacto ontac to Según eg ún la Ta Ta bla AWWA, AWWA , J UST USTIFICANDO IFICA NDO NUMERIC NUMERIC AME AM ENTE NTE el por po r que no seria eria n validas tod todas as la la s c o mbinac mbinac iones recome rec omenda nda da s en es e stos to s c riterios iterios..
? 0,85 m
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Ejercicio 4. El técnico encargado de una ETAP tuvo una serie de problemas con la base de datos que c ontenían los registros de las prueba s de co agulación. Se nec esita co noc er urgentemente la Dosis Máxima de sulfato de aluminio, y el encargado solo recuerda que la Dosis Mínima es de 5 mg/L del coa gulante al 25% p/ v, y conoce q ue se tienen do s tanques de solución d e 3 m3 y 8m3 para manejar un ca udal en la planta d e 300 L/s.
a) Sería posible con la información suministrada por el técnico reportar la Dosis Máxima. J UTIFIQUE SU RESPUESTA NUMERICAMENTE. b) Un empleado sugiere que para resolver el problema en forma más rápida, se trabaje con una Dosis Má xima d e 20 mg/ L. ¿Sería viable esta soluc ión? J UTIFIQUE SU RESPUESTA NUMERICAMENTE. Ejercicio 4. Se quiere revisar el funciona miento de un mezclador rápido, que funciona c on una turbina d e p aleta s plana s (2 paletas). El volumen del tanque c ilíndrico d e mezcla es de 20 m3. El caud al de a gua que se está manejando a ctualmente es de 500 L/s (T=15oC ). La Potencia del motor que funciona c on una eficienc ia del 80% es de 25 KW. Basado en los criterios de diseño comentados en clase, a que conclusiones podría llegar en su evaluación justificando su razonamiento matemática y teórica mente.
Ejercicio 5. Una planta de purificación de a gua donde se trata 300 L/s de a gua c ruda , las pruebas de labo ratorio indican que la dosis mínima de coagulante (P=87%) es de 50 mg/ L y la máxima de 250 mg/L. La c onc entrac ión reco menda da del co agulante es de 100 mg/L. Los volúmenes de los tanques existentes en las planta son de 1,5 y 3,0 m3. Que volúmenes deberán manejarse en la dosifica ción en húmedo para ca da uno de los tipos de dosificac ión.
Ejercicio 6. Se de sea hac er mezcla rápida de un ag ua con un agitador de tipo 6 aletas, punta de flecha, de 0,75 m de d iámetro. El fluido mantiene un Reynolds de 600.000 a una T=25oC . C onsidere un tiempo de co ntacto d e 40 s. Que ca udal podrá manejar este equipo y que potencia d e motor esta mantendrá una eficiencia global del 70%.
Ejercicio 7. Se está proyectando la construcción de una ETAP auxiliar en la población de San Cristóba l, considerando que se requiere atender una demanda adicional de 300 L/s. Se selec cionó como unidad p ara la floculación un tanque do nde el agua (T=25oC ) fluye en forma horizontal a través de 3 secciones de igual volumen.
Considerando:
Porcentaje de decrecimiento del 25 % para los gradientes de velocidad Tiempo total de floc ulac ión de 30 min. Longitud del floc ulador = 10 m Profundida d d el floculador =1 m C oe ficiente de fricción, f =0,3
Determine el Número de Pantallas que deberían colocarse en cada sección. Ejercicio 8. Establezca los pa rámetros pa ra el dimensionamiento de un floculador hidráulico d e flujo horizontal para un caudal de agua d e 150 L/s (T=15oC ). El floculado r está dividido en 3 cámaras de igual volumen (L=4,5 m) y el tiempo de retención en cada una es de 5 min. El % de decrecimiento de los gradientes de velocidad es del 30% con un f=0.3. Indique ca da una d e sus suposiciones justificando los valores asumidos.
Ejercicio 9. Dimensionar un floc ulado r, con a gitad or de 6 paletas de eje vertical, pa ra un ca udal de a gua de 5.000 m3/d (T=22oC ). Se rec omienda la c ombinación de un gradiente de velocidad de 50 S-1 con un tiempo de retención de 7 minutos .
Ejercicio 10: Como estudiante de SAAP-UNET se requiere que eva lué el siguiente informe sobre una ETAP en funciona miento. Usted d ebe ap robar o desaproba r las conclusiones del mismo, justifica ndo en forma teórica y numérica cada observac ión realizada a los co nceptos emitidos en el documento.
INFORME SOBRE ELFUNCIONAMIENTO DE LAS AREAS I, II Y III DE LA ETAP MUCUBAJ I Población abastecida: 240.000 hab. Caudal tratado : 340 L/s. Temperatura media es de 25oC .
Área I. Dosifica c ión: Existen 2 tanques para el manejo de las dosis mínimas y máximas de sulfato d e
aluminio al 30%(P=85%); el tanque empleado pa ra la Dmax es de 10 m3 y el usado pa ra la Dmin es de 6 m3. En el labo ratorio se maneja la siguiente curva d e dosificac ión en función de valores típico s de turbiedad que se presentan en el agua c ruda que trata esta ETAP:
El análisis de las variables operacionales y condiciones de dimensionamiento de esta área permiten c onc luir que: 1. Los Tanques existentes solo permiten ma nejar un rango de dosificación que no cubre los niveles de turbidez típicos del agua a tratar en esta ETAP 2. Para lograr una mayor eficiencia es recomendable en primera instancia disminuir el caudal ajustando al mismo tiempo la concentración del sulfato de aluminio agregado
Área II. M e zc la Ráp ida . Este proc eso se hac e en un tanque de 10 m3 de c apacidad. Prueba s
hidráulicas indican que en el proc eso se log ra ma ntener un Reynold de 60.000. El mezclador está equipado con un agitador tipo turbina de 6 paletas planas de 0,5 m de diámetro, con una potencia de 5 Hp (εmotor = 75%). De este sistema se revisaron los parámetros fundamentales de dimensionamiento, verificando que se c umplen las diferentes conside raciones propuestas po r Richter pa ra este tipo de mezcla do r. Igualmente se considera que todas las variables operacionales se ajustan a los criterios y recomendaciones internacionales para mezcla rápida.
