ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y AMBIENTAL INGENIERÍA CIVIL. EXAMEN DEL SEGUNDO BIMESTRE POTABILIZACIÓN NOMBRE: ………………………………………………….
13 de febrero de 2016
1. Una fuente de agua tiene turbiedades medianamente altas. Funciona mejor el filtro lento: a. Cuando antes del filtro se pone sulfato de aluminio. b. Cuando antes del filtro se pone cloro. c. Cuando antes del filtro se pone un pre sedimentador d. Cuando se coloca un lecho de antracita y arena. RESPUESTA: c 2. Una fuente de agua subterránea cumple con todos los parámetros para uso humano a excepción del CO2. ¿Qué esquema de planta de tratamiento tr atamiento propone? a. Aireación b. Aireación + coagulación – coagulación – floculación floculación + filtración rápida y desinfección c. Aireación + desinfección d. Aireación + filtro lento + desinfección RESPUESTA: c 3. Un lecho granular con granos no esféricos, con coeficientes de uniformidad alto y lecho no estratificado se presenta en un? a. Filtro lento b. Filtro rápido c. Filtro dual d. Filtro a presión RESPUESTA: a 4. En un filtro lento, se coloca un vertedero a la salida, a una altura cercana a la parte superior del lecho filtrante, para…..Señale la respuesta correcta: 1) Permitir el retro lavado. 2) Evitar que se formen burbujas de aire en el lecho filtrante 3) Aumentar la carrera de filtración 4) Evitar cargas negativas en el funcionamiento del filtro. a. 1 b. 2 c. 1 y 2 d. 2 y 4 RESPUESTA: d 5. ¿Bajo qué condición es aplicable la fórmula de Camp para determinar el caudal que circula por una canaleta de lavado de un filtro rápido descendente? a. Ahogado b. Libre c. No incide si es ahogado o libre d. Todas las anteriores
RESPUESTA: b 6. En un filtro lento descendente que recién se le va a llenar de agua, se inicia el llenado con agua cruda por la parte: a. Inferior del sistema de drenaje. b. Por la parte superior del lecho filtrante. c. A nivel de la parte superior del lecho filtrante. d. A nivel de la parte inferior del lecho filtrante. RESPUESTA: a 7. En lechos filtrantes de arena, cómo varían el tamaño efectivo y el coeficiente de uniformidad en los filtros rápidos, respecto a los lentos: a. Coeficiente de uniformidad y tamaño efectivo mayores. b. Coeficiente de uniformidad y tamaño efectivo menores. c. Coeficiente de uniformidad menor y tamaño efectivo mayor. d. Coeficiente de uniformidad mayor y tamaño efectivo menor. RESPUESTA: c 8. En los filtros rápidos ¿cuál es la motivación para usar lechos filtr antes duales de arena y antracita? e. Disminuir la carrera de filtración. f. Permitir una mayor velocidad de retro lavado. g. Aumentar la carrera de filtración. h. Todas las anteriores. RESPUESTA: c 9. ¿Cuál es la principal razón por lo que en nuestro país se utiliza como desinfectante el cloro y no el ozono? a. Porque es más barato b. Porque la norma INEN exige que el agua potable tenga cloro residual c. Porque las dosis son muy bajas d. Ninguna de las anteriores RESPUESTA: b
10. ¿Cómo varía la concentración del cloro con el tiempo de contacto? a. A mayor concentración de cloro menor tiempo de contacto b. A menor concentración, menor tiempo de contacto c. A mayor concentración de cloro, mayor tiempo de contacto. d. La concentración de cloro no depende del tiempo de contacto. RESPUESTA: a 11. En un filtro rápido descendente dual (antracita y arena), lo correcto es: 1) El peso específico de la antracita es mayor que el de la arena. 2) El peso específico de la antracita es menor que el de la arena 3) El tamaño efectivo de la arena es mayor que el de la antracita. 4) El tamaño efectivo de la antracita es mayor que el de la arena. a. 1 y 3 b. 1 y 4
c. 2 y 4 d. 2 y 3 RESPUESTA: c 12. Un sedimentador de flujo horizontal convencional trabaja con un caudal de 10000 m 3/día. Determinar la profundidad del agua en el sedimentador, suponiendo una carga superficial de 20m/día para floc de alumbre y un tiempo de retención de 2 horas. a. 1.46m b. 1.26m c. 1.66m d. 1.86m RESPUESTA: c
13. Una planta de purificación de agua, con dos filtros rápidos, tiene una capacidad de tratamiento de 8000 m 3/d a una tasa de filtración de 120 m/d. Determinar la capacidad del tanque elevado para lavado de un filtro, durante 10 minutos, a una tasa de 0.8m/minuto. a. 367 m3 b. 357 m3 c. 257 m3 d. 267 m3 RESPUESTA: d 14. Se diseña un sedimentador convencional para remover al 100% de partículas de diámetro igual o mayor a 0.1mm cuya velocidad de sedimentación es 20m/día. Las dimensiones del sedimentador son: L = 20m B = 4m H = 3m ¿qué caudal puede manejar ese sedimentador? a. 20m3/seg b. 160 litros/seg c. 1600 litros/seg d. 1600 m3/día RESPUESTA: d 15. Existen cuatro alternativas para diseñar un sedimentador convencional: A) diseñar un sedimentador de 15x4m y una profundidad de 2.7m para un caudal de 20l/s; B) diseñar un sedimentador de 22x5m y una profundidad de 3.0m para un caudal de 35l/s; C) diseñar un sedimentador de 20x6m para un caudal de 30l/s; D) diseñar un sedimentador de 25x4 para un caudal de 30l/s. ¿Cuál opción será más eficiente en la remoción de sólidos? a. La opción A b. La opción B c. La opción C d. La opción D RESPUESTA: c
16. Un filtro tiene una capa de arena de 46 cm con una porosidad inicial de 0.4. Cuando se utiliza 10l/seg-m2 de agua del lavado, se observa que la pérdida de carga es de 40 cm expandiéndose una altura de 15cm. El lavado de la arena no es bueno, razón por la que se decide aumentar el caudal de lavado a 12l/seg_m2 con lo cual se expande 20cm. La pérdida de carga en esta nueva condición será: a. 40 cm b. 489 cm c. 20 cm d. 56 cm RESPUESTA: a 17. En un sedimentador de alta tasa, conformado por tubos cuadrados de 5x5 cm, cuando el número de Reynolds es de 50 el caudal tratado es de Q 0. ¿Cuál será el caudal tratado si el número de Reynolds baja a 30?
Re = V0νRh Donde: Re = número de Reynolds Vo = Velocidad media Rh = radio hidráulico = viscosidad cinemática
ν
a. b. c. d.
5/3de Q 0 3/5 Q 0 9/25 de Q 0 25/9 de Q 0
RESPUESTA: b
18. Un mezclador mecánico está diseñado para que con n = 100rpm, produzca un gradiente de velocidad G = 700 s-1, con un tiempo de retención de 30 segundos y caudal q = 60 l/s. Si el caudal se eleva a 120 l/s y permanece constante el número de Camp, ¿Cuál debe ser la nueva velocidad de rotación n? a. 200rpm b. 63 rpm c. 159 rpm d. 50 rpm RESPUESTA: c 19. En una tubería la longitud L y diámetro D cuando pasa un caudal Q1, produce una pérdida de carga de 6m y el gradiente de velocidad G es de 500s-1. Cuando se disminuye el caudal hasta 0.5Q1, la perdida de carga es 3m. ¿Cuál será el gradiente de velocidad? e. G = 500 s-1 f. G = 1000 s-1 g. G = 250 s-1 h. 125 s-1 RESPUESTA: d
20. El agua cruda tiene baja alcalinidad y se desea remover mucha turbiedad (300UT) y color, la plata de tratamiento que se propondría deberá tener los siguiente elementos: a. Filtro lento, desinfección y fluoración b. Aireación, floculación solo con coagulante, filtro rápido, desinfección y fluoración c. Mezcla rápida con floculante y cal, floculador, sedimentación, filtro rápido, desinfección y fluoración. d. Mezcla rápida con floculante, carbón activado, y cal, floculador, sedimentación, filtro rápido, desinfección y fluoración RESPUESTA: c 21. Por una tubería de 200 mm y 600m de la longitud pasa un caudal Q y se observa que el gradiente producido es de 400s-1. Por otra tubería de menor diámetro 100mm mayor longitud 2400m se hace pasar el mismo caudal, entonces cuál de las siguientes afirmaciones es la correcta: a. Se produce el mismo gradiente b. El gradiente aumenta c. El gradiente disminuye d. La pérdida de carga se duplica RESPUESTA: b 22. Indique cuál afirmación es la correcta. a. Los sulfatos se eliminan con carbón activado b. El calcio debe eliminarse por cuanto produce sabor en el agua. c. El exceso de flúor se puede eliminar con magnesio d. El hierro se elimina con cloruro férrico. RESPUESTA: c 23. Indique cual afirmación es correcta: a. El filtro lento elimina sólidos disueltos b. Se deben utilizar filtros duales cuando se desea eliminar sólidos disueltos c. Para eliminar sodio se puede utilizar intercambio iónico d. El hierro se puede eliminar con intercambio iónico RESPUESTA: c 24. Se desea diseñar un sedimentador circular para tratar un caudal de 2000 m 3/día. La concentración de partículas del agua cruda es 120 mg/l y se desea obtener una remoción mínima del 80% con un tiempo de retención real de 50 min. Calcular: El diámetro del sedimentador. De pruebas de laboratorio se obtuvo que para eliminar el 80% de partículas debe aplicarse una velocidad de sedimentación de 30m/día y puede tomarse como factor de velocidad de sedimentación entre el laboratorio y el prototipo F = 1.5. a. b. c. d.
D = 11.3 m D = 9.2 m D = 7.5 m D = 10 m
RESPUESTA: a 25. Un sedimentador tiene las dimensiones 24x6 m y un Tr = 2horas. Se encuentra diseñado para remover el 100% de partículas de diámetro ≥ 0.01 mm, cuya Vs = 0.0232 cm/s. ¿Cuál será el incremento o disminución del caudal si se desea romover el 100% de partículas de diámetro ≥ 0.0012 mm, cuya Vs = 0.0348 cm/s? e. Aumenta 1440 m3/día f. Disminuye 1440 m/día g. No existe incremento ni disminución h. Aumenta el 20% del caudal tratado inicialmente RESPUESTA: a 26. Cuando un caudal de agua, en forma de gotas, se deja caer desde 25m, se observa que la remoción de CO2 es de 10 mg/l. si se deja caer el caudal, con el mismo tipo de gotas por bandeja separadas 1m, ¿Cuál es la altura de este aireador para remover la misma cantidad de CO2? i. 25m j. 10m k. 6m l. 5m RESPUESTA: d 27. Por sedimentador de alta tasa (tomar S = 4/3; L = 20; Ɵ = 60°) pasa un Q = 20l/s y remueven el 90% de partículas cuya Vsc = 25m/día. ¿Cuál será el área de un sedimentador convencional, que remueve el mismo porcentaje y tipo de partículas? m. 138 m2 n. 69m2 o. 59m2 p. 39m2 RESPUESTA: b 28. Para la carrera d e n filtro es deseable que coincidan el tiempo en que se demora en producir una cierta pérdida de carga con el tiempo en que se deteriora la cal idad del agua. Cuando el tiempo de deterioro de la calidad del agua es mucho mayor que el tiempo que se demora en producir unja pérdida de carga ¿Qué solución daría? q. Aumentar la altura del lecho filtrante r. Disminuir el diámetro de los grados del lecho filtrante s. Aumentar el diámetro de los grado del lecho filtrante t. Añadir una capa de antracita al lecho filtrante. RESPUESTA: c 29. Cuando se utiliza un caudal de lavado de 60m3/m2-día se produce una expansión de l a arena del 15% la cual resulta insuficiente. Para mejorarla expansión del lecho filtrante durante el lavado de los filtros se debe: a. Disminuir la altura de la capa de arena b. Colocar las canaletas de lavado en una posición superior. c. Aumentar el caudal de lavado d. Realizar un lavado previo en la superficie del filtro mediante mangueras. RESPUESTA: c
30. Un filtro tiene un lecho de arena de 80cm de altura, con una porosidad e 0 = 0.40. al aplicar un caudal de lavado de 1000 l/s se observa que la arena se expande 40cm y existe escape. Por esta razón, se desea que tan solo expanda 30cm. ¿Cuál deberá ser el nuevo caudal de lavado? Utilizar la ecuación
0.22 = ( ) a. b. c. d.
1660 l/s 600 l/s 570 l/s 270 l/s
RESPUESTA: d PLANTAS POTABILIZADORAS
Una planta potabilizadora con sedimentadores convencionales horizontales que está trabajando con 150 L/s requiere aumentar tres veces su capacidad de sedimentación, conservando la misma carga superficial. La planta cuenta con dos sedimentadores de 18 m de largo, 7,5 m de ancho y 4,5 m de profundidad. Si se colocan módulos de plástico de 1,20 x 2,10 x 0,01 m, inclinadas 60° con respecto a la horizontal y se considera L = 20: 17. La carga superficial existente es: a.
96 m/d
b.
192 m/d
c.
48 m/d
d.
80 m/d
18. El área de sedimentación acelerada es igual a: a.
18.7 m2
b.
43 m2
c.
9.3 m2
d.
22.4 m2
19. La longitud útil cubierta de placas es: a.
5.7 m
b.
2.5 m
c.
1.2 m
d.
3.0 m
20. El tiempo de retención es igual a:
a.
8.30 min
b.
0.12 min
c.
0.14 min
d.
3.30 min
