Tanques de Sedimentación
1. Los tanques tanques de de sedimentación sedimentación pequeños pequeños,, de diámetro diámetro o lado no no mayor deben ser proyectados sin equipos mecánicos. m ecánicos. La forma puede ser rectangular, circular o cuadrado; los rectangulares podrán tener varias tolvas y los circulares o cuadrados una tolva central, como es el caso de los sedimentadores tipo Dormund. D ormund. La inclinación de las paredes de las tolvas será de por lo menos 6 grados con respecto a !ori"ontal. Los parámetros de diseño son similares a los de sedimentadores con equipos mecánicos. #. Los tanques tanques de de sedimentación sedimentación mayore mayoress usarán usarán equipo mecánico mecánico para para el barrido de lodos y transporte a los procesos de tratamiento de lodos. $. Los parámetr parámetros os de diseño diseño del tanque tanque de sedimentació sedimentación n primaria primaria y sus e%ciencias deben preferentemente ser determinados e&perimentalmente. 'uando se diseñen tanques convencionales de sedimentación primaria sin datos e&perimentales se utili"arán los siguientes criterios de diseño( a) Los canales canales de de repartición repartición y entrada entrada a los tanques tanques deben deben ser diseñados para el caudal má&imo !orario. b) Los requis requisitos itos de área área deben determinars determinarse e usando cargas cargas super%ciales entre #* y 6 m+d basado en el caudal medio de diseño, lo cual equivale a una velocidad de sedimentación de 1, a #, m+!. c) -l perodo perodo de de retención retención nominal nominal será de 1, a #, !oras !oras /recomendable 0 # !oras), basado en el caudal má&imo diario de diseño. d) La profundid profundidad ad es el producto producto de de la carga carga super%cial super%cial y el perodo de retención y debe estar entre # y $, m. /recomendable $ m). e) La relación relación largo largo + anc!o anc!o debe debe estar estar entre entre $ y 1 /recomendable *) y la relación largo + profundidad entre y $. f) La carga carga !idráulica !idráulica en en los vertederos vertederos será de 1# a m$ +d por metro lineal /recomendable #), basado en el caudal má&imo diario de diseño. g) La e%ciencia e%ciencia de remoción remoción del del proceso proceso de sedimenta sedimentación ción puede puede estimarse de acuerdo con la tabla siguiente(
!) -l volumen de lodos primarios debe calcularse para el %nal del perodo de diseño /con el caudal medio) y evaluarse para cada años de operación. La remoción de sólidos del proceso se obtendrá de la siguiente tabla(
i) -l retiro de los lodos del sedimentador debe efectuarse en forma cclica e idealmente por gravedad. Donde no se disponga de carga !idráulica se debe retirar por bombeo en forma cclica. ara el lodo primario se recomienda( 2 2 2 2
bombas rotativas de despla"amiento positivo; bombas de diafragma; bombas de pistón; y bombas centrfugas con impulsor abierto.
ara un adecuado funcionamiento de la planta, es recomendable instalar motores de velocidad variable e interruptores cclicos que funcionen cada , a * !oras. -l sistema de conducción de lodos podrá incluir, de ser necesario, un dispositivo para medir el caudal. 3) -l volumen de la tolva de lodos debe ser veri%cado para el almacenamiento de lodos de dos ciclos consecutivos. La
velocidad en la tubera de salida del lodo primario debe ser por lo menos ,4 m+s. *. -l mecanismo de barrido de lodos de tanques rectangulares tendrá una velocidad entre ,6 y 1,# m+min. . Las caractersticas de los tanques circulares de sedimentación serán los siguientes( 2 2 2
profundidad( de $ a m diámetro( de $,6 a *, m pendiente de fondo( de 65 a 165 /recomendable 5).
6. -l mecanismo de barrido de lodos de los tanques circulares tendrá una velocidad perif7rica tangencial comprendida entre 1, y #,* m+min o una velocidad de rotación de 1 a $ revoluciones por !ora, siendo dos un valor recomendable. 8. -l sistema de entrada al tanque debe garanti"ar la distribución uniforme del lquido a trav7s de la sección transversal y debe diseñarse en forma tal que se eviten cortocircuitos. . La carga !idráulica en los vertederos de salida será de 1# a m$ +d por metro lineal /recomendable #), basado en el caudal má&imo diario de diseño. 4. 9e deberá diseñar un sistema de recolección de natas, las que deben almacenarse en un po"o especial antes de ser transportadas al proceso de digestión. 1.La pendiente mnima de la tolva de lodos será 1,8 vertical a 1, !ori"ontal. -n caso de sedimentadores rectangulares, cuando la tolva sea demasiado anc!a, se deberá proveer un barredor transversal desde el e&tremo !asta el punto de e&tracción de lodos.
Sedimentador Secundario
a. Los criterios de diseño para los sedimentadores secundarios deben determinarse e&perimentalmente. b. -n ausencia de pruebas de sedimentación, se debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones( 2 2
-l diseño se debe efectuar para caudales má&imos !orarios; ara todas las variaciones del proceso de lodos activados /e&cluyendo aeración prolongada) se recomienda los siguientes parámetros(
Las cargas !idráulicas anteriormente indicadas están basadas en el caudal del agua residual sin considerar la recirculación, puesto que la misma es retirada del fondo al mismo tiempo y no tiene in:uencia en la velocidad ascensional del sedimentador. c. ara decantadores secundarios circulares se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones( 2
Los decantadores con capacidades de !asta $ m$ pueden ser diseñados sin mecanismo de barrido de lodos, debiendo ser de tipo cónico o piramidal, con una inclinación mnima de las paredes de la tolva de 6 grados /tipo Dormund). ara estos casos la remoción de lodos debe ser !ec!a a trav7s de tuberas con un diámetro mnimo de # mm.
2
Los decantadores circulares con mecanismo de barrido de lodos deben diseñarse con una tolva central para acumulación de lodos de por lo menos ,6 m de diámetro y profundidad má&ima de * m. Las paredes de la tolva deben tener una inclinación de por lo menos 6 grados.
2
-l fondo de los decantadores circulares debe tener una inclinación de alrededor de 1(1# /vertical( !ori"ontal).
2
-l diámetro de la "ona de entrada en el centro del tanque debe ser apro&imadamente 1 a #5 del diámetro del decantador. Las paredes del po"o de ingreso no deben profundi"arse más de 1 m por deba3o de la super%cie para evitar el arrastre de los lodos.
2
La velocidad perif7rica del barredor de lodos debe estar comprendida entre 1, a #, m+min y no mayor de $ revoluciones por !ora.
2 2 2
2
2 2 2
d. Los decantadores secundarios rectangulares serán la segunda opción despu7s de los circulares. ara estos casos se debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones( La relación largo + anc!o debe ser *+1 como mnimo. La relación anc!o + profundidad debe estar comprendida entre 1 y #. ara las instalaciones pequeñas /!asta $ m$ ) se podrá diseñar sedimentadores rectangulares sin mecanismos de barrido de lodos, en cuyo caso se diseñarán pirámides invertidas con ángulos mnimos de 6 respecto a la !ori"ontal. e. ara "an3as de o&idación se admite el diseño de la "an3a con sedimentador secundario incorporado, para lo cual el proyectista deberá 3usti%car debidamente los criterios de diseño. f. ara facilitar el retorno de lodos, se deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones( ara decantadores circulares, el retorno del lodo será continuo y se podrá usar bombas centrfugas o de despla"amiento positivo. La capacidad instalada de la estación de bombeo de lodos de retorno será por lo menos 15 por encima de la capacidad operativa. La capacidad de bombeo será su%cientemente :e&ible /con motores de velocidad variable o n
Diseño del sedimentador 1. Componentes
-sta unidad se puede dividir en cuatro partes o "onas.
a) Zona de entrada
-structura !idráulica de transición, que permite una distribución uniforme del :u3o dentro del sedimentador. b) Zona de sedimentación
'onsta de un canal rectangular con volumen, longitud y condiciones de :u3o adecuados para que sedimenten las partculas. La dirección del :u3o es !ori"ontal y la velocidad es la misma en todos los puntos, :u3o pistón. c) Zona de salida
'onstituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la %nalidad de recolectar el e:uente sin perturbar la sedimentación de las partculas depositadas. d) Zona de recolección de lodos
'onstituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y una tubera y válvula para su evacuación periódica. 2. Criterios de diseño
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 -
-l periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y t7cnicos es de a 16 años. -l n #, m. La relación de las dimensiones de largo y anc!o /L+?) será entre los valores de $ 2 6. La relación de las dimensiones de largo y profundidad /L+@) será entre los valores de 2#. -l fondo de la unidad debe tener una pendiente entre a 15 para facilitar el desli"amiento del sedimento. La velocidad en los ori%cios no debe ser mayor a ,1 m+s para no crear perturbaciones dentro de la "ona de sedimentación. 9e debe aboquillar los ori%cios en un ángulo de 1A en el sentido del :u3o. La descarga de lodos se debe ubicar en el primer tercio de la unidad, pues el 5 del volumen de los lodos se deposita en esa "ona. 9e debe efectuar e&perimentalmente la determinación del volumen má&imo que se va a producir. -l caudal por metro lineal de recolección en la "ona de salida debe ser igual o inferior a $ l+s. 9e debe guardar la relación de las velocidades de :u3o y las dimensiones de largo y altura.
2
La sección de la compuerta de la evacuación de lodos /=#) debe mantener la relación. Donde t es el tiempo de vaciado.
2
La ubicación de la pantalla difusora debe ser entre ,8 a 1, m de distancia de la pared de entrada.
2
Los ori%cios más altos de la pared difusora deben estar a 1+ o 1+6 de la altura /@) a partir de la super%cie del agua y los más ba3os entre 1+* ó 1+ de la altura /@) a partir de la super%cie del fondo.
3. Criterios de diseño
2
Determinar el área super%cial de la unidad /=s), que es el área super%cial de la "ona de sedimentación, de acuerdo a la relación(
9iendo( Bs ( Belocidad de sedimentación /m+seg) C ( 'audal de diseño /m$ +seg) 2
Determinar las dimensiones de largo L /m), anc!o ? /m) y altura ! /m) de manera tal que se cumplan las relaciones o criterios mencionados anteriormente. 'onsiderando el espaciamiento entre la entrada y la cortina o pared de distribución de :u3o.
2
Determinar la velocidad !ori"ontal B@ /m+seg) de la unidad mediante la ecuación. -l cual debe cumplir con las relaciones mencionadas anteriormente.
2
Determinar el tiempo de retención o /!oras), mediante la relación(
2
Determinar el n
9iendo( Bo ( Belocidad en los ori%cios /m+seg) C ( 'audal de diseño /m$ +seg) =o ( Erea total de orifcios /m# )
9iendo( ao ( Erea de cada ori%cio /m# ) n ( n
Eemplos aplicati!os "ara el diseño de un desarenador
9e tiene como datos(
'audal de Diseño( # lps Densidad relativa de la arena( #,6 Diámetro de la partcula( ,# cm emperatura del agua( # A' -ntonces( De la tabla del ane&o #. Biscosidad 'inemática /F) G 1.1&12# cm # +seg. Luego, de la fórmula(
2 2
9e tiene velocidad de sedimentación /Bs) G $. cm+seg. 9e comprueba el n
HeG 8.# I ,; por lo tanto, no se encuentra en la "ona de la ley de 9toJes. 9e reali"a un rea3uste mediante el gra%co 1. 7rmino del diámetro(
7rmino de la velocidad de sedimentación(
Luego Bs G #.* cm+seg. 'omprobamos nuevamente el He G .# -ntonces se encuentra en la "ona de transición /ley de =llen).
2
9e determina el coe%ciente de arrastre(
-ntonces la Belocidad de 9edimentación será(
9i se asume una e%ciencia del 85, de acuerdo con la gra%ca $ se adopta un coe%ciente de seguridad igual a 1,8.
De tal manera que se obtiene el área super%cial /=s) G 1.$8 m# 2
9e determina las dimensiones de largo, anc!o y profundidad respetando los criterios de diseño. Largo ( lGm =nc!o ( ? G , m rofundidad ( ! G ,* m Luego la velocidad !ori"ontal(
9e determina el valor de rugosidad de la cámara mediante(
Luego se ingresa a la gra%ca *, de donde se tiene f G ,#8.
2
9e determina la velocidad de despla"amiento o resuspensión(
Lo que indica que no !abrá resuspensión pues Bd I B! . 2
9e determina el periodo de retención(
9e determina la longitud del tramo de transición.
"ara el diseño de un sedimentador
9e tiene como datos( 'audal de diseño( C G .# m$ +seg Belocidad de sedimentación( Bs G .11 m+seg
