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coagulador
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Diseo
universidad de santiado de chile Facultad de ingenieria Departamento de obras civilesDiseo Coagulador
Trabajo N1
Alumnos: Andrs Donoso R. Gary Henrquez Daniela Lara R.
Docente: Patricia Mery C.
Asignatura: Calidad Ambiental
Santiago, 25 de Noviembre de 2013Diseo de Coaguladores
Coagulacin es el proceso por el cual las partculas se aglutinan en pequeas masas con peso especfico superior al del agua llamados flocs. Se utiliza en la remocin de turbiedad y color, en la eliminacin de bacterias, virus, organismos patgenos, sustancias productoras de sabor y olor.
1. Hidrulico: Canaleta Parshall
La canaleta Parshall originalmente diseada para aforar caudales de riego ha sido ampliamente utilizada como dispositivo de mezcla rpida (coagulador) por el resalto que se produce aguas abajo de la garganta.Se usa para el diseo un caudal de diseo de 100 [L/s] y se considera la temperatura del agua 10C.Para verificar el diseo y medir los requerimientos energticos de la mezcla es ampliamente utilizado el gradiente de velocidad G [s-1].
1. Mecnico
Otra opcin para generar turbulencia en el flujo, es la implementacin de un estanque rectangular provisto de un rotor que posee una velocidad angular elevada.
La potencia terica generada se mide a travs de la ecuacin de Rushton
Dnde: Kt: Coeficiente debido al tipo de impulsor. N: velocidad angular en rpm D: dimetro de impulsor
Desventajas presentes en este tipo de mecanismo son: que depende directamente de la electricidad, por lo que puede presentar problemas durante su ejecucin que pudieran parar la planta de tratamiento.
Coagulador Hidrulico: Canaleta ParshallEl diseo del coagulador se realiza considerando la nomenclatura mostrada de la siguiente imagen:
Figura 1. Canaleta ParshallDonde,W: ancho de la gargantaB: longitud de seccin convergenteD: ancho de la entrada de la seccin convergenteD: ancho de la seccin de medicinF: longitud de la gargantaG: longitud de la seccin divergenteC: ancho de la entrada de la seccin convergenteN: profundidad de la cubetaK: diferencia de elevacin entre la salida y la cresta
A partir de la Tabla 1, mostrada a continuacin, se obtiene un ancho de garganta W=22,9 cm para un caudal de 100 l/s.
Tabla 1. Ancho de garganta ParshallClculo de comprobacin de las condiciones de mezcla rpida en canaleta Parshall: Altura de agua en la seccin de medicin
Los valores de k y m se obtienen de la Tabla 2.
Tabla 2. Valores de k y m
Dimensiones estandarizadas de los canales Parshall a partir del ancho de garganta
Tabla 3. Dimensiones estandarizadas canaleta ParshallPara el caso a analizar: C: 38 cm D: 57,5 cm G: 45,7 cm K: 7,6 cm N: 11,4 cm Ancho de la seccin de medicin
Donde D es dimensin de la canaleta, D: 0,575 m (Tabla 3) Velocidad en la seccin de medicin
Caudal especifico en la garganta de la canaleta
Carga hidrulica disponible
N=0,114m dimensin del canal Parshall (Tabla 3)
Angulo de inclinacin
Velocidad antes del resalto
Altura de agua antes del resalto
Numero de Froude
Altura del resalto
Velocidad en el resalto
Altura en la seccin de salida de la canaleta
Donde N y K son dimensiones estandarizadas de la canaleta Parshall (Tabla 3) N=0,114m, K=0,076m
Velocidad en la seccin de salida
C: dimensin de la canaleta (Tabla 3), C=0,38m
Prdida de carga en el resalto
Tiempo de mezcla en el resalto
G=0,457m dimensin de la canaleta (Tabla 3)
Gradiente de velocidad
: peso especfico del agua, =1000 kg/m3: coeficiente de viscosidad, =1.33*10-4 kgs/m , para una temperatura de 10C
El diseo del canal Parshall queda de la siguiente forma: F=0.305 G=0.457C=0.38w=0.23D=0.460.61A=0.88 2/3B=0.58B=0.864
Figura 2. Planta diseo canaleta Parshall
h3=0.34h2=0,38K=00.76hp=0.086h1=0.19N=0.114 F=0.305 G=0.457B=0.8642/3B=0.58Ho=0.35
Figura3. Perfil diseo canaleta Parshall
Coagulador MecnicoQ = 0,1 [m3/s]tr = 50 [s] = 1000 [kg/m3]g = 9,81 [m/s2]
1. Volumen del estanque
Relacin para estanque rectangular:
2. Tiempo de retencin y GTiempo de retencin [s]G [s-1]
201000
30900
40790
50 ms700
Debido al tiempo de retencin dado, se tiene:
Adems se considera:
3. Dimetro del ImpulsorPor recomendacin de utiliza:
4. Velocidad del impulsorUtilizando un impulsor de hlice de 3 palas:
Ecuacin de Rushton para determinar la potencia:
Gradiente de velocidad:
Funcin disipacin de Camp:
Remplazando (3) en (2):
Remplazando (4) en (1), se tiene:
Luego, con este valor se entra al catlogo, por lo tanto para el rotor:Segn catlogo TIMSA se utiliza agitador de Serie HD Velocidad Rpida AGITADOR HD 03.03 P 02 Potencia mxima= 370 W Velocidad angular mxima es de 1500 rpm