LA ECOLOGIA

DISEÑO DE FLOCULADOR TIPO ALABAMA PARA UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

PRESENTADO A:
ING. ÁLVARO CASTILLO MIRANDA

PRESENTADO POR:
MARÍA JOSÉ RIZO SANTANDER
CÓD. 2010117061

GRUPO
MARTES 8-11AM

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ING. AMBIENTAL Y SANITARIA
SANTA MARTA D.T.C.H.
2014

PRESENTACIÓN

En los floculadores Alabama debe ubicarse un codo en cada cámara para impulsar el fluido hacia arriba. Los codos deben colocarse de forma alternada, en una cámara a la derecha y en la que sigue a la izquierda; en el fondo debe dejarse un desagüe conectado a un múltiple para permitir la extracción delos lodos. En cada tabique debe dejarse una boca de drenaje. (RAS Título C.5.4.1.3)

[pic 1]

Para llevar a cabo el diseño del floculador se deben tener en cuenta determinados parámetros los cuales se encuentran consignados en el RAS.

Como primera instancia se escoge el número de floculadores a diseñar, en este caso son 9 floculadores, teniendo en cuenta que este tipo de floculadores funciona en buenas condiciones con un caudal aproximado de 200L/s por Floculador.

Cálculo:

[pic 2]

[pic 3]

• Selección del número de cámaras

Se recomienda como mínimo la construcción de 8 cámaras por floculador (RAS Título C.5.5.1.2). Para el presente diseño, cada floculador tendrá 10 cámaras por comodidad y eficiencia del proceso.

• Tiempo de retención hidráulico

 La selección del tiempo de retención hidráulico del floculador y de cada cámara, el cual debe estar entre 20 y 40 minutos (RAS Título C.5.5.1.2) debe determinarse de acuerdo con las pérdidas hidráulicas. Siendo así, el tiempo de retención escogido para cada floculador es de  30 min, por tanto para cada cámara será de 3 min.

• Determinación del volumen de cada cámara

Se halla el volumen del floculador:

[pic 4]

Donde:

: Caudal que entra a un floculador [pic 5]

: Tiempo de retención hidráulico del floculador[pic 6]

Remplazando

El caudal de cada floculador es de [pic 7]

[pic 8]

Se halla el volumen de la cámara

[pic 9]

Remplazando

[pic 10]

• Determinación del diámetro de los codos

Se realiza con base en el caudal y el rango de velocidad permitido, según el RAS(Título C.5.5.1.2)  la velocidad en los codos debe estar entre 0,4 m/s y 0,2 m/s. La velocidad escogida para este diseño es de 0,4 m/s, teniendo en cuenta nuestro valor de  caudal.

[pic 11]

Donde

: Caudal que entra al floculador o a la cámara [pic 12]

: Velocidad permitida en el codo [pic 13]

Remplazando:

[pic 14]

El diámetro del codo se determina mediante la ecuación, que describe el área de la circunferencia:

[pic 15]

Donde:

A: área del codo

: Constante [pic 16]

r: radio del codo

 Despejando r se obtiene que:

[pic 17]

Remplazando:

[pic 18]

[pic 19]

• Dimensiones de la cámara

La profundidad (H) escogida para las cámaras es de 3,5m

[pic 20]

Donde:

: Área de la cámara [pic 21]

: Profundidad de la cámara [pic 22]

Despejando

[pic 23]

Remplazando

Volumen de la cámara = [pic 24]

[pic 25]

Las cámaras serán cuadradas por lo tanto:

[pic 26]

Donde:: Área de la cámara [pic 27]

: Lado de la cámara[pic 28]

[pic 29]

Ahora, se verifican las dimensiones para que se cumpla el volumen anteriormente obtenido:

[pic 30]

Las cámaras serán organizadas en una columna y 10 filas.

Longitud total ([pic 31]

Numero de cámaras = 10

Longitud de una cámara= 3,20m

[pic 32]

Ancho del concreto= 15 cm

Entonces, la longitud total () es:[pic 33]

[pic 34]

Donde:

9 = número de divisiones

Ancho total:

Numero de cámaras= 1

Longitud de una cámara= 3,20m

[pic 35]

Más el concreto:

[pic 36]

Donde:

2= paredes laterales del floculador

Profundidad total ():[pic 37]

Profundidad de la cámara (H)=3,5 m

Ancho de la base de concreto = 0,15 m

Se asume un borde libre de 0,35 m

[pic 38]

• Determinación del Gradiente de velocidad

• Pérdidas de energía

Pérdida de energía en la entrada del tubo

[pic 39]

Donde:

: perdidas de energía en la entrada del codo[pic 40]

: Velocidad en el codo [pic 41]

: Coeficiente de fricción en el orificio [pic 42]

 Remplazando

[pic 43]

Pérdidas de energías en el cambio de dirección

[pic 44]

: Velocidad en el codo [pic 45]

K= coeficiente de fricción

Remplazando                                  [pic 46]

Pérdidas de energía en la salida

[pic 47]

: Velocidad en el codo en la salida[pic 48]

: Coeficiente de fricción en el orificio [pic 49]

Remplazando

[pic 50]

Pérdidas totales [pic 51]

[pic 52]

Remplazando

[pic 53]

El tiempo de retención hidráulico de cada cámara es de [pic 54]

Se calcula el gradiente:

[pic 55]

Donde:

Gradiente de velocidad[pic 56]

: tiempo de retención[pic 57]

: Viscosidad cinematica del agua a 30ªC[pic 58]

: Perdida de energia en el resalto[pic 59]

g: gravedad

Reemplazando:

[pic 60]

Este valor de gradiente se tiene gracias al diámetro del tubo que se colocara en cada cámara (de acuerdo al RAS, se deben tener valores de G de 70 hasta 20), el cual está cumpliendo con lo establecido para el valor de G de salida del floculador puesto que es un valor cercano a 20. Partiendo de este valor se seleccionan los diferentes gradientes con los que podrían trabajar los floculadores:[pic 61][pic 62][pic 63]

G1 G2 G3 G4 G5 , G6 , G7 G8, G9[pic 64][pic 65][pic 66][pic 67][pic 68][pic 69][pic 70][pic 71][pic 72]

Todo esto con el fin de lograr tener diferentes gradientes y así tener mayor accesibilidad o disponibilidad de cambio de gradiente.

• Platinas (modificación de G)

Conociendo los gradientes a trabajar, se procede a seleccionar el diámetro necesario de salida para que estos valores se hagan efectivos, y esto se logra con la incorporación de platinas.

Cálculos del diámetro del orificio de salida

 A continuación se calculara el diámetro del orificio de salida para algunos valores de G, para que se dé una idea de cómo se calcularon el diámetro de las platinas.

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