Memoria De Calculo Sedimentador

UNIDADES DE SEDIMETACION BRANDON CHAMORRO

MEMORIAS DE CÁLCULO – DISEÑO DE UNIDADES DE SEDIMENTACION La sedimentación es una operación unitaria consistente en la separación por la acción de la gravedad de las fases sólida y líquida de una suspensión diluida para obtener una suspensión concentrada y un líquido claro. Los sólidos en suspensión sedimentables son aquellos que por acción de la gravedad se separan del seno del líquido y son arrastrados hacia el fondo del tanque sedimentador, donde pueden ser separados del agua a la cual se desea darle tratamiento para remoción de dichas partículas. Los sólidos sedimentables son aquellos que tienen una densidad mayor a la del líquido donde se encuentran (generalmente agua) y su remoción del agua o líquido a tratar es deseable por razones estéticas y de calidad bacteriológica del agua que se pretende consumir. Aún y cuando teóricamente deben separarse todas las partículas más densas que el líquido que contiene dichos sólidos, la eficiencia del proceso de remoción es generalmente baja ya que en el proceso de separación están involucrados otros factores como corrientes de turbulencia y de desestabilización de la cama de lodos, etc. Las unidades sedimentación están compuestas generalmente por: a) Zona de entrada: Estructura hidráulica de transición, que permite una distribución uniforme del flujo dentro del sedimentador. b) Zona de sedimentación: Consta de un canal rectangular con volumen, longitud y condiciones de flujo adecuados para que sedimenten las partículas. La dirección del flujo es horizontal y la velocidad es la misma en todos los puntos, flujo pistón. c) Zona de salida: Constituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la finalidad de recolectar el efluente sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas. d) Zona de recolección de lodos: Constituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y una tubería y válvula para su evacuación periódica. Criterios de diseño

 El periodo de diseño, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 8 a 16 años.  El número de unidades mínimas en paralelo es de dos (2) para efectos de mantenimiento.  El periodo de operación mínima es de 24 horas por día.  El tiempo de retención será entre 2 - 6 horas.  La carga superficial será entre los valores de 2 - 10 m3/m2/día.  La relación de las dimensiones de largo y ancho (L/B) será entre los valores de 3 - 6.  La relación de las dimensiones de largo y profundidad (L/H) será entre los valores de 5 - 20.  El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre 5 a 10% para facilitar el deslizamiento del sedimento.  La velocidad en los orificios no debe ser mayor a 0,15 m/s para no crear perturbaciones dentro de la zona de sedimentación.  Se debe aboquillar los orificios en un ángulo de 15° en el sentido del flujo.  La descarga de lodos se debe ubicar en el primer tercio de la unidad, pues el 80% del volumen de los lodos se deposita en esa zona.  Se debe efectuar experimentalmente la determinación del volumen máximo que se va a producir.  El caudal por metro lineal de recolección en la zona de salida debe ser igual o inferior a 3 l/s.  Se debe guardar la relación de las velocidades de flujo y las dimensiones de largo y altura.  La sección de la compuerta de la evacuación de lodos (A2) debe mantener la relación. Donde t es el tiempo de vaciado.

 La ubicación de la pantalla difusora debe ser entre 0,7 a 1,00 m de distancia de la pared de entrada.

 Los orificios más altos de la pared difusora deben estar a 1/5 o 1/6 de la altura (H) a partir de la superficie del agua y los más bajos entre 1/4 ó 1/5 de la altura (H) a partir de la superficie del fondo.

PARAMETROS DE DISEÑO 1. CAUDAL DE DISEÑO Se utiliza el caudal promedio de las aguas de utilizadas durante el lavado de los equipos.

2. VELOCIDAD DE SEDIMENTACIÓN

Dónde:

: Velocidad de sedimentación : Gravedad (9, 81 m / seg) Viscocidad (0,0010 kg / (m*seg)) Densidad de la Partícula Densidad del Agua (996 kg / m3) Diámetro de Partícula

3. ÁREA SUPERFICIAL DE LA UNIDAD (As)

Dónde: : Área Superficial de la Unidad : Caudal de Diseño : Velocidad de sedimentación

4. DIMENSIONES DEL SEDIMENTADOR  Se asume un ancho del sedimentador y se determina la longitud de la zona de sedimentación.

Dónde:

: Longitud del Sedimentador : Área Superficial de la Unidad : Ancho del Sedimentador

 Se asume la distancia entre la entrada del agua y la pantalla difusora.

Entonces se tiene como longitud de la unidad de sedimentación:

Se verifica si cumple la relación de L/B de los criterios de diseño: L/B = 5,12  Se asume la profundidad

Se verifica si cumple la relación L/H de los criterios de diseño: L/H = 5

5. VELOCIDAD HORIZONTAL (VH)

Dónde: : Velocidad Ascensional : Caudal de Diseño : Ancho del Sedimentador : Profundidad del Sedimentador

6. VELOCIDAD ASCENSIONAL (Va)

Dónde: : Velocidad Ascensional : Caudal de Diseño : Área Superficial de la Unidad

7. APLICACIÓN DE LA LEY DE STOKES  Si existe una diferencia de altura donde sedimentan ó no sedimentan las partículas con diámetro (dp); este porcentaje se llama SEPARACIÓN.  Si entonces el 100% de las partículas con diámetro (dp) sedimentan.

Entonces el 100% de las partículas sedimentan.

8. PERIODO DE RETENCIÓN (TO)

9. ALTURA MÁXIMA SEDIMENTADOR CON PENDIENTE DE 10% (H2)

Dónde: : Altura máxima del Sedimentador : Longitud de la zona Sedimentación : Profundidad del sedimentador

10. DISEÑO DE LA PANTALLA DIFUSORA  Se asume una velocidad de paso entre los orificios:

 Se determina el área total de los orificios

Dónde: : Área Total de los Orificios : Caudal de Diseño : Velocidad de paso entre Orificio

 Se asume un diámetro de orificio:

 Se determina el área de cada orificio:

Dónde: : Área de cada Orificio : Diámetro de Orificio

 Se determina el área de cada orificio:

Dónde: : Numero de Orificios : Área Total de los Orificios : Área de cada Orificio

 Se determina la porción de altura de la pantalla difusora con orificios, según los criterios de diseños:

Dónde:

: Porción de altura de la pantalla donde van los orificios : Profundidad del sedimentador

 Se asume un número de filas de orificios:

 Se asume un número de columnas de orificios:

 Se determina el esparcimiento entre filas de orificios:

Dónde: : Esparcimiento entre Filas : Porción de altura de la pantalla donde van los orificios : Numero de Filas de Orificios

 Se determina el esparcimiento entre columnas de orificios:

Dónde: : Esparcimiento entre Columnas B: Ancho del sedimentador : Esparcimiento entre Filas

: Numero de columnas de Orificios