OPTIMIZACION SISTEMA DE FLOCULACION PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE SANTA FE DE ANTIOQUIA

Transcripción

1 OPTIMIZACION SISTEMA DE FLOCULACION PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE SANTA FE DE ANTIOUIA I. DIAGNOSTICO SISTEMA ACTUAL El sistema de floculación esta compuesto por un floculador hidráulico de flujo horizontal y por dos módulos de floculadores mecánicos los cuales presentan la siguiente distribución

2 Pantallas Entrada Canal de F. Mecanico 1 F. Mecanico 2 F. Hidráulico Cálculo del tiempo de retención Se pretende mejorar la capacidad de la Planta de tratamiento con un caudal de diseño de 200 lps Timpo de retención en el floculador hidráulico Caudal de diseño d 200 lps d 0,2 m3/seg Ancho floculador B 6,4 m Espaciamiento entre tabiqu b 1,25 m Profindidad h 3 m Espesor tabique e 0,3 m Caudal v A Velocidad de paso v 0,0533 m/seg Número de tabiques n 3 unid a 1,1 m

3 t N ( B + b + e a) v tdh 385,31 seg 6,42 min Tiempo de retención en el floculador mecánico B L H 4 m 5,2 m 3 m Volumen del floculador V 62,4 m3 Caudal de cada floculador mécanico m 0,1 m3/seg Tiempo de retención tdm 624 seg 10,4 min Timpo total de retención Td Td tdm + tdh 16,8 min El tiempo de retención es menor que el tiempo mínimo permitido en el ras 2000 C de 20 minutos Cálculo del gradiente en el floculador hidráulico k 3,2 γ 9790,2 Nw/m 3 μ 1,14E-03 Nw*s/m 2 G 3 γ K v 2 g μ B 1 2 G 5,76 s -1 EL gradiente es muy bajo, no permite la formación adecuada del floc, y no cumple con el RAS 2000 C el que debe estar entre 15 y 70 s-1

4 II. DISEÑO FLOCULADOR HIDRAULICO DE FLUJO VERTICAL CARACTERISTICAS GENERALES Caudal de diseño de la planta d 200 lps Se proponen la construcción de dos módulos de floculadores hidráulicos de flujo vertical con el fin de facilitar las operacones de mantenimiento y cumpliendo con la normatividad (RAS 2000 C ) Por lo cual el caudal de diseño de cada módulo será igual a la mitad del caudal todal de la Planta Caudal de diseño 100 lps 0,1 m3/seg Médidas del floculador El ancho y largo del floculador de flujo de flujo vertical son fijas y dependen de las dimensiones de la estructura actual para el ancho y para el largo depende de la propuesta de optimización para los floculadores mecánicos. Ancho de cada módulo b 2,05 m Largo L 9 m Profundidad H 2 m Volumen por módulo V 36,9 m3 205m 205m 9,0 m Tiempo de retención T seg T 0 6,15 min

5 Este tiempo de retención es parcial para todo el sistema de floculación, ya que es complementario con la floculación mecánica por esta razón no cumple de forma individual con el RAS 2000 C para tiempos de retención en floculadores hidráulicos deben estar entre 20 y 30 min. Gradiente del sistema G (promedio) 40 s-1 Valor escogido de acuerdo a la recomendación RAS 2000 C , El gradiente medio de velocidad debe estar entre 20 y 70 s-1 viscocidad υ 1,01E-06 m2/seg Coeficiente Orificio Cd 0,7 h f h 1 V h 2 h f h f H V 2 e V 3 Orificio Figura 1. Parámetros floculador eje vertical PARAMETROS DE DISEÑO 1. Pérdida total La pérdida de carga total del sistema se halla mediante la siguiente ecuación 2 G vt g h T 0

6 2. Espaciamiento entre tabiques 2 G vt ht g h T 0 Ec. 1 (III.45, Arboleda Valencia) 0,061 m 6,079 cm El caudal que pasa por cada tabique en flujo ascendente o descendente esta dado por: V A Donde V es la velocidad de paso entre los tabiques y A es el área transversal a la dirección del flujo y esta dada por el ancho del módulo b y el espaciamiento entre tabiques e e Ec. 2 b v v 2 es la velocidad de paso entre tabiques y es asumida inicialmente como 0,2 m/s 2 Asumida v 2 0,2 m/s e 0,2439 m Espaciamiento asumido e 0,30 m Se escoge un valor constructivo para elespaciamiento, pot lo cual se calcula de nuevo la velocidad de paso entre tabiques Velocidad con el nuevo e v 2 0,1626 m/seg 3. Número de tabiques n v 2 H t 0 Ec. 3 (III.46, Arboleda Valencia) n 30 tabiques 4. Pérdida por tabique h f hf h T n 0, m 0,203 cm Ec. 4 (III.47, Arboleda Valencia)

7 Asumiendo un valor de h 1 h 1 0,1 m AGUAS 4. Pasos superiores h 2 h 2 h1 - hf 0, m Coeficiente h 2 /h 1 0,9797 m Cálculo del Coeficiente de Sumergencia con base en la Tabla III.10 Arboleda Val. para el cálculo del gasto unitario por metro de vertedero α 0,352 Gasto unitario q 1,84 α h 1 Ec. 5 (III.48, Arboleda Valencia) q 0, m3/seg/m Con este valor del gasto unitario por Ml de vertedero podemos calcular un ancho teórico para el floculador de acuerdo a: b b q Ec. 6 (III.49, Arboleda Valencia) 0,1 m3/seg 1,544 m Como se ha definido un ancho fijo para cada módulo del floculador, calculamos de nuevo el gasto unitario real Ancho real b 2,05 m 0,1 m3/seg Gasto unitario real q 0, m3/seg/m Teniendo en cuenta que q 1,84 α h 1 Se asume α 0,402 h 1 0, m

8 h 2 h1 - hf h f h 2 0, m 0,0639 m Coeficiente h 2 /h 1 0,969 Verificación α 0,402 (Tabla III.10, Arboleda Valencia) 5. Pasos inferiores A Cd 2 gh 2 f Ec. 6 (III.50, Arboleda Valencia) 0,1 m3/seg Cd 0,7 h f 0, m A 0,7165 m2 Altura del orificio inferior a A b Ec. 7 a 0, m Medida constructiva a 0,35 m Velocidad en el orificio v 3 a b Ec. 8 v 3 0,1394 m/s Gradiente en el orificio Ec.III-51 Arboleda Valencia G 3 fv 8RHυ Ec. 9 (III.51, Arboleda Valencia) Coeficiente f 0,04

9 (f 0,04-0,03, Arboleda Valencia) Radio Hidráulico RH A/P A 0,7175 m2 P 4,8 m2 RH 0, m G 9,47 S-1 Es menor que el gradiente de paso general por lo cual el floc no se mantendrá íntegro durante el paso por los orificios sumergidos G (sistema) < G (orificios) 40 < 9,47 Orificios inferiores Con el fin de evitar depósitos en el fondo, se deberán construir orificios de fondo en los tabiques que lleguen hasta el, equivalentes al 5% del flujo 5 % del caudal d orificio 0,005 m3/seg Gradiente en el orificio de fondo Ec.III-51 Arboleda Valencia G 3 fv 8RHυ Ec. 9 (III.51, Arboleda Valencia) Coeficiente f 0,04 (f 0,04-0,03, Arboleda Valencia) Radio Hidráulico RH A/P borif 0,4 aorif 0,15 A 0,06 m2 P 1,1 m2 RH 0, m v 0, m/s G 7,25 S-1 Se mantiene en gradiente por debajo del general del floculador.

10 DISEÑO SISTEMA DE FLOCULACIÓN MECÁNICA 1. Caracteristicas generales Caudal de diseño de la planta d 200 lps Se proponen la contrucción de dos módulos de floculadores mecánicos independientes compuestos cada uno de dos compartimientos con su respectivo motor y sistema de paletas agitadoras Por lo cual el caudal de diseño de cada módulo será igual a la mitad del caudal todal de la Planta Caudal de diseño por módu 100 lps 0,1 m3/seg Médidas del floculador Las medidas del floculador son establecidas de acuerdo a la estructura existente y al objetivo propuesto el cual es tener dos módulos de floculación independientes Medidas por compartimiento Ancho b 4 m Largo L 4 m Profundidad útil H 3 m Volumen V (por comp) 48 m3 Cada módulo esta compuesto por dos compartimientos El volumen total de cada módulo es V 96 m3 Tiempo de retención V t d t d V

11 t d V t d t d 960,0 seg 16 min Timpo de detención total del sistema de floculación T d t d (hidráulico) + t d (mecánico) T d 22,15 min Este valor cumple con el RAS 2000 en el cápitulo C donde se expresa que el tiempo de retención debe estar entre 20 y 40 min

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