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