diseño floculador alabama
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Plantas de TratamientoTRANSCRIPT
DISEÑO FLOCULADOR ALABAMA
Datos asumidos:
Para el diseño de uno de los 4 floculadores que se van a hacer en la planta de tratamiento, se toman los siguientes datos:
1. Se trabajara para el diseño de la primera parte de la PTAP un caudal:
caudal=50,6LS=0,0506
m3
s
2. Se trabajara con la temperatura promedio del municipio de Villa de Leyva,
Temperatura=18° C
3. Peso específico a 18°C:
Pesoespecifico (ϒ )=998.5kg
m3
4. Viscosidad absoluta a18°C:
Viscocidad absoluta(μ)=0.0001052Kgf∗sm2
5. Se asumirán una cantidad de 4 floculadores:
¿ floc=4
6. Se asumirá un tiempo de detención hidráulico de 20 minutos, por cuestiones de diseño y operación:
TDH=20min=1200 s
7. El número de cámaras que se asumirán en este caso serán de 8:
¿cam=8
8. La profundidad de cada cámara tendrá que estar entre 3m – 5m, para este caso se tomará:
pc=3m
9. El borde Libre tiene que estar entre 0,2 m – 0,4 m, para este caso se tomará:
BL=0,2m
10.El número de muros se tendrá de acuerdo con el número de cámaras asumido, de acuerdo a esto se tiene que es:
¿de muros=¿cam+1=8+1=9
Datos calculados:
- Los siguientes valores que se calcularon, se tendrán en cuenta para todas las cámaras, es decir, los parámetros que se mostrarán a continuación, son iguales y constantes en las 8 cámaras. Más adelante se evidenciarán los cambios entre cada cámara, en cuanto a dimensiones en los diámetros del tubo, el codo y el orifico de salida, y de igual forma, las perdidas en cada elemento, respectivamente.
1. Calculo del caudal del floculador (Qf):
Qf=Qdiseño¿Floc
=0,0506m3/s4
=0.0127m3/s
2. Calculo del volumen de floculador (Vf)
Vf=Qf∗TDH=0.0127m3
s∗1200 s=15.24m3
3. Calculo del volumen de cada cámara (Vc):
Vc= Vf¿cam
=15.24m3
8=1.91m3
4. Calculo del área de la cámara (Ac):
Ac=VcPc
=1.91m3
3m=0.64m2
5. Calculo de la longitud de la cámara (Lc):
Lc=√Ac=√0.64m2=0,80m
6. Calculo de la profundidad final de la cámara (Pcfinal):
Pcfin al=Pc+BL=3.0m+0.20m=3.20m
7. Calculo de la longitud total del floculador (Lt):
¿=[ (Lc∗Nc )+(espesor muros)]=(0.80m∗8 )+0.20m=6.60m
8. Determinación del ancho del floculador (Afloc):
Afloc= [ (Lc∗¿ floc )+(espesormuros∗¿muros)]=[ (0.80m∗4 )+(0.20m∗9)]=5m
9. Tiempo de detención en cada cámara (TDHc):
TDHc=TDHNc
=1200 s8
=150 s
10. Caudal en cada cámara (Qc):
Qc= Qf¿ cam
=0.0127m3/s8
=0.0016m3/s
- A continuación se calcularán las perdidas en cada elemento de cada cámara, y en cada uno de los elementos que la componen (tubo, codo y orificio). Esto se hará para cada una de las 8 cámaras:
Para todas las cámaras se tienen los siguientes datos:
Cd tubo=0.8
Cdorificio=0.65
K del codo=0.4
diametro del codo=4 = 0.1016
area codo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m2
velocidad codo= Qcarea codo
=0.0016m3/ s0.008m
=0 .20ms
OK
0 .20ms≤Vc≤0.40
ms
Perdidacodo (h2 )=
k∗(Vcodo)2
2∗g=
0.40∗(0 .20ms)
2
2∗9.81m / s2 =0.0007755m
- Caculo de pérdidas de carga y gradiente hidráulico en cada cámara:
1. Cámara 1:
1.1 Tubo:
diametro deltubo=4 = 0.1016
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.00166m3
s0.8∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.003030m
1.2 Orificio:
diametro deorificio salida=4 = 0.1016
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.65∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.004589m
1.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.003030m+0.0007755m+0.004598m )
hf=0.06715m
1.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.06715m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=65.19 s−1=65 s−1
2. Cámara 2:
2.1 Tubo:
diametro deltubo=6 = 0.1 524
area tubo=π∗( D2 )2
=π∗( 0.1524m2 )
2
=0.018m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.00166m3
s0.8∗0.018m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.0005984m
2.2 Orificio:
diametro deorificio salida=4 = 0.1016
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.65∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.004589m
2.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.0005984m+0.0007755m+0.004598m )
hf=0.0 4770m
2.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.0 477 5m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=54.94 s−1=55 s−1
3. Cámara 3:
3.1 Tubo:
diametro deltubo=8 = 0. 2032
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.2032m2 )
2
=0.0 32m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.00166m3
s0.8∗0.018m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.0001893m
3.2 Orificio:
diametro deorificio salida=4 = 0.1016
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.65∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.004589m
3.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.000 1893m+0.0007755m+0.004598m )
hf=0.0 4 443m
3.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.0 443m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=53 s−1
4. Cámara 4:
4.1 Tubo:
diametro deltubo=4 = 0.1016
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.8∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.003030m
4.2 orificio:
diametro deorificio salida=6 = 0. 152
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.152m2 )
2
=0.01 8m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.65∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0. 0009065m
4.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.003030m+0.0007755m+0 .0009065m )
hf=0.0 3765m
4.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.03765m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=49 s−1
5. Cámara 5:
5.1 Tubo:
diametro deltubo=4 = 0.1016
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.008m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.8∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.003030m
5.2 orificio:
diametro deorificio salida=8 = 0. 203
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.203m2 )
2
=0.0 32m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.00166m3
s0.65∗0.032m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.000 2868m
5.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.003030m+0.0007755m+0.000 2868m )
hf=0.0 3 273m
5.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.03 273m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=46 s−1
6. Cámara 6:
4.1 Tubo:
diametro deltubo=6 = 0.1 524
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.01 8m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.8∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.00 05984m
4.2 orificio:
diametro deorificio salida=6 = 0. 152
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.152m2 )
2
=0.01 8m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.65∗0.008m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.0009065m
6.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.00 05984m+0.0007755m+0.0009065m )
hf=0.0 1824m
6.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.0 1824m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=34 s−1
7. Cámara 7:
5.1 Tubo:
diametro deltubo=8 = 0. 2032
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.032m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.8∗0.032m2)
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.00 01893m
5.2 orificio:
diametro deorificio salida=8 = 0. 203
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.203m2 )
2
=0.032m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.00166m3
s0.65∗0.032m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.0002868m
7.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.00 01893m+0.0007755m+0.0002868m )
hf=0.0 1001m
7.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.0 1001m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=25 s−1
8. Cámara 8:
5.1 Tubo:
diametro deltubo=20 = 0. 508
area tubo=π∗(D2 )2
=π∗( 0.1016m2 )
2
=0.203m2
Perdida tubo (h1 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.0016 6m3
s0.8∗0. 203m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.000 0048m
5.2 orificio:
diametro deorificio salida=20 = 0. 508
area orificio=π∗(D2 )2
=π∗( 0.203m2 )
2
=0.203m
Perdidaorificio (h3 )=
( QcCd∗A )
2
∗1
2∗g=
( 0.00166m3
s0.65∗0.032m2 )
2
∗1
2∗9.81m
s2
=0.000 0073m
8.3 pérdida total de carga (hf):
hf=Nc∗(h1+h2+h3 )=8∗(0.000 0048m+0.0007755m+0.000 0073m )
hf=0.0 063m
8.4 Gradiente hidráulico (Ԍ):
Ԍ=√ γ∗hfμ∗TDHc
=√ 998.5kgm3∗0.0 063m
0.0001052Kgf∗sm2 ∗150 s
=20 s−1
CAMARAGRADIENT
E (S^-1)1 652 553 534 495 466 347 258 20
Tabla.1 gradiente hidráulico por cámara
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
10
20
30
40
50
60
70
#camara vs gradiente
#camara vs gradiente
# camara
Grad
ient
e Hi
drau
lico
(S-̂1
)
Grafica 1. # Cámara vs gradiente hidráulico.
