Diseño 03 Floculadores (1)
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TRATAMIENTO DE AGUADISEÑO 03
FLOCULADORES
Ing. Wilfredo MOLINA [email protected]
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Objetivos
El objetivo de la floculación es reunir las partículas desestabilizadas paraformar aglomeraciones de mayorpeso y tamaño que sedimenten conmayor eficiencia.
El objetivo del floculador esproporcionar a la masa de aguacoagulada una agitación lenta
aplicando velocidades decrecientes,para promover el crecimiento de losflóculos y su conservación, hasta quela suspensión de agua y flóculos salgade la unidad.
La energía que produce la agitación del agua puede ser de origen
hidráulico o mecánico. Los tipos de floculadores son; las
unidades de pantallas de flujo horizontal y vertical, las de mediosporosos, la de tipo Alabama y Cox, ylos floculadores de mallas.
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(browniana)
(gradiente de velocidad)
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Factores que influyen en la floculación
La naturaleza del agua.
El tiempo de floculación.
El número de compartimentos de la
unidad.
Las variaciones de caudal.
La intensidad de agitación.
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Como afecta la calidad del agua en la floculación?
La turbidez, pH, alcalinidad y
temperatura del agua. Velocidad de formación del floculo
es proporcional a la concentración
de partículas y depende del tamaño
de las mismas.
Es más fácil flocular aguas conelevada turbiedad y que presenten
una amplia distribución de
tamaños de partículas.
La presencia de partículas grandes
como las arenas finas puede inhibir el proceso de floculación.
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Influencia del tiempo de floculación
La velocidad de
aglomeración esproporcional al tiempo.
Tiempo óptimo entre 40 y 20
minutos.
Tiempos mayores o menores
al óptimo se reduce laeficacia del proceso.
Ensayos de jarras para
determinar el tiempo óptimo
de floculación para
determinadas condiciones.
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Influencia del tiempo de floculación
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Numero de compartimientos
Se debe procurar que el
HRT teórico coincida con elHRT real.
Un método eficaz esformando compartimientosen el tanque de floculación.
Cuanto mayor sea el
número de compartimentos,menores serán loscortocircuitos del agua.
Los gradientes variables, demayor a menor en dirección
del flujo. Por razones del tipo
económico no esrecomendable construir masde 6 compartimientos, unacantidad adecuada de 3.
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Gradiente de velocidad
Cuanto mayor es el gradientede velocidad, más rápida es lavelocidad de aglomeración delas partículas.
A medida que los flóculosaumentan de tamaño, crecentambién las fuerzas de
cizallamiento hidrodinámico,inducidas por el gradiente develocidad.
G = 10 – 75 s-1 (Camp)
G = 100 a 10 s-1
Los valores de gradiente
descienden a través de loscompartimientos de un
floculador.
Ejm. disponer 04 cámaras defloculación en serie, a las que seles aplican G de 90, 50, 30 y 20
s-1.
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Influencia del gradiente en la floculación
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Influencia del gradiente en la floculación
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Influencia del G y T en la floculación
Los valores de (n) y (K)
varían en función de la
calidad de cada agua.
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Parámetros generales de diseño
Los gradientes de velocidad (G)
que optimizan el procesonormalmente varían entre 70 y
20 s-1.
En todo caso, en el primer
tramo de la unidad el gradiente
no debe ser mayor que el quese está produciendo en la
interconexión entre el
mezclador y el floculador.
Las unidades de mezcla
deberán ubicarse lo más cerca posible de la entrada de la
unidad de floculación; deben
evitarse los canales de
interconexión largos.
Defectos en la interconexión
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Parámetros generales de diseño
La estructura de interconexión entre
la mezcla rápida y el floculador (canal,orificio, vertedero, etc.) no debe
producir un (G) mayor de 100 s-1 ni
menor que el del primer tramo del
floculador.
El (G) debe variar en forma
uniformemente decreciente, desde
que la masa de agua ingresa a la
unidad hasta que sale.
El tiempo de retención (TR) puede
variar de 10 a 30 minutos,
dependiendo del tipo de unidad y dela temperatura del agua.
Temperaturas por encima de los 20
°C, el TR alrededor de 15 minutos.
Temperaturas de 10 a 15 °C, TR
iguales o superiores a 20 minutos.
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Parámetros generales de diseño
Para que el TR real de la unidad
coincida con el de diseño, ella debetener el mayor número posible de
compartimientos o divisiones.
El TR y el G varían con la calidad del
agua.
Pueden operar indefinidamente sinriesgos de interrupción, debido a
que solo dependen de la energía
hidráulica.
Por su bajo costo de construcción,
operación y mantenimiento, seconsidera a los floculadores como
una tecnología apropiada para
países en desarrollo.
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FLOCULADORES HIDRÁULICOS
Unidades
de pantalla
Unidades deflujo horizontal
Unidades deflujo vertical
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTALParámetros y recomendaciones de diseño
Recomendables para Q
menores de 50 lps. Se proyectará un mínimo de
dos unidades, salvo que la
planta tenga alternativa para
filtración directa.
Se pueden utilizar pantallasremovibles de concreto
prefabricadas, fibra de
vidrio, madera, plástico,
asbesto – cemento u otro
material. La unidad puede tener una
profundidad de 1 a 2
metros, dependiendo del
material utilizado en las
pantallas.
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTALParámetros y recomendaciones de diseño
Los materiales que ofrecen mayor confiabilidad son la fibra de vidrio, el
plástico, los tabiques de concreto prefabricados y la madera. Se pueden utilizar también pantallas de asbesto – cemento, siempre y
cuando no se tengan aguas ácidas o agresivas.
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTALParámetros y recomendaciones de diseño
El coeficiente (K) de pérdida de
carga en las vueltas varía entre 1.5y 3.0. Se recomienda usar un
coeficiente de 2 para este fin.
El espaciamiento entre el extremo
de la pantalla y la pared del tanque es igual a 1.5 veces el
espaciamiento entre pantallas.
Dependiendo del tamaño de launidad, deberá considerarse un
punto de desagüe por unidad o uno
por cada tramo.
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTALRecomendaciones para el proyecto
Considerar, en el fondo de launidad, una pendiente igual a lapérdida de carga obtenida en elcálculo, de tal modo que la alturade agua permanezca constante y,por lo tanto, el G en todo el tramotambién se mantenga así.
Al elegir el ancho de la unidad,debe tenerse en cuenta el ancho dela vuelta en el último tramo, de talmodo que las pantallas se crucenpor lo menos en 1/3 de su longitud.
El sistema que se adopte para lasujeción de las pantallas es muyimportante para el buenfuncionamiento de la unidad.
Defectos de diseño
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UNIDADES DE FLUJO HORIZONTALParámetros óptimos de floculación G y TR
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICALParámetros óptimos de floculación G y TR
UNIDADES DE FLUJO VERTICAL
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UNIDADES DE FLUJO VERTICALDimensionamiento y recomendaciones para el proyecto
Recomendaciones para el proyecto
Si se están proyectando dos unidades, será necesario colocar un partidor paraasegurar que cada unidad reciba la mitad del caudal. Si son más de dos, seproyectará un canal de distribución uniforme.
Las pantallas deben tener un grosor adecuado de acuerdo con la profundidad dela unidad.
Las pantallas deben estar sujetas a las paredes laterales mediante ranuras,perfiles, etc.
Las ranuras para pasar las pantallas solo deben comprender el trecho en el queestas se colocarán.