Sedimentador de alta tasa

Diseño de Sedimentador de Alta tasa


Se tiene una planta de tratamiento que se abastece con un caudal de 824 L/sg, según el RAS 2000 una planta de tratamiento de agua potable debe contar con mínimo 2 sedimentadores, para el presente diseño se utilizarán 5 sedimentadores, entre los cuales será repartido el caudal de la planta de la siguiente manera:



Donde:
: Caudal del Sedimentador: Caudal de la planta

Reemplazando los valores en la ecuación anterior, se obtiene que:



De acuerdo al tipo de placas a utilizar, se determinará la Carga Hidráulica Superficial (CHS). Como se utilizarán placas profundas, según el RAS la CHS está entre 200 – 300 m3/m2.día; en este caso se utilizará una CHS de 250 m3/m2.día.


DIMENCIONES DEL SEDIMENTADOR:

Cálculo del Área de lazona de sedimentación (As):


Donde:
Qs: Caudal del Sedimentador (m3/día)
CHS: Carga Hidráulica Superficial

Pero:



Reemplazando los valores de la ecuación anterior se obtiene que:



Cálculo del Ancho de la zona de sedimentación (B):


Donde:
L: Longitud de la zona de sedimentación.
B: Ancho de la zona de sedimentación.

Las placas a utilizar son profundas y serán sostenidascon la ayuda de dos vigas de 0.1 m de ancho con el fin de dejar un espacio de 0.01 m entre cada hilera de placas, es decir, serán 3 hileras.


Imagen # 1: Placa Profunda.


Ancho (B):



Donde: = Ancho de la placa.



Reemplazando B en la ecuación principal para calcular L:



Teniendo en cuenta la ubicación de manera inclinada de las placas, se puede conocer la existencia de unazona en la cual no habrá actividad, esta zona será conocida como Zona muerta.



Imagen # 2: Zona de placas y Zona muerta.


Donde:
L: Longitud real del sedimentador.
Lu: Longitud ocupada por las placas.
x: Zona muerta.

Se puede hallar la longitud de dicha zona muerta por medio del Teorema de Pitágoras, teniendo en cuenta que según el RAS el ángulo de inclinación de las placas debeestar entre 55° - 60°.
Para este diseño se utilizarán 60° de inclinación.


Imagen # 3: Aplicando Teorema de Pitágoras para calcular la Zona muerta.

Aplicando seno se tiene que:



Conociendo la el valor de la zona muerta (x) y la longitud real del sedimentador (L), se puede hallar el valor de la longitud que ocupan las placas (Lu) de la siguiente forma:



Según el RAS debe existirun espacio entre placa y placa en cada una de las hileras, éste espacio debe ser 5 cm; con lo cual se puede calcular el número de espacios entre placas (Np), hallando la diferencia de alturas (M) entre placa y placa (de borde a borde).


Imagen # 4: Modo de cálculo de la longitud entre bordes de placas.


Aplicando Teorema de Pitágoras se puede calcular la distancia M de la siguiente manera:Con ésta distancia M, se procede con el cálculo del número de espacios entre placas (Nep):




Después de hallado el valor de Nep se procede con la aproximación del mismo a un número cerrado, para ser multiplicado por el número de hileras y así obtener el número de placas (Np):



En cada hilera de placas el número de espacios entre placas (Nep) es en una unidad menor al número deplacas (Np), por lo cual se debe restar Np por -3, ya que se está trabajando con 3 hileras de placas (1 por cada hilera) y así poder hallar el número total de espacios entre placas (Nept).




Cálculo del Caudal entre placas (Qp):



Donde:
Qs: Caudal del sedimentador (m3/min).
Nept: Número total de espacios entre placas.

Pero:



Reemplazando los valores en la ecuaciónanterior:





Cálculo del Área entre placas (Ap):



Donde:
Dp: Distancia entre placas (m).
Bp: Ancho de la placa (m).

Reemplazando los valores, se obtiene lo siguiente:





Cálculo de la Velocidad del caudal entre placas (Vp):




Donde:
Ap: Área entre placas.
Qp: Caudal entre placas.






Cálculo del Tiempo de Retención Hidráulica (TRH):



Donde:
Lp:...