Sedimentador

Diseño de sedimentador de alta tasa

Datos de entrada:
Se utilizan 2 unidades de decantación idénticas cada una de las cuales esta constituida por placas planas de asbesto cemento de 2.40 m x 1.20 m x 0.01 m, inclinada 60° con la horizontal y separada 0.05 m
Q = 80 lps = 0.08 m3/s
T = 27 °C
e =0.05 m
CS = 150m3/m2/día = 1.736x10-3 m3/m2/s
Área de sedimentado
As=QCs= 0.081.736x10-3=46.08m2
Velocidad de flujo
Vo=QAs x senθ = 0.0846.08 x sen60 =2.00x10-3 m/s
Longitud relativa
L=lCs= 1.200.05=24
Numero de Reynolds
Re=Vo x eϑ= 2.00x10-3 x 0.050.854x10-6=117.10
Re=117.10 < 250 (Flujo laminar)
Velocidad de sedimentación critica
Vsc=Vo senθ+L-0.058Recosθ=2.00x10-3sen60°+24-0.058x117.10cos60°
Vsc=2.11x10-4m/s =18.25m/dia

Longitud ultima de sedimentación aceleradaLu=L-0.058Re=24-0.058x117.10=17.21
Numero de placas
N=Qa x Vo x e=0.082.40 x 2.10x10-3 x 0.05=333
Longitud ocupada por las placas
L*=l cosθ+Nxe+Nx espesorsenθ= 1.20xcos60°+333x0.05+333x 0.01sen60°
L*=23.67m
Gradiente de velocidad a través de los orificios
G=nγμ axb2(a+b)-0.67QX-1xaxb1.5
Para
X = 40 (asumido numero de loseta)
X – 1 = 39 (numero de orificio)
a = 0.5m (asumido)
b= 0.05m(asumido)
= 0.868x10-4kg-s/m
ϒ =977.2 kg/m3
G=0.013977.20.868x10-4 0.5x0.052(0.5+0.05)-0.670.0839x0.5x0.051.5=12.94 s-1
G=12.94 s-1 < 15 s-1
Volumen real de la tolva Vt
Vt=3.20+0.70x1.70 l/s2x23.67
Vt=78.47 m3
Ancho de la loseta, c
c=L*-X-1xbX= 23.67-39x0.0540
c=0.54 m
Utilizar 40 loseta de 0.50 m x 0.54 m separadas 0.05 m
Canaletas de recolección de agua decantada, seutilizaran 8 canaletas
Caudal por canaleta
q=80 l/s8=10 L/s
Caudal por metro de vertedero
qm=10 l/s2x2.40m=2.08l/s .m (no se produce arrastre de floc)
Calculo de hm
hm=73 qb23
Para b = 20 cm (asumido)
hm=73 x102023=11 cm
Borde libre de 0.05 m
Espesor = 0.09 m (asumido)
Utilizar 8 canaletas de 0.20 m x 0.16 m
Altura de la lámina de agua sobre el borde
H=Q1.838L23
Para Q=0.080m3/s16=0.005m3/scaudal por cada costado y L=2.40m
H=0.0051.838x2.4023=0.011 m
Tubería de descarga de lodos
Se utilizaran 8 tubos de Ø 4plg
q=C x A2gxh
Para: h = 3.04 (altura del agua sobre el eje del orificio) y C = 0.80
q=0.80 x 0.00812x9.81x3.04 =0.05 m3/s (caudal maximo por cada tubo)
qt=8 x q=8 x 0.05=0.40m3/s
Utilizar 8 tubos de Ø 4plg, separados 2.63 m centro a centro
Chequeo delfuncionamiento a borde libre
qt=1n2B-htanθxh2h+B+hsenθ23.s12.2B-htanθxh2
Para qt = 0.30 m3/s y un Ø = 51.84
0.30=10.0132x1.25-htan51.48°xh2h+1.25+hsen51.48°23.212.2x1.25-htan51.48°xh2
h =

Diseño del sistema de filtración
Datos de entrada:
Caudal = 80lps = 0.08 m3/s = 6912 m3/día
Tasa media de filtración (q) = Cs = 300 m3/m2/día
T = 27 °C
Numero de filtros
N=0.044Q = 0.0446912 =3.66Asumimos N= 4
Características del lecho filtrante
Arena:
Espesor del lecho = 0.34m
Coeficiente de uniformidad (Cu) = 1.6 T60/T10
Densidad (D) = 2.65 T/m3
Tamaño efectivo TE = 0.55 mm
Porosidad (Po) = 0.40
Diámetro representativo (d) = 0.118 cm
Coeficiente de excentricidad (Ce) = 0.7
α = 0.5321
β = 0.1254
θ = 0.1947
m = 0.5554
Antracita:
Espesor del lecho = 0.46m
Coeficiente deuniformidad (Cu) = 1.6 T60/T10
Densidad (D) = 1.4 T/m3
Tamaño efectivo TE = 0.75 mm
Porosidad (Po) = 0.40
Diámetro representativo (d) = 0.165 cm
Coeficiente de excentricidad (Ce) = 0.7
α = 0.2723
β = 0.1813
θ = 0.1015
m = 0.6133
Medio de soporte del lecho filtrante
Espeso (cm) | Tamaño grava (plg) |
15 | 1/8 – 1/16 |
5 | 1/4 – 1/8 |
5 | 1/2 – 1/4 |
5 | 3/4 – 1/2 |

Área de filtraciónpor unidad
A=QCs=6912300=23.04 m2
Area de cada filtro= AN=23.044 =5.76m2
Dimensiones útiles
BL=N+12N
L= 2ANN+1 = 2x23.04x44+1 =6.07 m
B=LN+12N= 6.074+12x4=3.79 m
LB=6.073.79=1.60 1< LB <3 OK

Caudal por unidad de filtro
Qmedio=QN=804=20 l/s =1728m3/dia =0.020 m3/s
Qmaximo=QN-1=804-1=26.67l/s=2304m3/dia =0.027 m3/s

Taza de...