155981997 39436821 Calculo y Dimensionamiento de Un Reactor Uasb

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SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

NICOLAS DAZA BORJA

PROFESOR

LUIS FRANCISCO RAMIREZIngeniero AmbientaI

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESARFACCULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICASPROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIAVALLEDUPAR2009

CLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE UN REACTOR UASB.

Afluente con desechos orgnicos de una fbrica con:

QO de 1 g.BO5 = 5% de QO.Q ed| = 8 3d = 28. 53h = . 793egSSdeeuete |gueeeue g.teetu = 18 C.a proporcin de SST nos indica que el afluente no necesita un tratamientoprevio de remocin o que ya fue sometido al mismo. El reactor UASB puedetrabajar con una concentracin de SST de hasta . por tal motivo noes necesario disear un presedimentador.Segn estudios e investigaciones acerca del tema el funcionamiento optimo de


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los reactores UASB se da en temperaturas en el rango 20 30 C, por lo tantopara este caso un reactor UASB no brindara el porcentaje de remocindeseado, sin embargo para efectos del ejercicio planteado se asumir unanueva temperatura de 20C.Dado que el valor de la DQO est muy por debajo de , , el reactor sedisea segn el criterio de TRH.

Como se ha estimado que la temperatura de diseo es de 20C, sera la msextrema para el caso aumentando significativamente los TRH, entonces segnlas recomendaciones de la tabla, para efectos de diseo, se utilizo un

R= 12h.

TemperaturaoC TRH PROMEDO TRHMNMO TRH PCO20-23 12 7-9 3.523-26 8 5-7 3Mayor a 26 6 4 2.5

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL REACTOR.El siguiente paso es calcular el volumen del reactor.= Q - R = 28. 5 3h - 12 h = 342 3a profundidad del reactor se calcula teniendo en cuenta que la velocidad deascenso del flujo no debe ser mayor a 1. h para evitar excesivasturbulencias y para garantizar un buen contacto (Van Haandel. 1998). Por locual se decidi utilizar: = . 5 h.Con lo anterior la profundidad del reactor sera:

= - R= . 5 h - 12h= tAhora se efecta el clculo del rea del reactor.A = A = 3423A = 572Se ha considerado un modulo cuadrado de = 7. con lo cual el rea realdel reactor es de 57. 72.Como laQO < entonces la profundidad de Ia zona de Iodos vaa ser de 3tEl caudal afluente se distribuir lo mas homogneamente posible en el rea delfondo del reactor para evitar zonas muertas y lograr as la mayor efic

ienciaposible, de acuerdo con esto se decidi hacer una cuadricula en la que habr 9puntos equidistantes entre s 1. 2tuno del otro.

Una tubera conducir el A.R. a una caja distribuidora de donde saldrn los 9


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tubos secundarios que irn hasta el fondo de la estructura en los puntosmencionados.Para calcular el dimetro de dicha tubera se utiliz una velocidad que segnlos estudios previos, no debe ser mayor de . 3 tegA = (. 79 3 / eg )(. 3 / eg) = . 22eteed|ete| = 8"El tanque del reactor se construir en concreto reforzado de ps con uespesor igual para las paredes y el fondo, de .y se asumir un borde librede ..Ahora se procede al clculo de las dimensiones de las campanas separadorasGS que sern ubicadas en la parte superior del reactor y que tienen eldoblepropsito de recoger el biogs y servir como superficies de sedimentacin yprecipitacin de partculas suspendidas.as campanas estarn ubicadas a lo largo del reactor as que su longitud serde tEl ngulo de inclinacin de las superficies: 0 = a velocidad mxima de flujo en las aberturas, segn las recomendaciones, nodebe ser superior a h, asi que para el diseo se asume:

= 4hRelacionando lo anterior con el caudal y teniendo en cuenta que en e

l diseose implementarn dos deflectores, uno a cada extremo en la misma direccinde los separadores GS y sobre ellos, sendos canales longitudinales para larecoleccin del efluente, se procede a realizar el clculo de las aberturas.Aede etu = QA =28.53 h,4

h, = 7. 125 2

Se calcula el ancho de traslapo vertical para cada deflector:uet| =A

,2 =7.1252 ,2 = . 59tAhora las superficies inclinadas de las campanas separadoras actan comosedimentadores, por lo tanto se asume una carga superficial, para defi


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nir culdebe ser su superficie hmeda, aunque algunos autores afirman que debeestar como mnimo entre el % del rea superficial del reactor.Como se ha venido trabajando con el tiempo de retencin promedio, para estecaso la recomendacin es que la carga superficial es de . 8hEntonces la superficie de contacto ser:S =Q C, =28.53 h,.8 h, = 35. 252

Se calcula el ancho de la superficie hmeda del sedimentador. =S

, =35. 2527. , = 4. 875t

Se calculan las dimensiones de la campana, asumiendo una tude 1. 5ta distancia horizontal de un lado: =1. 5t t, = . 8t

teehde d = . 8t- 2 = 1. 732t.

Se calcula el ancho real de cada superficie: =1. 5t e, = 1. 73t.

Si se multiplica esto por el largo, se tiene que laue||e de ed|et|oedsera de 2. 292

Como las campanas separadoras GS estarn ubicadas longitudinalmente enla parte superior del reactor entonces se distribuyen teniendo en cuenta suancho total.Se ubican 3 campanas dejando una separacin de . t entre ellas,igualmente entre los extremos y el borde del reactor.El sistema de captura del biogs consiste en tres tubos de pvc de d =3"ubicados a lo largo de la corona de la campana, con una separacin entre ellosde 1.9m centro centro.


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DETALLE DE LA CAMPANA SEPARADORA GSL

SISTEMA DE RECOLECCIN DEL EFLUENTEComo se mencion anteriormente, se dispondrn dos canales lateralescolectores por vertedero, asumiendo una geometra de seccin rectangular.os canales tienen una longitud igual al lado del reactor y entreganen suextremo a respectivos desages intercomunicados por tubera de pvc a unacaja de inspeccin.Diseo de los canales:Se asume una base. B = . 4una altura. = . 35Clculos hidrulicos:El caudal para cada canaleta es la mitad del caudal de diseo, entonces

= Q22

-g1 3, = .3952.42-9.811

3, = . 13.

= 1. 73 = 1. 73 - . 13 = . 23Permetro mojado:P = (2 - . 23) + . 4 = . 8Radio hidrulico:

E23, = A

Pm23, = 0.14m20.86m2


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3, = .98Pendiente del canal:Se asume una velocidad de . 5egn de Manning = . 13o = vnRH2 3,2

S= _. 5

s . 13. 298 _2= 4. 75 1-4 / = . 47%

Altura del agua sobre el vertedero: = _

Q1. 84 -_.7= _. 3951. 84 - 7. _.7= . 42

a lmina de agua es muy baja por lo largo del canal, entonces se efecta unamodificacin y ya el canal no ser de vertedero si no de borde dentado.

Cabe anotar que la escogencia de los materiales para la construccin delreactor y todos sus accesorios es fundamental para un buen funcionamiento yvida til, ya que por la naturaleza de las reacciones qumicas que se llevan acabo dentro de l, estn muy susceptibles al deterioro por corrosin.as caras internas de las paredes del tanque deben ser protegidas con pinturaepxica de alta resistencia y las campanas deben ser de polmeros o


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preferiblemente de acero inoxidable.as tuberas de distribucin, as como las de coleccin del biogs son de pvc ylos separadores poseen un dispositivo de liberacin de presin para evitarpeligro de explosiones por un posible taponamiento del ducto.

CORTE TRANSVERSAL DELA ESTRUCTURA

PLANTA GENERAL DEL REACTOR SIN LOS ACCESORIOS

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