Diseno y Operacion Floculadores

8/10/2019 Diseno y Operacion Floculadores

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DISEO Y OPERACIN DEFLOCULADORES


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El objetivo del floculador es proporcionar a lamasa de agua coagulada una agitacin lentaaplicando velocidades decrecientes, parapromover el crecimiento de los flculos y suconservacin, hasta que la suspensin de aguay flculos salga de la unidad.

La energa que produce la agitacin del aguapuede ser de origen hidrulico o mecnico.


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PARMETROS Y RECOMENDACIONESGENERALES DE DISEO


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Los gradientes de velocidad que optimizan elproceso normalmente varan entre 70 y 20 s-1.En el primer tramo de la unidad el gradiente nodebe ser mayor que el que se est produciendo

en la interconexin entre el mezclador y elfloculador.

El gradiente de velocidad debe variar en forma

uniformemente decreciente, desde que la masade agua ingresa a la unidad hasta que sale.


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El tiempo de retencin puede variar de 10 a 30minutos, dependiendo del tipo de unidad y de latemperatura del agua.

En las zonas tropicales, donde las aguas presentan

temperaturas por encima de los 20 C, el tiempode floculacin necesario suele ser ms breve,alrededor de 15 minutos.

En cambio, en los lugares fros, donde el aguatiene temperaturas de 10 a 15 C, generalmente elproceso se optimiza con tiempos de retenciniguales o superiores a 20 minutos.


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Para que el periodo de retencin real de launidad coincida con el de diseo, ella debetener el mayor nmero posible de

compartimientos o divisiones.

El paso del mezclador al floculador debe serinstantneo y deben evitarse los canales y lasinterconexiones largas.


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El tiempo de retencin y el gradiente develocidad varan con la calidad del agua.

Por lo tanto, estos parmetros debenseleccionarse simulando el proceso en ellaboratorio con una muestra del agua quese va a tratar.


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Pueden operar indefinidamente sin riesgos deinterrupcin, debido a que solo dependen de laenerga hidrulica. Por esta razn, son muyconfiables en su operacin.

Por su bajo costo de construccin, operacin ymantenimiento, se considera a los floculadores

como una tecnologa apropiada para pases endesarrollo.


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UNIDADES DE PANTALLAS

Las unidades de pantallas son las ms eficientesy econmicas de todos los floculadoresactualmente en uso.

Debido a la gran cantidad de compartimientosque tienen, confinan casi perfectamente eltiempo de retencin; el tiempo real esprcticamente igual al tiempo terico cuando la

unidad ha sido bien proyectada.Debido a que no se requiere energa elctricapara su funcionamiento, el costo de produccines muy bajo.


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Recomendables para caudales menores de 50litros por segundo.

Se proyectar un mnimo de dos unidades,salvo que la planta tenga alternativa para

filtracin directa, porque en ese caso, podrdarse mantenimiento al floculador durante losmeses en que la planta opera con filtracindirecta.

En este tipo de unidades predomina el flujo depistn, por lo que se consigue un buen ajustedel tiempo de retencin.


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Se pueden utilizar pantallas de fibra de vidrio,madera, plstico, asbesto-cemento u otromaterial de bajo costo, disponible en el medio yque no constituya un riesgo de contaminacin.

De esta manera, se le da mayor flexibilidad a launidad y se reduce el rea construida,disminuyendo por consiguiente el costo de

construccin


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Entre los materiales indicados para las pantallas,los que ofrecen mayor confiabilidad son la fibra devidrio, el plstico, la madera.

En cada caso, la eleccin del material dependerdel tamao de la planta, del costo del material yde los recursos disponibles.


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Si se empleara madera, se pueden disponer

tabiques de madera machihembrada, tratadacon barniz marino aplicado en varias capas,cada una en sentido opuesto a la anterior, de talmanera de formar una gruesa capaimpermeabilizante.

Tambin puede emplearse madera revestida con

una capa de fibra de vidrio.La unidad puede tener una profundidad de 1,00a 2,00 metros, dependiendo del materialutilizado en las pantallas.


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Se pueden utilizar tambin pantallas de asbesto-cemento, siempre y cuando no se tengan aguas cidas

o agresivas. Las aguas recomendables para utilizar estetipo de solucin deben tener las siguientescaractersticas:

Ia 10CO2 3,5 mg/L

Sulfatos 1.500 mg/LpH 6

Donde:Iaes el ndice de agresividad, que es igual a:Ia = pH + log 10 (A x D)A = alcalinidad total como CaCO3 en mg/L yD = dureza como CaCO3 en mg/L


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En zonas ssmicas no se recomienda el empleode planchas de asbesto-cemento.

Con pantallas de asbesto-cemento, serecomienda disear unidades de mximo unmetro de profundidad til, colocando laspantallas con la dimensin de 1,20 metros en el

sentido vertical.


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Si se usan pantallas de asbesto - cemento

onduladas, se consigue disminuir un poco ladiferencia de gradientes de velocidad entre loscanales y las vueltas.

En este caso, se considera un coeficiente defriccin (n) de 0,03 para calcular la prdida decarga en los canales.

Cuando se utilicen placas de asbesto-cementoplanas o de madera, los coeficientes deben ser0,013 y 0,012, respectivamente.


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El coeficiente (K) de prdida de carga en las

vueltas vara entre 1,5 y 3,0 Se recomienda usarun coeficiente de 2 para este fin.

El espaciamiento entre el extremo de la

pantalla y la pared del tanque es decir, el pasode un canal a otro se deber hacer igual a 1,5veces el espaciamiento entre pantallas.

Dependiendo del tamao de la unidad, deberconsiderarse un punto de desage por unidad ouno por cada tramo.


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Unidades de flujo vertical

En este tipo de unidades el flujo sube y baja atravs de canales verticales formados por laspantallas. Es una solucin ideal para plantasde medianas a grandes, porque debido a lamayor profundidad que requieren estas

unidades, ocupan reas ms reducidas que loscanales de flujo horizontal.


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Otra ventaja importante es que el rea de launidad guarda proporcin con respecto a losdecantadores y filtros, con lo que resultansistemas ms compactos y mejor

proporcionados.

Cuando se emplean floculadores de flujohorizontal en plantas grandes, el rea de los

floculadores es mucho mayor que el rea detodas las dems unidades juntas.


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Parmetros y recomendaciones de diseo

Las unidades de flujo vertical son una solucinrecomendable para plantas de capacidad mayor

de 50 litros por segundo.

Se proyectan para profundidades de 3 a4 metros, por lo que ocupan un rea menor quelas unidades de flujo horizontal.


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Los tabiques pueden ser de fibra de vidrio,prefabricados de concreto, de madera o deasbesto-cemento.

Las restricciones para el uso de pantallas deasbesto-cemento son las mismas

que se indicaron anteriormente.


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Con este tipo de tabiques, se recomienda usar

una altura mxima de agua de 2 a 3 metros.Pueden proyectarse alturas mayores,traslapando pantallas y empernndolas.Se debe tener especial cuidado durante elllenado de este tipo de unidades, para evitarroturas.

La seccin de cada paso se calcular para unavelocidad igual a los 2/3 de la velocidad en loscanales.


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El gradiente de velocidad en los canales nodeber ser menor de 20 s-1. En plantas grandes

se pueden colocar mallas diseadas con elgradiente de velocidad apropiado en los orificiosde paso.


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Para evitar la acumulacin de lodos en el fondoy facilitar el vaciado del tanque, se dejar unaabertura equivalente al 5% del rea horizontal decada compartimiento en la base de cada tabiqueque llega hasta el fondo.


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Estructuralmente, son ms confiables lostabiques de concreto prefabricados y fibra demadera machihembrada de 1,5" a 2" de espesor;

pueden adoptarse, en este caso, alturas de aguade 4 a 5 metros.Con este tipo de solucin se reduceapreciablemente el rea de la unidad, lo cual es

especialmente ventajoso en plantas grandes.


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Al igual que en las unidades de flujo horizontal,debe tenerse especial cuidado en la adopcin delancho de la unidad para que en el diseo de los

tramos con bajos gradientes de velocidad, laspantallas se entrecrucen por lo menos en 1/3 dela altura til.

As se evitar la formacin de espacios muertos y

cortocircuitos.


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Ventajas y desventajas de lasunidades de pantallas


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De acuerdo con evaluaciones realizadas en

varias plantas de Amrica Latina, loscortocircuitos y espacios muertos que seproducen son mnimos, de tal modo que eltiempo de retencin terico es similar al tiempo

real obtenido en la unidad.

Carecen de elementos mviles o mecnicos, detal modo que la operacin y el mantenimientoson muy simples y poco costosos; se reducenbsicamente a limpieza y pintura.


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Son muy confiables, garantizan un

funcionamiento continuo.Se economiza energa elctrica.Se autorregulan cuando se producen variacionesde caudal. Al bajar el caudal, disminuye el

gradiente de velocidad y se incrementa el tiempode retencin; cuando sube el caudal, el efecto esel inverso. Dependiendo de cunto se incrementeel caudal de operacin, podemos estar generando

gradientes de velocidad tan altos que rompan elflculo.


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Si se selecciona apropiadamente el rango degradiente de velocidad, se puede explotar esta

propiedad en el diseo de plantas en las que sepueden esperar pequeas variaciones diarias decaudal, teniendo en cuenta que variaciones de50% producen variaciones de gradientes develocidad de aproximadamente 20%. Entre lasdesventajas se pueden indicar las siguientes:

La prdida de carga es mayor en las vueltasque en los canales y el gradiente de velocidadvara en forma similar. Esta desventaja se atenacon las pantallas onduladas.


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Producen prdidas de carga ms o menos

altas.

Es comn escuchar a los operadoresargumentar que la limpieza de estas unidades es

difcil, pero esto sucede cuando no se hanprevisto en el diseo las facilidades para estaoperacin, colocando aberturas en la base de laspantallas (unidades de flujo vertical) y

compuertas o vlvulas de fondoconvenientemente ubicadas para desaguar launidad.


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