Granulometria Para Medios Filtrantes

8/14/2019 Granulometria Para Medios Filtrantes

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GRANULOMETRIA PARA MEDIO FILTRANTES UNI-FIA

TRATAMIENTO DE AGUAS II 1

GRANULOMETRIA PARA MEDIOS FILTRANTESDE TASA

DECLINANTE Y LAVADO MUTUO

I. OBJETIVO:

Experimentalmente se deber determinar el tamao efectivo y coeficiente de uniformidadde una muestra de arena que pasara a formar parte de un medio filtrante para unidades

de filtracin en tratamiento de aguas.

Se determinar as mismo algunas propiedades fsicas de la arena; por ejemplo: laporosidad, la densidad, la forma de las partculas, etc.

II. FUNDAMENTO TEORICO

1. ARENAS EMPLEADAS EN FILTROS

Para estos diseos es importante conocer algunas caractersticas del comportamiento de las

arenas durante el proceso, por ejemplo: el coeficiente de uniformidad, el tamao efectivo, la

porosidad, la uniformidad de partculas, esfericidad, la dureza, la solubilidad, etc.

Para determinar el tamao de la arena se usan tamices graduados.


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Para estos diseos es importante conocer algunas caractersticas del comportamiento de las

arenas durante el proceso, por ejemplo: el coeficiente de uniformidad, el tamao efectivo, la

porosidad, la uniformidad de partculas, esfericidad, la dureza, la solubilidad, etc.

Otro de los usos que se le da a la granulometra es el estudio de las partculas en cuanto a lascaractersticas fsicas de las arenas; esto es importante puesto que el conocer la forma, el peso

propio, la porosidad, la densidad, etc. se entender mejor el principio de la sedimentacin de las

partculas discretas o las que sedimentan por su propio peso; que luego se podr cuantificar y

llevarlas a frmulas empricas de diseo.

A continuacin definiremos algunos de los conceptos importantes que determinaremos en una

prueba de granulometra:

1. TAMANO EFECTIVO

Es una de las caractersticas de los medios filtrantes que ms afecta al proceso de filtracin cuando

este no cumple con las especificaciones de acuerdo al tipo de filtracin utilizada. Este tamao

tanto afecta a la circulacin del agua a travs de ellos; as, si el tamao efectivo es demasiado

pequeo, la mayor parte de la fuerza actuante se emplear para vencer la resistencia de friccin

provocada por el lecho filtrante; mientras que si es demasiado grande, muchas de las partculas de

menor tamao presentes en el agua a filtrar pasarn directamente a travs del filtro sin ser

eliminadas. Su clculo es grfico luego de una prueba de tamizado; y representa al 10% de la arena

que ha sido seleccionada que pasa la malla correspondiente; su denominacin es a travs deP10.

2. EL COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD (C.U.)

Se llama as a la relacin entre el dimetro correspondiente a la lnea del 60% en el diagrama y el

correspondiente a la lnea del 10%. A menor valor de este coeficiente corresponde a una curva

ms inclinada y mayor uniformidad de la muestra.

10

60..

P

PUC

Donde:

P60 = Porcentaje del peso que pasa inferior al 60%.

P10 = Porcentaje del peso que pasa inferior al 10%.

La relacin entre los valores de P10 y P60 encaminados a los medios filtrantes para seleccionarlo

para los filtros utilizaremos los criterios siguientes:


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Llamemos P1, al porcentaje P10, P2 al P60, en base a ello se formula las siguientes relaciones:

P3 = 2(P2-P1) : ser el porcentaje de arena utilizable. P4 = P1 - 0,1P3 : ser el porcentaje de arena que es demasiado fino para usarlo como

medio filtrante.

P5 = P3 + P4 ; es el porcentaje de arena que es demasiado gruesa.Tambin:

P5 = 2(P2-P1) + P1 - 0.2(P2-P1)

3. POROSIDAD (n)

Se denomina as a la relacin existente entre el volumen ocupado por los poros respecto ai

volumen total; se expresa en porcentaje y se calcula con la siguiente expresin:

100*V

Vn

V

Donde:

Vv = Volumen de poros

V = Volumen total

4. DENSIDAD APARENTE (a)

Es la relacin del peso de la arena en el aire o sin compactar, al volumen total de la arena, incluido

el volumen de poros. Su expresin de clculo es el siguiente:

V

PS

a

Donde:

Ps = Peso de la arena sin compactar

V = Volumen


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2. GRANULOMETRIA DE SUELOS

Clasificacin de las partculas de los suelos por su tamao

En las clasificaciones basadas en las caractersticas granulomtricas de los suelos se distinguen las

distintas fracciones por el nombre de algunos tipos de suelos, como arena gruesa, limo medio, etc.

Las divisiones corresponden a cambios importantes en las propiedades de los suelos y las distintas

fracciones son reconocibles a simple vista o mediante ensayos de campo sencillos. Podemos

dividir los suelos en gravas, arenas, limos y arcillas.

Diferencia entre gravas y arenas:

Gravas (>2mm)

Los granos no se apelmazan aunque estn hmedos, debido a la pequeez de lastensiones capilares.

Cuando el gradiente hidrulico es mayor que 1, se produce en ellas flujo turbulento. Es difcil perforar un tnel en gravas con agua mediante aire comprimido porque la

prdida de aire es muy alta.

Arenas (0.06-2mm)

Los granos se apelmazan si estn hmedos, debido a la importancia de las tensionescapilares.

No se suele producir en ellas flujo turbulento aunque el gradiente hidrulico sea mayorque 1.

El aire comprimido es adecuado para perforar en ellas.Diferencia entre arenas y limos:

Arenas (0,06-2mm)

Partculas visibles. En general no plsticas. Los terrones secos tienen una ligera cohesin, pero se reducen a polvo fcilmente entre

los dedos.

Fcilmente erosionables por el viento.Limos (0.02-0.06mm)

Partculas invisibles. En general, algo plsticos. Los terrenos secos tienen una cohesin apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los

dedos.

Casi imposible de drenar mediante bombeo. Los asientos suelen continuar despus de acabada la construccin.


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Diferencia entre limos y arcillas:

Limos (0.002-0.06)

No suelen tener propiedades coloidales. A partir de 0,002 mm y a medida que aumenta el tamao de las partculas, se va haciendo

cada vez mayor la proporcin de minerales no arcillosos.

Tacto spero. Se secan con relativa rapidez y no se pegan a los dedos. Los terrones secos tienen una cohesin apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los

dedos.

Arcillas (


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Pese cada uno de los tamices en donde se retuvo una porcin de arena. Se determinar la forma y tamao de las partculas de cada malla, observndolas a travs

del microscopio y midindolas con un micrmetro.

Realice la grfica de la granulometra de la arena estudiada en el formato adjunto y de elladeterminar los valores de po y Peo; es decir, con ellos determinar el tamao efectivo y el

coeficiente de uniformidad.

Relacione y calcule los valores de P1, P2, P3, P4 Y P5

V.

CALCULOS Y RESULTADOS:

Masa Inicial: 500gr.

Malla Abertura

(pulg)

Abertura

(mm)

Peso Peso %Peso %Acumulado

Retenido(g) Corregido(g) Retenido Retenido Pasa

8 0.094 2.38 0.10 0.100 0.020 0.020 99.98

10 0.079 2.00 1.05 1.052 0.210 0.230 99.77

12 0.066 1.68 2.26 2.264 0.453 0.683 99.317

14 0.056 1.41 1.41 1.412 0.282 0.966 99.034

16 0.047 1.19 7.3 7.312 1.462 2.428 97.57218 0.039 1.00 135.78 136.004 27.201 29.629 70.371

20 0.033 0.84 207.39 207.733 41.547 71.175 28.825

25 0.028 0.71 115.9 116.091 23.218 94.394 5.606

30 0.023 0.59 25.2 25.242 5.048 99.442 0.558

35 0.020 0.50 2.49 2.494 0.499 99.941 0.059

40 0.017 0.42 0.21 0.210 0.042 99.983 0.017

50 0.012 0.30 0.008 0.008 0.002 99.984 0.02


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70 0.008 0.21 0.0101 0.010 0.002 99.986 0.01

100 0.006 0.15 0.0173 0.017 0.003 99.990 0.01

140 0.004 0.10 0.0035 0.004 0.001 99.991 0.01

200 0.003 0.07 0.0043 0.004 0.001 99.992 0.01

FONDO < 0.003 < 0.07 0.0424 0.042 0.008 100.00 0.00

499.176 500 100

Error (%)= 0.165

Error = 0.82440

La porosidad hallada resulta: 58 %

Clculo del dimetro o tamao efectivo y el coeficiente de uniformidad (P10, P60 y Cu)

El tamao efectivo sera igual al valor del porcentaje en 10% y 60%, de los datos de la tabla

podemos encontrar este valor tabulando los datos extremos a estos porcentajes.


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Abertura(mm)

% Que pasapor el Tamiz

0.84 28.825

D10 10.0

0.71 5.606

Abertura(mm)

% Que pasapor el Tamiz

1.0 70.371

D60 60.0

0.84 28.825

Hallando el coeficiente de uniformidad (Cu):

Clculo de P1, P2, P3, P4 y P5:=.735

=0.906

( )

( )


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VI. CONCLUSIONES

El material tamizado tiene valor de coeficiente de uniformidad (Cu) es 1.233 y el valor delT.E=0.735, es decir las partculas de arena tienen tamao uniforme, lo que indica que la

muestra es apta para ser usada en los procesos de filtros lentos en plantas de

tratamiento de agua.

Se ha observado que la porosidad obtenida es del 58% entonces se puede decir que elvolumen de vacos entre cada grano de arena es considerable con respecto al volumen

de la muestra, que constituye la fase gaseosa y slida de la muestra.

VII. OBSERVACIONES

El uso del mtodo del cuarteo es el ms recomendable antes de agregar la muestra a lostamices.

Se debe tener en cuenta que el tiempo de agitacin de los tamices, es el necesario para quelas partculas estn ubicadas en el tamiz correspondiente.

Se recomienda limpiar bien las mallas del juego de tamices porque los materiales adheridospueden aumentar el valor de las siguientes muestras arenas. Es mejor utilizar para la

determinacin de la porosidad una probeta de mayor capacidad para una mejor lectura de

resultados.

Se recomienda tener especial cuidado en el transporte de la muestra, debido a quecualquier prdida del material (ya se mala limpieza de los tamices, o dejar caer parte de la

muestra) distorsionar los resultados.

VIII. RECOMENDACIONES

Al limpiar las distintas mallas procurar hacerlo con un cepillo por la parte inferior, nointentar usar objetos punzocortantes para facilitar el paso de material retenido en las


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mallas, ya que, si asi ocurre no solo se estara perdiendo el tiempo de vida til de la malla,

sino adems, se variara el dimetro promedio de la cuadricula de las mallas.

Procurar no perder la masa de la arena de estudio, evitando las corrientes de aire. Transportar la arena ya separada de las mallas con sumo cuidado a la balanza electrnica

para evitar cometer errores operacionales.

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