Pre Filtro

7/25/2019 Pre Filtro

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c. Prefiltros de grava

Estas unidades de prefitracin en grava o de filtracin gruesa, como tambin

se denominan, pueden ser de dos tipos, dependiendo del sentido del flujohorizontal y vertical. Los de flujo vertical pueden ser, a su vez, de dos tipos:

descendentes y ascendentes.

c.1. Prefiltro de flujo horizontal

Descripcin

Para establecer el caudal de operacin de todo el sistema, si sta es la primera

unidad del sistema de tratamiento considerado, deber anteponerse una caja deconcreto con un vertedero triangular.

! La estructura de entrada est constituida por un canal y un muro de ladrillohueco, cuya funcin es distribuir uniformemente el caudal en toda la seccin.

La zona de filtracin est conformada por canales divididos en tres o mstramos llenos de grava de diferentes dimetros, dispuestos en sentido

decreciente.

La longitud de los tramos es variable y depende de la calidad del agua, del

tama"o de la grava y de la velocidad de filtracin.

Las paredes anterior y posterior de cada tramo debern ser muros de ladrillohueco, para permitir una distribucin uniforme y adecuada del flujo.

#ada tramo debe tener su sistema de limpieza, consistente en una tolva parafacilitar el deslizamiento y depsito del sedimento, un canal de evacuacin de

lodos techado con losas de concreto separadas por ranuras, compuerta ycamara de drenaje. Las ranuras o separaciones de las losas del canal se

dise"an para obtener una velocidad de descarga $ue asegure la e%traccin

instantnea de la mayor parte del lodo contenido en la tolva. Las tolvas estarnrellenas con piedra de &'a (' de dimetro.

La estructura de salida est constituida por un muro de ladrillo hueco y un

canal independiente para cada unidad.

.Figura 2. Prefiltro de grava de flujo horizontal


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Ventajas

En general, son ms eficientes $ue los sedimentadores por la gran superficie

espec)fica disponible en la grava.

#uando opera con carreras largas, no slo remueve part)culas inertes, sinotambin microorganismos.

Las carreras de trabajo se pueden alargar mediante descargas hidrulicas y ellavado de la grava se puede distanciar, por lo menos, hasta $ue concluya la

poca de lluvia. Es posible lograr una periodicidad de dos a tres a"os,dependiendo de la turbiedad m%ima del afluente.

Restricciones

Profundidades mayores de *.+ m y anchos mayores de +. m dificultan la

limpieza de la unidad. En general, se recomiendan profundidades no mayoresde *. m y anchos m%imos de -. m. Estas recomendaciones restringen el

uso de estas unidades a caudales pe$ue"os la otra alternativa es considerarmuchas unidades en paralelo.

/urbiedades mayores de ( 01/ demandan unidades de 2 a *3 m de largo.

Criterios de diseo

4elocidades de filtracin de .+ a &. m5h, variables en razn inversa a la

calidad del agua.


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6rava de *5-' a &', colocada en sentido decreciente. En contacto con los

muros perforados se colocar material de dimetro mayor $ue el de losorificios.

Longitudes de tramos de * a + m, variables en sentido inverso con el dimetrode la grava.

/asa de dise"o para el sistema de limpieza de *.( m(5m&de rea de prefiltro.

La instalacin debe proporcionar la carga hidrulica necesaria para compensarlas prdidas de carga por friccin, ocasionadas por la velocidad vertical de

vaciado del sistema de limpieza.

Prdidas de carga de .& a .( m durante el proceso de operacin normal.

La grava debe tener de .& a .( m de altura adicional por encima de nivelnormal de operacin, para evitar cortocircuitos por encima de la superficie de

la grava, cuando se haya alcanzado la prdida de carga m%ima.

Criterios de operacin y mantenimiento

Limpiar bien la unidad antes del inicio de la temporada de lluvias.

Para efectuar el lavado de la grava, se debe evitar parar la unidad durante la

poca y practicar descargas hidrulicas frecuentes.

Prodedimiento para ejecutar las descargas hidrulicas:

a. La carga hidrulica debe ser la indicada en el instructivo de

operacin, para compensar las prdidas por friccin $ue produceesta operacin.

b. 7brir la compuerta en forma instantnea.

c. 0na vez $ue el agua se ha vaciado completamente, enjuagar lacaja de concreto y la grava con agua a presin.

d. #errar la compuerta de drenaje y llenar lentamente la unidad,para evitar resuspender el material depositado en los

compartimientos contiguos.

e. El proceso de llenado despus de cada descarga hidrulica debe

ser lento, para no levantar el sedimento en los compartimientoscontiguos. Este proceso puede llevar varias horas 8como los

muros divisorios son perforados, el movimiento se transmite9.


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f. eg;n onde:

s 8g5l9 ? carga promedio del filtro

L* 8m9 ? largo del primer tramo o compartimiento del prefiltro

#o, #e 8mg5l9 ?#oncentracin de solidos en suspensin al inicio y final

del primer compartimiento del prefiltro.

/o, /e 80/9 ? turbiedad

4f 8m5h9 ? velocidad de filtracin

! Es necesario disponer de una unidad especial y una superficie para efectuarel lavado manual de la grava.

c.2. Prefiltro vertical mltiple de flujo descendente

Descripcin

Esta unidad consta de tres compartimientos operando en serie, con

velocidades y tama"os de grava decrecientes entre el primero y el ;ltimo.

El afluente ingresa a los compartimientos por vertederos ubicados por encima

del nivel m%imo de operacin de la unidad.

#ada compartimiento consta de un tan$ue de seccin rectangular lleno de

grava de tama"o uniforme. La tasa de velocidad depende de la calidad delagua y del tama"o de grava seleccionado.

El sistema de drenaje es similar al del prefiltro horizontal.

La estructura de salida de cada compartimiento consta de un canal $ue se

comunica con el compartimiento de la grava a travs del sistema de drenajede tal manera $ue el agua percola a travs de la grava, pasa por el canal de

drenaje y asciende por el canal de salida, hasta alcanzar el vertedero $uecomunica con el siguiente compartimiento de la unidad .

Prefiltros de grava verticales de flujo descendente

Figura 3. Planta y cortes


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Figura 4. Unidad en funcionamiento

Figura . Unidad recien instalada


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7dems de las indicadas en el caso anterior:

Puede tomar un rango de turbiedad mayor $ue el horizontal y $ue el vertical

ascendente.

La velocidad de descarga durante las limpiezas no afecta a loscompartimientos adyacentes, por$ue cada tan$ue es independiente. Porconsiguiente, el llenado de los compartimientos puede hacerse a un caudal

mayor al de dise"o de la unidad para acelerar esta operacin.

La limpieza completa es ms gil $ue en los otros casos, por$ue la altura de la

grava en cada compartimiento es de slo + cms. @ncluso puede ejecutarsedentro del mismo compartimiento.

7l operar con carreras largas 8turbiedades bajas9 y buena supervisin, se han

detectado eficiencias de remocin de coliformes fecales de A2B con aguascrudas, con un contenido inicial de (.( 8*9(8(9.

Restricciones

1ormalmente se pueden tratar turbiedades medias de * a - 01/,

pudiendo tomar l)mites m%imos de + a 3 01/. e pueden tratarturbiedades superiores a las *, 01/, con velocidades bajas de filtracin,

intensificando las descargas hidrulicas y con supervisin constante. En casocontrario, debe consideranse un presedimentador para atenuar la turbiedad

afluente a la unidad.

Criterios de diseo

4elocidades de *. a .2 m5h para el primer tramo, de .2 a .3 m5h parael segundo y de .3 a .- para el tercero.


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6rava de *'a &'en el primer tramo, de C' a *' en el segundo y de D' a ' en

el tercero.

Los criterios de dise"o para el sistema de limpieza son similares a los del

prefiltro horizontal.


@niciar la operacin de la unidad lavando la grava mediante descargas

sucesivas.

Las descargas intermedias deben ejecutarse cada vez $ue el efluente de la

unidad empieza a sobrepasar el l)mite m%imo aceptable por el filtro lento o lameta de calidad de agua estipulada por la norma, si es la ;ltima unidad del

sistema de tratamiento.

Procedimiento para ejecutar las descargas hidrulicas:

! para compensar las prdidas por friccin $ue produce esta operacin, lacarga hidrulica debe ser la indicada en el instructivo de operacin,

! abrir la compuerta en forma instantnea,

! una vez $ue el agua se ha vaciado completamente, enjuagar la caja de

concreto y la grava con agua a presin,

! cerrar la compuerta de drenaje y llenar la unidad hasta el nivel de operacinnormal,

! el llenado del primer tramo puede efectuarse abriendo al m%imo el ingresoa la unidad. En el caso del segundo y tercer tramo, adems del ingreso

proveniente del primer tramo, se puede acelerar el llenado utilizando lamanguera,

! el lecho nunca debe $uedar en seco, a no ser $ue se haya lavado previamentela grava, por$ue el material retenido en los lechos filtrantes colmatados se

secar y formar una pel)cula alrededor de cada grano,

! dada la poca profundidad del lecho filtrante y la independencia de los

compartimientos, es factible realizar el lavado de la grava dentro del mismotan$ue, sin tener $ue e%traerla. Para esto, ser necesario disponer de agua a

presin.

c.3. Prefiltro vertical de flujo ascendente

Descripcin


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En unidades grandes 8(. a -. m de dimetro9, la tuber)a de agua cruda

ingresa por el fondo de la unidad a una caja de distribucin. >e la caja dedistribucin parten *& tubos de f *'de dimetro con perforaciones de f 3.- mm

y f *&.F mm, $ue ingresan a los troncos de cono $ue conforman el falso fondode los prefiltros. Este tipo de falso fondo permite una distribucin uniforme

del flujo en toda el rea del prefiltro. Los troncos de cono se llenan de gravade f *A mm a f (2 mm, 8*9 y 8-9 84er Gigura (.(.*9.

En unidades pe$ue"as de *. a *.& m de dimetro, la tuber)a ingresa por eleje del prefiltro hasta el fondo de la unidad, desde donde es distribuida

uniformemente en toda el rea mediante tuber)as secundarias perforadas.

En el caso en $ue la tuber)a llega a una caja de distribucin, de sta parten

tubos de f *'de diametro con perforaciones de f 3.- mm y f *&.F mm, $ue

ingresan a troncos de cono $ue conforman el falso fondo de los prefiltros. Estetipo de falso fondo permite una distribucin uniforme del flujo en toda el readel prefiltro. Los troncos de cono se llenan de grava de f *A mm a f (2 mm,

8*9 y 8-9.

La zona de prefiltracin est constituida por dos capas de grava de f 3.- a f &.F

mm.y de f &.- a f -.2 mm, de .( m de espesor cada una y una capa de arenagruesa de f *.- a f &. mm de altura en la superficie del lecho

.Figura !. Prefiltro ascendente con drenaje troncoc"nico


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El sistema de recoleccin de agua tratada est conformado por tuber)as de f -'

con orificios de f *&.F mm.a .+ m, centro a centro, $ue conducen el efluentea una caja de recoleccin. Este sistema se ubica a .- m sobre la superficie

del medio filtrante.

#uando la planta se inicie con los prefiltros se deber anteponer una caja de

medicin de caudal y distribucin a las unidades, consistente en un vertederotriangular y dos rectangulares. En el caso de $ue se proyecten ms de dos

prefiltros, se dise"ar un canal de distribucin uniforme a todas las unidadesubicadas en paralelo.

Figura 3.3.2 Prefiltro ascendente con fondo de drenes

Figura #. $ista del sistema instalado


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Figura %. $ista superior del prefiltro

Ventajas

! investigaciones efectuadas con este tipo de unidades operando en serie confiltros lentos sugieren $ue este conjunto puede remover hasta +. mg5l de

fierro total, .+ mg5l de manganeso, F+ unidades de algas5ml, &,coliformes fecales5* ml de muestra y puede tratar aguas hasta con +. mg5l

de >HI+.

! la remocin global de microorganismos vivos y part)culas es superior a 2B,

siempre $ue no se produzcan variaciones bruscas de la calidad del afluente.

Restricciones


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! turbiedades afluentes no mayores de * 01/.

! poca capacidad de asimilacin de variaciones repentinas de calidad de agua.

! para la construccin de unidades grandes con drenaje de caja de reparticin ytroncos de cono, se re$uiere de mano de obra calificada.

Criterios de diseo

! tasa o velocidad de filtracin de *. a *.+ m5h

! espesor del lecho filtrante de *.& m! velocidad de descarga de lavado de *. m5min

! velocidad en el canal de evacuacin de *.+ m5s! la prdida de carga durante la operacin normal es de apro%. .& m.


! para evitar la compactacin de los lodos acumulados y reducir la frecuencia

de lavado manual de la grava, las limpiezas hidrulicas se efectuarn cadasemana en poca de lluvias.

! el lecho de arena y grava tiene un espesor de *.& m y la superficie seencuentra a .F m del borde y a *.A m la parte ms profunda, lo cual hace

$ue la operacin de e%traccin y lavado manual de la grava sea dificultosa y

re$uiera de una buena organizacin y supervisin para $ue estn disponibleslos recursos necesarios para ejecutar esta operacin, sin mezclar la arena y lagrava de diferentes tama"os. En el caso de $ue los materiales se mezclen, se

deber disponer de las mallas correspondientes para clasificarlos nuevamente.

! es importante disponer de una unidad especial para efectuar el lavado de la

arena y de la grava y de una superficie de concreto para ejecutar estaoperacin.

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