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Memoria de CalculoFloculador Hidrulico Alabama
FLOCULADOR ALABAMA
Datos de partida
Datos de partida (asumidos)
Caudal de la planta (Qp)230l/seg 0,23m3/seg
Numero de floculadores2unidades
Tiempo de retencin hidrulico (TRH)20minutos1200segundos
Numero de cmaras14unidades
Profundidad de la cmara3m
Temperatura del agua28C
Viscosidad del agua0,000853 kg/(m*s)
Peso especfico del agua996,26 kg/m^3
Dimetro del codo25pulgadas0,635metros
Cd entrada0,62
K0,4
Cd salida0,8
espesor de los muros 10centmetros0,1metros
borde libre40centmetros0,4metros
1. Caudal del floculador (Qf)
Dnde:
Qp = caudal de la planta
Nf = nmero de floculadores
Para este diseo se tuvieron en cuenta 2 floculadores dada la importancia del mantenimiento de la infraestructura y el caudal a trabajar en la planta.
2. volumen del floculador ( Vf)
Dnde:
TRH= tiempo de retencin hidrulico
Teniendo en cuenta las especificaciones del RAS 2000 el TRH debe estar entre 20 y 40 minutos, por lo que se asumi un tiempo de 25 minutos =1500 seg.
3. DIMENSIONES DE LAS CMARAS
3.1. volumen de la cmara ( Vc)
Dnde:
Nc= nmero de cmarasQf= caudal del floculadorTRH= tiempo de retencin hidrulica
3.2. rea de la cmara (Ac)
Dnde:
Pc= profundidad de la cmara
3.3. longitud de la cmara (Lc)Para evitar tener un floculador demasiado largo en comparacin con el ancho se asume un ancho y a partir del rea se calcula la longitud del mismo de la siguiente manera:
Dnde:Bc= ancho del floculador (2,5 m)
3.4. Tiempo de Retencin hidrulico de la cmara ( TRHc )
4. DIMENSIONES DEL CODO
4.1. rea del codo (Aco)
4.2. Velocidad del agua en el codo (vcd)
Se verifica que esta velocidad concuerda con lo establecido en el RAS al encontrarse en el rango de 0,2-0,4.
5. GRADIENTE DE VELOCIDAD EN LAS CMARAS DEL FLOCULADOR (Gc)
5.1. Perdidas de energa en la entrada (h1)
Dnde:
Cd = coeficiente adimensional de entrada (0,62)Ac = rea del codo
5.2. prdidas de energa en el cambio de direccin (h2)
Dnde:K= coeficiente adimensional 0.4Vc = velocidad del codo
Luego,
5.3. prdidas de energa en la salida del codo (h3):
5.4. Sumatoria de perdidas (hft)
5.5. Gradiente de velocidad en la ltima cmara del floculador (Guc)
Dnde: = peso especfico (28C) = 996.26 Kgf/m3 hft= sumatoria de las perdidas
= viscosidad del agua a (28C) = 8.53*10-4 Kgf.s/m2 TRHc= tiempo de retencin hidrulico en la cmara Nc= nmero de cmaras
Luego,
6. SELECCIN DE LAS PLATINAS
Para variar el gradiente de velocidad en cualquier cmara se disea una seria de platinas que permitan regular el gradiente en las cmaras anteriores a la ltima. Para cada juego de platinas se llevara a cabo el siguiente clculo:
Dimetro de la platina N1= 11 pulgadas =0,2794 m
rea de la platina
Perdida de carga en el orificio (h3)
Perdida por cmara (hf)
Gradiente de velocidad en el paso en la cmara
Siguiendo este procedimiento con varios diameros se dise una serie de platinas, las cuales le permitirn al operador poder cambiar los gradientes segn las necesidades de la planta y los cambios en los parmetros fisicoqumicos del agua.
CALCULO DE PLATINAS
Ndimetroreah3Hftgradiente
1110,0613116050,28046220,3006564,005814
2120,0729658770,1980250,2182254,5293519
3130,0856335640,14377110,1639647,2671457
4140,0993146660,1068890,1270841,6127945
5150,1140091830,0811110,101337,1533715
6160,1297171150,06265630,0828533,5992288
7170,1464384610,04916420,0693630,7418905
8180,1641732230,0391160,0593128,4279184
9190,18292140,03150870,051726,5422008
10200,2026829920,0256640,0458624,9969717
11210,2234579980,02111390,0413123,7244109
12220,245246420,01752890,0377222,6715337
13240,2918635080,01237660,0325721,0663847
14250,3166921740,0105120,030720,4544809
7. DIMENSIONES DEL FLOCULADOR
7.1. longitud total del floculador (Lt)
7.2. Ancho del floculador (Acf)
El ancho del floculador depende del ancho de la cmara y del grosor de los muros.
Acf = Ancho cmara + (2*espesor de los muros)Acf = 2,5m + (2*0,1m)Acf = 2,7 m
7.3. Pendiente del floculador (S)
Dnde:hftotal = Prdidas totales del floculador con las platinas y sin platinas Nc = Nmero de cmaras.S = Pendiente del floculador.
7.4. rea superficial del floculador
Donde,
Luego
8. DISPOSITIVO DE ENTRADA Y SALIDA DEL FLUJO
En el floculador el agua procede de la canaleta parshall, para regular el flujo de entrada y salida de la cmara se colocara una platina regulada por una vlvula con las siguientes dimensiones:
Teniendo en cuenta que el dimetro de entrada del codo es de 0,635 m. Se disea una placa de 0,75 de ancho por 0,75 de largo que permite cerrar la entrada del agua a travs del codo en el momento del mantenimiento.
9. SISTEMA DE EVACUACIN DEL AGUA DE LAVADO
Para llevar a cabo el sistema de purga de los lodos en las cmaras se establecen una serie de orificios en las mismas interconectados mediante un Box cuolvert cuyo flujo ser regulado por una vlvula al final.
9.1. rea del orificio de salida (So)
Donde rea superficial de la cmara Tiempo de evacuacin (Horas). Se seleccionaron Altura de la lmina del agua antes de evacuar
9.2. Dimetro de los orificios (Do)
Dnde: rea de salida del orificio.
9.3. Caudal de evacuacin (Qo)
Dnde: Constante de contraccin (0.64) rea de salida del orificio. Altura de la lmina de agua antes del lavado.
9.4. Tiempo de lavado (Tl)Se escogi un tiempo de lavado de 18 minutos (1080 segundos) por cmara. El tiempo total de lavado se determin de la siguiente manera:
Donde Tiempo de evacuacin Nmero de cmaras
9.5. Dimensiones Del Box Cuolvert
9.5.1. Caudal del Box
9.5.2. Longitud
Dnde: Coeficiente de rugosidad de Manning (n)= 0,013Pendiente (S)= 0,0123
10. CONDUCCIN DE AGUA FLOCULADA
El agua floculada ser transportada mediante un canal que tendr las mismas dimensiones que el floculadro, por lo tanto tendr las siguientes medidas:
10.1. Ancho del canal (
10.2. Largo del canal (
10.3. Altura del canal (