Memoria de cálculo.- A continuación se analizan las bases teóricas del diseño de una planta de tratamiento de flotación por aire disuelto: 1.- SISTEMA DE FLOTACIÓN (DAF) BASES TEÓRICAS Al agregar aire bajo presión, se forman millones de microburbujas (diámetro 0,02-0,1 mm) que se meten dentro de los flóculos, o se nuclean alrededor de los sólidos suspendidos, o quedan atrapadas en los flóculos durante su formación (especialmente cuando se agregan agentes coagulantes o floculantes). La densidad aparente del conglomerado, disminuye y flota en la superficie. La eficacia de un sistema de flotación por aire disuelto depende principalmente de la velocidad de flotación de las partículas formadas, del área superficial del estanque, del valor de la relación entre el volumen de aire y la masa de sólidos (A/S) necesario para obtener un nivel de clarificación.

ÁÁrreeaa ddee FFlloottaacciióónn El área de flotación se determina en base a la velocidad de ascenso de los sólidos:

FQQA =

donde: A = es el área superficial del tanque (m2). QF = es la velocidad de flotación (m3m−2día−1). Q = es el caudal (m3día-1) Ésta varía ampliamente, dependiendo de la concentración de sólidos (11 – 220 (m3m−2día−1)). Para fines de dimensionamiento, se puede utilizar un valor de QF de 100 (m3m−2día−1). Considerando el caudal a tratar por la planta de tratamiento, de 130 m3/h se obtiene que éste debe tener un área superficial de

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A = 130 (m3/h)/ (100 (m3m−2día−1)/ 24 (h/día)) A = 31,2 m2

El área efectiva de un sistema de flotación es de un 90%, por tanto se especifica el área de flotación en 34 m2.

VVoolluummeenn ddee FFlloottaacciióónn El tiempo de residencia recomendado para sistemas de flotación, fluctúa entre 5 y 30 minutos. Se considera un tiempo de residencia de 17 minutos, es decir 0,28 h. De este modo, el volumen requerido de flotación es de: 130 (m3/h)* 0,28 (h)= 37 m3. Se definen las siguientes dimensiones para el estanque de flotación: Alto: 1,1 metros Ancho: 4,4 metros Largo: 8,0 metros

AAiirree La cantidad de aire por unidad de masa de sólidos, debe ser determinada en base a experimentos, utilizando una celda de flotación. La relación aire: sólidos se puede determinar a partir de la expresión:

SPssólidosaire A )15,0(: −

=

donde: sA = solubilidad del aire (a 20ºC: 0,024 (kg/m3)) P = presión absoluta del aire (atm) S = concentración de sólidos en el líquido (kg/m3) Una relación aire:sólidos típica, es del orden de 0,01 (m3 aire / kg sólidos). En general, se usan presiones de 5 a 6 atm. En el caso de reciclo, se usa un reciclo del 25-60%.

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Si consideramos la concentración de sólidos a ingresar a la planta de tratamiento de 2.000 mg/l y un caudal de 130 m3/h; la carga de sólidos ingresada corresponde a : 2.000*130/1000 (Kg/h) = 260 (Kg/h).

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Así: El caudal de aire a ingresar sería de 2,6 m3/h. La presión de descarga se especifica en 6 atm. El caudal de reciclo se especifica en 33 m3/h. 2.- Sistema de coagulación Se considera diseñar el sistema de coagulación en forma de un reactor tipo serpentín, lo cual mejora la eficiencia de reacción química: Velocidad de diseño recomendada en cañería para este tipo de fluidos es de 2 m/seg; con un tiempo de residencia de 0,5 minutos:

Atubo = Q (m3/h)/v(m/s)/3600 s/h = 0,0180 m2

φ = √4Atubo/π = 0,152 = 5,9” = 6”

Atubo = 0,0183

Vducto = tr* Q = 0,5*130/3600 = 1,081 m3

L = V / At = 1,081 m3 */ 0,0183 m2 = 60 m

Especificación de Material: PVC de calidad para agua potable 33..-- DDoossiiffiiccaacciióónn ddee aaddiittiivvooss qquuíímmiiccooss:: 3.1. Dosificación de Cloruro Férrico Considera la instalación de un estanque de dosificación de 30 m3, de Fibra de Vidrio. El estanque estará dotado de una bomba centrífuga para la dotación del producto al coagulador. 3.2. Dosificación de Polímero Considera la alimentación de polímeros a través de IBC, a entregar por los proveedores del producto. Considera la instalación de una bomba que permita dosificar el polímero.