resultados experimentales de sedimentación

Datos Experimentales

Cuadro 4. Datos experimentales de altura y tiempo para la sedimentación por zonas.Tiempo (s) Altura (mL) Altura (cm) Tiempo (s) Altura (mL) Altura (cm)

0,00 970 31,02 62,24 660 21,111,58 960 30,70 64,37 650 20,793,48 950 30,38 67,04 640 20,475,33 940 30,06 69,12 630 20,157,21 930 29,74 71,14 620 19,83

9,05 920 29,42 73,05 610 19,5110,58 910 29,10 75,01 600 19,1912,47 900 28,78 77,06 590 18,8714,40 890 28,46 78,58 580 18,5516,28 880 28,14 81,07 570 18,23

18,26 870 27,82 83,04 560 17,9120,16 860 27,50 84,58 550 17,5922,20 850 27,18 86,52 540 17,2724,17 840 26,86 88,30 530 16,9526,13 830 26,54 90,40 520 16,63

28,11 820 26,22 92,20 510 16,3130,03 810 25,90 94,19 500 15,9932,06 800 25,58 95,48 490 15,6734,13 790 25,26 97,44 480 15,3536,04 780 24,94 98,56 470 15,03

38,05 770 24,62 100,35 460 14,7140,12 760 24,30 102,05 450 14,3942,32 750 23,98 103,59 440 14,0744,24 740 23,66 104,54 430 13,7546,48 730 23,34 106,20 420 13,43

48,46 720 23,02 108,16 410 13,1151,00 710 22,70 110,35 400 12,7953,32 700 22,38 112,30 390 12,4756,01 690 22,06 121,07 380 12,1558,02 680 21,75 134,55 370 11,8360,16 670 21,43 200,00 290 9,27

Cuadro 5. Condiciones finales e iniciales de la sedimentación por zonas.Masa de CaCO3 (g) 150

D: Diámetro de probeta (m) 0,0631Ho: Altura inicial probeta (mL) 970Ho: Altura inicial probeta (cm) 31,0187

Co: Concentración inicial de sólidos (g/mL) 0,1546Hu: Altura final probeta (mL) 290

Cu: Concentración de solidos deseada en el fondo del tanque (g/mL) 0,5172

Resultados

Cuadro 6. Diseño de un clarificador de sección circular para un efluente de 500 m3/ día.Variables de diseño Resultados

Q: Flujo (m3/día) 500Q: Flujo (m3/s) 0,0058

Hu: Profundidad en lodos (cm) 9,27Hu: Profundidad en lodos (m) 0,0927

tu: Tiempo para alcanzar la concentración de fangos (s) 150

Ae: Superficie necesaria para el espesado de fangos (m2) 2,80H2: Altura crítica (cm) 12,8

V: Velocidad de subsidencia (m/s) 0,0016Qc: Caudal sobrenadante (m3/s) 0,0034

Ac: Superficie necesaria para la clarificación (m2) 2,0675Sólidos (kg/día) 77319,59

Carga de sólidos (kg/m2 d) 27629,00

Dc: Diámetro del clarificador circular para sedimentación por zonas (m) 1,89

Figura 5. Altura de la interface respecto al tiempo en el ensayo de sedimentación por zonas.

Muestra de Cálculos Cálculo dela concentración inicial de CaCO3

C0=m0V 0

(1)

donde:

C0: concentración de CaCO3, g/ml

m0: masa inicial de CaCO3, g

V0: volumen inicial, ml

Cálculo dela concentración final de CaCO3

Cu=m0V f

(2)

donde:

Cu : concentración de CaCO3, g/ml

m0: masa inicial de CaCO3, g

Vf: volumen inicial, ml

La altura de la disolución para la concentración final está dada por

H u=C0H 0

Cu

(3)

donde:

Hu: altura final de la disolución, m

H0: altura inicial de la disolución, m

C0: concentración inicial de CaCO3, g/ml

Cu: concentración final de CaCO3, g/ml

Relación para el área del espesador:

A=Q t uH 0

(4)

donde :

A: área del espesador, m2

Q: flujo volumétrico, m3/s

tu: tiempo de espesamiento, día

H0: altura inicial de la disolución, m

Calculo del porcentaje de célite separado de la disolución

z=100− SSSS0

×100 (5)

donde:

z: porcentaje de célite separado, adimensional

SS: solidos suspendidos, ppm

SS0: solidos suspendidos iniciales, ppm

Calculo de la velocidad de sedimentación para una profundidad de 1,08 m

vs=1,08t

(6)

donde:

vs: velocidad de sedimentación, m/día

t: tiempo de sedimentación, día

Cálculo para el factor de carga de un clarificador

F carga=24×v s (7)

donde :

Fcarga: factor de carga para un clarificador, m

Vs: velocidad de sedimentación

Calculo dela masa requerida para separar en el clarificador

X e=%aseparar×C0 (8)

donde:

Xe: cantidad de masa requerida para el clarificador, g/ml

%a separar: porcentaje de la masa que se desea separar, adimensional

C0: concentración inicial de CaCO3, g/ml

Calculo del flujo diario requerido de separación del flujo inicial para obtener la ecuación de diseño

Qe=Q0(Xu−X0)Xu−Xe

(9)

donde:

Qe: flujo volumétrico requerido, m3/día

Q0: flujo volumétrico inicial, m3/día

Xu: cantidad de masa final, g/ml

X0: cantidad de masa inicial, g/ml

Xe: cantidad de masa requerida para el clarificador, g/ml

Calculo del flujo sobrenatante del clarificador diseñado

Qu=Q 0−Qe (10)

donde:



Qu: flujo volumétrico final o sobrenadante, m3/día

Calculo del área de la sección transversal de la columna de sedimentación

A=QeFcarga

(11)

donde:


Fcarga: factor de carga para un clarificador, m

A: área de la sección transversal de la torre de sedimentación, m3

Diámetro de la torre de sedimentación

D=( 4 Aπ )12 (12)

donde:

D: diámetro de la torre de sedimentación, m


Calculo de la altura efectiva del clarificador

H=Q0 t

A(13)

donde:



H:altura requerida del clarificador, m

t: tiempo de sedimentación, día

Aproximación del peso seco con la densidad del agua, por tanto se obtiene que los lodos cumplen:

Pseco=Qu×1000× Xu

100(14)

donde:


Xu: cantidad de masa final, g/ml

Pseco: peso seco de los lodos, g

Cálculo del bombeo diario para el clarificador diseñado

Bombeo=Qu×1día24 h

(15)

donde:

Bombeo: bombeo diario requerido para el clarificador diseñado, m3/h


Muestra de cálculo

resultados experimentales de sedimentación

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