Sedimentadores Alta Tasa, Diseño y Eficiencia

El concepto detrás de los sedimentadores alta tasa, sigue la teoría de los sedimentadores de placas paralelas, y se muestra a continuación:

Hay una gran variedad de productos en el mercado, que se conocen como sedimentadores alta tasa tubulares.  La mayoría de los productos en el Mercado,  no tienen planos de sedimentación  equidistantes (paralelos), que es una condición previa fundamental para la expresión matemática del comportamiento de sedimentación.

En la siguiente sección se repite la teoría de los sedimentadores de placas paralelas y muestra cómo se aplica en sedimentadores equidistantes y no equidistantes

Teoría de sedimentadores alta tasa

El patrón de sedimentación de una partícula discreta en un tanque rectangular es, que a medida que la partícula a sedimentar se desliza hacia bajo, también es  llevada  hacia adelante por la velocidad del flujo de líquido a través de la cuenca. Por lo tanto, si vF es la velocidad del fluido, y vS la velocidad de sedimentación de la partícula, L la longitud del tanque  y d su profundidad.

tanques sedimentadores

 

 

 

 

Entonces, una partícula en el flujo se depositara en el fondo del tanque sólo si:

ley hazen 1

Suponiendo que el flujo se mueve de manera uniforme desde la parte delantera (entrada) del depósito hasta el final (efluente), la velocidad de flujo se da por el flujo (Q), la profundidad (d) y la anchura (w) del depósito:

ley hazen 2

Combinando ambas ecuaciones [1] y [2] resulta  la ecuación [3] conocida como ley de Hazen

ley hazen 3

 

Donde A es la superficie del tanque (A = L* w )

Este escenario se aplica a las placas horizontales, así como a los tanques  rectangulares. En placas horizontales, una partícula debe caer unos cuantos centímetros. En un tanque rectangular, una partícula debe caer unos metros.

Las placas horizontales están espaciadas ~ 5 cms de distancia; Por lo tanto, la partícula sólo tiene que viajar verticalmente ~ 5 cms. Los sólidos sedimentados se deben retirar mecánicamente de las placas horizontales.

Los sedimentadores de placas inclinadas están posicionados en un ángulo de 55 a 60 ° para permitir que los sólidos sedimentados se deslicen hacia abajo y al fondo del tanque. En este caso, la distancia de la partícula debe viajar verticalmente es el espacio dividido por el coseno del ángulo de inclinación. La superficie efectiva proyectada  es la  superficie plana dividido por el coseno del ángulo de inclinación.

sedimentadores alta tasa superficie proyectada

 

Figura 1

 

Diseño de sedimentador de placas paralelas

El diseño de los sedimentadores de placas paralelas proviene directamente de la ley Hazen [Ec 3]. El término Q / A se conoce como velocidad de Hazen y es el parámetro clave de diseño.

La ecuación muestra, que todas las partículas serán sedimentadas, cuando la velocidad de sedimentación es igual a velocidad de Hazen  o si se sedimenta más rápido.

Ley de Hazen y sedimentadores tubulares

Los sedimentadores tubulares trabajan en el mismo principio que los de placas inclinada. Una evaluación de la  estructura tiene que ser tomada por la forma geométrica ya que la separación entre dos placas no puede transferirse fácilmente a los sedimentadores tubulares.

Los diseños típicos para los canales de los tubos de los sedimentadores alta tasa,  son triangulares, hexagonales, ondas o algunos otros.

La formulación matemática de Hazen, se basa en la distancia de desplazamiento de una partícula desde la parte superior de la placa a la parte inferior. Por lo tanto se puede concluir la distancia máxima de desplazamiento dentro de un tubo se puede utilizar para el diseño de sedimentación. El espacio vertical y la distancia de recorrido máximo es idéntico en sedimentadores de placas. Es de importancia, que la distancia de recorrido máximo pueda ser diferente de la separación vertical.

Sedeimentadores alta tasa equidistantes

 

Fig 2

La figura anterior muestra dos diseños hipotéticos diferentes de un sedimentador alta tasa tubular, hecho de algunas placas  onduladas. En el ejemplo de la izquierda,  las placas están dispuestas de forma equidistante, mientras que el otro lado  muestra una disposición de tubo. A pesar de que ambos diseños tienen:

  • la misma estructura ondulada
  • la misma separación entre las láminas
  • la misma superficie proyectada

La eficiencia de la sedimentación del diseño de izquierda será mayor,  ya que la distancia máxima de sedimentación,   gobierna la eficiencia de los módulos sedimentadores alta tasa. 

Ejemplo:  Dado un canal de sedimentación equidistante, si lo dividimos de forma horizontal,  tendremos el doble de área de trabajo (Superficie de sedimentación proyectada)   

Sedimentadores lamelares equidistantes1

Sin embargo si lo dividimos en forma diagonal, Tendremos el doble  de área de sedimentación proyectada, pero no funcionara de la de la misma forma que el anterior por las diferentes distancias de sedimentación

Sedimentadores lamelares equidistantes2

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