Teoría de Sedimentación II (Sedimentadores Lamelares)

En el artículo Teoría de Sedimentación, se habló sobre la sedimentación en general y sobre su uso en el tratamiento de agua potable y el tratamiento de agua residual. Este articulo Hablaremos sobre la teoría de los sedimentadores  Lamelares o tubulares iniciaremos con lo siguiente:

Para mejorar el desempeño de la sedimentación se utilizan los tres conceptos a continuación:

  1. Adición de químicos para la precipitación, floculación y coagulación.
  2. Recirculación de lodos para incrementar el tamaño de los Floculos.
  3. Incrementar el área de sedimentación.

Las primeras dos apuntan a incrementar el tamaño y la densidad de los floculos.  la tercera alternativa incrementa la capacidad de separación de la instalación.

Incrementar el área de separación

Decía al respeto Allen Hazen en 1904:

“Como la acción del tanque sedimentador depende de su área y no de su profundidad, una subdivisión horizontal produciría una superficie doble para recibir sedimentos, en lugar de una sencilla, duplicaría la cantidad de trabajo. Tres de aquellas subdivisiones la triplicarían y así sucesivamente. Si el tanque pudiera ser cortado por una serie de bandejas horizontales, en un gran número de celda de poca profundidad el incremento de eficiencia sería muy grande”.

 Hazen 1

 

Se hicieron varios prototipos considerando lo dicho por Hazen.

Donde se colocaron varias subdivisiones horizontales en los sedimentadores. Sin embargo surgió el problema de la acumulación de los lodos sobre las mismas. Se diseñaron complejos sistemas de limpieza, los cuales presentaban fallos y complicaban la operación, por eso se buscó otra alternativa.

Hazen 2 

Se colocaron placas paralelas entre sí con un ángulo determinado, y distancia determinada en las mismas, de tal forma que los lodos se deslizarán hacia el fondo del tanque. Evitando la acumulación de los mismos en las placas

 

 

 

 

 

 

 

Sedimentación por superficies inclinadas .

La distancia de sedimentación para una partícula, es extremadamente reducida por el uso de placas inclinadas. Mientras  en un sedimentador convencional  la distancia es de metros en sedimentadores lamelares o placas inclinadas será máximo 200 mm.

Hazen 3

Hazen 3bEquidistante: Ho es uniforme a lo ancho del tubo y se usa para calcular el volumen.

No equidistante: Ho no es uniforme a lo ancho del tubo y se usa para calcular el volumen pero no es preciso.

 

 

Sedimentadores lamelares o placas paralelas .

La partícula entra en el punto  A y debe sedimentar al menos en el  punto B. el agua sube por el tubo en flujo laminar.  Los sólidos se mueven en el flujo indicado por las flechas

Sedimentadores lamelares

Sedimentadores lamelares

 

Esto significa que el tiempo de detención en el tubo tiene que ser mayor que el tiempo de sedimentación.

 

 

 

 

 

         Tiempo de detención:  td = Q / Vtubo; Q = Flujo;      

Vtubo:  es el volumen del tubo o de las placas paralelas.

 

El tiempo de sedimentación es:   

                                       ts = Hs / vs   Y    Hs= Ho / cosα

 

Para la sedimentación :     td > ts        o  sustituyendo      Vtubo/Q > Ho/cosα /vs

entonces: 

Vtubo = H0 * Área de todos los tubos o placas

Área de todos los tubos o placas = Área Total Proyectada(Parea)/cosα 

        Ho * Parea/cosα/Q   >   Ho/cosα /vs

y:   Parea/Q      >   1 /vs                     (pero únicamente cuando H0 es igual)

O:                                                  vs > Q/ Parea

Para no equidistantes :         vs > Q/ Parea *hmax /Ho [m/h]

 Q/Parea 

Es el flujo entre el área de sedimentación proyectada  y es llamada Velocidad de Hazen (qP).

La velocidad de Hazen se utiliza como referencia para el calculo de Sedimentadores lamelares.  En articulo futuro hablaremos sobre ella y su uso en el calculo de sedimentadores lamelares.

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