Teoría de Sedimentación

“La sedimentación es el proceso por el cual el sedimento en movimiento se deposita. Un tipo común de sedimentación ocurre cuando el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo de un río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión y otras moléculas en disolución” (Wikipedia)

La sedimentación en su mayoría es realizada por efecto de la gravedad y es básicamente la separación de los sólidos contenidos en un liquido por efecto de la misma. se produce en cualquier cuerpo liquido, ya sea de forma deseada o  no. Es muy utíl en el tratamiento de agua,  sea Residual o Potable

 

La sedimentación se presenta en muchos procesos, a continuación tratare sobre la sedimentación en los procesos de tratamiento de agua potable y residual.

La sedimentación se utiliza en  la potabilización del agua, para reducir la cantidad de partículas no deseadas, y se diseñan dispositivos para ese fin. la sedimentación en  el agua potable, esta basada en la ley de stokes que menciona que las partículas de mayor  diámetro y/o mayor peso especifico que el liquido son mas fáciles de sedimentar,así también una menor viscosidad del liquido logra una mejor sedimentación.

 

En el tratamiento de las aguas residuales, es muy útil en la remoción de materia sólida fina, orgánica o no, el agua se hace pasar por un sedimentador que retiene materiales para su posterior eliminación.

 

Carga Superficial en Sedimentador Convencional

 

La carga Superficial es Concepto muy utilizado en el diseño de un sedimentador  y se basa en el siguiente principio:

La velocidad del flujo de agua es menor a la velocidad de sedimentación de los sólidos.

 

Sedimentacion 1

Sedimentación

 

 

El diseño de un tanque sedimentador es basado en la velocidad sedimentación de las partículas suspendidas.

Consideremos 2 partículas “a” y “b”en un tanque rectangular  como se muestra en la figura. La partícula “a” sedimentara cuando toque el suelo. La partícula “b”  no sedimentara en el suelo. La partícula “a” tiene una velocidad de sedimentación suficiente para alcanzar el suelo durante el tiempo de retención.  

Sedimentacion 2

 

El tiempo de retención es:      V/Q (tr)

                         Volumen (V) = L x B x H

                          Flujo = Q

 

Velocidad de sedimentación de la partícula (vs) para “a”:     tr > ts , donde ts = H/vs  (tiempo de sedimentación)

  tr > ts  puede ser transformado como sigue:

                                        V/Q > H/vs

                                        vs > H*Q/V

                                        vs > H*Q/L*B*H  con (L * B = A)

                                        vs > Q/A = qa

Entonces la condición es igual a: velocidad de sedimentación (vs) será > Flujo (Q)/Area del tanque

  vs > Carga superficial  (qa)

Ejemplo: Un sedimentador convencional de 20 mts largo x 5 de ancho y 3 de profundidad, tiene un flujo de 1000 m3/hr. Calcule la carga superficial.

                Q= 1000m3/hr *24 = 24000 m3/dia 

               Carga Superficial= (24000 m3 / dia ) 100m2 (20m X 5m)

                           Carga Superficial=  240 m3/m2 /dia

 

Sedimentador circular

En el caso de los Sedimentadores Circulares,  la carga superficial se calcula de la misma forma, El flujo por el área superficial.

Los sedimentadores se puede diseñar de muchas formas, Comunmente rectangulares y Cilindricos  y se dividen en 4 zonas

Division de sedimentador

 

 Zona de Salida

  • Diseñada para prevenir el corto circuito del tanque .
  • Diseñada para desnatar el agua en el tanque.
  • Controla el nivel del agua en el tanque y los flujos de salida.
  • Típicamente la zona de salida comienza con una pared que evita que el material flotante escape del tanque.

Zona de Entrada

  • Distribuir el agua. Distribución uniforme
  • Control de la velocidad. <5cm/s
  • Prevenir turbulencias .
  • Prevenir corto circuitos .

Zona de Lodos

  • Zona de espesamiento de lodos al fondo del tanque.
  • La velocidad en esta zona es <0,2m/min para prevenir la re suspensión del lodo.
  • El fondo del tanque usualmente tiene una rampa que facilita la extracción de lodos.
  • Si el lodo no es removido con la frecuencia adecuada, la zona de sedimentación se reduce, de igual forma se reduce la eficiencia del sedimentador. Un nivel muy alto de lodo dificulta la salida de los lodos de las lamelas.
  • Un tiempo de retención largo de los lodos puede crear una condición anaeróbica de los lodos lo cual produce metano y nitrógeno, que a su vez puede resuspender los lodos, generando espuma y posibles olores. (en agua residual)

Zona de Sedimentación

  • Muy baja Velocidad de agua.
  • Ocupa la mayor parte del tanque.
  • Requiere flujo uniforme.
  • Placas o sedimentadores tubulares para alta eficiencia.

 

 

Los sedimentadores,  son muy utilizados en los procesos de tratamiento de agua potable y residual. Existe muchos modelos y formas.  se agregan accesorios para mejorar el desempeño. en otros Artículos trataremos sobre ellos.  

4 opiniones en “Teoría de Sedimentación

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