Ing. Vernica Huamn Prieto

2015

1. INTRODUCCINLos decantadores laminares pueden tratar caudales mayores enun rea y estructura menor de la que requieren los decantadoresconvencionales y su eficiencia es superior. No requieren energaelctrica para su operacin. Por todas estas ventajas, esta unidades considerada como tecnologa apropiada para pases endesarrollo y para todo programa de mejoramiento de la calidaddel agua que tenga como meta conseguir la mejor calidad almenor costo de produccin.

2. DECANTADORES DE PLACAS

Mediante la colocacin deplacas paralelas o mdulos dediferentes tipos en la zona desedimentacin, se obtiene enestas unidades una gransuperficie de deposicin paralos lodos, con lo cual se logradisminuir apreciablemente elrea superficial de los tanques

2.1 Parmetros y recomendacionesgenerales de diseo. El parmetro de diseo ms es la velocidad de sedimentacin

de los flculos, que depende fundamentalmente de lascaractersticas del agua cruda y de la eficiencia delpretratamiento. La velocidad de diseo debe determinarseexperimentalmente para cada caso.

Las cargas superficiales utilizadas varan entre 120 y 185m3/m2/d, con eficiencias de remocin por encima del 90%.

Es necesario efectuar un estudio de tratabilidad del agua, paradeterminar la tasa de decantacin con la cual se podrnobtener 2 UNT de turbiedad residual en el efluente, para quelos filtros puedan brindar un efluente exento demicroorganismos patgenos.

De acuerdo con investigaciones, las unidades se puedendisear con Nr de hasta 500, sin que se obtengandisminuciones apreciables en la eficiencia alcanzada.

La velocidad longitudinal media (Vo) en los elementostubulares comnmente se adopta entre 10 y 25 cm/min.En cada caso, es posible determinar la velocidad mximadel flujo mediante la expresin (1):

Donde Vsc = velocidad de sedimentacin de las partculas

Vo mx. = [Nr / 8]0,5 . Vsc

Dada la gran cantidad de mdulos que se precisan, esdeseable que el material sea de bajo costo y muyresistente a la permanencia bajo el agua. Los materialesque se usan para este fin son las lonas de vinilo reforzadascon polister, el plstico y la fibra de vidrio. Las lonas devinilo reforzadas con hilos de polister de alta tenacidadson el material ms usado actualmente por sus grandesventajas: no producen prdidas por rotura, el sistema deinstalacin es ms sencillo y su duracin es muchsimomayor. Es un material muy confiable en zonas de altoriesgo ssmico.

Figura 4-2. Mdulos de decantacin de

fibra de vidrio

Tambin se utilizan mdulos de plstico y de fibra devidrio prefabricados por su facilidad de instalacin. Alelegir el plstico, debe consultarse con el fabricante suresistencia a la exposicin directa a los rayos solares. En lafoto de la figura 4-3 se puede ver cmo terminan los deplstico al cabo de unos aos.

Figura 4-3. Mdulos de decantacin

de plstico deteriorados

3. DECANTADORES DE FLUJO ASCENDENTE

Para optimizar elfuncionamiento de estasunidades, debemos considerarestructuras de entrada, salida,almacenamiento y extraccinde lodos, a travs de las cualesse debe vehiculizar el aguapara lograr el mejorcomportamiento y la mximaeficiencia de la unidad. Figura 4-4. Decantador de placas

de flujo ascendente

Zona de entrada. Canal o tubera que distribuye de manerauniforme el agua floculada al mdulo de placas. Vase elsegundo piso del canal central en la figura 4-4.

Zona de decantacin. Mediante pantallas paralelas de lona,planchas de asbesto-cemento, fibra de vidrio, etctera.

Zona de salida. Sistema de recoleccin del agua decantadamediante canaletas, tuberas perforadas (vase la figura 4-4) overtederos perimetrales, dependiendo del tamao o capacidadde la unidad.

Zona de depsito y extraccin de lodos. Tolvas dealmacenamiento continuas y mltiples. Sistema hidrulico deextraccin uniforme de lodos, mediante colector mltiple ysifones.

4. ZONA DE ENTRADAEsta zona tiene como objetivo distribuir el caudal demanera uniforme a todas las unidades que operan enparalelo y a lo largo del mdulo de placas.

4.1 Criterios de diseo

Si se proyectan canales de seccin variable, seconsigue distribuir el caudal de manera uniforme avarias unidades, para que la velocidad se mantengaconstante.

La seccin del canal puede tener ancho constante yprofundidad variable o ancho variable y profundidadconstante. Los canales del primer tipo son los msconvenientes porque permiten compactar ms el reade la planta.

La Fig. 4-5 muestra uncanal de ancho variable.En plantas grandes elancho de este canalpuede ser de variosmetros, por lo que resultamuy conveniente quetenga un ancho constantey que la mayor dimensinest en la profundidad.

Se puede admitir una desviacin de caudales de 5%entre la primera y la ltima compuerta u orificio lateralde distribucin, lo cual se comprueba mediante laaplicacin de los criterios de Hudson (5).

El coeficiente de prdida de carga total en lascompuertas () est dado por la siguiente expresin:

(1)Donde:

1 = prdida de carga debida a la disipacin de energa en el lateral.

= coeficiente de prdida de carga en la entrada. En canales cortos comolos que se disean en las plantas de tratamiento de agua, el valor de estecoeficiente es de = 0,7

= coeficiente de prdida de carga en el cambio de direccin de lacorriente, = 1,67

Vc = velocidad en el canal o tubo principal de distribucin en m/s.

VL = velocidad en los laterales: compuertas o tuberas laterales quereciben el caudal distribuido en m/s.

La velocidad real en los laterales (VL1) se comprueba mediante la siguiente expresin:

(2)

Donde:

Qt = caudal total por distribuir (m3/s)

AL = rea de cada uno de los orificios de las compuertas o de los tubos

laterales de distribucin (m2)

Para comprobar el gradiente de velocidad medio (G) en los orificios o secciones de paso, se emplear la siguiente expresin:

Donde:

= densidad del agua en kg/cm3

RH = radio hidrulico de la seccin en m

= viscosidad absoluta (kg/cm2 x seg)

f = coeficiente de DarcyWeisbach: vara entre 0,015 y 0,030

hf = prdida de carga en m

VLn = velocidad real en el lateral

nmero n en m/s.

Aplicacin Prctica 1:

Todos los decantadores que operan en paralelo debentener un comportamiento similar. Esto solo ocurrir sitodos reciben caudales iguales para que la tasa deoperacin sea uniforme.

El cuadro 4-1 muestra un ejemplo de aplicacin aldiseo de un canal que distribuye 0,5 m3/s a cincodecantadores; se admite una desviacin de hasta 5%(figura 4-6). Este diseo se comprob y la desviacin dela velocidad en las compuertas de paso dio 4,2%, menorde 5% y, por lo tanto, aceptable (cuadro 4-2).

Canal de distribucin uniforme del agua floculada a los decantadores.

Paso Datos Cant. Unidad Criterios Clculos Resultados Unidad

1Caudal Q = 0,500 m3/s q = Q/N q = 0,50/5

q = 0,10

Caudal de ingreso

a cada

decantador m3/s

2N de decantadores

N = 5 constante

3 Ancho del canal B = 1,50 m AF = HF . B AF = 0,60 (1,50)

AF = 0,90

Seccin final del

canalm2

4Altura mnima HF = 0,60 m

5

Vc = q/AF Vc = 0,100 / 0,90

Vc = 0,11

Velocidad en la

seccin final del

canal

m/s

6

Velocidad en la

seccin inicial

Vi = 0,145 m/s Ai = Q/ Vi Ai = 0,500/0,145

Ai = 3,45

Seccin inicial del

canal m2

Hi = Ai / B Bi = 3,45/1,50 = 2,30 Altura inicial del

canalm

7

Velocidad en los

laterales

VL = 0,28 m/s AL = q / VL AL = 0,100/ 0,28

AL = 0,36

b = 0,60 ; h = 0,60

Seccin til de las

compuertas m2

8

Coeficientes

experimentales de

Hudson

= 0,70

= 1,67

b1=1++[Vc /VL]2 1 =1+ 0,7+1,67 [0,145/0,28] 2

1 = 2,148

Coeficiente de

prdida de carga

en los orificios de

las compuertas

constante

9

Del cuadro 4-2 VL1= 0,500 / (0,36) .

(1,466)(3,467)

VL1 = 0,273

Velocidad real en

la primera

compuertam/s

Cuadro 4-1. Dimensionamiento del canal de agua floculada (4)

1 = 1,466

1 / =3,467

1 1/ .VL Qt AL b

1 /

Paso Datos Cantidad Unidad Criterios Clculos Resultados Unidad

10 Del cuadro 4-2 b5 = 1,401 VL5 = 0,500 / (0,36).(1,401)

(3,467)

VL5 = 0,288

Velocidad real en

la ltima

compuerta

m/s

= (VL5 - VL1 ) / VL5 = (0,288 0,276) / 0,288

= 4,2% ; < 5,0%

Desviacin de

caudal aceptable

Prdida de carga

en las compuertasm

hf = b VL52 /2g hf = 1,96 (0,288)

2 /19,6

hf = 0,008

11 Ancho de

seccin

Profundidad de

seccin

b = 0,60

a = 0,60

m

m

RH =(axb)/(2a+b) RH = (0,60x0,60)/2(0,60)+0,60)

RH = 0,15

Radio hidrulico

de una compuerta

m

12 Coef. Darcy f = 0,02 G= (/2g)0,5 .

(f /4 RH)0,5. VL1,5

G = (2.955(1/19,6)0,5x [0,02/

4 (0,15)]0,5 (0,288)1,5

G = 18,8

Gradiente de

velocidad al paso

del flujo por las

compuertas

s-1

13 2,955

14 Velocidad de la

compuerta

nmero 5

VL5 = 0,288

Cuadro 4-1. Dimensionamiento del canal de agua floculada (Continuacin)

/ =

Aplicacin Prctica 2:

Canal longitudinal de distribucin uniforme al mdulo de placas floculada a los decantadores.

Este canal se dimensiona con los mismos criteriosempleados en el clculo anterior. La longitud total delcanal es la del mdulo de placas calculado en elcuadro 4-7. La altura mxima de 2.09 metros sedetermina en el esquema de la figura 4-7 y la alturamnima de 0,60 metros, con criterios constructivos(figura 4-8). Se adopta un ancho de canal de 0,65 m,orificios ubicados en l fondo y a ambos lados del canal,con una distancia de centro a centro de 0,50 m.

Figura 4-7. Canal de distribucin longitudinal al

mdulo de placas (4)

Figura 4-8. Forma del canal central a lo largo del

mdulo de placas (4)

Paso Datos Cantidad Unidad Clculos Resultados Unidad

1 Caudal de un decantador en

condiciones normales de

operacin

Q = 0,100 m3/s Qc = 1,25 Q

Qc = 1,25 (0,100); Qc = 0,125

Caudal del canal durante el

mantenimiento de una

unidad

m3/s

Qc /2 = Qd = 0,125/2 = 0,0625 Caudal de la mitad del canal m3/s

2 Velocidad en los orificios VL = 0,14 m/s AT = Qd / VL

AT = 0,0625 /0,14

AT = 0,446

rea total de orificios m3

3 Separacin de centro a centro

entre orificios

a = 0,50 m N = (L 2d) / 0,50;

N = 11,50/ 0,50;

N = 23

considerando un orificio al inicio

(distancia cero) en total son =24

orificios a cada lado del canal

Nmero de orificios a cada

lado del canal

unidades

4 Longitud total del canal L = 12 m

5 Distancia entre la pared y el

primer orificio

d = 0,25 m

6 AL = AT/ N

AL = 0,446/ 24; AL = 0,019

rea de cada orificio m3

7 Dimetro de los orificios m3

8 Ancho del canal B = 0,65 m AF = B.h AF = 0,65(0,60)

AF = 0,39

Seccin en el extremo final

del canal

m3

9 Altura mnima h = 0,60 m

10 qo = Qd / N

qo = 0,0625/ 24

qo = 0,003

Caudal por orificio m3/s

11 QF = 2qo QF = 0,006 Caudal que llega al extremo

final del canal

m3/s

12 VF = QF / AF

VF = 0,006/0,39

VF = 0,015

Velocidad en el extremo final

del canal

m/s

Cuadro 4-3. Dimensionamiento del canal central de distribucin de agua floculada (4)

Ld = A x 4 /

d = 0,019 x 4 / 3.1416 = 0,15

d = 6"

Paso Datos Cantidad Unidad Clculos Resultados Unidad

13 Altura mxima del

canal

H = 2,09 m Ac = B.H Ac = 0,65 (2,09)

Ac = 1,359

Seccin inicial del

canal

m2

Vc = Qc / Ac

Vc = 0,125/1,359

Vc = 0,09

Velocidad en el

extremo inicial

m/s

14 Coeficientes

experimentales

= 0,70

= 1,67

= 1 + + [Vc /VL]2

1 = 1 + 0,7 + 1,67[0,05/0,14]2

1 = 1,88

Coeficiente de prdida

de carga total en el

primer orificio del

canal

10 = 1 + 0,7 + 1,67 [0,0132 /0,14]

10 = 1,714

Coeficiente de prdida

de carga en el ltimo

orificio del canal

15 Del cuadro 4-4 17,86

VL1 = 0,0625/0,019(1,37)(17,86)

VL1 = 0,137

Velocidad real en el

primer orificio

m/s

VL2 = 0,0625/(0,019)(1,31)(17,86)

VL2 = 0,144

Velocidad real en el

ltimo orificio

m/s

= (VL2 VL1 ) / VL2 = 0,144 0,0137 / 0,144

= 4,81%

Derivacin de caudal

entre el primer y el

ltimo orificio

16 T = 15 C G = (/2g)0,5 . (f /4 RH)0,5 . VL1,5

G = 2,920 (1/19,6)0,5

[0,02/(1/0,15)] 0,5 0,141,5

G = 12

Gradiente de

velocidad en los

orificios

s-1

17 Coeficiente Darcy

Weisbach

F = 0,02

Cuadro 4-3. Dimensionamiento del canal central de distribucin de agua floculada

(Continuacin)

1

1VL = QT /AL . , / 1 /

/ = 2,920

5. ZONA DE SEDIMENTACIN 5.1 Criterios especficos

Esta zona se proyecta sobre la base de la tasa dedecantacin seleccionada durante el estudio delaboratorio efectuado con el agua cruda. La muestradebe tomarse durante el periodo lluvioso, para que losresultados de estas pruebas, que constituyen losparmetros de diseo del proyecto, correspondan a lasnecesidades de la poca ms crtica.

Las lonas que se utilizan como placas son de vinilo yreforzadas con hilos de polister de alta tenacidad,recubiertas por ambos lados con PVC de formulacinespecial.

5.2 Criterios para el dimensionamiento

Aplicacin:Siguiendo con el ejemplo inicial, pasaremos a calcularuna unidad para 100 L/s de capacidad.

Se efectuaron los estudios de laboratorio con unamuestra de 550 UNT, representativa de las condicionesms crticas, y se obtuvo la curva de decantacinindicada en la figura 4-17. A partir de la curva dedecantacin, se desarroll el cuadro 4-6. Entrando en lacurva con los valores de velocidad de sedimentacincorrespondientes al rango de tasas de la primeracolumna del cuadro, se van obteniendo los valores de Co= Tf/To, con los que se calculan las columnas siguientes:

Figura 4-17. Curva de decantacin (4)

Del anlisis del cuadro anterior se determin que la tasade decantacin con la que se poda obtener un efluentecon 2 UNT era de 36 m3/m2.d.

Dado que esta tasa se obtuvo en el laboratorio encondiciones ideales, se aplic un coeficiente deseguridad de 1,3, con el que se obtuvo una tasa de 27,7

m3/m2.d. Durante el clculo, esta tasa se increment a28,74 m3/m2.d para redondear la longitud deldecantador a 12 metros. Vase un ejemplo de clculo dela unidad en el cuadro 4-7.

Cuadro 4-7. Dimensionamiento de un decantador de placas paralelas(4)

Paso Datos Cantidad Unidad Clculos Resultados Unidad

1 Separacin de las

placas en el plano

horizontal

e = 12 cm d = e sen e

d = 12 sen 0,06

d = 10,33

Espaciamiento

entre las placas

cm

Espesor de las

lonas de vinilo

e = 0,06 cm

ngulo de

inclinacin de las

placas

0,06

2 Longitud del

mdulo de placas

l = 1,20 m lu = l e cos

lu = l e coslu = 120 12 cos 60lu = 114

Longitud til dentro

de las placas

cm

L = lu / d

L = 114/ 10,33

L = 11,03

Longitud relativa

del mdulo de

placas

m

3 Mdulo de

eficiencia de las

placas

S = 1 f = [sen (sen + Lcos)] /S

f = [0,866(0,866 + 11,03 x 0,5)]/1

f = 5,53;

As = Q / f Vs;

As = 0,100 / 5,53 x 3,33(10)-4

As = 54,41

Coeficiente del

mdulo de placas

rea superficial de

la unidadm3

Velocidad de

sedimentacin de

las partculas

Vs = 3,33(10)-4 m/s

Caudal de diseo

del decantador

Q = 0,100 m3/s

4 Ancho total neto de

la zona de

decantacin

B = 4,8 m N = As sen / B.d

N = [54,41(0,866)/ 4,80(10,33)] x 100

N = 95

Nmero de canales

formados por las

placas

Cuadro 4-7. Dimensionamiento de un decantador de placas paralelas (continuacin)

Paso Datos Cantida

d

Unidad Clculos Resultados Unida

d

5 LT = 1cos +[Nd+(N+1)e]/(0,866)LT = [1,2(0,5) + 95(0,1033) + (95+1)0,0006] /

(0,866)

LT = 12

Longitud total

del

decantador

m

6 Vo = Q / 0.866 As

Vo = {0,100 /[54,41(0,866)]} 100

Vo = 0,21

Velocidad

media del flujo

cm/s

7 Ancho del mdulo

de placas

b = 2,4 m Radio

hidrulico del

mdulo de

placas

cm

8 Viscosidad a 10 C V = 0,013 cm2/s Nr = 4 RH x Vo/vNr = 4(4,95)(0,21)/0,013

Nr = 320

Nmero de

Reynolds

9 Vo = [NR/8] 0,5 VscVo = [320/8]0,5 (0,033)

Vo = 0,21

Velocidad

longitudinal

mxima

cm/s

6. ZONA DE SALIDA6.1 Criterios generales

La uniformidad en la ascensin del flujo depende tanto de lascaractersticas de la zona de entrada como de la de salida.

Para conseguir una extraccin uniforme, se puede disear ya seaun canal central recolector y canales laterales, un canal central ytuberas laterales perforadas (figura 4-18) o un canal central yvertederos laterales (figura 4-19).

No es recomendable disear vertederos fijos de bordes lisos,porque cualquier desigualdad en los bordes produce apreciablesdesigualdades en la cantidad de agua extrada.

Figura 4-18. Canal central laterales de recoleccin de agua decantada (6)

En los bordes de los vertederos de concreto deben empernarselminas de acero o PVC dentadas (con vertederos en ve) o debordes lisos, que trabajen con tirantes de agua de 5 a 10centmetros. Esta solucin permitir nivelarlos en obra (figura4-19).

Tubos con perforaciones en la parte superior dan excelentesresultados cuando todos los orificios son de igual dimetro,con una carga de agua sobre estos de 5 a 10 centmetros ydescarga libre hacia un canal central o canales laterales; eltubo no debe trabajar a seccin llena. Esta ltima condicin esbsica para obtener una extraccin equitativa del flujo.

Figura 4-10. Vertederos de recoleccin regulables (4)

6.2 Criterios para el dimensionamiento

La longitud de vertederos de recoleccin (lv) se calculamediante la siguiente expresin:

lv = Q/qr (9)

Donde:

Q = caudal de diseo del decantador en L/s

qr = tasa de diseo de los vertederos, que vara entre 1,1 y 3,3 L/s x m delongitud de vertedero.

Los valores de qr cercanos a 1,10 L/s x m se recomiendanpara flculos dbiles o para plantas con operacin pococonfiable, y valores cercanos a 3,30, para casos de flculosgrandes, pesados y con buen nivel de operacin.

La distancia mxima entre los vertederos de recoleccin(d) es una funcin de la profundidad (h) de instalacin delos mdulos o placas, y es inversamente proporcional a latasa de escurrimiento superficial.

d/ h = 432/ Vs (10)

Donde:

Vs = velocidad ascensional del agua o tasa de escurrimiento superficial enm3/m2/d.

En el grfico de la figura 4-21 se encuentra representada la variacin de d/hcon Vs.

Cuando la recoleccin se efecta mediante tuberas conperforaciones se recomienda determinar la longitud detubera mediante la ecuacin 9, el distanciamientomximo centro a centro mediante el criterio de laecuacin 10 y, para que la coleccin sea uniforme, eldimetro de los orificios y del tubo se determinarn apartir de la expresin 11.

Vc/Vo = nAo/Ac < 0,15 (11)

Donde:

n = nmero de orificios. Se calcula de acuerdo con la longitud del tubo, con un espaciamiento de 0,10 metros

Ao = rea de los orificios, normalmente

Ac = rea del tubo

Vo = velocidad en los orificios en m/s

Vc = velocidad en la tubera en m/s

Esta relacin de velocidades o de secciones asegura una desviacin < 5% Se recomienda, adems, una altura de agua de 5 a 10 centmetros sobre los orificios.

Veamos ahora el procedimiento de clculo del

sistema de recoleccin de agua decantada. Se ha

elegido un sistema de tuberas de PVC perforadas

por su bajo costo y una tasa de 2 L/s x m debido a

que en las pruebas de laboratorio se pudo ver que

se forma un buen flculo que precipita

rpidamente. Vase el cuadro 4-8.

Aplicacin:Recoleccin del agua decantada mediante tuberas perforadas

Cuadro 4-8. Dimensionamiento del sistema de recoleccin de agua decantada (4)

Paso Datos Cantidad Unidad Clculos Resultados Unidad

1 Caudal de diseo Q = 100 L/s L = Q/qr

L = 100 / 2;

L = 50

Longitud de

tuberas de

recoleccin

m

2 Tasa de recoleccin qr = 2 L/s.m

3 Ancho total del

mdulo de placas

B = 2,40 m N. = L/b ; N. =50/2,40

N. = 20 (10 en cada mdulo de decantacin)

Tubos de

recoleccin

cm

4 Espaciamiento

entre orificios

e = 0,10 m n = b/e ; n = 2,40 / 0,10;

n = 24

Nmero de

orificios por tubo

unidad

5 Dimetro de los

orificios

do = do = 0,0127

pulgadas

m

Ao = do2 / 4 ;

Ao = (0,0127)2 / 4 ; Ao = 0,0001

rea de los

orificios de m3

6 Relacin para

coleccin uniforme

con una desviacin

< de 5%

0,15 unidad nAo/Ac = 0,15

Ac = 24 (0,0001)/0,15

Ac = 0,016

Dimetro de los

tubos de

recoleccin

m2

7 D = (4 Ac/ ) 0,5

D = 0,143 ; D = 6

Dimetro del tubo m

7. ZONA DE LODOSEsta zona est compuesta por las tolvas de almacenamientoy el sistema de evacuacin o de descarga hidrulica de loslodos. La alternativa ms recomendable, por su excelentefuncionamiento, es la de tolvas separadas, con colectormltiple de extraccin hidrulica y uniforme.

La otra solucin que se desarrolla es la de tolvas continuas yextraccin hidrulica de los lodos mediante sifones.

7.1 Tolvas separadas y colector mltiple

7.1.1 Criterios de diseo

En las tolvas separadas, la separacin entre orificiosest dada por la configuracin de las tolvas y elnmero de estas (figura 4-22).

El volumen total de almacenamiento disponible enlas tolvas est relacionado con la produccin diaria delodos. Normalmente se adopta un periodo dealmacenamiento de un da y la frecuencia mxima dedescargas en poca de lluvia es de cuatro horas.

7.1 Tolvas separadas y colector mltiple Las mejores condiciones hidrulicas se consiguen

atolvando los fondos, de modo que se tenga unatolva por cada boca de salida, con lo cual se consigue,adems, tener orificios de descarga de mayordimetro, lo que disminuye el riesgo de atoros. Comoel lodo presiona el punto de salida, la tolva se vacatotalmente (figura 4-22).

La pendiente de las tolvas debe estar entre 45 y 60 yla seccin debe ser aproximadamente cuadrada.

El dimetro del colector mltiple se incrementa enfuncin de su longitud total, y el dimetro es modificadopor el nmero de orificios de extraccin.

La extraccin de lodos debe ser equitativa y se puedeadmitir una desviacin mxima de 10%.

La distribucin del flujo entre los orificios depende de larelacin entre la suma de las secciones de todos losorificios de descarga (n Ao) y la seccin del dren (A).Experimentalmente, se encontr que, para que ladesviacin de flujo entre los orificios extremos no seamayor de 5%, R debe ser menor a 0,46.

R =< 0,46

7.1.2 Criterios de dimensionamiento

El dimetro de los orificios de descarga (d) se calcula mediante la siguiente expresin:

d = x / 1,162 ( H0,5 / Va )0,5 (13)

Donde:

x = separacin entre orificios de salida en m. Depende del nmero de tolvas y de sus dimensiones

H = carga hidrulica en m

Va = velocidad de arrastre del lodo

Se recomienda establecer como velocidad mnima de arrastre en los puntos ms alejados de 1 a 3 cm/s

Aplicacin(1)

Consideramos el diseo de un decantador de 100 L/sde capacidad del ejemplo anterior. El ancho total deestas unidades, teniendo en cuenta el ancho total delmdulo de placas de 4,80 metros, el ancho del canalcentral de distribucin de agua floculada de 0,65metros (calculado en el cuadro 4-7), ms los muroslaterales de 0,15 metros, es de 5,75 metros. La unidadtiene 12 metros de largo, por lo que estamosconsiderando 3 tolvas de 1,50 metros de profundidadtotal.

Aplicacin(2)

En estas condiciones, los resultados del clculo delcuadro 4-9 indican que la capacidad mxima dealmacenamiento de las tolvas es de un da, eldimetro del colector y de la vlvula mariposa dedescarga de lodos es de 28 y los orificios de paso delas tolvas al colector, de 10. Las instrucciones deoperacin que acompaen al proyecto deben indicarclaramente que en la poca de lluvias la frecuenciamxima de descarga debe ser de 4 horas

Paso Datos Cantidad Unidad Criterios Clculos Resultados Unidad

1 Longitud del

decantador

L = 12 m x = L / N x = 12 / 3;

x = 4

Longitud de la

base mayor de

cada tolva

m

2 Nmero de tolvas

por decantador

N = 3 Cons-

tante

3 Ancho total del

decantador

B = 5,75 m A = b x 1 A = 5,75 x 4

A = 23

Seccin mxima

de la tolva

m2

4 Prof. De la seccin

recta de las tolvas

h1 = 0,50 m VT1 = A x h1 x N VT1 = 23 x 0,50 x 3

VT1 = 34,5

Volumen de la

parte recta de la

tolva

m3

5 Profundidad del

tronco de pirmide

de la tolva

h = 1 m T2 = [1/3 A h] N VT2 = 1/3 (23) (1) (3)

VT2 = 23

Volumen del

tronco de

pirmide de la

tolva

m3

6 Tasa de produccin

de lodos (dato que

se obtiene en las

pruebas de

laboratorio)

qL =0,005 L. L/s QL = qL . Qd QL = 0,005 (100) = 0,5 Caudal de lodos

producidos por la

unidad en poca

de lluvias

7 Caudal de lodos

producido

QL = 0,5 L/s F = T / qL (86,4) F = (VT1 +VT2 )/0,5 (86,4)

F = 1,33

Frecuencia de

descarga

d

8 Velocidad de

arrastre

Va = 1 cm/s d = x / [1,162( H0,5/Va )

0,5 ] d = 4/[1,162 ((4,0)0,5/0,01)) 0,5]

d = 0,243;

d 10

Dimetro de los

orificios de

descarga

m

pulgadas

9 Carga hidrulica H = 4 m

10 Separacin de

orificios de descarga

x = 4 m

11 Relacin de

velocidades para

una desviacin de

10%

R = 0,42 D = d/ (R/N)0,5 D = 0,25 / (0,42/3)0,5

D = 0,679

D = 28"

Dimetro del

colector mltiple

m

pulgadas

Cuadro 4-9. Dimensionamieno de un colector mltiple con tolvas separadas (4)

8. DEFECTOS DE DISEO MS COMUNES Es frecuente encontrar unidades nuevas diseadas sin una

estructura de entrada apropiada y sin un sistema deextraccin de lodos hidrulico.

En estas unidades todo el flujo ingresa por el inicio de launidad y se distribuye de acuerdo con la longitud de esta yla velocidad de paso por debajo de las placas. En lasunidades largas normalmente la mayor parte del caudalllega al final y asciende levantando los flculos.

Tambin es frecuente encontrar que la longitud derecoleccin es muy corta y las pocas canaletas derecoleccin consideradas se encuentran totalmenteahogadas.

Cuando la longitud de recoleccin es muy corta, lavelocidad de ascensin del agua es muy alta y arrastra a losflculos que tratan de depositarse sobre las placas.

Figura 4-10. Decantador laminar con distribucin de

agua floculada mediante tuberas (4)

Figura 4-7. Canal de distribucin longitudinal al

mdulo de placas (4)

Canal de Mezcl a

Di sponi bl e par a l os Fi l t r os

Esquema de la Planta

Modelo de una planta de filtracin directa con prefloculacin