Álvaro Castillo Miranda Ingeniero Sanitario Esp. Ingeniería Sanitaria y Ambiental Esp. Estudios pedagógicos Universidad del Magdalena Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Ambiental y Sanitaria Plantas de Potabilización

 Cámara de llegada  Mezcla Rápida  Dosificador de coagulante Álvaro Castillo Miranda

Cámara de llegada o de aquietamiento Caudal de diseño Tiempo de retención Velocidad ascencional Dimensiones Salida con distribución uniforme

Cámara de llegada o de aquietamiento

h Superficie agua

El ancho y altura de la cámara de llegada dependen del ancho y altura del canal de acercamiento a la canaleta Parshall

Mezcla Rápida Una vez adicionado el coagulante, éste debe dispersarse rápida y homogéneamente en el cuerpo de agua, para lo cual se emplea la unidad de mezcla rápida.

Las unidades de mezcla rápida deben ubicarse preferiblemente cerca del cuarto de dosificación. Los mezcladores hidráulicos pueden emplearse cuando se dispone de suficiente cabeza o energía en el flujo de entrada. Canaleta Parshall: El resalto debe producirse en la garganta, por lo que el dispositivo debe diseñarse para garantizar esta condición. Puede emplearse la canaleta Parshall como dispositivo para la generación del salto hidráulico siempre y cuando no trabaje ahogado. También pueden usarse vertederos de cresta ancha con dientes productores de resalto

Unidades para homogenizar el coagulante en el agua 1.Mezcladores Mecánicos : - Retromezcladores (agitadores)

2. Mezcladores Hidráulicos: - Vertederos - Resaltos hidráulicos Si para la mezcla se utiliza un resalto hidráulico, debe asegurarse su estabilidad manteniendo un Número de Froude entre 4,5 y 9,0. (Resolución 0330/2017, RAS)

Tienen la ventaja de no requerir equipo mecánico. Resalto hidráulico: Discontinuidad de la superficie del agua en la cual el flujo pasa de una manera abrupta de un régimen rápido (supercrítico) a un régimen tranquilo (subcritico).

Diseños 1. Mezcla Rápida

Parámetros de referencia de diseño de Mezcla rápida (Rsln 0330 de 2017)

Canaleta Parshall

G F B C D K xN A 2/3 A haha hb D´ Canaleta Parshall h2h3

G F B C D K xN A 2/3 A haha h1 D´ Canaleta Parshall h2h3

1" 36,3 35,6 9,3 16,8 22,9 7,6 20,3 1,9 2,9 3»46,6 45,7 17,8 25,9 45,7 15,2 30,5 2,5 5,7 6" 61,0 61,0 39,4 40,3 61,0 30,5 61,0 7,6 11,4 9" 88,0 86,4 38,0 57,5 76,3 30,5 45,7 7,6 11,4 1' 137,2 134,4 61,0 84,5 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 3' 167,7 164,5 122,0 157,2 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 6' 213,5 209,0 213,5 266,7 91,5 61,0 91,5 7,6 22,9 10' 274,5 427,0 366,0 475,9 122,0 91,5 183,0 15,3 34,3 WA B C D E F G K N (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) (cm) Canaleta Parshall (Esta Tabla está incompleta)

ha hb La canaleta P. trabaja con descarga libre o ahogada, dependiendo de la diferencia entre los valores de h a y h b. N

Para la dispersión homogénea del coagulante, la canaleta no debe trabajar ahogada, para lo cual la sumergencia no debe superar los valores consignados en la Tabla siguiente Ancho de la garganta Máxima sumergencia 3 pg a 9 pg0.6 1 pie a 8 pie pie a 50 pie0.8

 La velocidad en la garganta debe ser mayor de 2 m/s.  La velocidad mínima del efluente debe ser aproximadamente 0.75 m/s.  El resalto no debe ser oscilante; es decir que el número de Froude (Fr) no debe estar entre 2.5 y 4. Debe estar entre 1.7 y 2.5 o entre 4.5 y 9.0.  El Gradiente medio de velocidad (G) entre 1000 s-1 y 2000 s-1.  El tiempo de retención debe ser menor de 1 s.  Ha/w debe estar entre 0.4 y 0.8. Donde Ha es la altura del agua y w es el ancho de la canaleta.  Debe disponerse de un dispositivo aguas abajo con el fin de controlar la posición del resalto hidráulico. Exigencias del Manual del RAS para C. Parshall

Canaleta Parshall Determinación del caudal. wnK 3"1,5470,176 6"1,580,381 9"1,530,535 1´1,5220,69 1.5´1,5381,054 2´1,551,426 3´1,5662,182 4´1,5782,935 5´1,5873,728 6´1,5954,515 7´1,6015,306 8´1,6066,101 Q: m3/s h a : m

Paso a paso para la selección de una canaleta Parshall

1. Determinar las condiciones del flujo aguas arriba (Canal convergente): Selección de la Canaleta Parshall Altura de la lámina de agua, h a Ancho del canal convergente en el punto de medición de caudal: D D´ 2/3 A

Velocidad de flujo en la sección D´: Determinar la energía específica en el punto de aforo: Selección de la Canaleta Parshall D D´ 2/3 A ha N

Si se desprecian las pérdidas de energía por fricción entre el punto de aforo y la garganta, E a = E 1 2. Determinar las condiciones del flujo de agua en la garganta de la canaleta: Se resuelve por métodos numéricos (Newton-Rhapson), escogiendo el valor más alto que solucione la ecuación. Selección de la Canaleta Parshall

3. Determinar la altura del agua en la garganta, antes del resalto, h1 ( h1 es la altura mas baja del agua en la garganta) : 4. Determinar y chequear el número de Froude: Selección de la Canaleta Parshall 5. Determinar y chequear la sumergencia:

G F B C D K xN A 2/3 A haha h1 D´ Canaleta Parshall h2h3

6. Determinar el gradiente de velocidad medio y chequear, G Selección de la Canaleta Parshall h f : pérdida de energía debida al resalto t: tiempo de mezcla en el resalto, en s. ɣ : peso específico µ: viscosidad absoluta o dinámica El tiempo depende de la longitud del resalto dentro de la canaleta y de la velocidad media del flujo en el resalto, v m La pérdida de energía debida al resalto se toma como la diferencia de energía entre el punto de aforo y la salida de la canaleta.

Tempera_ tura Viscosidad dinámicaDensidad Peso específico/μ °CKg/m*sKg/m3Kg/(m2*s2)1/(m*s) 200, ,299793, ,22 220, ,869789, ,01 240, ,389784, ,6 260, ,869779, , , , ,31 995, ,8 9767, , ,3 Propiedades del agua a diferentes temperaturas

Selección de la Canaleta Parshall 8. Calcular h3 (altura del agua en la salida de la canaleta, en donde el ancho es C) 7. Calcular la altura del agua en el inicio del resalto, h 2 (h2 es la altura más alta del agua en la garganta) h 3 = h 2 – N + K 9. Velocidad media del flujo en el resalto, v m

D´ Canaleta Parshall h2h3 G F B C D K xN A 2/3 A haha h1

Donde G es la longitud del Resalto H. (ver el esquema de la Canaleta) 11. Cálcular las pérdidas de energía, h f 10. Determinar el tiempo de mezcla y chequear

Cámara de llegada o de aquietamiento Caudal de diseño Tiempo de retención Dimensiones Salida con distribución uniforme

Se emplean dosificadores en seco y en solución. Dosificadores de Coagulantes 1.Dosificadores en seco Se utilizan para la aplicación de sustancias químicas en polvo. Descargan una cantidad constante de coagulante en polvo en un tanque de dilución.

Se utilizan para dosificar coagulantes en polvo por vía húmeda o para dosificar líquidos. Dosifican directamente el coagulante en forma líquida a la unidad de mezcla rápida. Pueden ser de dos tipos: por bombeo y por gravedad. 2. Dosificadores en solución

a)Sistemas por bombeo: Se pueden emplear las bombas de pistón y de diafragma.

b) Sistemas por gravedad Debe mantenerse una carga constante de agua sobre un orificio para obtener un caudal de dosificación constante. El caudal debe calibrarse a la salida mediante una válvula. Dosificadores en solución

Selección del Dosificador en seco Depende del caudal a tratar y de la dosis de coagulante a utilizar. Se determina la capacidad del equipo: Kg/hr; Kg/d; lb/hora… Selección del Dosificador en solución Depende del caudal a tratar, de la dosis de coagulante a utilizar y de la concentración de la solución del coagulante. Se determina el caudal del dosificador (l/hr…y el volumen del tanque de solución.

Seleccionar el dosificador de un coagulante en polvo para tratar un caudal de 400 l/s. Presente las dos alternativas: dosificador en seco y en solución. Seleccionar el dosificador de un coagulante en líquido (densidad = 1,25 gr/ml) para tratar un caudal de 400 l/s.

Final de Coagulación