Repblica Bolivariana de Venezuela Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable Universidad Nacional Experimental del Tchira Prof. Ing. Mayra Anabel Lara A. Vicerrectorado Acadmico Decanato de Docencia Departamento de Ingeniera Ambiental Ncleo de Ingeniera Serie de Ejercicios 1. Dosificadores, Mezcladores y Floculadores Ejercicio 1. Se esta prediseando una ETAP (Q=80,L/s) en la que se estiman se manejaran tanto dosificaciones mximas como mnimas de sulfato de aluminio al 20% p/v (200g/L) con una pureza del 85%. Pruebas de Coagulacin-Floculacin realizadas en el laboratorio indican que Dmax y Dmin deben ser 120 mg/L y 18 mg/L respectivamente. a) Calcule el volumen de los tanques de solucin b) Considerando que el rea disponible para construir los tanques es de (5x5) m2, Qu podra proponer para optimizar el rea ocupada en cuanto a la geometra de los tanques a construir? Ejercicio 2. Se requiere la evaluacin del rea de dosificacin de una ETAP donde actualmente se cuenta con 2 tanques para la preparacin del sulfato de aluminio (T1=18 m3, T2=6 m3) para la preparacin de sulfato de aluminio.

Variacion Dosis- Turbidez

020406080

100120140160180200220

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Dosis (mg/L)

Turb

idez

(NTU

)

Ejercicio 3. En la ETAP de la poblacin de San Jos (Tmedia=15oC) se tiene proyectado construir una cmara cilndrica para mezclado rpido. Partiendo de la recomendacin de un asesor tcnico de emplear una turbina de 6 aletas planas (K=6,3), complete los datos de dimensionamiento y parmetros de funcionamiento requeridos en el diagrama indicando su significado. La Velocidad del impulsor es de 85 RPM. Debe determinar la combinacin exacta del Gradiente de Velocidad y el Tiempo de Contacto Segn la Tabla AWWA, JUSTIFICANDO NUMERICAMENTE el por que no serian validas todas las combinaciones recomendadas en estos criterios.

Actualmente la dosis mxima es de 200 mg/L y la dosis mnima de 40 mg/L de este reactivo del cual se reporta una pureza del 92%, y que se trabaja en una concentracin de 30% p/v. El caudal manejado por la planta es de 350 L/s. Se cuenta con la curva de dosificacin en base a la turbidez tpica del agua cruda que llega a la planta. De ser necesario proponga alternativas que permitan optimizar la operacin de la planta.

? 0,85 m

?

? ?

?

Ejercicio 4. El tcnico encargado de una ETAP tuvo una serie de problemas con la base de datos que contenan los registros de las pruebas de coagulacin. Se necesita conocer urgentemente la Dosis Mxima de sulfato de aluminio, y el encargado solo recuerda que la Dosis Mnima es de 5 mg/L del coagulante al 25% p/v, y conoce que se tienen dos tanques de solucin de 3 m3 y 8m3 para manejar un caudal en la planta de 300 L/s.

a) Sera posible con la informacin suministrada por el tcnico reportar la Dosis Mxima. JUTIFIQUE SU RESPUESTA NUMERICAMENTE.

b) Un empleado sugiere que para resolver el problema en forma ms rpida, se trabaje con una Dosis Mxima de 20 mg/L. Sera viable esta solucin? JUTIFIQUE SU RESPUESTA NUMERICAMENTE.

Ejercicio 4. Se quiere revisar el funcionamiento de un mezclador rpido, que funciona con una turbina de paletas planas (2 paletas). El volumen del tanque cilndrico de mezcla es de 20 m3. El caudal de agua que se est manejando actualmente es de 500 L/s (T=15oC). La Potencia del motor que funciona con una eficiencia del 80% es de 25 KW. Basado en los criterios de diseo comentados en clase, a que conclusiones podra llegar en su evaluacin justificando su razonamiento matemtica y tericamente. Ejercicio 5. Una planta de purificacin de agua donde se trata 300 L/s de agua cruda, las pruebas de laboratorio indican que la dosis mnima de coagulante (P=87%) es de 50 mg/L y la mxima de 250 mg/L. La concentracin recomendada del coagulante es de 100 mg/L. Los volmenes de los tanques existentes en las planta son de 1,5 y 3,0 m3. Que volmenes debern manejarse en la dosificacin en hmedo para cada uno de los tipos de dosificacin. Ejercicio 6. Se desea hacer mezcla rpida de un agua con un agitador de tipo 6 aletas, punta de flecha, de 0,75 m de dimetro. El fluido mantiene un Reynolds de 600.000 a una T=25oC. Considere un tiempo de contacto de 40 s. Que caudal podr manejar este equipo y que potencia de motor esta mantendr una eficiencia global del 70%. Ejercicio 7. Se est proyectando la construccin de una ETAP auxiliar en la poblacin de San Cristbal, considerando que se requiere atender una demanda adicional de 300 L/s. Se seleccion como unidad para la floculacin un tanque donde el agua (T=25oC) fluye en forma horizontal a travs de 3 secciones de igual volumen. Considerando: Porcentaje de decrecimiento del 25 % para los gradientes de velocidad Tiempo total de floculacin de 30 min. Longitud del floculador = 10 m Profundidad del floculador = 1 m Coeficiente de friccin, f = 0,3 Determine el Nmero de Pantallas que deberan colocarse en cada seccin. Ejercicio 8. Establezca los parmetros para el dimensionamiento de un floculador hidrulico de flujo horizontal para un caudal de agua de 150 L/s (T=15oC). El floculador est dividido en 3 cmaras de igual volumen (L=4,5 m) y el tiempo de retencin en cada una es de 5 min. El % de decrecimiento de los gradientes de velocidad es del 30% con un f=0.3. Indique cada una de sus suposiciones justificando los valores asumidos.

Ejercicio 9. Dimensionar un floculador, con agitador de 6 paletas de eje vertical, para un caudal de agua de 5.000 m3/d (T=22oC). Se recomienda la combinacin de un gradiente de velocidad de 50 S-1 con un tiempo de retencin de 7 minutos. Ejercicio 10: Como estudiante de SAAP-UNET se requiere que evalu el siguiente informe sobre una ETAP en funcionamiento. Usted debe aprobar o desaprobar las conclusiones del mismo, justificando en forma terica y numrica cada observacin realizada a los conceptos emitidos en el documento.

INFORME SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE LAS AREAS I, II Y III DE LA ETAP MUCUBAJI Poblacin abastecida: 240.000 hab. Caudal tratado: 340 L/s. Temperatura media es de 25oC. rea I. Dosificacin: Existen 2 tanques para el manejo de las dosis mnimas y mximas de sulfato de aluminio al 30% (P=85%); el tanque empleado para la Dmax es de 10 m3 y el usado para la Dmin es de 6 m3. En el laboratorio se maneja la siguiente curva de dosificacin en funcin de valores tpicos de turbiedad que se presentan en el agua cruda que trata esta ETAP:

rea II. Mezcla Rpida. Este proceso se hace en un tanque de 10 m3 de capacidad. Pruebas hidrulicas indican que en el proceso se logra mantener un Reynold de 60.000. El mezclador est equipado con un agitador tipo turbina de 6 paletas planas de 0,5 m de dimetro, con una potencia de 5 Hp (motor = 75%). De este sistema se revisaron los parmetros fundamentales de dimensionamiento, verificando que se cumplen las diferentes consideraciones propuestas por Richter para este tipo de mezclador. Igualmente se considera que todas las variables operacionales se ajustan a los criterios y recomendaciones internacionales para mezcla rpida.

El anlisis de las variables operacionales y condiciones de dimensionamiento de esta rea permiten concluir que: 1. Los Tanques existentes solo permiten manejar un rango de dosificacin que no cubre los niveles de turbidez tpicos del agua a tratar en esta ETAP

2. Para lograr una mayor eficiencia es recomendable en primera instancia disminuir el caudal ajustando al mismo tiempo la concentracin del sulfato de aluminio agregado