planta de sedimentacion

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  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

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    “UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS”TEMA:

    “PLANTAS DE SEDIMENTACIÓN”

    CURSO:ABASTECIMIENTO DE AGUA

    CICLO: VIIIng. VIGILIO CLAUDIO, FranklnDOCENTE:

    ESTUDIANTES: VAS!UE" ANGULO, #an$ #

    #U'NUCO ( PER)*+-

    SALINAS CRU", F%rnan/

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    1 .   C   O   N   C   E   P   T   O   S

    G   E   N   E   R   A   L   E   S

    SEDIMENTACIÓN Se entiende por sedimentación la

    efecto gravitacional de las psuspensión presentes en el agua.

    La sedimentación es, en esencia,

    netamente físico y constituye uno deutilizados en el tratamiento delconseguir su claricación.

    Cuando se produce sedimentacsuspensión de partículas, el resultasiempre un uido claricado y unmás concentrada.

    Las partículas en suspensión se

    diferente forma, dependiendocaracterísticas de las partículas, asconcentración.

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    1 .   C   O   N   C   E   P   T   O   S

    G   E   N   E   R   A   L   E   S

    La remoción de partículas en suspensión en el agua puede conseguirse por sedimfiltración. De allí que ambos procesos se consideren como complementarios. La seremueve las partículas más densas, mientras que la filtración remueve aquellas patienen una densidad muy cercana a la del agua o que han sido resuspendidas y, por pudieron ser removidas en el proceso anterior.

    SEDIMENTACIÓN

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    4/42

       1 .   1

     .   S   E   D   I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

       D   E   P   A   R   T   Í   C   U

       L   A   S

       D   I   S

       C   R   E   T   A   S

    Se llama partículas discretas a aquellas partículas que no cambian de característi

    caída.

    Se denomina sedimentación o sedimentación simple al proceso de depósito

    discretas. Este tipo de partículas y esta forma de sedimentación se presdesarenadores, en los sedimentadores y en los presedimentadores como pas

    coagulación en las plantas de filtración rápida y también en sedimentadores com

    a la filtración lenta.

    SEDIMENTACIÓN DE PARTÍCULASDISCRETAS

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    5/42   1 .   2

     .   S   E   D   I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

       D   E   P   A   R   T   Í   C   U

       L   A   S

       F   L   O

       C   U   L   E   N   T   A   S

    SEDIMENTACIÓN DE PARTÍCULASFLOCULENTAS

    Se refiere a una suspensión bastante diluida de partículas que se agregan, o floc

    durante el proceso de sedimentación. Al unirse, las partículas aumentan de ma

    sedimentan a mayor velocidad. En este tipo, la densidad como el volumen d

    partículas cambian a medida que ellas se adhieren unas a otras mediante el mecande la floculación y la precipitación química.

    Í Í

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    6/42   1 .   4

     .   E   X   P   R   E   S   I   O   N   E   S

       D   E   V   E   L   O   C   I   D   A   D

       D   E

       S   E   D

       I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

    El fenómeno de sedimentación de partículas discretas por caída libre, también denodiluidas, puede describirse por medio de la mecánica clásica.

    En este caso, la sedimentación es solamente una función de las propiedades del fluido y las partículas segn se demuestra a continuación.

    !maginemos el caso de una partícula que se de"a caer en el agua. Esta partícula esfuer#as $figura %&'() fuer#a de flotación $**(, que es igual al peso del volumen del líqupartícula $+rincipio de rquímedes(, y fuer#a gravitacional $*-(.

    .1. PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

    Figura !1.Fuerzasactuantes en

    Donde)

    densidad del líquido. densidad del sólido. volumen de la partícula.

     

    De la acción de ambasfuer#a resultante, que sede estos dos valores y est 

    Donde)  fuer#a resultante o fue 

    Í Í

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    7/42   1 .   4

     .   E   X   P   R   E   S   I   O   N   E   S

       D   E   V   E   L   O   C   I   D   A   D

       D   E

       S   E   D

       I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

    rrastrada por esta fuer#a $* i (, la partícula desciende con velocidad creciente, pero fricción que el líquido genera en ella crea una fuer#a de roce definida por la Ley de /e0

    .1. PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

    Donde) fuer#a de ro#amiento.  energía cinética.

    área transversal alescurrimiento.

    velocidad de sedimentación. coeficiente de arrastre.

     

    Después de un corto periodo, la aceleración pasa a ser nula y el valor de la fuer#a de fr

    impulsión $(, momento en el cual la partícula adquiere una velocidad constante, conocasentamiento o sedimentación . En ese momento se cumple que $1( y $2( son iguales3 por

     

    Despe"ando el valor de se obtiene)

     

    (6)

    Í Í

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    8/42   1 .   4

     .   E   X   P   R   E   S   I   O   N   E   S

       D   E   V   E   L   O   C   I   D   A   D

       D   E

       S   E   D   I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

    +ara el caso particular de partículas esféricas)

    .1. PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

    4iendo) d diámetro de la partícula)

     

    (7)

    En la cual) velocidad de sedimentación. diámetro de la partícula. aceleración de la gravedad. densidad de la partícula. densidad del fluido.

     

    Í Í

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    9/42   1 .   4

     .   E   X   P   R   E   S   I   O   N   E   S

       D   E   V   E   L   O   C   I   D   A   D

       D   E

       S   E   D   I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

    El coeficiente de arrastre de /e0ton es una función del /mero de 5eynolds y de la fo

    .1. PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

    4iendo)  constante específica.

    nmero de 5eynolds.  viscosidad cinemática $4to6es(.

     

    !"#

    4i) 7 8.89: mm, 7 ', entoncesprevalece flu"o laminar, siendo) 

    l reempla#ar en la ecuación $%(,se origina la ecuación de 4to6es)

      !$%#

    ;uando < ' mm, < '888, prespor lo cual) 

    5eempla#ando los valoresecuación $%(, se obtiene una   !$$#

    ;onocida como la ecuación de

    + l d diá t d tí l did t 8 9: ' 8

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    +ara los casos de diámetro de partículas comprendidas entre 8.9: y '.8 mm y espec5eynolds de ' a '888, se presenta flu"o de transición para el cual los valores de son variabpuede reali#arse a través de cualquiera de las ecuaciones indicadas en el cuadro %&'.

     

    1 PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

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    11/42   1 .   4

     .   E   X   P   R   E   S   I   O   N   E   S

       D   E   V   E   L   O   C   I   D   A   D

       D   E

       S   E   D   I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

    4i se desconoce cómo se comporta la sedimentación de una determinada partícula $#onaen transición(, el cálculo de la velocidad de sedimentación debe hacerse por tanteos.

    *air, -eyer y =6un $1( determinan la velocidad de sedimentación utili#ando los ábacos d1, que tienen la venta"a de que permiten visuali#ar directamente y en forma simultáne

    Este método, que permite el cálculo directo, se aplica resolviendo las siguientes ecuacio

    .1. PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

      !$

     

    !$'#

    4e puede, entonces, representar y en función de la densidad relativa y la temperaturen el gráfico de la figura %&>. ?ambién se puede representar en función de , tal cgráfico de la figura %&1.

     El cálculo se reali#a de la siguiente manera) ;onociendo las características de las partículas y del agua, se obtiene y de la figuraotra parte, ., se entra al gráfico de la figura %&1 y se obtiene , con lo cual se calcula

     

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    1 PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

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    14/42   1 .   4

     .   E   X   P   R   E   S   I   O   N   E   S

       D   E   V   E   L   O   C   I   D   A   D

       D   E

       S   E   D   I   M   E   N   T   A   C   I   Ó   N

    4e quiere conocer la velocidad de sedimentación de una partícula esférica discreta cude '.8' y cuyo diámetro es de 8.8' cm para una temperatura de '8 A;.

    S/l012n:Del gráfico de la figura %&> obtenemos) 19.:3 8.:8:. +or lo tanto, 19.: B 8.8' 8.19: cm

    ;on este valor de 8.19: entramos al gráfico de la figura %&1 y encontramos que 8.88% 8.881% cmCs.

     

    .1. PARTÍCULAS DISCRETAS CON CAÍDA LIBRE

    ()emplo*

    SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

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    15/422 .   C   L   A   S   I   F   I

       C   A   C   I   Ó   N

       D   E

    U   N   I   D   A   D   E   S

    . SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

    2.1.2. U$a u$i%a% %& '&%i(&$)a*i+$ *,$')a %&'igui&$)&' ,$a'/

     *,$ %i0&r&$)&' 0u$*i,$&' &'&*3*a'1) Zona de entrada: as partículas se encuentran en

    turbulencia. Se caracteri!a por cierta agitación" la ubicaciónde las partículas varía y los flóculos cambian de lugar

    constantemente .

    2) Zona de decantación: Es la !ona donde los flóculos se

    mantienen aparentemente inmóviles. #o hay agitación y las

    partículas avan!an de manera longitudinal y simultánea" y

    descienden lentamente en dirección a la !ona de depósito de

    lodos.

    3) Zona de salida: Esta !ona es relativamente tranquila. Sin

    embargo, los flóculos que no llegaron a depositarse en la

    !ona de reposo siguen el movimiento ascendente del agua y

    traspasan la estructura de salida.

    4) Zona de depósito de lodos: Es donde finalmente se

    acumula el lodo. Esta !ona no sufre la influencia de la

    corriente de agua del decantador, a no ser que ocurran

    anormalidades.

    SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

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    16/422 .   C   L   A   S   I   F   I

       C   A   C   I   Ó   N

       D   E

    U   N   I   D   A   D   E   S

    . SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

    2.1.5. Ti,' %& U$i%a%&'Un.a.%$ .% Fl03/ #/r4/n5al: Estos sedimentadores se clasifican, de acuerdo con en rectangulares, circulares y cuadrados.

    Los decantadores o sedimentadores rectangulares tienen la forma y características d%&'%, con la venta"a de que permiten una implantación más compacta, aunque su c/ormalmente, tienen una relación longitudCancho comprendida entre 1 y y una p2,88 metros.

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    17/42

    SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

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    18/422 .   C   L   A   S   I   F   I   C   A   C   I   Ó   N

       D   E

    U   N   I   D   A   D   E   S

    . SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO2.1.5. Ti,' %& U$i%a%&'

    Los sedimentadores o decantadores de forma circular o cuadrada $figura %&'9( dispuna #ona de entrada ubicada en el centro de la unidad. Están provistos generalmdeflectora que desvía el agua hacia el fondo de la unidad. El flu"o en la #ona hori#ontal. Están provistos de canaletas $periféricas yCo radiales( para la sedimentada. El fondo es inclinado hacia el centro de la unidad, donde se ubicarecolección de lodos. La profundidad normal de estas unidades está comprendidmetros.

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    SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

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    20/422 .   C   L   A   S   I   F   I   C   A   C   I   Ó   N

       D   E

    U   N   I   D   A   D   E   S

    . SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO2.1.5. Ti,' %& U$i%a%&'

    En los diferentes tipos de unidades de flu"o hori#ontal, la remoción de los lodoshacerse en forma intermitente o continua. 4e usa el sistema de remoción intermitente de lodos en pequeas instalaciones o curelativamente clara. Es necesario vaciar el tanque cada cierto tiempo y eBtraer los lola ayuda de mangueras de agua a presión. Fsualmente, los sedimentos se compactan masa pastosa que resbala muy difícilmente3 se requieren pendientes de 2:G a 8tanques. El tamao de la #ona de lodos dependerá del periodo de funcionamiento delcantidad de lodos producidos. +ara la remoción continua de lodos, se utili#an sistemas mecánicos denominados barr

    '% se detallan los tipos más usuales de sistemas de barrido de lodos de sedimentcadenas con paletas $con y sin desnatador( y puente con sistema de palas o de succióindican los sistemas de barrido de lodos utili#ados en sedimentadores o decancuadrados.

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    SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

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    2 .   C   L   A   S   I   F   I   C   A   C   I   Ó   N

       D   E

    U   N   I   D   A   D   E   S

    . SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO2.1.5. Ti,' %& U$i%a%&'

    Un.a.%$ .% Fl03/ V%r51al: Estas unidadestienen forma cilíndrica $figura %&'H(. Laentrada del agua cruda se reali#a por elcentro de la unidad en forma descendente.En la parte inferior está ubicada la #ona delodos, que tiene forma cónica con pendientede 2:G a 8G, segn la naturale#a del agua yel tratamiento aplicado. La recolección delagua sedimentada se reali#a en la parteperiférica superior de la unidad.

    SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO

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    2 .   C   L   A   S   I   F   I   C   A   C   I   Ó   N

       D   E

    U   N   I   D   A   D   E   S

    . SEDIMENTADORES " DECANTADORES EST#TICO2.1.5. Ti,' %& U$i%a%&'

    Un.a.%$ .% Fl03/ #%l1/.al: +ara tratar aguas conalto contenido de materiales en suspensión o flóculoscon alta velocidad de sedimentación, se recurre aluso de sedimentadores de flu"o helicoidal. Estas unidades tienen forma circular $figura %&>8(.El flu"o tangencial se logra mediante la combinaciónde una tubería y canales periféricos con orificios deentrada de agua. Los orificios son dimensionales y sedisponen espaciados para permitir una distribuciónuniforme del agua en el sedimentador. El canal

    recolector de agua sedimentada está ubicado en elcentro del sedimentador o en la periferia.-eneralmente, una pantalla vertical contribuye alograr una me"or distribución y a evitarcortocircuitos. Es muy importante tener en cuenta que se trata deunidades poco conocidas y, por ende, eBiste una

    carencia de datos operacionales fidedignos.

    5.1. COMPONENTES

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

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    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    5.1. COMPONENTES "/na % En5raa:Estructura hidráulica de transición, que permite una distribución uniforme dsedimentador.

    "/na % S%6%n5a12n:;onsta de un canal rectangular con volumen, longitud y condiciones de flu"o adecuadolas partículas. La dirección del flu"o es hori#ontal y la velocidad es la misma en topistón.

    "/na % Sala:;onstituida por un vertedero, canaletas o tubos con perforaciones que tienen la finaefluente sin perturbar la sedimentación de las partículas depositadas.

    "/na % R%1/l%112n % L//$:;onstituida por una tolva con capacidad para depositar los lodos sedimentados, y unasu evacuación periódica.

    +

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    25/42

    +&

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    26/42

    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O El periodo de diseo, teniendo en cuenta criterios económicos y técnicos es de 9 a

    El nmero de unidades mínimas en paralelo es de dos $>( para efectos de mantenim

    El periodo de operación es de >2 horas por día.

    El tiempo de retención será entre > & horas.

    La carga superficial será entre los valores de > & '8 m'Cm&Cdía.

    La profundidad del sedimentador será entre ',: I >,: m.

    La relación de las dimensiones de largo y ancho $LCJ( será entre los valores de 1 &

    La relación de las dimensiones de largo y profundidad $LCK( será entre los valores

    El fondo de la unidad debe tener una pendiente entre : a '8 para facilitarsedimento.

    La velocidad en los orificios no debe ser mayor a 8,': mCs para no crear pertur#ona de sedimentación.

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    27/42

    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O 4e debe aboquillar los orificios en un ángulo de ':A en el sentido del flu"o.

    La descarga de lodos se debe ubicar en el primer tercio de la unidad, pues el 98lodos se deposita en esa #ona.

    4e debe efectuar eBperimentalmente la determinación del volumen máBimo que se

    El caudal por metro lineal de recolección en la #ona de salida debe ser igual o infer

     Donde)L LargoK ltura  Melocidad hori#ontal.  Melocidad de sedimentación.

     

    4e debe guardar la relación de las velocidades de flu"o y las dimensiones de largo y

     

    La sección de la compuerta de la evacuación de lodos $( debe mantener la relaciónde vaciado.

     

    Donde) Nrea superficial de la #ona de sedimentación.

    K ltura.

     

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    28/42

    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O La ubicación de la pantalla difusora debe ser entre 8,% a ',88 m de distancia de la

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    29/42

    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    5.2. CRITERIOS DE DISE6O Los orificios más altos de la pared difusora deben estar

    a 'C: o 'C de la altura $K( a partir de la superficie delagua y los más ba"os entre 'C2 o 'C: de la altura $K( apartir de la superficie del fondo.

    5.5. DIMENSIONAMIENTO

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    30/42

    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    5 5 S O O Determinar el área superficial de la unidad $s(, que es el área superficial de la #

    de acuerdo a la relación) 4iendo)

    Melocidad de sedimentación $mCseg( ;audal de diseo $m'Cseg(

     

    Determinar las dimensiones de largo L $m(, ancho J $m( y altura K $m( de manera relaciones o criterios mencionados anteriormente. ;onsiderando el espaciamientocortina o pared de distribución de flu"o.

    Determinar la velocidad hori#ontal $mCseg( de la unidad mediante la ecuación. Ellas relaciones mencionadas anteriormente.

     

    Determinar el tiempo de retención $horas(, mediante la relación) 

    5.5. DIMENSIONAMIENTO

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

    31/42

    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S   E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    Determinar el nmero de orificios, cumpliendo con los criterios de diseo) 

    4iendo) Melocidad en los orificios $mCseg(

    ;audal de diseo $m'Cseg( Nrea total de orificios $m

     

    4iendo) Nrea de cada orificio $m

    n /mero de orificios.

     

    .4. PARA EL DISE6O DE UN SEDIMENTADOR

  • 8/19/2019 Planta de Sedimentacion

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    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S

       E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    S% 5%n% 1/6/ a5/$:Ca0al % $%7/: ! 8 +.+* 69$%gV%l/1a % $%6%n5a12n: V$ 8 +.++ 6$%g

    SOLUCIÓN

     

    o

    4e determina el área superficial de la unidad $() 

    o 4e asume un ancho del sedimentador y se determina la longitud de la #ona de sedim 

    o 4e asume la distancia de separación entre la entrada y la pantalla difusora) 

    o Entonces se tiene como longitud de la unidad) 

    o 4e verifica si cumple la relación de LCJ de los criterios de diseo) 

    .4. PARA EL DISE6O DE UN SEDIMENTADOR

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    5 .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S

       E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    S% 5%n% 1/6/ a5/$:Ca0al % $%7/: ! 8 +.+* 69$%gV%l/1a % $%6%n5a12n: V$ 8 +.++ 6$%g

    SOLUCIÓNo 4e asume la profundidad) 

    o 4e verifica si cumple la relación LCK de los criterios de diseo) 

    o 4e determina la velocidad hori#ontal ) 

    o 4e determina el periodo de retención) 

    o 4e determina el periodo de retención) 

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    .4. PARA EL DISE6O DE UN SEDIMENTADOR

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    5

     .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S

       E   D   I   M   E   N   T

       A   D   O   R

    S% 5%n% 1/6/ a5/$:Ca0al % $%7/: ! 8 +.+* 69$%gV%l/1a % $%6%n5a12n: V$ 8 +.++ 6$%g

    SOLUCIÓNEntonces se determina el área de cada orificio)

    4e determina el nmero de orificios) 

    4e determina el nmero de orificios) 

    4e asume un nmero de filas de orificios) 

    Entonces se tiene el nmero de columnas) 

    .4. PARA EL DISE6O DE UN SEDIMENTADOR

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    5

     .   D   I   S   E   6   O

       D   E   L

    S

       E   D   I   M   E   N   T   A   D   O   R

    S% 5%n% 1/6/ a5/$:Ca0al % $%7/: ! 8 +.+* 69$%gV%l/1a % $%6%n5a12n: V$ 8 +.++ 6$%g

    SOLUCIÓN4e determina el espaciamiento entre filas) 

    4e determina el espaciamiento entre columnas) 

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    Ó

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    CONCLUSIÓNa Sedimentación es una operación de preparación del agua pa

    filtración. $uanto me%or sea la decantación, más eficiente ser

    filtración.En consecuencia, para tener una decantación perfecta, se deben to

    las siguientes precauciones&

    $orrecta aplicación de coagulantes al p' óptimo (incluye la aplica

    de alcalini!ante, en caso de que sea necesario)

    *e!cla rápida efica!.

    *e!cla lenta suficiente para producir buenos flóculos, grandpesados.

    impie!a rutinaria de los decantadores.

    GLOSARIO

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    + COAGULACIÓN:  +roceso mediante el cual se desestabili#a o anula la carga eléctrpresentes en una suspensión, mediante la acción de una sustancia coagulante para su postel floculador.

    +

    FLOCULACIÓN: *ormación de partículas aglutinadas o flóculos. +roceso inmediato a la c+ FLOCULADOR:  Estructura diseada para crear condiciones adecuadas para aglo

    desestabili#adas en la coagulación y obtener flóculos grandes y pesados que decanten cresistentes a los esfuer#os cortantes que se generan en el lecho filtrante.

    + FLÓCULOS: +artículas desestabili#adas y aglomeradas por acción del coagulante.

    + PART;CULAS DISCRETAS: +artículas en suspensión que al sedimentar no cambian de fo+ PART;CULAS FLOCULENTAS: +artículas en suspensión que al descender en la masa d

    aglutinan entre sí y cambian de tamao, forma y peso específico.

    + PRESEDIMENTADORES:  Fnidad de sedimentación natural $sin aplicación de sustapropósito es remover partículas de tamao mayor a 'O.

    + SEDIMENTACIÓN: +roceso de remoción de partículas discretas por acción de la fuer#a

    GLOSARIO

    UNIDADES DE LONGITUD

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    UNIDADES DE LONGITUD Decímetro $dm( '8&' metros

    ;entímetro $cm( '8&> metros

    Pilímetro $mm( '8&1

     metros Picrómetro $Om( '8& metros

    /anómetro $nm( '8&H metros