Ejercicios Resueltos de Coagulacion y Floculacion

Universidad Nacional de San Agustín Facultad de Ingeniería Civil Escuela de Ingeniería Sanitaria

Solucionario : Problemas de Coagulación y floculación DOCENTE: Ing . Juan Guillermo Integrantes: Apaza Quispe Sabrina Molleapaza Huanaco Edgar Iván Denos Valencia Yonatan

AREQUIPA - PERU 2016 2

1.- Considere una planta con una capacidad de tratamiento de 75 ML/día, la cual utiliza una solución de cloruro férrico al 41 % en peso con una gravedad específica de 1,42 en el proceso de coagulación. Si la dosis de coagulante empleada es de 25 mg/L. Determinar: DATOS o 75 ml/dia o FeCl3 = 41% de solución. o 1,42 = gravedad especifica. o 25mg/L = dosis de coagulante FeCl3 . 6H2O -> Fe(OH)3(s) + 3H+ + 3Cl- + 3H2O

SOLUCIÓN a) FE.Cl3.6H2O 18(6)=108 35.5(3)=106.5 56=56 270.5 𝑔𝑥% =

55.84 g Fe 270.5 g FeCl3

41 𝑔 𝑥 1.42 = 0.5822 100 𝑚𝑙

1 ml ------------------------0.5822g 1000ml ------------------------582.2 g 582.2 270.5 N= 2.152 moles Fe RPTA 𝑛=

b) capacidad : 75 ML/DIA 75x106 𝑙 /𝑑𝑖𝑎

dosis :25 mg/l

1L-----------25 mg 75x106 𝑙----- x

1875 𝑥 106 𝐾𝑔

1875 𝑑𝑖𝑎 𝑥

1 𝑑𝑖𝑎 1440 𝑚𝑖𝑛

𝑚𝑔 ⁄𝑑𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝐹𝑒Cl3

= 1.302

𝐾𝑔 𝐹𝑒𝐶𝑙3 𝑚𝑖𝑛

3

1.302 Kg Fecl3--- 41% X --- 100% d= RPTA:𝑽 =

X=3.176 Kg sol

𝑚 𝑣

𝟑.𝟏𝟕𝟔 𝟏.𝟒𝟐

𝑳𝒔𝒐𝒍

= 𝟐. 𝟐𝟒 𝒎𝒊𝒏

c) alcalinidad =? FeCl3*6H2O 270.5 Pe= = 90.17 𝑔 3

CaCO3 100 Pe= = 50𝑔 2

90.17g ----50g 90.17mg---50mg 25mg -----X > X=13.86 mg CaCO3 RPTA d) FeCL3.6H2O >>> Fe(OH)3 + 3𝐻 + + 3𝐶𝑙 − + 3H2O 270.5 g 107 g 270.5 Kg ------------107 Kg 1875 Kg ------------- X

>> X= 741.68 Kg RPTA

2.-Se utiliza un mezclador metálico como dispositivo de mezclado rápido para el vertido del coagulante en una planta con una tasa de flujo de 40 ML/día. Calcule la potencia a disipar por el mezclador en el agua, si se desea alcanzar una gradiente de velocidad de 1 200 s-1 a una temperatura de 15oC, si el tiempo de retención hidráulica en la zona de mezclado es de 2 segundos. Si el mezclador tiene una eficiencia del 65% ¿Cuál es la potencia que requiere el mezclador?

DATOS o tasa de flujo 40 ML/día = 4000𝑚3 /d o gradiente de velocidad 1 200 so temperatura 15oC o flujo dinámico del agua: 1,1939.10−3 o eficiencia 4

=65%

SOLUCIÓN : G = 1200𝑆 −1

𝐺 =√

𝑃 𝑢. 𝑉

T=15° 𝐶 > 𝑢 = 1.139𝑥 10−3

𝑁.𝑆 𝑚2

𝐿 1 𝐷𝑖𝑎 1𝑀𝑖𝑛 𝑥 𝑥 𝑥2 𝑠𝑒𝑔 𝐷𝑖𝑎 1440 𝑀𝑖𝑛 60𝑠𝑒𝑔 0.001 𝑚3 925.9 𝐿 𝑥 = 0.9259 𝑚3 1𝐿

𝑉 = 40𝑥 10−6

𝐺 2 𝑥 𝑢𝑥 𝑣 = 𝑃 (1200)2 (1.139𝑥 10−3 )(0.9259)(0.65) = 𝑃 𝒋

RPTA: 987.106𝒔𝒆𝒈 = 𝑷

3.-Asumiendo que la adición de sulfato férrico al agua superficial provoca que el hidróxido férrico se precipite como partículas esféricas uniformes con un diámetro inicial de 5 um. Con un gradiente de velocidad de 60 s-1 y temperatura de 20 oC, calcule las funciones de frecuencia de colisión para floculación entre estas partículas y virus (diámetro = 25 nm), debido a la floculación a micro y macro escala. Haga lo mismo para el caso de los quistes cryptosporidium (diámetro = 5 um). ¿Qué mecanismo predomina para la floculación de cada tipo de partícula con sulfato férrico? Datos  Temperatura : 20 oC  Gradiente : 60 s-1  diámetro 1: 5 × 10−6 𝑚  diámetro 2: 2.5 × 10−8 𝑚  diámetro 3: 5 × 10−6 𝑚

SOLUCIÓN 1

𝛽m= 6 𝐺(𝑑𝑖 + 𝑑𝑗)3 1

𝛽m= 6 60𝑠 −1 (5 × 10−6 𝑚 + 2.5 × 10−8 𝑚)3 5

𝛽m= 1,2688 × 10−15 𝑚3 /𝑠 1

𝛽m= 6 𝐺(𝑑𝑖 + 𝑑𝑗)3

1

𝛽m= 6 60𝑠 −1 (5 × 10−6 𝑚 + 5 × 10−8 𝑚)3 𝜷m= 𝟏 × 𝟏𝟎−𝟏𝟒 𝒎𝟑 /𝒔𝑹𝑷𝑻𝑨

4.-Considerando el caso de un sistema de floculación por una turbina Rhuston de seis aspas de 2,0 m de diámetro que rota a 25 rev/min en un tanque cuadrado de 4 m de lado por 4 m de profundidad, y con el agua a una temperatura de 10 °C. Determine:

SOLUCIÓN : a)

El número de Reynolds. 𝐷2 𝐵𝜌 𝑅𝑒 = µ 𝑅𝑒 =

b)

(2𝑚2 )(25𝑠𝑒𝑔−1 )(998𝐾𝑔/𝑚3 ) (60𝑠/𝑚𝑖𝑛)(1,31𝐾𝑔/𝑚𝑠

Re = 12,697 x 105 La potencia necesaria que se debe aplicar al eje para que gire: V = 64 m3

P = 62 .u.V

P = (80s-1 )2 . 1,310 . 10-3 Kg/m3 . 64 m3

s-1

P = 536,576 J/s -> valor de gradiente de velocidad.

c)

G = 80

d)

Q = N.q x N x D3 Q = 0,72 x 25 m-1/60 s-1 x 23 m3 Q = 2,4 m3/s

e)

El tiempo de rotación. E = 64 m3/2,4 m3/s E = 26,667 segundos.

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