Ejercicios Mezcla Rapida - Mezcla Lenta

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ASIGNATURA: POTABILIZACION DEL AGUA I

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DOCENTE: ING. NINO F. ARAUJO JAMANCA

EPIS

SEMESTRE 2016 - I

EJERCICIOS PROPUESTOS

NOTA

Apelli!" # N!$%&e": C'i(!:

Fe)*+: 2016,0,12

MEZCLA RAPIDA

1. La mezcla rápida en una planta de purificación de agua se lleva a cabo mediante un agitador mecánico. Sabiendo que la viscosidad absoluta del agua es de 1,139 x 1!3 " os#m$, el n%mero de &e'nolds es (3., el gradiente es )( s*, el tiempo de retención es ( segundos ' que el agitador consta de seis paletas planas de ,+ m de diámetro con -+,$, determinar a/ velocidad de rotación de las paletas0 b/ volumen del tanque0 e/ caudal tratado0 d/ potencia del motor para una eficiencia global del +(. $. Se desea 2acer mezcla rápida de un agua con un agitador de dos paletas planas de , m de diámetro. La viscosidad absoluta del agua es 1,139 x 1!3 " !s#m$, el valor de  es 1,), el n%mero de &e'nolds es igual a (1., el gradiente es de + s*, el tiempo de retención es un minuto. 4eterminar a/ velocidad de rotación de las paletas0 b/ caudal0 e/ potencia del motor para una eficiencia global del +$. 3. 5n una planta de purificación se efect%a mezcla rápida mediante un agitador de seis paletas planas de ,() m de diámetro. 5l n%mero de &e'nolds es igual a ()$., el valor de  es +,, el tiempo de retención es de diez segundos ' el gradiente es de  s*. 4eterminar a/ velocidad de rotación0 b/ volumen del tanque0 e/ caudal0 d/ potencia del motor para una eficiencia de +). 6. 7na planta trata $. m8 diarios de agua. La mezcla rápida se 2ace por un resalto 2idráulico en un canal de mezcla de $, m de anc2o. La altura de la lámina aguas arriba del resalto es de $,$ cm. La temperatura es de $:. 4eterminar a/ gradiente de velocidad0 b/ tiempo de retención0 c/ altura de la lámina aguas aba;o0 d/ longitud del resalto0 e/ cabeza de energ 4eterminar a/ gradiente de velocidad0 b/ tiempo de mezcla. +. 5n una planta de purificación de aguas, la mezcla rápida se 2ace mediante un agitador de seis aletas curvas de ,6 m de diámetro. 5l n%mero de &e'nolds es de (,( x l?s.0 el gradiente es igual a + S!1 ' el tiempo de retención es de ( s. :alcular a/ velocidad de rotación del agitador0 b/ caudal tratado. ). 5n una planta que trata $1.+ m3#d de agua, la mezcla rápida se 2ace mediante un resalto 2idráulico en un canal rectangular de 1,$( m de anc2o. La velocidad supercr
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. 7na planta trata $6 Lis de agua. La mezcla rápida se efect%a en tres cámaras cil
MEZCLA LENTA

1. 7n tanque de floculación de 1 m de largo, 3 m de anc2o ' 3 m de profundidad tiene un caudal de dise@o de ,( m3#s. 5l flu;o es en la dirección de los 1 m. La floculación se efect%a mediante tres ruedas de paletas montadas sobre e;es 2orizontales perpendiculares a la dirección del flu;o. :ada rueda tiene dos paletas de $,( C ,3 m, el centro de las paletas está a 1 m desde el e;e, el cual se 2alla en el punto medio de la profundidad del tanque. Las paletas rotan a 3 r.p.m., el coeficiente de arrastre es 1, ' la temperatura es de 1 8:. 4eterminar a/ potencia requerida para la floculación0 b/ gradiente de velocidad0 c/ producto Dt. $. 7na planta de purificación trata 6. m3#d, posee un floculador mecánico de  m de anc2o, 6 m de largo ' 3,( m de profundidad de agua. 4eterminar el tiempo de* floculación. 3. 7n floculador equipado con paletas tiene 1 m de longitud Esentido del flu;o/, 13,( m de anc2o ' 6,$ m de profundidad %til. 5l caudal es de 6 L#s, La velocidad de rotación de las Pag. 02

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paletas interiores ' exteriores en el agua es de ,6 '  ,+ mis, respectivamente. 5l coeficiente de arrastre de las paletas es de 1,. La temperatura del agua es de 1( :, :alcular a/ área total de paletas Esuponiendo que todas son iguales/, requerida para un gradiente de 6 S!F0 b/ tiempo de retención0 e/ producto Dt Em- 1.16 x 13 "!s#m$/. 6. 7na planta de purificación trata +. m3#d de agua. La mezcla lenta se efect%a en un floculador de paletas en G1 tanque de 6,1 x 6,1 x 6,1 m. La velocidad angular de las paletas es de 3 r.p.m. ' el coeficiente de arrastre es 1,. Son cuatro paletas de 3,$ x ,)( m, cada G1a a G1a distancia de 1,+ m del e;e. La temperatura es de 1( 8:. 4eterminar a/ potencia disipada en el agua0 b/ gradiente0 e/ producto Dt. (. 7n floculador mecánico trata $( L#s ' tiene 1$, m de largo Edirección del flu;o/, +,( m de anc2o ' 3,$ m de profundidad. La velocidad tangencial de las paletas es de ,( mis ' el coeficiente de arrastre es de 1,+. 5l gradiente de velocidad es de 6 S!l. :alcular el área total de paletas. +. 7na planta de purificación abastece una población de $( 2abitantes con un consumo promedio de $ L#2ab#d. 5l ensa'o de ;arras indica que una dosis de 6 mg#L de alumbre proveerá coagulación efectiva con tiempo de retención en el floculador de quince minutos. Bara un floculador 2idráulico, determinar a/ consumo mensual de alumbre0 b/ dimensiones del floculador0 e/ gradiente de velocidad. ). 5n una planta que trata diariamente 1$  m3 de agua, la floculación se 2ace en un tanque de $,6 m de largo, 6,$ m de anc2o ' $,$ m de profundidad, con ( tabiques planos de asbesto cemento de 3, x $,$ x ,$ m. Suponer temperatura del agua de 1( 8:. 4eterminar a/ velocidad promedio del agua en el floculador0 b/ tiempo de retención0 c/ potencia disipada en el agua0 d/ gradiente de velocidad. . 7n floculador 2idráulico de flu;o 2orizontal con pantallas trata un caudal de $9 L#s ' tiene las siguientes caracter
1. 7n floculador 2idráulico de flu;o 2orizontal consta de 1 tabiques de 3,( m de largo cada uno. La velocidad promedio del flu;o es de ,3 m#s, el radio 2idráulico es ,$1 m ' el coeficiente de Hanning es de ,13. 4eterminar el gradiente de velocidad. Pag. 03

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11. 5n una planta que trata $6 L#s de agua, la floculación se realiza en cuatro floculadores de tabiques de flu;o 2orizontal. :ada floculador, de 1(, m de anc2o ' $, m de largo, consta de () canales ' tiene un tiempo de retención de 6( minutos. La longitud %til de cada canal es de 16,6 m. 4eterminar la velocidad promedio del flu;o. 1$. 5n una planta que trata  L#s de agua, la floculación se 2ace en cuatro floculadores de cuatro cámaras c%bicas cada uno. :ada cámara, de (,$ x (,$ x (,$ m Edimensiones %tiles/, contiene una rueda de cuatro paletas, opuestas de dos en dos, rotando a 1,( revoluciones por minuto. Las paletas tienen 6,+ m de largo ' ,1( m de anc2o cada una, ' se encuentran a $,3 m ' a 1,9 m del e;e las exteriores ' las interiores, respectiva mente. :alcular a/ tiempo de floculación0 b/ gradiente de floculación. 13. 7na planta de purificación de aguas que trata 1.+ L#s tiene cuatro floculadores mecánicos de paletas. :ada floculador posee cinco compartimentos en serie, con un solo e;e 2orizontal paralelo al flu;o. Los compartimentos tienen (,3 m de largo, (,$( m de anc2o ' (,1( m de profundidad. 5n el primero 2a' oc2o paletas, en el segundo ' el tercero seis paletas ' en el cuarto ' el quinto cuatro paletas de 6,+ m de largo ' ,1( m de anc2o cada una, distribuidas como se muestra en el esquema. Si el e;e gira a cinco revoluciones por minuto, calcular a/ gradiente obtenido en cada compartimento0 b/ tiempo de floculación.

16. 5n una planta que trata $ L#s, la mezcla lenta se efect%a en dos floculadores tipo labama de 1 cámaras cada uno. Las cámaras tienen 1,$ m de anc2o, 1,61 m de largo ' 3, m de profundidad, ' se comunican entre s< por orificios sumergidos, tipo codo, de 1,$ m x ,6+ m de sección. :alcular a/ gradiente de velocidad0 b/ tiempo de floculación.

1(. 5l floculador de una planta que trata ) L#s consta de tres compartimentos en serie de 3,( m de anc2o, 3,( m de largo ' 3, m de profundidad cada uno. :ada compartimento tiene un e;e vertical con cuatro paletas de $,( m de largo ' ,1( m de anc2o, opuestas de dos en dos, colocadas a 1,6(m del e;e las exteriores ' a 1,1( m del mismo las interiores. Los e;es giran a (,, 3,( M $, revoluciones por minuto en el primero, el segundo ' el tercer compartimentos, respectivamente. :alcular a/ tiempo de mezcla0 b/ gradiente de velocidad en cada compartimento0 c/ gradiente promedio.

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1+. 5n el e;ercicio 1(, suponer los tres compartimentos en paralelo. J quI velocidad deberán girar los e;es para producir el mismo gradiente promedioK J:ambia el tiempo de mezcla al cambiar la distribución de las cámarasK

1). 5n una planta que trata 1$( L#s, la mezcla lenta se 2ace en un floculador 2idráulico de flu;o vertical de 6, m de anc2o, ),( m de largo ' 3, m de profundidad Edimensiones %tiles/ con $( tabiques. La abertura entre los tabiques ' el fondo del floculador es de ,6 m ' la lámina de agua por encima de los tabiques es de ,3( m. :alcular a/ tiempo de retención0 b/ gradiente de mezcla0 c/ n%mero de :amp 1. 7na planta de purificación de aguas trata un caudal de (3 L#s as< $$ L#s en planta convencional ' 31 L#s en planta compacta. La planta convencional tiene un floculador 2idráulico de tabiques de flu;o 2orizontal de $,$( m de anc2o. Los tabiques tienen 1,( m de longitud cada uno. La altura promedio de la lámina de agua en todos los canales es de 1,3 m. 5l floculador está dividido en tres secciones as< primera sección $) canales, tabiques separados ,1+ m entre s<0 segunda sección $ canales, tabiques separados ,$3 m entre s<0 tercera sección 1) canales, tabiques separados ,$+ m entre s<. 4eterminar a/ gradiente de velocidad en cada sección0 b/ tiempo de floculación. 19.! 7na planta trata diariamente $.1+ m 3  de agua. La mezcla lenta se lleva a cabo en un floculador 2idráulico de $,( m de anc2o por 13, m de largo, provisto de (3 tabiques de asbesto cemento de $,( x ,+ x ,1 m, separadas entre s< $3 cm. 4eterminar el tiempo de retención suponiendo una profundidad promedio del agua de ,( m. $. 5n una planta de purificación que trata 1$,( L#s, la mezcla lenta se 2ace en un floculador 2idráulico de flu;o vertical, compuesto por 1 cámaras de ,9( m de lado ' $,( m de altura Edimensiones %tiles/. 5l paso de una cámara a otra se 2ace por orificios rectangulares de ,$3 m x ,3 m localizados alternadamente a ,3 m por encima del fondo ' ,6 m por deba;o del nivel del agua. 4eterminar a/ velocidad promedio del flu;o en las cámaras0 b/ tiempo de retención0 c/ gradiente de mezcla. $1. 7na planta trata 6( L#s. La mezcla lenta se realiza en dos floculadores mecánicos de paletas de e;e vertical. :ada floculador consta de dos compartimientos de $,6 m de anc2o, $,6 m de largo ' 3, m de profundidad. :ada e;e consta de dos paletas opuestas de $,6 m de largo ' ,( m de anc2o, con un radio promedio de giro de ,(( m. La velocidad de rotación de los e;es es de 3, ' $,6 revoluciones por minuto en el primero ' segundo compartimientos, respectivamente. 4eterminar a/ tiempo de retención0 b/ gradiente de velocidad en cada compartimiento. $$. 7na planta que trata 3 L#s cuenta con cuatro floculadores tipo labama traba;ando en paralelo. :ada floculador posee nueve cámaras de 1,3 m de anc2o, 1,+ m de largo ' 3, m de profundidad, que se comunican entre s< por codos de ,( m de diámetro. :alcular a/ tiempo de retención0 b/ gradiente de mezcla.

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