TAREA 6 MEDINA TORREZ MADELINE CLAUDIA)(QMC)

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA QUÍMICA, PETROQUÍMICA, AMBIENTAL Y ALIMENTOS

____________________________________________________________ TAREA# 6 Docente:

Ing. Santiago Morales Maldonado, Ph.D.

Asignatura: Contaminación Hídrica y de Suelos (IMA701) Estudiante: Univ. Madeline Claudia Medina Torrez Carrera:

Ingeniería Química

Gestión:

I/2021

____________________________________________________________

2|Página

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

ÁREA DE SEDIMENTACIÓN

ÁREA DE SEDIMENTACIÓN 1. OBJETIVOS 1.1.

OBJETIVO GENERAL 

1.2.

Determinar Área de sedimentación para aguas residuales de dos fuentes OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Realizar el análisis para cada fuente

3|Página 2.

MARCO TEÓRICO

Es una operación de separación de fases fluido-solido en la que las partículas Univ. Madeline Claudia Medina Torreza solidas se separan del fluido debido a que, por su mayor densidad, tienden sedimentar debido a la gravedad. El fluido puede ser un líquido o gas. • Cuando el sólido queda suspendido por el movimiento del fluido se da el fenómeno de fluidización. • Usos  Clarificación: Obtener una fase liquida clara, sin sólidos en suspensión (por ejemplo: tratamiento de aguas)  Espesamiento: Obtener una pulpa de densidad adecuada para alguna operación subsiguiente (por ejemplo: pulpa para filtrado)

Variables:  Tamaño de partícula  Densidad de la partículas  Forma de las partículas  Propiedades superficiales  Otros fenómenos  Sedimentación impedida  Coagulación  Floculación

4|Página  Dispersión Velocidad de sedimentación Univ. Madeline Claudia Medina Torrez • La velocidad de separación o velocidad de sedimentación está determinada por las propiedades del sólido, del líquido o de la mezcla. 2.1 Propiedades del solido o Densidad o Forma o Rugosidad superficial o Condición eléctrica de su superficie o Distribución granulométrica 2.2 Propiedades de la fase liquida 

Densidad



Viscosidad



Naturaleza molecular



Substancias disueltas

2.3 Propiedades de la mezcla 

Concentración de solidos



Viscosidad de la mezcla

5|Página Las zonas de sedimentación y la del líquido claro crecen a expensas de las zona de concentración uniforme hasta que desaparece (punto crítico).(Huerta Ochoa, 2016)

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez • Hasta este punto, las partículas sedimentan libremente, chocando eventualmente debido a la concentración • Después del punto crítico, las partículas descansan una sobre otra produciéndose una compresión final. • Esto ocurre debido al peso de la columna hidrostática. La única interfase nítida es la existente entre el agua clara y la pulpa. • La variación de esta altura respecto del tiempo se utiliza para caracterizar la sedimentación batch. • La velocidad de desplazamiento se calcula mediante la pendiente de la curva. • La curva presenta tres zonas típicas:  Recta al principio, en que la velocidad de la interfase es constante  Tramo curvo, cuando desaparece la zona de concentración constante  Asintótica, después del punto critico

3. METODOLOGÍA FUENTE A: t (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80

C(mg/li) 5 10 15 25 35 50 45 38 25

H= dt =

60 cm 10 min

6|Página 90 100

15 6

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

FUENTE B: t (min) C(mg/li ) 0,00 1,00 H = 20,00 1,50 dt = 40,00 2,00 60,00 2,50 80,00 3,00 100,00 4,40 120,00 5,00 140,00 4,50 160,00 3,00 180,00 1,80 200,00 1,00

60 20

cm min

Para la FUENTE A: t (min)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100  

C(mg/li)

v(mm/seg )

5 10 15 25 35 50 45 38 25 15 6 269

>1 1.00 0.50 0.33 0.25 0.20 0.17 0.14 0.13 0.11 0.10

Se construye la gráfica:

 

C acum

C%

269 264 254 239 214 179 129 84 46 21 6

100% 98% 94% 89% 80% 67% 48% 31% 17% 8% 2%  

v

C

1.00 0.50 0.33 0.25 0.20 0.17 0.14 0.13 0.11 0.10    

10 15 25 35 50 45 38 25 15 6    

7|Página Gráfico 1 100% f(x) = − 251.72 x⁵ + 501.04 x⁴ − 316.76 x³ + 67.34 x² + 1.63 x − 0.56 90%

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%

0% 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Del Gráfico 1 se obtuvo una tendencia polinómica que nos permite usar una ecuación para los siguientes cálculos y=−251.72 x 5+ 501.04 x 4−316.76 x 3+67.344 x 2+1.6331 x−0.5623y xc

r =( 1−xc )+ xc

xc

∫ vdx=∑ 0

i=2

1 ∫ vdx vc 0

v i−1 +v i ( xi−1−x i ) 2

Se analiza para distintos valores de vc: vc =

0.15

Δv x% (mm /s) 0.10 0.53 % 0.11 7.99 % 0.12 15.3

mm/ seg v (pro m)  

h

0.01

Δx(m g/l)

vdx

 

 

0.10 5 0.11

7.5%

0.007 835 0.008

7.4%

8|Página

0.13 0.14 0.15

7% 22.6 0% 29.6 0% 36.3 4%      

5 487 0.12 7.2% 0.009 5 032 0.13 Univ. 7.0% 0.009 Claudia Medina Torrez Madeline 5 46 0.14 6.7% 0.009 5 765 Sum 0.044 a 58 Fracc 0.297 ion 199 r= 93%

Gráfico 2 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 0.10

vc = v (mm/s ) 0.10 0.13 0.16 0.19 0.22 0.25

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

0.25 x%

mm/seg h v (prom) x(mg/l)

0.03 vdx

0.53% 22.60% 42.75% 59.71% 72.76% 81.70% 198%    

  0.115 0.145 0.175 0.205 0.235

  0.025378 0.029228 0.029673 0.026748 0.021011 0.132037 0.528148 71%

  22.07% 20.16% 16.96% 13.05% 8.94% Suma Fraccion r=

9|Página Gráfico 3 70%

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0.10

0.11

vc =

0.12

0.13

0.35

v x% (mm /s) 0.10 0.53 % 0.15 36.3 4% 0.20 64.5 1% 0.25 81.7 0% 0.30 88.2 8% 0.35 87.4 5%      

0.14

0.15

0.16

0.17

mm/ seg v (pro m)  

h

0.05

 

 

0.12 5 0.17 5 0.22 5 0.27 5 0.32 5

35.81 % 28.17 % 17.19 % 6.58 % 0.83 % Sum a Fracc ion r=

0.044 762 0.049 304 0.038 667 0.018 108 0.002 705 0.148 136 0.423 247 55%

x(mg/ vdx l)

0.18

0.19

0.20

10 | P á g i n a Gráfico 4 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0.10

vc =

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

0.16

1

v x% (m m/s) 0.10 0.53 % 0.28 86.7 7% 0.46 85.6 1% 0.64 0.82 1.00

86.1 0% 90.8 7% 98.9 0%      

0.22

0.28

mm/ seg v (pro m)  

h

0.19

0.862 398 0.011 565 0.004 889 0.047 7 0.080 3 Suma

0.37 0.55 0.73 0.91

0.34

0.18

x(mg/l vdx )  

 

0.163 856 0.004 279 0.002 689 0.034 821 0.073 073 0.270 16 Fracci 0.270 on 16 r= 28%

0.40

11 | P á g i n a Gráfico 5 100% 90%

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0.10

0.28

0.46

0.64

0.82

1.00

Con estos resultados se elabora una nueva tabla que relaciona el rendimiento con la fracción: v

r

0.15

93%

0.25

71%

0.35

55%

1

28%

Gráfico 6 100% 90%

f(x) = − 1.64 x³ + 4.24 x² − 3.72 x + 1.4

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

12 | P á g i n a

De donde se puede obtener una ecuación que relacione velocidad con el rendimiento:

Univ. Madeline Claudia Medina Torrez

3

2

v=−5.7986 r +13.153 r −10.246 r +2.9698 Suponiendo un caudal de 0.8m3/s se construye la siguiente tabla:

Q (m3/s)

r

v (mm/s)

A (m2)

r

0.8

90%

0.1752

4567

90%

0.8

85%

0.2027

3947

85%

0.8

60%

0.3048

2625

60%

0.8

40%

0.6048

1323

40%

0.8

30%

0.9232

867

30%

0.8

23%

1.2385

646

23%

De donde para el rendimiento 85% se requiere un área de 3947 [m2] Gráfico 7 100% 80% 60% 40% 20% 0%

0

1000

2000

De la misma forma se procedió para la fuente B.

3000

4000

5000

13 | P á g i n a Q (m3/s)

r

v (mm/s)

A (m2)

r

0.8

90%

0.2068

3868

90%

0.8

85%

0.8

60%

0.2816 2841 Claudia85% Univ. Madeline Medina Torrez 0.6272 1275 60%

0.8

40%

0.8698

920

40%

0.8

30%

0.9798

816

30%

0.8

23%

1.0523

760

23%

4. RESULTADOS

H[cm]

dt[min]

A[m2]

FUENTE A

60

10

3947

FUENTE B

60

20

2841

5. CONCLUSIONES Se analizo ambas fuentes, de donde se determino el área necesaria para cada una. En este sentido es la Fuente A la que requiere mayor cantidad de área con una superficie de 3947m2 en cambio la Fuente B requiere 2841m2 esta variación puede deberse a que la fuente B presenta menor concentración con respecto a la Fuente A, por ello es que se requiere concentrar el caudal. 6. BIBLIOGRAFÍA Huerta Ochoa, S. (2016). Sedimentación Separación mecánica Sedimentación Centrifugación Filtración. Departamento de Biotecnología.