Diferentes diseños de canal
Forma de canal
¿Qué es la forma de canal?
Es la figura que forman la lamina o perfiles al unirse en un sedimentador Tubular.
Existen varias figuras de canales para un sedimentador tubular; circular, diamante, hexagonal, Chebrón, rectangular, etc. Los aquí mencionados son los más populares.
Comenzamos con algunos conceptos que nos ayudaran a exponer la relevancia de la forma de canal.
Flujo Laminar
El flujo laminar es necesario e importante para la operación de los sedimentadores, debido a que la convección aleatoria de las corrientes en el flujo turbulento distribuye los flóculos que tienden a sedimentar.
La figura muestra que los sólidos comienzan a sedimentar una vez alcanzado el flujo laminar.
El grafico muestra el comportamiento de la turbiedad con respecto al flujo en un sedimentador.
La turbiedad se incrementa de forma exponencial al alcanzar el punto de transición de flujo laminar a flujo turbulento.
El punto de transición está relacionado con el numero de Reynolds
Número de Reynolds.
Es un número adimensional utilizado para caracterizar el movimiento de un fluido. Su valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento.
En esencia: Número de Reynolds alto = flujo turbulento, Número de Reynolds bajo = flujo laminar.
El número de Reynolds puede definirse como:
En la formula podemos observar que si la viscosidad, densidad y velocidad del fluido permanecen constantes como ocurre en un sedimentador, Entonces:
Para sedimentadores tubulares de forma no circular, el diámetro es sustituido por el diámetro equivalente.
Con base en lo anterior: se alcanza mas rápido flujo laminar disminuyendo el diámetro equivalente, con una figura que tenga el perímetro mas grande.
La tabla muestra que la figura con el diámetro equivalente menor es el chebrón
Canal Equidistante
Alen Hazen enunció su teoría sobre sedimentadores en 1904.
Velocidad de sedimentación /altura > que flujo entre volumen
En esta ecuación la altura se puede eliminar solo si permanece constante.
Si tenemos 2 canales rectangulares teóricos los podemos remplazar con una división, pero si la división no es equidistante no será eficiente.
El siguiente ejemplo nos muestra que el mejor resultado de sedimentación se obtiene mediante una forma de canal equidistante.
Ranura en V
La forma en V ayuda a concentrar, espesar y descargar el lodo. Todos los diseños sin esto son menos eficientes.
Veamos su funcionamiento:
Una partícula asciende dentro del canal hasta que por gravedad se detiene en la superficie del canal.
La gravedad la lleva hacia abajo verticalmente
Esta trayectoria hace que llegue al centro de la V.
Lo mismo sucede con todas las partículas que sedimentan, formando un flujo de lodos en sentido inverso al flujo de agua y generando un efecto avalancha.
Debe considerarse que, cualquier ángulo menor a 90° apretara los lodos en la esquina con la consiguiente acumulación de lodos.
Altura de los modulos (largo del canal)
Teóricamente a mayor largo del canal, tiene mayor tiempo para que la partícula sedimente y por consecuencia, obtener una calidad de salida “más alta” y un mayor flujo. Obviamente es solamente en teoría ya que el incrementar la altura de los módulos, incrementa su peso, y costo, así como gasto de instalación, estructura de soporte, manejo, etc
Espacio entre las paredes del canal
Como se muestra en la figura, debido a que el canal se encuentra inclinado, la distancia de sedimentación (d) es:
Entonces; a menor distancia entre las paredes del canal, la distancia de sedimentación será menor y mayor eficiencia.
Esto en condiciones ideales es cierto, pero No podemos descartar el hecho que, a menor distancia, se incrementa la posibilidad de taponamiento
Debe considerarse la distancia entre paredes de acuerdo con las condiciones del agua a tratar, usualmente se fabrican para Agua Potable y Residual.
Sistema de soporte
Los modulos deben tener la habilidad de ser soportados de forma que los canales sean bloqueados lo menos posible.
a) El apoyo bloquea el flujo de agua y lodos al salir de los canales.
b) El apoyo bloquea minimamente el flujo de agua y lodos.
REsumen
Una vez revisados los puntos mencionados para la selección de los Sedimentadores Tubulares por su forma, se puede concluir:
Los puntos mencionados influyen en menor o mayor forma al desempeño de los sedimentadores, es por esto por lo que cumplir con cada uno de los puntos mejora el desempeño general.
