Reporte de Fad Jose

7/23/2019 Reporte de Fad Jose

1/20

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERIAQUIMICA

LABORATORIO DE AGUA Y MEDIOAMBIENTE

TEMA:FLOTACION POR AIRE DISUELTO

(FAD)

PROFESORA:ING. MIRELLA BERMEO

ALUMNO:JOS ANDRS SOSA DAZA

CURSO:

5 to A


2/20

NDICE Pg.

Objetivos. 1

Marco Terico..2-12

Ventajas del Sistema FAD...13

Descripcin del Equipo (Unidad FAD)..14

Clculos.15

Conclusiones y Recomendaciones...16

Bibliografa17


3/20

1OBJETIVO GENERAL:

Aplicar los principios fundamentales de la operacin de flotacin el cual consiste enseparar partculas de una fase liquida.

OBJETIVOS ESPECFICOS:Al trmino de la experimentacin de flotacin por aire disuelto el estudiante habradquirido las siguientes habilidades:

a) con presurizacin parcial del afluenteb) con presurizacin total del afluente

c) con presurizacin de la recirculacin


4/20

2

MARCO TEORICO

La flotacin es una operacin fsica unitaria, esto es, un mtodo de tratamiento en elque predominan los fenmenos fsicos, que se emplea para la separacin de partculasde una fase lquida. La separacin se consigue introduciendo finas burbujas de gas,normalmente aire, en la fase lquida. Las burbujas se adhieren a las partculas, y lafuerza ascensional que experimenta el conjunto partcula-burbuja de aire hace quesuban hasta la superficie del lquido. De esta forma, es posible hacer ascender a lasuperficie partculas cuya densidad es mayor que la del lquido, adems de favorecerla ascensin de las partculas cuya densidad es inferior, como el caso del aceite en elagua. Una vez las partculas se hallan en superficie, pueden recogerse mediante unrascado superficial

En el tratamiento de aguas residuales, la flotacin se emplea para la eliminacin de lamateria suspendida y para la concentracin de los fangos biolgicos. La principalventaja del proceso del proceso de flotacin frente al de sedimentacin consiste enque permite eliminar mejor y en menos tiempo las partculas pequeas o ligeras cuyadeposicin es lenta. Su uso est generalizado para las aguas industriales y no tanto

para las urbanas.

En la flotacin interviene la diferencia entre la masa volumtrica de los slidos oflculos y la del lquido en que se encuentran en suspensin. Sin embargo,contrariamente a lo que ocurre en la decantacin, este proceso de separacin slido lquido nicamente se aplica a partculas que tienen una masa volumtrica real(flotacin natural) o aparente (flotacin provocada) inferior a la del liquido que lacontiene.

En la flotacin provocada, se aprovecha la capacidad que tienen ciertas partculasslidas o lquidas para unirse a burbujas de gas (generalmente, aire) y formarconjuntos partculagas menos densos que el lquido que constituye la fase dispersa.

La resultante de las fuerzas (gravedad, empuje de Arqumedes, fuerza de resistencia)conduce a un desplazamiento ascendente de los conjuntos partcula gas que seconcentran en la superficie libre del lquido.


5/20

3Para que sea factible la flotacin de partculas slidas o lquidas ms densas que ellquido, es preciso que la adherencia de las partculas a las burbujas de gas sea mayorque la tendencia a establecer un contacto entre las partculas y el lquido. Estecontacto entre un slido y un lquido se determina mediante la medida del ngulo

formado por la superficie del slido y la burbuja de gas (figura 8-1).

Si = 0, el contacto entre el slido y el lquido se realiza de forma perfecta; esimposible la adherencia slido-gas.

Si = 180, el contacto entre el slido y el lquido es nulo; es ptimo elcontacto slido gas. Se trata de un caso lmite que nunca se da en la prctica,

puesto que ningn lquido da un ngulo mayor de 110

Entre estos dos valores, la adherencia partcula gas aumenta con el valor del ngulo.El ngulo se puede aumentar mediante el uso de sustancias tensoactivas que formanuna pelcula hidrfoba alrededor de las partculas

El empleo de sustancias espumantes tambin ha sido recomendado para formar unamezcla ms estable de burbujas y partculas: tales sustancias tienen, adems, lapropiedad de reducir el tamao de las bolas de aire, aumentando la superficieespecfica de las mismas, para proporcionar mayor capacidad de absorcin y tiempode contacto, ya que bolas de aire pequeas poseen menores velocidades ascensionales

LOS MECANISMOS DE CONTACTO ENTRE LAS BOLAS DEAIRE Y LAS PARTCULAS

Colisin entre la bola y la partcula, debido a turbulencia o a atraccin entre ambas. Aprisionamiento de las bolas contra los flculos o contacto entre los flculos que

estn sedimentando y las bolas de aire en ascensin. Crecimiento de las bolas de aire entre los flculos.


6/20

4ECUACIONES DE LA VELOCIDAD ASCENSIONAL

El conjunto partcula burbuja de gas adquiere rpidamente una velocidad

ascensional cuyo valor permanece constante: se trata de la velocidad lmite deascensin, que se calcula, al igual que las partculas sometidas a sedimentacin, pormedio de la formula general de Newton:

En la que para el caso de la flotacin:

es el dimetro del conjunto partcula burbuja de gas ys es la masa volumtrica del conjunto partcula burbuja de gas.

Los clculos siguen siendo los mismos: por lo tanto, en funcin del numero deReynolds, pueden definirse regmenes de flujo para los cuales la velocidad lmiteascensional viene dada por las formulas particulares de Stokes (laminar), de Allen(intermedio) y de Newton (turbulento).

La ecuacin de Stokes

Resuelta para burbujas de aire solamente, en agua a 20 C, muestra que el rgimenlaminar se respeta para dimetros de burbujas inferiores a 120 micrmetros. Suvelocidad lmite es, entonces, de 30 m/h. Se trata de un caso extremo, puesto que ladiferencia (e s) es mxima. Mediante esta ecuacin, se aprecia la influencia de losdiferentes factores: la velocidad (V) vara como (d2), como (e s) y en el mismo

sentido que la temperatura del lquido, la cual, a su vez, vara en sentido inverso a laviscosidad.


7/20

5En efecto, es preciso que intervenga el factor de forma o de esfericidad del conjunto

partcula burbuja de gas, que, en las anteriores ecuaciones de Stokes y de Newton,se asimila a una esfera. La influencia favorable del dimetro o del tamao del

conjunto partcula burbuja de gas no debe hacer olvidar que, en el caso de laflotacin de partculas ms pesadas que el lquido, la superficie especfica es decir,la relacin superficie/ volumen o superficie/masa disminuye cuando aumenta eldimetro. Se obtiene, as, para una misma cantidad de aire fijado por unidad desuperficie una reduccin del factor (e s); intervienen, por lo tanto, los dos

parmetros. El tamao de las bolas de aire o burbujas es muy importante en laflotacin, pues bolas pequeas, adems de presentar mayor superficie para una mismacantidad de aire, necesitan desplazar menor cantidad de agua de la superficie de la

partcula donde se van a adherir. La relacin entre el tiempo de contacto entre lasbolas y las partculas en una cmara de flotacin depende de la velocidad ascensionalde las bolas, que, a su vez, es proporcional al cuadrado del dimetro de las mismas.

El pH tambin puede influir en el tamao de las bolas formadas en el interior de lacmara de disolucin, como se muestra en la figura 8-3.


8/20

6

SISTEMAS DE FLOTACINCualquier sistema de flotacin debe presentar las siguientes caractersticas:

Generacin de bolas de tamao apropiado en relacin con las partculas que sedesea remover.

Adherencia eficiente entre las bolas de aire y las partculas en suspensin. Separacin adecuada del material flotante.

La flotacin puede ser realizada por aire disperso, por bolas generadas a travs delproceso electroltico y por aire disuelto, cuyas caractersticas principales son

presentadas a continuacin.

Flotacin por aire disperso

En estos sistemas usualmente se emplean rotores que promueven, simultneamente,dispersin, aireacin y agitacin de la suspensin, con produccin de bolas de aireque tienen cerca de un m de dimetro. Es posible, tambin, el uso de un medio

poroso para difundir el aire, aunque las bolas resultan con un dimetro mayor (~50m). La flotacin por aire disperso comnmente es utilizada en la industria minera.

Flotacin electrolticaLa oxidacin andica del ion clorato de una suspensin con pH alrededor de 7,5 con

produccin de ion hipoclorito y oxgeno ha sido investigada como unidad degeneracin de las bolas en la flotacin de suspensiones en las que fueron usadoscloruro frrico como coagulante primario y polmero orgnico como auxiliar defloculacin. Este sistema requiere investigaciones futuras que tengan en cuenta,

principalmente, la calidad del agua por tratar.


9/20

7

Flotacin por aire disuelto

La flotacin por aire disuelto ha sido uno de los procesos ms estudiados en eltratamiento de las aguas residuales. Actualmente, tambin ha sido muy investigado enel tratamiento de aguas de abastecimiento.

Hay tres tipos bsicos de sistemas de flotacin:

a) con presurizacin parcial del afluente (figura 8-4);b) con presurizacin total del afluente (figura 8-5);c) con presurizacin de la recirculacin (figura 8-6).

Entre los tipos de flotacin mostrados en las figuras 8-4 a la 8-6, aquella conpresurizacin de la recirculacin es la ms aconsejable en el tratamiento de las aguas,pues los flculos podran romperse en la bomba.


10/20

8

PARMETROS DE PROYECTOS

Los proyectos de sistemas de flotacin por aire disuelto dependen de la concentracinde partculas suspendidas, cantidad de aire, unidad de saturacin, velocidadascensional de las partculas, tasa de aplicacin y tratamiento qumico.

Es posible que otras caractersticas como el tamao y la distribucin de tamaos delas partculas puedan influir en la eficiencia de la flotacin, pero ello todava necesitaser investigado.


11/20

9Relacin aire slidos

La relacin aire slidos en un sistema de flotacin por aire disuelto conpresurizacin de la recirculacin est dada por la siguiente frmula:

Donde:

Aar/Sso: cantidad de aire/cantidad de slidos (mg/mg).

Sar: solubilidad del aire en el agua, en funcin de la temperatura, la altitud y lapresin atmosfrica (mL/L).F: fraccin de aire disuelto a la presin P.P: presin atmosfrica (atm).Sa: concentracin de slidos suspendidos (mg/L).Frec: caudal de recirculacin (m3/s).Qaf: caudal afluente (m3/s).

La ecuacin 5 fue propuesta para espesamiento de lodos en sistemas de tratamiento deaguas residuales, en que la concentracin de slidos suspendidos, en general, erasuperior a 1.000 mg/L. En el tratamiento de aguas de abastecimiento, en que la

flotacin puede ser empleada con xito, cuando el color verdadero es elevado enrelacin con la turbiedad, o cuando la densidad de algas fuera alta, la relacin Aar/Ssoser, probablemente, mayor, llegando a valores prximos a la unidad, pues laconcentracin de flculos es relativamente baja (raramente excede de 500 mg/L), loque exige mayor cantidad de aire para obtener un elevado numero de choques entrelas partculas y las bolas de aire. Segn las investigaciones realizadas por Zabel, lacantidad de aire es independiente de la concentracin de slidos y s depende delvolumen de agua a ser clarificado, cuando Sso es inferior a 1,000 mg/L.


12/20

10Cmara de presurizacin y recirculacin de agua clarificada

La cmara de saturacin de aire depende de la presin y del uso de elementos de gransuperficie especfica en su interior. La presin es usualmente mantenida entre 250 y500 KPa, la tasa de escurrimiento superficial vara de 1.000 a 2.000 m3/m2.d y eltiempo de retencin es inferior a 5 minutos.

En las figuras 8-8 y 8-9 se muestran dos tipos bsicos de cmaras de presurizacin. Eldispositivo de distribucin de agua presurizada en el agua que va a ser flotada es muyimportante, pues en la salida de este el agua presurizada es reducida a la presinatmosfrica. Se requiere el uso de difusores para que el aire disuelto forme micro

bolas con tamaos de entre 20 y 80 m. Entre las cmaras de presurizacin y deflotacin, es recomendable la instalacin de una vlvula reductora de presin, que

permita ajustar el caudal de recirculacin y la presin que va a ser mantenida en lacmara de presurizacin.

Se debe evitar que se produzca una turbulencia excesiva en la mezcla de las dosaguas, pues los flculos del agua floculada podran romperse. El caudal derecirculacin recomendado vara de 5 a 15% del caudal de agua que va a serclarificado.


13/20

11

En funcin del caudal de recirculacin y de la presin en el interior de la cmara depresurizacin, la cantidad de aire necesaria podra ser optimizada a travs de unaderivacin de la tubera de salida de esa cmara y de la instalacin de un dispositivo

para la medicin de la cantidad de aire y de agua, como se muestra esquemticamenteen la figura 8-10.

Cmara de flotacin

La cmara de flotacin puede ser de seccin rectangular o circular. En el caso decmaras rectangulares es recomendable la instalacin de una pantalla con un ngulode inclinacin de 60 con la horizontal y con 30 a 50 cm de largo, conforme semuestra en la figura 8-11. El ancho de la cmara depende del tipo de equipo usado

para el raspado del material flotante y rara vez excede de 8 metros.

El largo puede variar entre 4 y 12 metros siempre que no ocurran las situaciones A oC (vase la figura 8-11). En el primer caso, el largo es insuficiente, y en el segundo,hay deposicin de material flotante. La profundidad vara entre 1 y 3 metros,dependiendo del tipo de dispositivo para la distribucin de agua presurizada en el

interior de la cmara de flotacin.


14/20

12En la figura 8-12 se muestra el esquema de una cmara de flotacin circular. Lamezcla de agua presurizada con el agua por clarificar se hace en un punto prximo ala entrada de la cmara de flotacin, que en el centro posee un ducto tambin circular,

para conducir el agua a la parte superior y evitar cortocircuitos.

El material flotante es continuamente raspado hacia una o ms canaletas de coleccin.Mientras el agua hace un movimiento descendente, pasa por la parte inferior delcilindro intermedio y es colectada en la canaleta localizada en la periferia del cilindroexterno.

La cmara de flotacin, independientemente de la forma que tenga, es proyectada paraun tiempo medio de retencin comprendido entre 10 y 20 minutos y una tasa deescurrimiento superficial de 100 a 300 m3/m2/d. La calidad del agua cruda y lascondiciones de pretratamiento influyen tanto en el tiempo de retencin como en latasa de escurrimiento superficial, razn por la cual es fundamental realizar unainvestigacin antes de elaborar el proyecto definitivo.

PRETRATAMIENTO

La eficiencia de la flotacin depende del pretratamiento realizado y este, a su vez, estrelacionado con:

La calidad del agua cruda Tipo de coagulante primario Dosis y el pH de coagulacin Tipo y la dosis de polmero.

Adems de la mezcla rpida, un tiempo de floculacin comprendido entre 5 y 20minutos puede ser necesario para que los flculos alcancen un tamao de 0,5 y 1 mm,

considerado ideal para la flotacin


15/20

13

VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL SISTEMA FAD:

La creciente utilizacin de la FAD en todos los campos, se debe a las diversasventajas con relacin al proceso de coagulacin-sedimentacin. Entre otras pueden sercitadas:

Alta eficiencia (incluyendo cintica) en la remocin de slidos. Menor rea requerida para instalacin. El equipo de flotacin ocupa apenas una

fraccin del rea ocupada por unidades de sedimentacin (para capacidadessimilares).

Mayor eficiencia en la remocin de DBO que otros procesos de separacin.

Alta tasa de separacin (o flujo superficial). Existen unidades FAD modernas comcapacidad hasta de 40 m/h (m3/m2/h). Esto permite su aplicacin en efluentesvoluminosos.

Remocin de microorganismos y precipitados difciles de sedimentar y filtrar.

Las desventajas observadas son:

Comparada con la sedimentacin, la FAD es ms sensible a variaciones detemperatura, concentracin de slidos en suspensin (> 3-4 %), recargashidrulicas y principalmente a variaciones en las caractersticas qumicas y fsicoqumicas de los slidos en suspensin.

Costos operacionales elevados, principalmente cuando existe necesidad de unriguroso control automtico, de parmetros y dosis de reactivos.


16/20

14

DESCRIPCION DEL EQUIPO:

ACCESORIOS:CODOS: 19

NUDOS: 5

UNIONES: 3

REDUCTORES: 2

VALVULAS: 8

TES: 6

TANQUE: 1

BOMBA: 3

MANOMETROS: 4

COMPRESOR DE

AIRE:1

VALVULA CHEQUE: 1


17/20

15

CALCULOS


18/20

16

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

La eficiencia del equipo de flotacin por aire disuelto, se da por la concentracinde partculas suspendidas, cantidad de aire, unidad de saturacin, velocidadascensional de las partculas, tasa de aplicacin, tratamiento qumico el cual esnecesario que se haga al inicio para que el equipo tenga mas eficiencia.

Siendo FAD una operacin que ayuda a separar los slidos del lquido mucho msrpido y en menos rea de trabajo, es un equipo que se utiliza mucho en la

industria.

FAD a diferencia de la decantacin, esta separa los slidos en mayor proporcindebido a que el aire disuelto ayuda a desprenderlos.

RECOMENDACIONES

Realizar los clculos pertinentes en las unidades consistentes.


19/20

17

BIBLIOGRAFIA

http://www.supercable.es/~urso/daf.htm

http://www.cepis.org.pe/bvsatr/fulltext/tratamiento/manualI/tomoII/ocho.pdf

www.monografias.com/trabajos16/tecnicas-flotacion/tecnicas-

flotacion.shtml

Tratamiento de Aguas Residuales R.S. RAMALHO


20/20

INDICE

OBJETIVO 1

TEORIA 2 11VENTAJAS 12

DESCRIPCIN DEL EQUIPO Y ACCESORIOS 13

CALCULOS 14

CONCLUSIN Y RECOMENDACIN 15

BIBLIOGRAFIA 16

Reporte de Fad Jose

Documents

Transcript of Reporte de Fad Jose