UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA                FACULTAD DE INGENIERIA              PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL         ...
FILTRACION EN MULTIPLES ETAPASLa tecnología de Filtración en Múltiples Etapas (FiME) consiste en la combinaciónde procesos...
Figura 2. Procesos en FIMEA. Descripción de los componentesFiltros gruesos dinámicos (FGDi): incluyen una capa delgada de ...
Figura 3. Filtro grueso dinámico.Filtración Gruesa (FG)   • Los filtros gruesos de grava pueden ser de flujo horizontal o ...
Figura 5. Filtro grueso ascendente en serie.   • Los filtros gruesos han sido diseñados para producir un efluente con     ...
Figura 6. Filtro lento de arena para FIMEa. Válvula para controlar entrada de agua pretratada y regular velocidad defiltra...
Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D   7
Filtro grueso dinámico                   deLecho filtrante y de soporte:Para el lecho filtrante se recomienda la siguiente...
d) Caudal del filtro (Qf):Caudal del filtro (Qf) = Caudal total del filtro (Qt)/Número de unidades (N)e) Caudal total (Qt)...
Dimensionamientoa) Área superficial (As):Área superficial = Qd = b x L/N x VfDonde:As = m2Vf = m/hN = número de unidadesb ...
Donde, Ao = área del orificioAL = área lateral de la tubería.n = número de orificios                  arenaFiltros lentos ...
c) Longitud de unidad:L = (As*K)1/2d) Ancho de unidad:b = (As/K)1/2e) Velocidad de filtración real (VR):VR = Qd/(2*A*B)Pla...
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Filtracion fime

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  1. 1. UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL NOTAS DE AULA PLANTAS DE TRATAMIENTO -1604FILTRACION EM MULTIPLES ETAPAS –FIME-FUDNAMENTOS-DISEÑO. FIME-FUDNAMENTOS- Tatiana R Chaparro Ph.D 2012. 2012.
  2. 2. FILTRACION EN MULTIPLES ETAPASLa tecnología de Filtración en Múltiples Etapas (FiME) consiste en la combinaciónde procesos de filtración gruesa en grava y filtros lentos de arena. Esta tecnologíadebe estar precedida de un detallado proceso de análisis técnico, social y de lascapacidades locales de construcción y operación de la planta. En particular,constituye un factor crítico la disponibilidad de asistencia técnica a corto y medianoplazo.La FiME puede estar conformada por dos o tres procesos de filtración, dependiendodel grado de contaminación de las fuentes de agua. Integrada por tres procesos:Filtros Gruesos Dinámicos (FGDi), Filtros Gruesos Ascendentes en Capas (FGAC) yFiltros Lentos de Arena (FLA). Los dos primeros procesos constituyen la etapa depretratamiento, que permite reducir la concentración de sólidos suspendidos. En laFigura 1 se observan los procesos que integran la tecnología FIME.Figura 1. Procesos de la tecnología FIME.Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 2
  3. 3. Figura 2. Procesos en FIMEA. Descripción de los componentesFiltros gruesos dinámicos (FGDi): incluyen una capa delgada de grava fina en laparte superior y otra más gruesa en contacto con el sistema de drenaje de fondo. Elagua que entra en la unidad pasa sobre la grava y parte de ella es captada a travésdel lecho, hacia la próxima etapa de tratamiento. • Los filtros dinámicos son tanques que contienen una capa delgada de grava fina (6 a 13mm) en la superficie, sobre un lecho de grava más grueso (13- 25mm) y un sistema de drenaje en el fondo. • Se ha reportado una reducción del 23 al 77% en sólidos suspendidos en las unidades de FGDi, procesando agua cruda con sólidos suspendidos entre 7.7 – 928 mg/l y operando a velocidades de filtración entre 1 y 9 m/h. • Normalmente, la altura del filtro está alrededor de 0.6 a 0.8m. La cámara de filtración está construida en mampostería o concreto reforzado. La estructura de salida debe garantizar un flujo de agua y un caudal de lavado durante la limpieza superficial de la unidad.Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 3
  4. 4. Figura 3. Filtro grueso dinámico.Filtración Gruesa (FG) • Los filtros gruesos de grava pueden ser de flujo horizontal o vertical. Consiste en un compartimiento principal donde se ubica un lecho filtrante de grava. El tamaño de los granos de grava disminuye con la dirección del flujo. • Para el caso de un filtro de flujo ascendente se tiene un sistema de tuberías, ubicado en el fondo de la estructura, permite distribuir el flujo de agua en forma uniforme dentro del filtro. • Conforme funciona el filtro, los espacios vacíos se van colmatando con las partículas retenidas del agua, por lo cual se requiere una limpieza semanal controlada mediante las válvulas de apertura a la salida de la unidad.Figura 4. Filtro grueso ascendente en capas.Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 4
  5. 5. Figura 5. Filtro grueso ascendente en serie. • Los filtros gruesos han sido diseñados para producir un efluente con turbiedad menor de 10 a 20 UNT, o con menos de 5 mg/l de sólidos suspendidos para facilitar el proceso de tratamiento en las unidades de FLA e incrementar el tiempo de operación de esas unidades de tratamiento.Filtración Gruesa de Flujo Ascendente (FGA) • En un Filtro grueso ascendente el agua pasa a través del lecho de grava de abajo hacia arriba. Durante este paso las impurezas son retenidas por el filtro. La filtración de flujo ascendente tiene la ventaja que las partículas más pesadas son removidas primero en el fondo del filtro.La altura de un filtro grueso ascendente es usualmente inferior a 2 m. Aumentar laprofundidad del lecho de filtración incrementa la capacidad de almacenamiento de sedimentos y la eficiencia de la remoción, pero podría hacer la limpieza hidráulica más compleja.Filtración Lenta en Arena (FLA) • Consiste en un tanque con un lecho de arena fina, colocado sobre una capa de grava que constituye el soporte de la arena la cual, a su vez, se encuentra sobre un sistema de tuberías perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es descendente, con una velocidad de filtración muy baja que puede ser controlada preferiblemente al ingreso del tanque.Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 5
  6. 6. Figura 6. Filtro lento de arena para FIMEa. Válvula para controlar entrada de agua pretratada y regular velocidad defiltraciónb. Dispositivo para drenar capa de agua sobrenadante, “cuello de ganso”.c. Conexión para llenar lecho filtrante con agua limpiad. Válvula para drenar lecho filtrantee. Válvula para desechar agua tratadaf. Válvula para suministrar agua tratada al depósito de agua limpiag. Vertedero de entradah. Indicador calibrado de flujoi. Vertedero de salida.j. Vertedero de excesosk. Cámara de entrada a FLAl. Ventana de acceso a FLAB. Criterios de selección y de diseño • Periodo de diseño: 8 – 12 años • Periodo de operación: 24 horas • Mínimo numero de unidades: 2 • Caudal de diseño: Caudal máximo horarioPlantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 6
  7. 7. Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 7
  8. 8. Filtro grueso dinámico deLecho filtrante y de soporte:Para el lecho filtrante se recomienda la siguiente granulometría y espesor de capas.Dimensionamientoa) Número de filtros (N): Normalmente se consideran como mínimo 2 unidades paracasos de mantenimiento o falla de uno de los filtros.b) Área total del filtro (At): El área total del filtro se puede obtener del caudal deagua en m3/h y de la tasa de filtración.Área total del filtro (At) = Caudal total del filtro/Tasa de filtraciónDonde: Área total del filtro = m2Caudal total = m3/hTasa filtración = m3/m2/hc) Área del filtro de cada unidad (Af):Área del filtro de cada unidad (Af ) = Area total del filtro (At)/Número de unidades(N)Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 8
  9. 9. d) Caudal del filtro (Qf):Caudal del filtro (Qf) = Caudal total del filtro (Qt)/Número de unidades (N)e) Caudal total (Qt):Caudal total (Qt) = Qmd + R x Qmd(R = razón de flujo)f) Caudal de diseño (Qd):Caudal del diseño = Caudal total (Qt)/ Número de unidades (N)g) Caja de filtro: filtro:Relación largo/ancho: M = L/b, ambos en (m)Donde, b = ( Af / N )1/2Lf = L x 1.2 longitud de la caja de filtroEl valor de la caja de recuperación de arena (que debe ser 1/5 (20%) de la longituddel filtro) se debe sumar al valor de L. gruesosFiltros gruesos ascendentesPlantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 9
  10. 10. Dimensionamientoa) Área superficial (As):Área superficial = Qd = b x L/N x VfDonde:As = m2Vf = m/hN = número de unidadesb = ancho de la unidad (m)L = longitud de unidad (m)b) Sistema de distribución: Esta compuesto por un distribuidor y tuberías lateralescon orificios.n Ao/AL ≤ 0.42Donde,Ao = área del orificioAL = área lateral de la tubería.n = número de orificiosc) Sistema de drenaje:n Ao/AL ≤ 0.15Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 10
  11. 11. Donde, Ao = área del orificioAL = área lateral de la tubería.n = número de orificios arenaFiltros lentos de arenaLecho filtrante:El medio filtrante debe estar compuesto por granos de arena duros y redondeados,libres de arcilla y materia orgánica. La arena no debe contener más de 2% decarbonato de calcio y magnesio.Dimensionamientoa) Caudal de diseño (Qd): Se expresa en (m3/h)b) Numero de unidades (N): Mínimo dos unidades de filtraciónc) Área superficial (As):Área superficial (As) = Qd /N x VfDonde: As = m2Vf = velocidad de filtración (m/h)Qd = caudal de diseño (m3/h)N = número de unidadesb) Coeficiente de mínimo costo (K):K = (2*N)/(N+1)Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 11
  12. 12. c) Longitud de unidad:L = (As*K)1/2d) Ancho de unidad:b = (As/K)1/2e) Velocidad de filtración real (VR):VR = Qd/(2*A*B)Plantas de tratamiento – Tatiana R Chaparro Ph.D 12

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