Este documento describe diferentes métodos de tratamiento y disposición de lodos, incluyendo operaciones preliminares, espesamiento, estabilización, tratamiento térmico, digestión y deshidratación. También describe el tratamiento preliminar de aguas residuales, incluyendo tamizado grueso, homogeneización de caudales y remoción de grasas y aceites. Por último, explica conceptos como potencia disipada en la mezcla y parámetros de diseño para mezcladores mecánicos y sistemas de mezcla rápida.

1. METODOS DE TRATAMIENTO Y DISPOSICION DE LODOS.
 Operaciones preliminares:
Bombeo de lodos, trituración de lodos, homogeneización y almacenamiento de lodos.
Espesamiento: Por gravedad
Centrifugación
Espesamiento con filtro de banda
Espesamiento con filtro de tambor rotatorio.
Estabilización, tratamiento térmico, digestión anaerobia, digestión aerobia, compostaje,
deshidratación, centrifugación, filtro de banda, filtro de prensa, lecho de secado de lodos,
aplicación en el suelo o relleno sanitario.
TRATAMIENTO PRELIMINAR DE AGUAS RESIDUALES (PRETRATAMIENTO)
Objetivos:
1. Acondicionar el agua residual para ser tratada
2. Remover materiales que pueden inferir con los equipos
3. Reducir la acumulación de materiales en los procesos ubicados aguas abajo.
El problema operacional más serio que se presentan en sistemas individuales locales se
relaciona con el arrastre de sólidos, grasas y aceites, debido a deficiencias en el diseño o
falta de un apropiado mantenimiento, el uso de cámaras de filtración para efluentes de
tanque séptico a reducido en forma significativa el vertimiento de sólidos suspendidos
totales, grasas y aceites, la presencia de grasas y aceites ocasionan fallas en las unidades
de tratamiento como filtros de arena intermitentes o con recirculación.
El tratamiento preliminar consta de tamizado grueso, dilaceración, remoción de arenas,
remoción de grasas y aceites, homogeneización de caudales y remoción de sólidos totales.
TAMIZADO GRUESO (CRIBADO)
Los residuos sólidos generados en el tamizado grueso, los cuales son recolectados sobre
rejillas con separación de media pulgada o más, están compuestos básicamente de

2. residuos sólidos como rocas, ramas, pedazos de madera, hojas de arboles, papel, plásticos,
trapos y también puede retener algo de materia orgánica como residuos de comida, heces,
etc.
La acumulación de grasas y aceites en estos sistemas puede convertirse en un serio
problema, sobre todo en las zonas de clima frio.
En la siguiente tabla se presentan datos típicos sobre cantidades esperadas de residuos
gruesos en plantas centralizadas de tratamiento, servidas por alcantarillado convencional.
ESPACIAMIENTO
ENTRE BARRAS
(IN)
CONTENIDO DE
HUMEDAD
PESO ESPECIFICO
(lb/ft3)
VOLUMEN DE
RESIDUOS DE
TAMIZADO (ft3)
0.5 60-90 40-68 7
1.0 50-80 40-68 3
1.5 50-80 40-68 1.5
2 50-80 40-68 0.75
Las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales pueden o no requerir de
rejillas según las características de los residuos. Las partículas suspendidas mayores a
0.64cm pueden removerse más económicamente mediante el cribado.
Las rejillas finas son generalmente del tipo de diseño o tambor.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
La información básica para el diseño de rejillas de limpieza manual o mecánica se
presenta en la siguiente tabla.
PARAMETRO UNIDAD LIMPIEZA MANUAL LIMPIEZA
MECANICA
Tamaño de la barra
Ancho
Profundidad
IN 0.2-0.6 (0.5-1.5cm) 0.2-0.6 (0.5-1.5 cm)
IN 1.0-1.5 (2.5-7.5cm) 1.0-1.5 (2.5-7.5 cm)

3. Espaciamiento de
barras
IN 1.0-2.0 (2.5-5.0cm ) 0.6-3.0 (2.5-5 cm)
Inclinación con la
vertical
Grados 30-45 (30-45) 0-30
Velocidad de
aproximación
ft/seg 1.0-2.0 (0.3-0.6m/s) 2.0-3.25 (0.6-1m/s)
Perdidas admisibles IN 6.0 ( 15cm) 6.0 (15cm)
Las perdidas hidráulicas a través de rejillas son una función de la velocidad de
aproximación del fluido y la velocidad de flujo a través de los barrotes. Las pérdidas de
carga a través de una rejilla se pueden estimar por medio de la siguiente ecuación:
hL=
hL=perdida de carga (ft,m)
0.7= Coeficiente empirico que incluye perdidas por turbulencia
V= velocidad de flujo a través del espacio entre barras de la reja (ft/s;m/s)
v= Velocidad de aproximación en (ft/s,m/s)
g= gravedad (ft/s2,m/s2)
Existe otra ecuación que me ayuda a encontrar la pérdida de energía en una rejilla limpia y
es la siguiente:
H=β (W/b)4/3hv Sen
hv=
H = Perdida de energía en metros
β = Factor de forma de las barras
β = 2.42 en Barras rectangulares de caras rectas
1.67 en Barras rectangulares con caras semicirculares
1.83 en Barras rectangulares con cara semicircular aguas arriba
1.79 en Barras circulares
W = ancho máximo de la sección transversal de las barras en metros
b= espaciamiento, separación mínima de las barras (m) (2.5 a 5)

4. hv = altura o energía de velocidad de flujo de aproximación (m)
= Ángulo de la rejilla con la horizontal
También se puede utilizar la expresión clásica para orificios
H =
Q= Caudal m3/s
C = Coeficiente de descarga 0.6 en rejillas limpias
A= Área efectiva del flujo de la rejilla en m2
EJERCICIO
Determinar las pérdidas de carga para una rejilla en la cual 50% del área
disponible para el flujo se encuentra obstruida por la acumulación de sólidos
gruesos. Considerar las siguientes condiciones:
Velocidad de aproximación 2ft/s
Velocidad a través de la rejilla limpia 3ft/s
Área de flujo para la rejilla limpia 2ft2
hL=
H=? 50% coef=0.6 hL= =
hL= 1/0.6 (0.253ft)
hL = 0.420 ft
Una rejilla de barras circulares de 2cm de diámetro instaladas con una inclinación
de 50° con la horizontal, espaciamiento libre entre barras 2.5cm, recibe un caudal
de 100lt/s con velocidad de 0.6m/s. determinar la perdida de energía a través de
la rejilla limpia, la perdida supuesta para diseño, el ancho del canal de
aproximación, la altura de la lamina de agua, la longitud de la rejilla y el numero de
barras requeridas.
Datos:
H=β (W/b)4/3hv Sen
50°, β=1.79 Barras circulares H=1.79 (2cm/2.5cm)4/30.02m Sen 50°
e= 2.5cm, Q= 100lt/s H=0.020m

5. v=0.6 m/s
hv=
hv= = 0.02m
Nota: En la práctica para diseño de estos equipos se adopta por lo menos una pérdida de
0.15m
Q=V*A
A=Q/V
A= (0.1m3/s)/(0.6m/s)
A= 0.17m2
Q=V*x*y A=x*y y=2x A=x*2x A=2x2
x=0.3m y=0.6m long rejilla
sen 50°=z/0.6m
z= sen 50°*0.6m Numero de barras
z=0.5m n*2+(n-1)2.5=30cm 2= diámetro de los barrotes
n=7.22 7 30cm = ancho
2.5 = separación entre rejas
HOMEGENEIZACION DE CAUDALES
La variación tanto del caudal como de carga que presentan casi todos los afluentes de las
plantas de tratamiento requieren de la homogeneización de caudales, para superar los
problemas de tipo operativo y para reducir el tamaño y los costos de las unidades de
tratamiento, ubicadas aguas abajo, la aplicación practica se da en plantas pequeñas que
experimentan variaciones considerables entre los valores máximo y promedio de caudal y
carga orgánica contaminante. Se la relación entre el caudal máximo y el promedio es de 2
o menos, la utilización de una unidad de homogenización puede que no resulte
económica.
Existen 2 tipos de unidades denominados: unidad en línea y unidad en derivación.
1. Unidad en línea
2. Unidad en derivación
La homogeneización se puede usar también para amortiguar las variaciones en el pH y en
la concentración de constituyentes tóxicos.

6. Para dimensionar el tanque es necesario realizar un análisis basado en un balance de
masas, es decir el volumen de aguas residuales que ingresa a la planta en un intervalo de
tiempo determinado, se compara con el volumen de agua promedio horario, calculado
para un periodo de 24 horas.
MEZCLA
Mecánicas
Hidráulicas
POTENCIA DISIPADA EN LA MEZCLA
Cuando mayor sea la energía suministrada en un fluido mayor será la turbulencia
generada y por tanto la mezcal resultante será mucho mejor. La potencia disipada por
unidad de volumen de líquido en la mezcla puede ser como parámetro para medir la
eficiencia en la operación.
G=
G= Gradiente medio de velocidad (seg-1)
P= Potencia necesaria (ft lb/s) (watt)
= Viscosidad dinámica (Ns/m2), (kg/m seg), (lb seg/ft2)
V= Volumen del floculador (ft3,m3)
Viscosidad dinámica (kg/m seg)
= viscosidad cinemática (m2/s)
densidad kg/m3
Al multiplicar ambos lados de la ecuación por el valor del tiempo teórico de retención (td)
se obtiene lo siguiente.
Q = V/t td=V/Q
G td = td
G td = V/Q
G td = 1/Q ( )
EJERCICIO
Determinar la potencia teórica necesaria a 60° F usando la ecuación si a
60°F = 2.359X10-5 lb.s/pie2, b) Temperatura 4.4°C
a) G=100s-1

7. 2832 m3 G=
T= 15.6 °C =( T=15.6°C 1.1111x10-
3kg/m seg
G2= P/
G2 =P
P=(100seg-1)2 (1. 1111x10-3kg/m seg) * 2832 m3
P = 31.47 KW
b) T= 4.4°C 1.5674x10-3kg/m seg
P = 44.39
Cuando la temperatura del agua baja, la viscosidad aumenta y se requiere de mayor
potencia.
Según Rushton la potencia requerida para establecer condiciones de turbulencia
completa en un tanque de mezcla rápida, el número de Reinolds debe ser mayor a
10000
N Re=
Donde:
Diametro del impulsor (m)
Velocidad de rotación rps
Densidad del fluido (kg/m3)
Viscosidad dinámica (kg/m s)
N Re Flujo Laminar
N Re Flujo Turbulento
 MEZCLADORES MECÁNICOS (HELICE Y TURBINA)
En flujo laminar

8. P= K n2 D3
En flujo turbulento
P= K n3 D5
Donde:
P = Potencia necesaria (W)
K= Constante depende del impulsor
= Viscosidad
= Densidad
n = r.p.s.
D = Diámetro del impulsor
NOTA: Un impulsor de hélice en movimiento giratorio describe una hélice en un
fluido, dependiendo de la inclinación de las aletas de la hélice, el fluido será
desplazado longitudinalmente una distancia fija en cada revolución del impulsor.
La relación entre dicha distancia y el diámetro del impulsor recibe el nombre de
“pitch”, el impulsor tiene un pitch cuadrado cuando esta relación es igual a 1.
La gradiente de velocidad tiene una relación con las revoluciones y según
Letterman para optimizar la mezcla se puede usar la expresión siguiente:
GTo C1.46=5.9X106
Donde:
G= Gradiente de velocidad
To= Tiempo optimo de mezcla rápida en segundos
C= Dosis de alumbre o floculante (mg/lt)
TIEMPO DE CONTACTO Y GRADIENTE DE VELOCIDAD PARA MEZCLA RAPIDA
Según el manual de diseño de plantas de tratamiento de la AWWA
TIEMPO DE CONTACTO (s) G (s-1)
20 1000
30 900

9. 40 790
700
INSFOPAL recomienda para el diseño de mezcladores rápidos, mecánicos, tiempo
de retención de 10 a 90s, numero de Reinolds 100000; velocidad tangencial de las
paletas 0.06m/s.
ARBOLEDA: para mezcladores hidráulicos son más aconsejables gradientes de
velocidades entre 100 y 200 seg-1 y cuando se usa canales Parshall como sistema
de mezcla rápida la descarga debe ser libre y la profundidad del agua en las zonas
convergentes de la canaleta debe hacerse mayor a 35cm.
Para canaleta o canales de ancho de garganta mayor o igual a 30cm con lo cual se
obtienen perdidas de energía mayor de 10.5cm
RELACION Y CONDICIONES
2
2.7 3.9
0.9
Donde
d= diámetro impulsor
H= altura de liquido
L= diámetro del tanque
h= altura del tanque
EJERCICIO
Hallar las dimensiones de un mezclador rápido, equipado con una turbina
de 6 aletas planas para una planta de purificación que trata 500lt/s, la dosis
óptima es 50mg/lt, la temperatura media del agua es 15°C.
Datos
Turbina 6 aletas
Q = 500lt/s GTo C1.46=5.9X106

10. Dosis = 50mg/lt G=
T= 15°C G=
G= 975.7 s-1
Q =
Q = V/t
V= Q*t
V = 0.5 m3/s * 20seg
V= 10 m3 10m3 100
X 10% X=1m3
10m3+1=11m3 Volumen de diseño
Diámetro impulsor = 1/3 diámetro del tanque
d=1/3 D
D=3d
D/d=3
Altura del tanque H= D diámetro del tanque V= Ho*A
HD=2D V =
H=3.82m V=
V = (2
D=
D= 1.91
Diámetro del impulsor
d=1/3 D
d= 1/3 (2m) Anchura palas impulsor
d=0.7m q=1/5 d
Altura del impulsor q=1/5 (0.7m)

11. H1=d q=0.14m
H1= 0.7 m
Longitud palas del impulsor Numero de deflectores = 4
r=1/4d
r=1/4(0.7m)
r=0.2m
Diámetro disco central Anchura de los deflectores
S=1/4(2m) Ws=1/10D
S=0.5m Ws=1/10(2m)
Ws=0.2m
Potencia
T= 15°C =1.11x10-3Kg/m s
P=G2*V* P= (975.7seg-1)2*(10m3)*(1.11x10-3kg/m s) P= 10567
W 10.57KW
10567 100% (Regla directa)
X 80% x=13208.75W
1hp=0.74570KW 13208.75 17.71hp
P=K n3 D5
n= n= n=1.45 r.p.s. 87 r.p.m.
Ecuación de relación de transmisión
i=
d2=diámetro de la polea de conducido
d1=diámetro de la polea del conductor
n1=r.p.m. del conductor
n2=r.p.m. conducido

12. z2= numero de dientes del engranaje o catalina conducida
z1=numero de engranaje o catalina conductor
w1= velocidad angular conductor
w2= velocidad angular conducido
MEZCLA RAPIDA EN VERTEDEROS RECTANGULARES
La metodología de cálculo fue formulada por Richter con las siguientes
limitaciones:
1. Vertedero rectangular sin contracciones laterales en caída libre
2. Relación P/hc la menor posible para reducir la perdida de energía en la
caída libre de la lamina vertedora.
3. Para que el vertedero rectangular pueda ser usado como aforador la
relación P/hc debe ser mayor de 3
4. En plantas pequeñas caudal constante y flujo por gravedad
Para asegurar una dispersión homogénea y continua del coagulante, el coagulante
debe aplicarse sobre la sección 1, a una distancia Lm del vertedero y no es
recomendable la aplicación del coagulante a una distancia menor de Lm porque
haría que parte del agua cruda recibiese una dosis mayor de coagulante y la
restante una dosis menor, cuando la lamina de agua llega al fondo se divide en
secciones de flujo laminar y turbulento.
El chorro secundario arrastra parte del agua hacia el punto A haciendo que parte
del agua cruda reciba mas floculante por lo que no es recomendable.

13. La distancia Lm puede calcularse aproximadamente por la ecuación de Scimeri en
función de la altura del vertedero P y la altura de la lámina de agua H
Lm es igual: Lm=1.45 P0.54 H0.46 Pared delgada
El valor de Lm se incrementa para tener en cuenta la distancia adicional
correspondiente el ancho de la lamina vertiente en el punto de reposo.
Para vertederos rectangulares de pared gruesa se usa la ecuación, deducida
experimentalmente:
Lm=4.3 P0.1 hc0.9 Pared gruesa
La profundidad crítica hc resulta de la siguiente expresión:
hc= q= Q/B
Donde:
hc=profundidad critica
g= gravedad
q = caudal por unidad de ancho del vertedero.
Q= caudal
B= ancho del vertedero
Cuando hay resalto, la profundidad del agua en la sección 1 debe estar relacionada con la
profundidad crítica (hc) por la ecuación de White
Las profundidades antes y después del resalto h1 y h2 están relacionadas entre si por la
siguiente expresión.
F1=
Donde
V1= Velocidad en el punto 1
g= gravedad
F1= Numero de Froud

14. Para que haya resalto estable y mezcla eficiente el número de Froud debe estar
comprendido entre 4.5 y 9; el valor de V1 y V2 se calcula por las siguientes expresiones:
h= metros
La longitud del resalto Lj se calcula con la fórmula de Smetana
Lj=6 (h2-h1)
El tiempo de mezcla T se calcula
T= Vm= Vm=Velocidad media
Y la gradiente de velocidad
G=
Donde
viscosidad dinámica
T= tiempo de mezcla
G= gradiente de velocidad
Densidad del agua
h= Perdida de energía
EJERCICIO
Calcular el gradiente de velocidad y el tiempo de mezcla rápida del vertedero
rectangular sin contracciones esquematizado en la figura para un caudal de
120lt/s, una 1.307x10-3 N/s m2
Datos:
G=?
T=?
Q= 120Lt/s 0.12m3/s
= 1.307x10-3Nseg/m2
q= Q/B q= q= 0.24m3/s
hc= hc= hc=0.18m 18cm

15. h1=0.065m
h1=0.065m 65cm
V1=q/h1 V1= V1= 3.69m/s
F1= F1= F1= 4.62
h2=0.39m
V2= q/h2 V2= V2=0.62m/s
T=Lj/Vm T= 1.95m/2.16m/s T=0.90s
h=0.34m
Lj= 6 (0.39-0.065)m Lj=1.95m
Vm = Vm = Vm= 2.16m/s
= 9800kg/m2s2
G= G= G=1683 s-1
Calcular la G y el tiempo de mezcla rápida del vertedero rectangular sin
contracciones de la figura, que sirve como mezclador para un caudal de 350lt/s, el
ancho del canal es igual a 0.70m y la altura P del vertedero sobre el fondo del canal
es 2m, suponga una viscosidad dinámica de 1.307x10-3 Ns/m2
Datos:
G=?
T=?
Q= 350lt/s
Ancho canal=0.70m
P=2m
q= Q/B q= q= 0.5m3/s
hc= hc= hc=0.29m

16. V1=q/h1 V1= V1= 5m/s
h1=0.1m
F1= F1= F1= 5
h2=0.66m
V2= q/h2 V2= V2=0.76m/s
T=Lj/Vm T= 3.36m/2.88m/s T=1.17s
h=0.67m
Lj= 6 (0.66-0.1)m Lj=3.36m
Vm = Vm = Vm= 2.88m/s
= 9800kg/m2s2
G= G= G= 2072 s-1
AIREACIÓN
En tratamiento de aguas se entiende por aireación al proceso mediante el cual el agua es
puesta, en contacto íntimo con el aire, con el propósito de modificar las concentraciones
de sustancias contenidas en ellas.
Las funciones más importantes de la aireación son:
1. Transferir el oxigeno al agua para aumentar el OD
2. Disminuir la concentración de CO2
3. Disminuir la concentración de H2S
4. Remover gases como: metano, cloro y amoniaco

17. 5. Oxidar hierro y manganeso
6. Remover sustancias volátiles productoras de olores y sabores
7. Degradar materia orgánica cuando el tratamiento secundario por bacterias
aerobias.
FUNDAMENTACION TEÓRICA
De acuerdo con la primera ley de dilución de Fick la tasa de cambio en la concentración de
una sustancia volátil se expresa por la siguiente ecuación:
=tasa de cambio en la concentración (mg/l s)
K= coeficiente de transferencia de la sust. Volátil (m/s)
A= área de contacto entre la fase gaseosa y fase liquida (m2)
V=volumen de la fase liquida (m3)
Cs=concentración de saturación del gas en el liquido (mg/l)
C= concentración de gas o sustancia volátil en el liquido (mg/l)
La ecuación anterior indica que la tasa de cambio en la concentración del gas durante la
aireación es directamente proporcional al área de contacto A, al déficit de saturación y al
coeficiente de transferencia e inversamente proporcional al volumen del líquido expuesto.
En la desorcion o liberación de un gas o sea cuando la concentración del gas disminuye
con el tiempo o se desgasifica una solución sobresaturada, la taza de difusión (dc/dt)
aumenta a medida que la concentración disminuye.
En la absorción o sea cuando la concentración del gas aumenta con el tiempo o periodo de
aireación la ecuación es diferente.
C =Cs+(Co-Cs) Desorción
C= Cs – (Cs-Co) Absorción

18. Donde:
C=concentración del gas para un tiempo L
Co= concentración inicial en el liquido para un tiempo
t= tiempo de aireación
= área
V= Volumen
AIREADORES DE FUENTE O SURTIDORES
Consisten usualmente en una serie de toberas fijas, sobre una malla de tuberías, las cuales
dirigen el agua hacia arriba verticalmente o en ángulo inclinado, de tal manera que el agua
se rompe en gotas pequeñas, tiene un gran valor estético pero requiere un área grande.
La velocidad inicial de una gota emergente de una tobera u orificio esta dado por la
siguiente ecuación:
Vo=
La descarga por la expresión:
Q=Cd A
Vo= velocidad inicial
g= gravedad
h = energía total sobre la tobera (m) generalmente de 1.2-9; 7.1-14.2
Cd= Coeficiente de descarga. Determinado experimentalmente para la boquilla según su
tipo y forma generalmente (0.75-0.95)
Cc= Calculado en base a regresiones lineales
A= Área de la tobera en m2
La trayectoria de un chorro de agua en el aire puede analizarse aplicando el teorema de
Bernoulli

19. x= Vo x t
x = (Vo Cos )
y= Vo y t – g(t2/2)
Vo2= Vox2+Voy2
El tiempo teórico de exposición de una gota de agua estará dada por la siguiente ecuación:
t= 2Vo Sen / gt= 2 Cd Sen Cd= Coeficiente de descarga
Por lo tanto para un valor de (h) dado t será máximo para el chorro vertical o sea para el
sen =1
Sin embargo en los chorros inclinados existe la ventaja de una trayectoria más larga y
menor interferencia entre las gotas al caer.
El tamaño, el numero y la distancia entre toberas depende de la energía o consumir
generalmente se usan toberas de 2.5 a 3.8cm de diámetro con descargas de 4.7 a 11lt/s.
Nota: en una bomba trifásica se le puede colocar un regulador de frecuencia para cambiar
V y variar Q.
Ya a presiones de 69 kPa, esparcidas de 0.6 a 3.6m, el área requerida varia de 0.11 y
0.32m2 por litro/s de agua esparcida.
EJERCICIO
Para airear adecuadamente agua se requiere mantener el agua en el aire 1.7s,
lanzándolos con una boquilla de 2.5cm de diámetro, el cd=0.85, la boquilla forma
un ángulo de 85°C con la horizontal. Hallar:
a) Velocidad inicial del flujo
b) Distancia hasta donde llega el chorro
c) Caudal por la boquilla
d) Presión de trabajo requerida.

20. t= 2Vo Sen / g Vo= t*g/2 Sen Vo= Vo= 8.4m/s
Ymax=(Vo Cos ) t Ymax=(8.4m/s Cos ) 1.7s Ymax=1.24 m
Q= Vo * A Q= 8.4m/s* Q= 0.0041 m3/s
Q= Cd A (Q)2= (Cd A )2 h= h=
h=4.5m 4.5m*1000kg/m3=4500kg/m2 4500kg/ m2 0.45Bars
Dada las condiciones del problema anterior hallar el área y las dimensiones de un aireador
para 300lt/s.
# Boquillas = # Boquillas = = 75
Espacio: 0.6 a 3.6m
Distancia de tubo a tubo 1.5m
Se colocara 7 filas con 11 boquillas cada una
Distancia entre boquillas 0.6m
Tubo de diámetro = 1 IN 0.032m
DISEÑO DE AIREADORES DE BANDEJAS MULTIPLES
Un aireador de bandejas múltiples consiste en una serie de bandejas equipadas con
ranuras, fondos perforados o mallas de alambre, sobre las cuales se distribuye el agua se
deja caer a un tanque receptor en la base. En muchos aireadores de bandeja se coloca
medio grueso de coque, piedra, ladrillo triturado o cerámica, de 5-15 cm de diámetro, para
mejorar la eficiencia del intercambio de gases y la distribución del agua; en plantas de
remoción de hierro y manganeso, para usar el efecto catalítico de los depósitos de hierro y
manganeso. Generalmente se usan de 3 a 9 bandejas, comúnmente 3 a 5; el espaciamiento
entre bandejas es de 30 a 75 cm. el área requerida para las bandejas varía entre 0,05 a
0,15 m2 por L/s de agua tratada, generalmente menos de 0.06 m3. Otros autores
especifican medio de contacto de 3 a 6 cm de diámetro, separación entre bandejas de 30 –
60 cm y 3,5 a 7,0 L/s por cada m2 de lecho de contacto. La altura del aireador de bandejas
suele ser de 2 a 3m.

21. La ventilación es un factor importante en el diseño de estos aireadores y debe estudiarse
cuidadosamente para la selección del sitio de localización. La corrosión, la formación de
lamas biológicas y crecimientos algales son factores de importancia en el diseño de
aireadores; por ello, se construyen con materiales durables como acero inoxidable,
aluminio, concreto o maderas resistentes. Los crecimientos biológicos y de algas pueden
controlarse mediante tratamiento del agua cruda con cloro y sulfato de cobre. La remoción
de CO2 en estos aireadores puede calcularse, aproximadamente, por la formula de Scott.
Cn = Co x 10-kn
Donde:
Cn = Concentración de CO2 en mg/L después de pasar por n bandejas
Co = Concentración original de CO2, mg/L
n = Numero de bandejas
k = 0,12 – 0,16, constante que depende de la ventilación, temperatura, turbulencia y
característica de la instalación. La aireación raras veces reduce el CO2 a menos de 4,5
mg/L.
Factores de diseño utilizados para aireadores de bandejas se incluyen en el cuadro a
continuación:
PARAMETRO VALOR UNIDAD
Carga hidráulica 550 -1800 m/d
(Caudal/área total de bandejas) <700 m/d
300-600 m/d
500-1600 m/d
120 m/d
60-300 m/d
<300 m/d
600-1200 m/d
Numero de bandejas 3-5
4-6
>3
Altura total del aireador 1,2-3 m
Lecho de contacto

22. Espesor 15-30 cm
Coque o piedra, diámetro 4-15 cm
Coque o piedra, diámetro 5 cm
Esferas de cerámica,
diámetro
5-15 cm
Orificios de distribución,
diámetro
5-6 cm
5-12 cm
Separación entre orificios 2,5 cm
2,5 – 7,5 cm
Profundidad de agua en la
bandeja
15 cm
Separación entre bandejas 30-75 cm
<30 cm
Eficiencia en remoción de CO2 30-60%
EJERCICIO
Un aireador de bandejas tiene las siguientes características:
Bandejas de laminas perforadas de 0.76x2.1m cada una, medio de contacto de 2.5 a 5cm
de diámetro de altura de la entrada del agua, 2.4m y separación entre bandejas de 0.6m.
Calcular en l/s el Q que puede tratar dicho aireador si la carga debe ser de 5 lt/m2s o
también 432m/d.
4 bandejas A= 0.76 x 2.1m x bandeja
A= 1.6m2
Área total = 1.6 m2 * 4
Área total= 6.4 m2
Q= Carga m/d * Área m2
Q= 5lt/ m2s * 6.4 m2
Q = 3.2lt/s
Diseñar un aireador de 2 bandejas para un caudal máximo de 5lt/s

23. Datos: 0.8m3/min m2 0.013m3/s m2
Q= 5lt/s 0.005m3/s
Espaciamiento = 25mm 0.025m
= 5 mm 0.005m
Q= Cc*A A= A= A= 0.38 m2 2 bandejas A=0.38/2 =0.19
m2
a=2b A=a*b A= 2b*b A=2b2 0.19m2=2b2
b= b= 0.31m a=2b a=2(0.31m) a= 0.62m
Numero de agujeros por fila
N(
N(
0.005m N+0.025m N = 0.62m -0.025m
N (0.005m+0.025m)=0.60m
N=20
Numero de agujeros por columna
N columnas= Nc= Nc=10
Total agujeros = 20*10= 200
Espacio entre los extremos
Ee=
Ee=
Ee= 0.02m
Área del agujero
A= A= A=0.00002m2
Velocidad
V= Q/A*#agujeros V= (0.005m3/s)/(0.00002m2*200) V= 1.25m/s

24. Determinar la altura de la cascada con escalones de aireación requerida para
oxigenar agua con una temperatura de 20°C, sugonga un efluente de aguas
residuales con 0.0mg/l de oxigeno disuelto, se desea elevar el oxigeno a 5mg/lt.
H=?
Cs=9.27mg/lt
H= H= H=1.98m
R= R= R=2.2 a= 0.8 Aguas Residuales
b= 1.1 escalones
Altura escalones= 20cm
Número de escalones = 10
Longitud = 45cm
Construir escalones de 20cmx45cm de longitud
DISEÑO DE AIREADORES EN CASCADAS Y VERTEDEROS (AGUA EN AIRE)
En este tipo de aireadores el agua se deja caer, en láminas o capas delgadas, sobre uno o
más escalones de concreto. El aireador de cascada produce una pérdida de energía grande,
pero es muy sencillo. Con una cascada y 40cm de profundidad de suministro se pueden
airear 9000 m3/d de agua con remociones del 50-60% de CO2-.
El aireador de cascadas se diseña como una escalera; entre más grande sea el área
horizontal más completa es la aireación. La aireación ocurre en las áreas de salpicamiento
en forma similar a la que ocurre en un rio turbulento; por ello se acostumbra colocar
salientes, bloques o vertederos en los extremos de los escalones.
La carga hidráulica de estos aireadores puede ser de 10-30 L/s. m2 u 864-2592 m/d,
donde la carga hidráulica es la relación entre el caudal aplicado y el área horizontal del
aireador; la altura de los escalones, de 20-40cm, y la altura total, de 1-3 m.
La aireación en vertederos y aliviaderos es factible cuando existe suficiente energía
disponible; en ese caso el sistema es económico, no se requiere energía adicional y el
mantenimiento es sencillo. El sistema de aireación con vertederos es más eficiente que el

25. de aliviaderos. Es posible mejorar la aireación creando turbulencia, mayor relación de
área/volumen, cuando e agua cae libremente de un nivel superior a uno inferior que
cuando cae deslizándose sobre la cara del vertedero. La eficiencia del aliviadero también
puede aumentarse si se aumenta la rugosidad del canal o si se crea un resalto hidráulico.
En un vertedero, la aireación ocurre durante la formación de la capa agua-aire en la cresta
del vertedero en caída libre. La transferencia de gases se mejora por entrapamiento y
salpicamiento en la superficie inferior de agua. La oxigenación sobre un vertedero puede
calcularse por la siguiente ecuación:
lnr20 = K(D + 1.5 Hc)nqpHt
donde: r20= relación de déficit de oxigeno a 20° C
r20=
= Valor de saturación de OD a 20°C, mg/L
C0 = Concentración de OD antes de la caída, mg/L
C= Concentración de OD después de la caída, mg/
POTENCIA DISIPADA PARA AIREADORES NEUMATICOS
Cuando se inyecta aire en unidades de mezcla, aireación y floculadores, la potencia
disipada al ascender las burbujas del aire se puede estimar con la siguiente expresión:
P=Pa Va ln
Donde:
P=potencia disipada
Pa= presión atmosférica (lb/ft2; KN/m2)
Va= Volumen de aire introducido a Patm (ft3/s,m3/s)
Pc=Presión del aire en el punto de descarga (lb/ft2;KN/m2)
La ecuación anterior se desarrollo considerando que el trabajo realizado en la expansión
del aire inyectado bajo condiciones de compresión isotérmica. Si el Q del aire a Patm se
expresa en ft3/min o m3/min y la P se expresa en ft o m de columna de agua. La ecuación
se puede escribir de la siguiente manera:
P=kQa ln (h+34/34) S. ingles
P=kQa ln (h+10.33/10.33) S. Internacional
K= constante igual a 81.5 S. Ingles
K= constante igual a 1.689 S. Internacional
Qa= Caudal de aire a P. atmosférica

26. h= Presión del aire en el punto de descarga.
EJERCICIO
Determinar el Q teórico de aire necesario para realizar una aireación
neumática d e contenido de un reactor de 105ft3. Si la gradiente G es igual a
50s-1, supóngase que la temperatura del agua es 15.6°C. las dimensiones del
tanque son: largo 100ft, ancho 50ft, alto 20ft.
V R =100000 ft3 2833.86m3
G= 50s-1
T=15.6°C
Alto = 20ft 6.10m
P= G2 V P=(50s-1)2*1.141X10-3kg/ms*2833.86m3 P=8083.7W
P=8083.7W 8.083KW
Qa= Qa= Qa=10.30m3/min
Qa=10.30m3/min 363.5ft3/min
DISEÑO DE FLOCULADORES
CONSIDERACIONES:
La agitación del agua mediante mezcla hidráulica o mecánica produce gradientes
de velocidad cuya intensidad controla el grado de floculación producido. El
número de colisiones entre partículas está relacionado directamente con la
gradiente de velocidad.
Los floculadores hidráulicos de flujo horizontal se usan para plantas pequeñas,
caudales menores a 50lt/s, que se construyen más profundos de 2 a 3m para
plantas grandes.
En comparación con los floculadores mecánicos se puede señalar como
desventajas de los floculadores hidráulicos la alta perdida de carga y la poca

27. flexibilidad de control en el grado de mezcla para caudales variables, sin embargo
como ventaja el poco mantenimiento.
El tipo de agitador más usado es el de paletas.
Los criterios principales que controlan el proceso de floculación son: Intensidad de
mezcla (G) y periodo de agitación (t).
Según Camp Stein la relación básica para caracterizar el proceso de floculación es
N=
Donde
N= Gradiente de colisiones
G= Gradiente de velocidad
N1= Partículas en suspensión que causan turbiedad, generalmente de diámetro d1
N2= Partículas o flocs de tamaño d2
EJERCICIO
Determinar las características básicas de un floculador hidráulico de flujo
horizontal para un Q=70lt/s, se supone velocidades de 0.20m/s, tiempo de
30min
Datos
Q=70lt/s m3/s
V= 0.20m/s (Autor)
t=30min 1800s (pruebas de jarras)
a) Caudal, la distancia de recorrido
L= V*t

28. L= 0.20m/s * 1800s
L=360m
b) Volumen de agua
Q=V/t V=Q/t V= (0.07m3/s)/(1800s) V=126m3
c) Calculo del área transversal requerida de un canal entre bafles
a= V/L a=126m3/360m a=0.35m2
a=Q/V a=0.07/0.2m2 a=0.35m2
Para la distancia recomendada pro bafles de 0.45m INSFOPAL calculo la
profundidad.
d) Profundidad (d)
d= d= d=0.78m
e) Como la profundidad es menor que la altura calculada a 0.90m corrijo la
separación entre bafles
Separación entre bafles 0.45 d= d=1m
f) Asumimos un borde libre d+20cm profundidad =1-30m
El espacio libre entre los tabiques y la pared del tanque será de 1.5x0.35=0.53m,
por recomendaciones se adopta un espacio libre de 0.60cm, para un ancho útil de
la cámara del floculador de 3m la longitud defectiva de cada canal será: l= longitud
efectiva, l=3-0.60 =2.40m; por lo tanto el # requerido de canales será:
N= L/l N=360m/2.40m N= 150 canales
Suponiendo un espesor de cada tabique de 3cm. Las perdidas por fricción en el
tanque según la fórmula de Manning
H=hf+h hf= hf= hf=0.031m
E= N*espacio +(N-1)*espesor tabique
E=150*0.35+149*0.03 E=57m
Perímetro húmedo= 1+1+0.35=2.35m

29. Pérdidas adicionales
h= h= h=0.91m
Pérdidas totales 0.91m+0.031m=0.92m
Viscosidad cinemática= 1.139x10-6m2/s
Gradiente de velocidad
G= G= G=67s-1
Número de camp = Gt= 67*30*60 Gt=120600