TEORA DEL PROCESO DE

MEZCLA RPIDA

Ing. Lidia Canepa de Vargas

Asesora en Tratamiento de Agua para
Consumo Humano
 MEZCLA RAPIDA

DEFINICION
Esta etapa del proceso de coagulacin,
tiene como objetivo desestabilizar las
partculas, esto es, anular la carga
elctrica que impide juntarlas, para facilitar
su remocin.
 PARAMETROS DEL PROCESO
DE MEZCLA RPIDA

INTENSIDAD DE AGITACIN

TIEMPO DE RETENCIN
 GRADIENTE DE VELOCIDAD
(1) P = F V. donde :
F = A
A = x z
y tenemos que:
= x z y
Reemplazando en (1)
(2) P = V x z y / y = dv/dy
por lo tanto:
P/ = dv/dy y como = dv/dy
Reemplazando en (2)
2
(3) P dv

dy

como:
dv
G
dy
Se obtiene la ecuacin general de gradiente de
velocidad:
P P
G


donde () es la viscosidad dinmica
= volumen de la masa de agua
 GRADIENTE DE VELOCIDAD

Mezcladores Hidrulicos
P H Q (1)

P H Q
(2)

como:
Q 1

T
Sustituyendo en (2)
P H
(3)
T
como :
P
G2

Sustituyendo (3)
H
G
T

donde:

kg s / m2
Hm
Ts
Kg / m3
Mezcladores Mecnicos
Segn Rushton:
K q
P n3 D5NP
R NF
g

p q0
como: (rgimen turbulento)
NR > 10,000
K 3 5
P nD
g

Dividiendo por el volumen ()

P K n3 5
D
g
como:
P
G2

se obtiene:
Kn3D5
G
g

donde:
n rps
Dm
K5
g 9.81
Kg s / m2
m3
 COAGULACIN

MECANISMOS DE - ADSORCIN Y
NEUTRALIZACIN DE CARGA
COAGULACIN
PREDOMINANTES
EN TRATAMIENTO DE - BARRIDO E INTERACCIN
ENTRE EL COLOIDE Y EL
AGUA CON SALES HIDROXIDO PRECIPITADO
INORGNICAS
 COAGULACIN

ESPECIES HIDROLTICAS SOLUBLES

RPIDO RPIDO - LENTO
(10-4 -1 sec (1-7 sec)
AI2(SO4)3-14.3H2O AI(H2P)63++SO42-+H2O AI(HO)2++AI7(HO)174+ AI(OH)3(s)

ESPECIES SOLUBLES DE HIDRLISIS DOSIS ALTA DE

SOLUCION DE ALUMINIO (DOSIS BAJA DE SULFATO DE
SULFATO DE ALIMINIO) ALIMINIO

CORRIENTE DE AGUA (COLOIDE) coloide coloide

MUY RPIDO
10-4 SEC. ALTA
TURBIEDAD BAJA TURBIEDAD

AI(OH)
coloide AI7(OH)17 AI(OH)3

AI(OH)3

AI(OH) AI(OH)3
AI(OH)
AI7(OH)17 FLOCULADOR
AI(OH)3

coloide AI(OH)3
coloide
AI(OH)3
AI(OH)3 COAGULACIN
COAGULACIN POR ABSORCIN DE BARRIDO
AI(OH)3
IMPORTANCIA DE LAS CONDICIONES DE MEZCLA
RPIDA EN RELACIN A LOS MECANISMOS DE
COAGULACIN

Son importantes las

ADSORCIN condiciones de mezcla rpida:
intensidad y tiempo

Son importantes los aspectos

qumicos de la dosificacin.
BARRIDO
Las condiciones de mezcla
rpida son indiferentes

AMIRTHARAJAH (1982)
INFLUENCIA DEL GRADIENTE DE MEZCLA EN LA
COAGULACIN DE BARRIDO
AMIRTHARAJAH & MILLS (1984)

S. Aluminio = 30 mg/l
pH = 7.8
barrido ptimo

G = 300 s-1 Y
1,000 s-1

G = 160,000s-1

Tiempo - min.
 AMIRTHARAJAH (1982)
La tasa de desestabilizacin de los coloides es
mnima cuando:
Subrango inercial: n
i 1.33
d1

Subrango viscoso: n
v 2.0
d1

n = Dimensin de la micro escala de

turbulencia
d1 = Dimetro del coloide
DIAGRAMA ESQUEMTICO DE DESESTABILIZACIN,
DEBIDO A COAGULANTES ARRASTRADOS POR LOS
MICRO REMOLINOS. Amirtharajah, 1982

Rango viscoso

Rango inercial

DISIPACIN DE ENERGA
 CURVAS DE VARIACIN DE LA TASA DE
DESESTABILIZACIN DE 3m DE TAMAO PROMEDIO
TRATADAS CON CLORURO FRRICO
 CURVAS DE VARIACIN DE LA TASA DE
DESESTABILIZACIN DE PARTICULAS DE 6m DE
TAMAO PROMEDIO TRATADAS CON CLORURO
FRRICO
 RANGO PTIMO DE GRADIENTES DE
VELOCIDAD PARA MEZCLA RPIDA

700 - 1300 S-1 DIFUSORES Y RESALTOS

HIDRAULICOS

3000 - 5000 S-1 MEZCLADORES EN LNEA

FACTORES QUE MODIFICAN LA EFICIENCIA DE
LA MEZCLA RPIDA

1. - Caractersticas del agua cruda

- Concentracin de coloides
- pH
- Alcalinidad
2. - Sistema de aplicacin del coagulante
- Secuencia de aplicacin de sustancias
qumicas
- Dosificacin constante
- Distribucin uniforme en toda la seccin
3. - Intensidad y tiempo de mezcla rpida
4. - Tipo de dispositivo de mezcla
INFLUENCIA DEL GRADIENTE DE VELOCIDAD DE MEZCLA
EN EL TIEMPO DE FORMACIN DEL FLCULO

TIEMPO DE GRADIENTE DE TIEMPO DE FORMACIN

MEZCLA VELOCIDAD DEL FLCULO
(mn.) (s-1) (mn.)

2 12,500 45
2 10,800 30
2 4,400 10

CAMP (1968)
 MEZCLADORES EVALUADOS POR VRALE Y JORDAN (1974)

PANTALLA

A A

17 cm
INYECCIN DE COAGULANTE

1/8

FLUJO
E.FUENTE
A A

1 SUSTANCIAS
QUMICAS AGITADOR

Unidad No. 1

MEZCLADOR EN LINEA

SECCIN

Unidad No. 2

RETROMEZCLADOR
MEZCLADORES EVALUADOS POR VRALE Y JORDAN (1974)

DESCARGA DE COAGULANTE
INYECCIN DE
6 ORIFICIOS DE 0.028
COAGULANTE
TUBERA 1

0.37
UNIDADES 1 y 3 COMBINADAS

INYECCIN DE 11 cms.
COAGULANTE

Unidad No. 4
MEZCLADOR EN LNEA
MEZCLADORES EVALUADOS POR VRALE Y JORDAN (1974)

INYECCIN
COAGULANTE
DESCARGA DEL COAGULANTE
6 ORIFICIOS DE 0.028
REDUCCIN
0.037

Unidad No. 5

MEZCLADOR EN LNEA
GRADIENTE DE VELOCIDAD DE MEZCLA (S-1)
Mezclador tipo vertedero rectangular
Mezclador tipo rampa
MEZCLADOR TIPO RAMPA PARA Q = 600 L/s
MEZCLADOR TIPO RAMPA Y MEDIDOR DE CAUDAL
Mezclador tipo rampa
Mezclador tipo rampa
Mezcla rpida, tipo canaleta Parshall
`Mezclador tipo canaleta Parshall
Mezclador tipo canaleta Parshall
Mezclador tipo canaleta Parshall
Mezclador tipo canaleta Parshall
Mezclador tipo canaleta Parshall
Mezclador tipo canaleta Parshall
Canaleta Parshall. Diseo defectuoso: salto desfasado y aplicacin
puntual
MEZCLADOR TIPO CANALETA PARSHALL

Mezclador tipo canaleta Parshall

Canal Interconexin mezcla-floculacion
Mezclador Tipo Rampa ahogado
Unidad de mezcla rpida
Resalto despus de la mezcla rpida
Canaleta Parshall. Diseo defectuoso: salto desfasado y aplicacin puntual
Punto de aplicacin del coagulante
Resalto hidraulico desplazado
Mezclador tipo canaleta Parshall
Punto de aplicacin incorrecto
Aguas abajo del punto de aplicacin
Interconexin entre la mezcla y la floculacin
Interconexin entre la mezcla y la floculacin
Retromezclador
Retromezclador
METODOLOGA DE EVALUACIN DEL
PROCESO Y UNIDADES DE MEZCLA
RPIDA
PRUEBAS DE EVALUACIN EN LA UNIDAD
DE MEZCLA RPIDA

Geometra de la unidad
Punto de aplicacin del coagulante
Punto de aplicacin del modificador de pH
Secuencia de aplicacin
Intensidad de agitacin
Tiempo de retencin
Condiciones hidrulicas de la unidad y de las
interconexiones
RESALTO HIDRAULICO ADECUADO
Los Berros- Mxico , mezcla rpida. Q = 6.0 m3/s
APLICACION PUNTUAL DEL COAGULANTE
RESALTO HIDRAULICO ONDULANTE
MEZCLADOR TIPO CANALETA PARSHALL
PUNTO DE APLICACION PARCIALMENTE MODIFICADO
MEZCLADOR TIPO CANALETA PARSHALL
RESALTO HIDRAULICO POBRE
RESALTO HIDRAULICO POBRE
RESALTO HIDRAULICO POBRE
Guayaquil, Ecuador
RESALTO HIDRAULICO ADECUADO
Planta de Culiacn, Sinaloa - Mxico
RAMPA AHOGADA
DEFECTOS EN LA INTERCONEXION
Higuey, Canal Interc. Repblica
Dominicana
Repblica Dominicana
Repblica Dominicana
Unidad de mezcla rpida, Tixan
Planta de Cebollar, Cuenca - Ecuador
Planta de Cebollar, Cuenca - Ecuador
CAIDA DE AGUA COAGULADA
DEFECTOS EN LA FORMA DE
APLICACION
Planta de lo de Coy, Guatemala
Planta de lo de Coy, Guatemala - Mezcla Rpida
Planta de Navarrete, Repblica Dominicana
Punto de aplicacin modificado
INGRESO DEFECTUOSO A LA CANALETA DE DISTRIBUCION
DEL COAGULANTE
RESALTO HIDRAULICO DESFASADO
DIFUSOR DEFECTUOSO
Planta de Mazatenango, Guatemala
 PARMETROS DE MEZCLA RPIDA

Tiempo de retencin

Se determina mediante la aplicacin de

trazadores.
Es el tiempo correspondiente a la aparicin de la
mxima concentracin de trazador
Depende del tipo de mecanismo de coagulacin
que se est desarrollando
 TIEMPO DE RETENCIN EN LA UNIDAD DE
MEZCLA RPIDA

ENSAYO DE TRAZADORES MEZCLA RPIDA

Muestra No. (s) Tiempo Trazador Concentracin (mg/l)
1 0 3
2 15 1,297
3 30 497
4 45 227
5 60 62
6 75 13
7 90 5
8 105 3
9 120 3
10 135 3
 ENSAYO DE TRAZADORES - CANAL DE INTERCONEXIN

Muestra No. (s) Tiempo Trazador Concentracin (mg/l)

1 0 3
2 30 3
3 60 3
4 90 232
5 120 269
6 150 97
7 180 32
8 210 13
9 240 5
10 270 4
11 300 4
12 330 4
13 360 3
14 390 3
15 420 3
 CONDICIONES EN LAS
INTERCONEXIONES
Criterios de evaluacin:

Tiempo de retencin ideal = cero

Gradiente de velocidad ~ 100 s-1

Ejemplo de aplicacin:

Mediante trazadores se obtuvo:

T = 105 s
Por nivelacin se obtuvo:
H = C2 - C3
H = 99.202 - 99.152
H = 0.05 M

Por lo tanto:

1000 x 5
G
0.01175 x 105

G 64 s 1
 PARMETROS DE MEZCLA RPIDA
Gradiente de Velocidad

Evaluacin de unidades hidrulicas:

Determinar el caudal (Q) m3/s o el tiempo de
retencin (t) s
Medir la prdida de carga (H) m
Determinar el volumen de la unidad () M3
Medir la temperatura del agua (T)C y
determinar () y ()
Determinar el gradiente de velocidad (G) s-1:

H . . Q
G
.

o tambin

H .
G
.t
 EJEMPLO DE APLICACIN

Gradiente de tiempo de mezcla rpida

Por nivelacin se obtuvo:
H = C1 - C2
H = 99.407 - 99.202, H = 0.205 m
Por trazadores se determin:
T = 15 s
Gradiente de velocidad:

20.5 x 1000
G
0.01175 x 15

G 341 s 1
CALIBRACION DE LA CANALETA PARSHALL
VARIACION DEL CAUDAL DE INGRESO
AFORANDO EL CAUDAL DE TRAZADOR
DEJANDO CORRER EL TRAZADOR
TOMANDO LA MUESTRA
Resalto despus de la mezcla rpida, Tixan
UNIDADES MECANICAS
Planta de Mrida, Yucatn - Mxico
PFR Bellavista, Quito- Ecuador
 OPERACION DE LAS UNIDADES DE
MEZCLA RAPIDA

UNIDADES HIDRAULICAS
Vigilar: .
Que la unidad este operando con el caudal de diseo para
que las condiciones de mezcla sean las apropiadas.
Que las sustancias qumicas se estn aplicando en el lugar
y forma correcta.

UNIDADES MECANICAS
Poner en marcha la unidad cuando el agua alcance el nivel
mximo en la cmara.
Establecer la dosificacin