Clarificador (Lamella) de Placas Inclinadas

      Es un equipo que por un procedimiento físico separa los sólidos del agua, en un espacio de un tercio de lo que lo hace un clarificador convencional (circular). Después de la floculación, estos sólidos reposan en las placas inclinadas y por gravedad resbalan al fondo. Pueden ser con fondo cónico o cilíndrico.

Los Clarificadores de Placas Inclinadas de ACS Medio Ambiente^® usan la Gravedad e Ingeniería Innovadora

      Un Clarificador gravitacional, es el método más económico para remover sólidos de los líquidos, debido a que la gravedad es una fuente de energía natural y es gratis. Un clarificador simplemente provee de una zona no turbulenta, donde a los sólidos más pesados que el líquido, suspendidos por turbulencia, se les da el tiempo suficiente para que reposen en las placas y se resbalen al fondo. Los Clarificadores de Placas Inclinadas de ACS Medio Ambiente^®, son unidades compactas con una área de sedimentación de menos del 25% del espacio requerido por clarificadores convencionales.

Principios de Operación de un Clarificador Horizontal

      Una partícula arrastrada por la velocidad del líquido que la contiene, debe sedimentar a una rapidez que le permita alcanzar el fondo del equipo antes de salir del clarificador. Así, las partículas que empiezan en el punto "a", deben atravesar una ruta entre ab y ab' para evitar ser arrastradas hacia la salida.

Si V es la velocidad horizontal del líquido, S es la velocidad vertical de sedimentación de la partícula sólida, L es la longitud del mecanismo de sedimentación, y D es la profundidad, entonces las partículas entrando al punto A se sedimentarán en el fondo del mecanismo, solo si V no excede: S(L/D)

      Por lo tanto, la velocidad a la cual un mecanismo de clarificación horizontal puede operar satisfactoriamente, es directamente proporcional a su longitud, e inversamente proporcional a su profundidad.

      Este análisis también aplica a unidades de múltiples placas horizontales. El espacio entre las placas es usualmente de unos cuantos centímetros, en oposición con la profundidad de varios metros en un tanque horizontal. Así, el tiempo de sedimentación es reducido dramáticamente. El flujo además deberá ser no turbulento para prevenir que los sólidos vuelvan a ser arrastrados dentro del líquido en movimiento.

      El clarificador horizontal realiza auto-limpieza en sí mismo, si las placas están inclinadas a tal ángulo que excede el ángulo de reposo natural de los sólidos sedimentados. El flujo del agua ya sin turbulencia entrará por la parte inferior de dichas placas, los sólidos se sedimentarán en las placas y se deslizarán de regreso a la entrada. El efluente limpio sale por la parte superior del dispositivo.

Sin embargo, cuando estas placas se inclinan, las partículas sedimentables no reposan más en la distancia D sino a mayor distancia D'. Esta nueva distancia de sedimentación D' es relacionada a D por la relación: D = D' coseno (ɸ)

      "ɸ" es el ángulo al cual el mecanismo es inclinado en un plano horizontal. Así, la distancia de sedimentación se incrementa por el factor: 1/cos ɸ. En el caso donde ɸ = 60°, 1/cos ɸ = 2.

      La distancia máxima de sedimentación es el doble de la distancia entre las placas. Es entonces evidente que entre menor sea el ángulo de inclinación, menor será la distancia de sedimentación. Sin embargo, el ángulo de inclinación debe exceder el ángulo de reposo de los sólidos a separar. La ecuación anterior se debe modificar para expresar el coseno de un clarificador de placas inclinadas:

Clarificador de Placas Inclinadas

      Una reducción de espacio de piso requerido se adquiere al disminuir la separación entre las placas horizontales a unos cuantos centímetros y al apilar las superficies de sedimentación. Inclinar las placas lo suficiente para que se dé el auto-lavado, 45° para partículas pesadas y 60° para partículas ligeras, se reduce el área horizontal proyectada disponible (área efectiva de sedimentación) por el factor equivalente al coseno del ángulo. El siguiente diagrama de superficie de área compara gráficamente los requerimientos de área de un clarificador de placas inclinadas ACS Medio Ambiente^®, con el área horizontal proyectada de sedimentación equivalente de un clarificador convencional.

Sedimentación

      El índice de sedimentación para un sólido específico puede ser determinado por pruebas de laboratorio muy simples. Partículas ligeras, como hidróxidos de metales, usualmente requieren un parámetro de diseño de 0.25 galones por minuto por pie cuadrado de área horizontal proyectada. Estos sólidos de baja densidad requieren que las placas inclinadas sean colocadas a un ángulo de 60°, para inducir a las partículas a que resbalen por la placa. Las partículas más pesadas, como la arena que fluye fácilmente, pueden resbalar fácilmente desde un ángulo de 45°.  La máxima capacidad de flujo de diseño de un clarificador de placas está basada en la razón de flujo por unidad de área proyectada horizontalmente. El tiempo de retención en el clarificador NO es un criterio de diseño. Sin embargo, para alcanzar un desempeño óptimo requiere de un diseño prudente para reconocer varios factores adicionales muy importantes.

Entrada Plena

    Una entrada plena debe ser provista para distribuir uniformemente el afluente en los compartimientos de placas inclinadas. El flujo laminar debe ser establecido conforme el flujo entra al área de placa. El momento hidráulico del líquido que entra debe ser disipado para prevenir la canalización. El diseño de ACS Medio Ambiente^®, no usa orificios que se puedan tapar con sólidos suspendidos pesados.

Área de Salida

      El área de salida debe ser diseñada para forzar un flujo uniforme de todos los compartimientos de placa, y también sobre el ancho total de las placas. Por ejemplo, placas anchas (de 4 pies y más grandes) con salidas laterales no utilizan la sección central y deben ser disminuidas proporcionalmente. Una salida pobremente diseñada puede resultar en una utilización del plato de 50 % - 60 %. El Clarificador de ACS Medio Ambiente^®, utiliza un vertedero tipo orificio con orificios colocados a cada lado de las placas para forzar flujo uniforme desde cada compartimiento.

Compartimiento Uniformador

      El Clarificador de ACS Medio Ambiente^® de Placas Inclinadas provee de un flujo uniforme entre 2 o más paquetes de placas. Después de la instalación, los clarificadores usualmente se sedimentan, lo cual crea canalización y turbulencia a través de uno de los paquetes de placas. Un diseño prudente impide la canalización.

Remoción de Sólidos

      Los sólidos que han resbalado de las placas, se sedimentarán y acumularán en el fondo del equipo, por lo cual éste debe de estar provisto de un compartimiento lo suficientemente grande para asegurar que se tiene la capacidad adecuada para los sólidos acumulados. La turbulencia y la canalización son evitadas removiendo continuamente los sólidos que perturban el patrón de flujo si se permite que aumenten y tengan contacto con la placa inclinada.

      Existen dos diseños del compartimiento para almacenamiento de lodos en uso general para los Clarificadores de Placas Inclinadas aprobados por ACS Medio Ambiente^®. El diseño convencional es un cono o pirámide invertida con ángulos que concuerden con el ángulo de reposo esperado de los sólidos a ser recolectados.

      Debido a la cabeza hidrostática presente antes y durante la remoción del lodo, se crean dos condiciones adversas. El lodo que se acumula entre los retiros se compactará, cambiando su ángulo de reposo. Con la tubería de retiro abierta, la cabeza hidrostática causará que el sobrenadante más fluido cree un canal desde la capa superior de lodo hasta la salida. El resultado es demasiado líquido y que no se remueve suficiente lodo.

      El Clarificador de fondo cónico hará que el lodo resbale y se acumule en el fondo, pero la característica del lodo deberá ser el NO compactarse, deberá ser un lodo ligero.

      El diseño preferido es un compartimiento con un fondo casi plano y una rastra motorizada en la parte superior que romperá el lodo compactado y dirigirá el lodo al centro del punto de descarga previniendo la creación del canal. Este diseño también permite el mayor almacenamiento de lodo bajo las placas para determinada altura (hasta tres veces lo que permite un diseño fondo cónico)

      El Clarificador de fondo plano con rastra (Ilustración 1), se diseña para sólidos con alta capacidad de compactación que son muy difíciles de remover.

Ilustración 1.- Clarificador de Placas Inclinadas de Fondo Plano con Rastra Motorizada de ACS Medio Ambiente^®

Espesamiento de Lodo

     En algunas aplicaciones, no es suficiente el espacio bajo las placas inclinadas para proveer un tiempo de almacenamiento adecuado para alcanzar el espesamiento de lodos o la compactación, por lo que se requerirá un Espesador de Lodo o una compactación directa a través de Filtro Prensa.

      Un tanque secundario se requiere para proveer tiempo de almacenamiento suficiente para acumular y espesar los sólidos recolectados. Se deben realizar estudios de laboratorio en cada lodo para determinar la rapidez de espesamiento.Usualmente, el lodo debe de ser retenido en condiciones no turbulentas por espacio de 4 a 24 horas para alcanzar una óptima concentración. Una clarificación típica de un afluente bien floculado debe contener entre 300 a 500 ppm de sólidos suspendidos. Los sólidos se sedimentarán a un volumen aproximado de 10% del volumen inicial (0.3 al 0.5%). Por lo tanto, se requiere un 10% de flujo inferior para remover los sólidos acumulados. El acumulador de lodos o el Espesador de Lodos debe tener la capacidad de acumular sólidos por al menos 24 horas. El Filtro Prensa deberá ser lo suficientemente grande para compactar continuamente los sólidos recolectados. Contacte a su representante de ACS Medio Ambiente^® para que le brinde ayuda en el dimensionamiento de su separación sólido-líquido y en el sistema de compactación de sólidos.

Construcción

      El Clarificador de Placas Inclinadas de ACS Medio Ambiente^® está construido en ¼" ASTM A36 acero al carbón estructural. Las Placas inclinadas son de plástico reforzado con fibra con espaciadores y soportes fabricados de acero inoxidable 304 y plástico de poli(cloruro de vinilo)(PVC). Las unidades serán fabricadas enteramente de acero inoxidable bajo pedido. Todas las superficies de acero al carbón son limpiadas por chorros de arena a un terminado SSPC SP-6 y con el interior pintado con poliéster epóxico de alto espesor y el exterior con epóxico resistente al ácido. Las unidades serán pintadas con FRP bajo pedido.

Especificaciones de Manufactura

EQUIPO OPCIONAL

• Mezclador flash y secciones de floculación con mezcladores.
• Pintura FRP resistente a ácido en el exterior y/o interior.
• Toda la construcción de acero inoxidable.
• Sistemas de bombeo.
• Sistema automático de remoción de lodos.
• Desnatadores de aceite.
• Cubiertas.
• Escaleras y plataformas.
• Certificación para zona sísmica.

Características

CON FONDO DE PIRÁMIDE INVERTIDA:

CON FONDO DE RASTRA MOTORIZADA:

• El modelo 110/60/SA de ACS Medio Ambiente^® indica: 110 ft² de área horizontal proyectada. 60 indica el ángulo de inclinación de las placas. "S" indica: "slope" (fondo inclinado o pirámide invertida). "M" indica: Rastra Motorizada. "A" indica el largo de cada placa, A es 30" de largo, B es 60", C es 120".
• El mezclador Flash y la sección de floculación para clarificadores de 2,000 ft² y de mayor tamaño son módulos por separado.
• Los Clarificadores que tienen placas inclinadas de 45º tendrán 40% más de área horizontal proyectada que las dimensiones externas equivalentes.
• Todas las dimensiones son aproximadas.
• ACS Medio Ambiente^® fabrica clarificadores a la medida para adaptarse a espacios de pisos reducidos o altura de techos.
• Las unidades que tengan dimensiones de 1,000 ft² o menores incluyen secciones de floculación flash.