Leccion 9. Desarenador

En el desarenador, como lo indica su nombre, se remueven las partículas de arena y similares, que tienen un peso específico de cercano a 2,65 g/cm3 y tamaños superiores a los 0,15 mm de diámetro (e.g. cáscaras, semillas). Este tipo de partículas presentes, especialmente, en las aguas residuales urbanas y muy rara vez en las de tipo industrial, causan abrasión y daños en las tuberías y en otros equipos de la depuradora.

 

Los desarenadores consisten, simplemente, en un ensanchamiento del canal de pretratamiento, en donde la velocidad del agua disminuye lo necesario para permitir la sedimentación de las partículas discretas, pero no lo suficiente para que se presente asentamiento de la materia orgánica. Su diseño está soportado, entonces, en las velocidades de sedimentación de las partículas que quieren removerse, las cuales son explicadas mediante las fórmulas de Stokes (flujo laminar), Newton (flujo turbulento) y Allen (régimen transitorio).

 

Tabla 16. Velocidades de sedimentación para diferentes tamaños de arenas a una temperatura de 16 °C y una eliminación cercana al 90% (Moreno López, 2009-2010)

Diámetro de partícula

Velocidad de sedimentación

0,15 mm

40 a 50 m/h

0,20 mm

65 a 75 m/h

0,25 mm

85 a 95 m/h

0,30 mm

105 a 120 m/h

 

El contenido de materia orgánica en las arenas extraídas está, usualmente, entre el 3 y el 5%.

 

Foto 8. Canales desarenadores. Foto: Enrique Padilla Díaz. Imagen tomada de: http://www.flickr.com/photos/gepadi/2109061728/in/photostream/

 

Los valores expuestos como criterios de diseño son valores guía que nunca se podrán constituir en “camisa de fuerza” para llevar a cabo los cálculos de las unidades.

 

Los desarenadores se diseñan con el caudal punta; los criterios para su cálculo se presentan en la Tabla 17.

 Tabla 17. Criterios de diseño de los desarenadores (Lozano-Rivas, Material de clase para las asignaturas de Tratamiento de Aguas Residuales, 2012).

Parámetro

Valor o rango

Carga superficial

40 a 70 m3/m2*h (a caudal punta)

Tiempo de Retención Hidráulica (TRH)

100 a 300 s (a caudal punta)

Más frecuentemente = 180 s

Velocidad horizontal

0,20 a 0,40 m/s (a caudal punta)

Longitud

10 a 30 veces la altura de la lámina de agua

Altura mínima de la unidad

1,0 m

Altura máxima de la unidad

2,5 m

 

La cantidad de arena removida por estas unidades oscila entre 5 y 40 mL por m3 de agua residual tratada para alcantarillados sanitarios, con valores típicos cercanos a los 20 mL/m3. Si la red es combinada, estos valores podrían ascender en épocas de invierno, a 200 mL/m3.

 

Es importante recordar que los valores que se toman para el diseño de cualquier unidad, deben estar avalados por determinaciones en plantas piloto o en pruebas de laboratorio. Nunca deben asumirse valores de rangos dados por una normativa o por la literatura sin el debido sustento. Para el caso del diseño de un desarenador, deben efectuarse ensayos de sedimentabilidad en una columna de sedimentación.

 

Ejemplo 9.1.

Determinar las características de una unidad compuesta por dos canales desarenadores que tratan un caudal punta de aguas residuales de 690 L/s. Se asume una carga superficial de 40 m/h.

 

Solución:

Al ser dos canales de desarenado, cada uno tratará la mitad del caudal que ingresa a la depuradora (345 L/s).

 

Operando la carga superficial como una velocidad, el área de cada canal es: