Sedimentadores mecánicos y de gravedad. Ventajas y desventajas.

Como hemos visto, al tratar las distintas fuentes de abastecimiento, algunas aguas pueden ser naturalmente potables y otras pueden necesitar un tratamiento corrector previo a su entrega al consumo. Las aguas provenientes de fuentes subterráneas profundas, galerías filtrantes o manantiales, pueden ser entregadas directamente al consumo, siempre que sean químicamente apropiadas y si se tiene en cuenta todas las previsiones necesarias en su captación para evitar su contaminación. Es decir, esta agua es en general naturalmente potable. Solo se recomienda un tratamiento con cloro para resguardarla de cualquier contaminación accidental en la red de distribución. Cuando el agua no es naturalmente potable habrá que hacer un tratamiento corrector, como sucede con las aguas superficiales. El tratamiento corrector o potabilizador puede ser físico, químico o microbiológico.

Como sabemos e proceso potabilización tiene varias etapas, una de las cuales el la sedimentación, en donde el objetivo general es tener un conocimiento amplio sobre los sedimentadotes mecánicos y de gravedad, tomando en cuenta sus ventajas y desventajas. Inicialmente entiendo por sedimentación a aquellos fenómenos mediante los cuales los sólidos en suspensión en un fluido son separados del mismo, debido al efecto de la gravedad. Tengo la oportunidad de separar estos sólidos o partículas en las partículas granulares o discretas, que sedimentan independientemente una de las otras con una velocidad de caída constante, y que no cambian de densidad, tamaño o forma al descender en el liquido. Las partículas más o menos floculadas, que resultan de una aglomeración natural o provocada de las partículas coloidales en suspensión. Al descender en el liquido se adhieren o aglutinan entre si, cambiando de tamaño, forma y peso especificado durante la caída. Teniendo esto en cuenta según sea el tipo de partículas a separar y la concentración de las mismas en suspensión, se pueden diferenciar los siguientes modelos del proceso de sedimentación. Aplicamos las fuerza actuantes: Sobre una partícula cualquiera en movimiento en un fluido en reposo actúan las siguientes fuerzas:
1) Fuerzas de gravedad
2) Empuje
3) Fuerzas de Rozamiento.

Con respecto a las dos primeras es muy fácil comprender que se trata de la fuerza de atracción de la gravedad , que hace que la partícula descienda que hace que la partícula descienda en el fluido, la primera y la segunda es la fuerza de empuje, de acuerdo al principio de Arquímedes , es decir una fuerza de abajo hacia arriba.

En cambio con respecto as la tercera actúa siempre y cuando la partícula este en movimiento dentro del fluido, es una fuerza de abajo hacia arriba.

Existen tres tipos de sedimentadotes mecánicos, más importantes. Sedimentador tipo Lamella es un equipo que utilizando 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 decantan en las placas inclinadas y por gravedad se deslizan al fondo, para su posterior retiro con bombas. Pueden ser con fondo cónico o cilíndrico. Su construcción puede ser FVR, acero al carbón con recubrimientos epóxicos internos y externos, o bien, acero inoxidable. Luego el sedimentador circular consigue la separación de la materia sólida no disuelta en el agua, mediante la acción de la gravedad. Esta operación es muy eficaz, cuando concurren determinadas condiciones, ya que puede producir una reducción del 30% de la demanda bioquímica de oxígeno en las aguas residuales (de origen orgánico). En los estanques circulares se provoca la sedimentación de las partículas en suspensión que se anidan en el agua residual. Los sedimentadores se dotan de raspadores mecánicos de recogida y evacuación de los lodos decantados, que por gravedad se depositan en el fondo del mismo, para su posterior retiro con bombas. Y finalmente los sedimentadores o mas bien es un estanque de flotación por aire disuelto se utiliza en la separación de partículas sólidas, aceites y grasas, la separación se logra introduciendo burbujas finas de gas, normalmente aire saturado, en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a la materia en suspensión y suben a la superficie, una vez en la superficie son removidas por un sistema mecanizado de paletas, que retiran el lodo y lo acumulan en un estanque, para su posterior retiro con bombas. Su aplicación esta orientada a industrias lácteas, alimenticias, mineras, pesqueras y salmoneras.

Dentro del proceso de potabilizacion es la floculación donde la sedimentación juega una papel importante ya que una vez floculada el agua, el problema radica en reparar los sólidos del líquido o sea las partículas coaguladas del medio en el cual están suspendidas. Esto se puede conseguir dejando sedimentar el agua, filtrándola o ejecutando ambos procesos a la vez. La sedimentación y la filtración, por lo tanto, deben considerarse como procesos complementarios. La sedimentación realiza la separación de los sólidos más densos que el agua y que tienen una velocidad de caída tal que pueden llagar al fondo del tanque sedimentador en el tiempo económicamente aceptable. La filtración en cambio separa aquellos sólidos que tienen una densidad muy cercana a la del agua, o que han sido resuspendidos por cualquier causa y que por lo tanto no quedan removidos en el proceso anterior. Como ya he dicho, cuando tratamos la sedimentación simple, es entonces cuando el fluido esta en movimiento no son aplicables y resultas por formulas simples.

Leyendo un poco el tema me pareció interesante tocar el tema de “Zona de Lodos”, que esta relacionado con la sedimentación mecánica por gravedad. Como su misma palabra lo dice, en un sector lodos que se depositan en el fondo del sedimentador de manera no uniforme. Entre el 60 y 90% queda retenido en la primera mitad. La cantidad de lodos varía con la turbiedad del agua y la cantidad de productos químicos usados para la coagulación. Por otra parte, la remoción del lodo puede hacerse en forma continua o de forma intermitente. Cuando se hace en forma continua, se usan cadenas barredoras de barros que van empujando a estos lentamente por medio de zapatos a un concentrador. Cuando se remueven en forma intermitente, hay que vaciar el decantador cada cierto tiempo para que durante el vaciado se arrastre los barros hidráulicamente. Se completa la limpieza del fondo en forma manual. Los lodos que son retirados de los sedimentadores, deben ser tratados en organismos especiales, los que pueden ser retirados por bombeo, presión hidrostática, gravitación, etc...

El dimensionamiento de los sedimentadores se hará en base a obtener una permanencia mínima de dos horas para el caudal máximo horario y en ningún caso el volumen puede ser inferior a 350 l. y su profundidad menor de 0,60 m.; cuando se trata de sedimentadores secundarios la permanencia debe ser de una hora y media para el caudal máximo. Si bien no se fija una permanencia máxima, puede imponerla cuando la naturaleza del sedimento y el tipo de cuerpo receptor lo hagan necesario.
Teniendo todo esto en cuenta puedo enumerar, cuales serian mis ventajas y desventajas, bajo mi convicción:

Ventajas:

1. Se adaptan a variedad de diseños
2. Los tiempos de remoción son regulados de tal forma que se evita la formación de procesos anaeróbicos
3. Operación altamente confiable
4. Mejor calidad del agua tratada
5. Mejor velocidad de respuesta a los cambios en la calidad del agua cruda
6. Mejor costo-beneficio
7. Eliminación de polvos en el medio ambiente laboral
8. Simplicidad de construcción y operación que no exige personal muy calificado.
9. Puede servir como un buen tratamiento intermedio
10. Poco consumo de energía
11. Fácil de incorporar en instalaciones nuevas
12. Grandes estructuras con capacidad de almacenamiento de sólidos

Desventajas:

1. Normalmente hay una gran cantidad de pérdida de carga, una diferencia de cotas importante, entre el sedimentador primario y secundario. Entonces, se requiere un diseño muy cuidadoso del perfil hidráulico.
2. Por su gran altura exigen excavaciones profundas y de gran volumen. Por lo tanto necesita un área grande
3. No se pueden usar en climas fríos con temperaturas menores a 10 °C. Temperatura a la cual el tiempo de digestión es muy grande y no es económico ni técnicamente factible.
4. Mala retención de partículas pequeñas
5. Baja carga hidráulica