9.1: Tiempo de detención
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Detención El tiempo es la cantidad de tiempo que tarda una molécula de agua en recorrer cierta distancia. En una cuenca de sedimentación es el tiempo que tarda una partícula en atravesar la cuenca. Los operadores de tratamiento de agua calculan los tiempos de detención para cuencas de sedimentación, cuencas de floculación o cámaras de mezcla rápida. El término “Tiempo de Contacto” también se puede aplicar usando esta fórmula. El Tiempo de Contacto no debe confundirse con TC (Tiempo de Concentración). El tiempo de contacto se describe mejor como el tiempo que un determinado químico está en contacto con el agua. Por ejemplo, si añades cloro a un suministro de agua puedes preguntarte “¿cuánto tiempo está en contacto con el agua antes de que un cliente beba el agua?” Como referencia, los Tiempos de Detención se expresan comúnmente en horas. No obstante, como verá al resolver por Tiempo de Detención la respuesta resultante no será en horas y tendrá que ser convertida.
Se utiliza la siguiente fórmula para calcular los tiempos de detención.
\[\mathrm{Dt}=\dfrac{\text { Volume }}{\text { Flow }} \nonumber \]
La “Rueda de Pie” para el Tiempo de Detención se ve así.
Las “unidades” son sumamente importantes con esta fórmula. Hay tres variables en esta fórmula: Tiempo de Detención, Flujo y Volumen. Aquí hay algunos ejemplos para cada uno.
Tiempo de detención: segundos, minutos, horas, días
Flujo: pies cúbicos por segundo, galones por minuto, millones de galones por día
Volumen — pies cúbicos, galones, millones de galones
Toma nota en los ejemplos anteriores. Si las unidades son similares (coincidentes) entonces dividir el volumen por el flujo dará un tiempo (Tiempo de Detención). Sin embargo, simplemente dividir un volumen por un flujo no resultará en un tiempo. Por ejemplo, si divide galones por pies cúbicos por segundo no hay respuesta resultante. Esto se debe a que “galones” y “pies cúbicos” no se cancelarán entre sí.
Al resolver el Tiempo de Detención, las unidades para Volumen y Flujo deben coincidir. Resolver por Tiempo de Detención no es la única variable a resolver con esta fórmula. Si se dan Tiempo de Detención y Volumen entonces usted estará resolviendo para Flow. De igual manera, si se dan Tiempo de Detención y Flujo entonces usted estará resolviendo para Volumen. En todos estos ejemplos, las unidades deben ser similares para poder cancelar y dar su respuesta.
Usando los ejemplos de “unidad” anteriores, enumere todas las coincidencias posibles de unidades para cancelar y dar una respuesta.
| Volumen | Flujo | Tiempo de Detención |
|---|---|---|
Recuerde, el uso de los ejemplos anteriores no proporcionará ninguna respuesta en HORAS. Recuerda siempre convertir tu respuesta a las unidades especificadas en la pregunta.
Ejercicio 9.1
- ¿Cuál es el tiempo de detención en minutos de una cuenca de sedimentación de 400,000 galones con un caudal promedio de 5,000 gpm? Un tubo vertical de 80 pies de altura tiene ¾ de lleno. ¿Cuál es la presión en psi en la parte inferior?
- ¿Cuál es el tiempo de detención en horas a través de un depósito de 100,000 galones con un caudal de 750 gpm? Una tubería de 12” fluye agua a una velocidad de 3.5 fps. ¿Cuál es el caudal correspondiente?
- Se ha determinado que una cuenca tiene un tiempo de detención de 2 horas y 10 minutos. Si el flujo a través de la cuenca es de 2.67 cfs, ¿cuál es el volumen de la cuenca en galones? Una tubería de 18” fluye 1,500 gpm. ¿Cuál es la velocidad?
- ¿Cuál es el caudal (en gpm) a través de una cuenca de 40 pies de ancho, 10 pies de profundidad y 50 pies de largo si el tiempo de detención es de 1 hora y 55 minutos? ng 4.5 MGD a una velocidad de 2.45 fps?
- Un embalse de 25 pies de altura con un diámetro de 120 pies tiene un tiempo de detención de 3 horas y 22 minutos. ¿Cuál es el flujo diario (en MGD) a través del embalse? Un tanque de agua de 28 pies de altura está sentado en una colina de 75 pies de altura. ¿Cuál es la presión en un hogar al pie del cerro? (Suponga que el manómetro está a 3 pies de la parte inferior de la casa y el tanque está lleno)
- Una cuenca de 75 pies de largo, 30 pies de ancho y 20 pies de profundidad tiene un flujo de 2.25 MGD. ¿Cuál es el tiempo de detención? (Expreso como horas, minutos, segundos — ex. 5 horas, 3 minutos y 2 segundos) Una vivienda que está recibiendo agua de un tanque de agua que se encuentra en lo alto de una colina de 115 pies tiene una presión de 57 psi. ¿Cuál es el nivel del agua en el tanque?
- Una serie de estudios de trazadores determinaron que el tiempo de detención a través de una cuenca de 2,350,000 galones es de 2 horas y 12 minutos. ¿Cuál es el flujo diario (en MGD)?
- Si un flujo de 4.45 cfs se mueve a través de 2 millas de tubería de 36” de diámetro, ¿cuál es el tiempo de detención?
- Una planta de tratamiento tiene un flujo diario de 30 MG. Hay dos cuencas de sedimentación de 200,000 galones. Cuál es el tiempo de detención a través de la planta.
- ¿Cuál es el volumen de un embalse que tiene un tiempo de detención de 29 minutos y un flujo de 5.4 cfs?