¿Qué es la gradiente de velocidad G en el tratamiento de aguas residuales?

La gradiente de velocidad G, expresada en unidades de s^-1, es un parámetro fundamental para evaluar la intensidad de agitación en diversos procesos del tratamiento de aguas residuales. Se utiliza principalmente para el diseño, selección y control de sistemas de mezcla y agitación, garantizando una transferencia de energía adecuada al fluido sin dañar la estructura de los sólidos presentes.

Definición y fórmula

El parámetro G representa el gradiente de cizalladura, y se calcula mediante la siguiente fórmula:

Donde:

G: gradiente de velocidad (s⁻¹)
P: potencia disipada en el volumen de líquido (W)
μ: viscosidad dinámica del líquido (N·s/m²)
V: volumen del líquido agitado (m³)

En la mayoría de las aplicaciones de aguas residuales, la viscosidad dinámica puede aproximarse a la del agua, es decir, μ ≈ 0,001 N · s/m² (20ºC)

Rango típico de G según el proceso

La siguiente tabla resume los rangos de gradiente G recomendados para distintas etapas del tratamiento:

Proceso	Rango típico de G (s⁻¹)
Mezcla rápida (coagulación)	700 – 1.500
Floculación	20 – 80
Homogeneización de caudales	20 – 60
Mezcla en cámaras anóxicas	10 – 40
Mezcla en digestores anaerobios	30 – 100

¿Por qué es importante?

Un valor de G adecuado asegura una mezcla eficiente sin sobredimensionar los equipos.
En procesos biológicos, G afecta directamente la transferencia de masa y el contacto entre microorganismos y sustrato.
En etapas como la floculación o la digestión anaerobia, mantener G dentro de un rango óptimo evita tanto la rotura de flóculos como la formación de zonas muertas.

Conclusión

El parámetro G no solo ayuda a dimensionar agitadores de forma técnica y eficiente, sino que también permite evaluar y comparar el rendimiento hidráulico de distintas tecnologías de mezcla. Comprender su valor y aplicarlo correctamente es clave para mejorar el rendimiento de plantas de tratamiento y reducir el consumo energético.