Diseño Planta Osmosis

MEMORIA DE CALCULO DISEÑO DE PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE OSMOSIS INVERSA

INTRODUCCION Entre las etapas de tratamiento y filtración de agua más comunes, encontramos filtraciones de arena, filtraciones de carbón activado, suavizadores, procesos de micro-filtración y el proceso de osmosis inversa, siendo este último uno de los medios más empleados actualmente para el tratamiento físico - químico que se le da al agua a nivel industrial. El tratamiento de osmosis inversa es un proceso de purificación de agua, en el cual se combinan factores como presión y permeabilización con el fin de separar partículas indeseadas del agua, y lograr obtener agua potable, pura y ultra pura, según sea la necesidad. Este proceso tiene grandes aplicaciones industriales y comerciales, entre las más comunes esta la desalinización de agua de mar para convertirla en agua potable, la reducción de sólido disueltos para la alimentación en procesos con calderas o sistemas de vapor, la separación y eliminación de virus para las industrias farmacéuticas, entre muchas aplicaciones más.

3. ANTECEDENTES

La osmosis inversa es un proceso que permite concentrar o eliminar contaminación de una solución liquida, normalmente agua, mediante la aplicación de una presión determinada, a través de una o varias membranas semipermeables que separa una solución contaminada de la solución limpia o purificada. Esta técnica, aplicada al agua permite separar un 95% de las sales y en aguas residuales permite eliminar color, solidos disueltos, carga orgánica, microorganismos, Y concentrar ácidos y bases. Las principales aplicaciones de la osmosis inversa a nivel industrial, es la desalinización de agua de mar, la obtención de agua pura y ultra pura, el tratamiento de aguas residuales y la potabilización del agua. Existen diferentes métodos para obtener la desalinización del agua de mar y la obtención de agua pura y ultra pura, la osmosis inversa es el método más usado, pero también se pueden realizar mediante los procesos de micro-filtración, destilación, congelación, evaporación relámpago, destilación repetida, entre otros; los cuales son bastante costosos en términos de energía eléctrica utilizada y no se obtienen los mismos resultados en términos de filtración de partículas. De acuerdo a los diferentes métodos existentes para la obtención de las mismas aplicaciones de la osmosis inversa, se realiza una descripción de los antecedentes, no solo de las plantas de osmosis inversa actuales, sino también de otros métodos, que tienen una aplicación importantANTE en el campo industrial.

4. MARCO TEORICO

Para comprender detalladamente el proceso de osmosis inversa, es necesario entender principios físico-químicos básicos y cada una de las etapas de pre tratamiento del agua. 4.1 SOLVENTE Sustancia que permite la dispersión de otra en su seno, es la sustancia presente en mayor cantidad de la solución, el solvente más comúnmente usado es el agua. 4.2 SOLUTO Es la sustancia presente en menos cantidad de la solución (aunque existen excepciones), esta sustancia se encuentra disuelta en un determinado disolvente. 4.3 SOLUCIÓN Es la mezcla normalmente homogénea de dos o más sustancias. La solución expresa la relación de la cantidad de soluto a la cantidad de solvente. 4.4 DIFUSIÓN La difusión se refiere al proceso mediante el cual las moléculas se mezclan, como resultado de su energía cinética del movimiento aleatorio. Considere la posibilidad de dos contenedores de gas o líquido A y B separados por un tabique. Las moléculas de ambos gases o líquidos están en consta nte movimiento y hacen numerosas colisiones con la partición. Si la partición se ha eliminado como en la figura 1, los gases o líquidos se mezclan debido a las velocidades al azar de sus moléculas. La tendencia a la difusión es muy fuerte, incluso a temperatura ambiente debido a las altas velocidades moleculares asociadas con la energía térmica de las partículas. El fenómeno de la difusión molecular conduce finalmente a una concentración completamente uniforme de sustancias a través de una solución que inicialmente

pudo haber sido no uniforme. 4.4.1 Tasa de difusión. Como la energía cinética media de los diferentes tipos de moléculas (masas diferentes) que están en equilibrio térmico es el mismo, a continuación, sus velocidades medias son diferentes. Su tasa de difusión promedio se espera dependa de la velocidad promedio, lo que da una tasa de difusión en relación con:

Donde la constante K depende de factores geométricos incluyendo las zonas a través de las cuales la difusión se está produciendo. La tasa de difusión relativa de dos especies moleculares diferentes se da entonces por:

4.4.2 Gradiente de concentración. La diferencia de concentraciones (∆C), es la diferencia entre las concentraciones de dos soluciones diferentes, es decir: ∆C= C2 – C1 La distancia de separación entre las dos soluciones se la llama ∆X, siendo en este caso, el espesor de la membrana, y el gradiente de concentración de difusión, el cual es la relación entre la variación de concentración y la separación de las dos soluciones , es igual a:

Figura 2. Difusión con membrana permeable

4.4.3 Ley de Fick de la difusión. De acuerdo a la figura 2, la ley de Fick nos dice que el flujo de soluto que atraviesa la membrana es proporcional al gradiente de concentración pero en sentido contrario. Todo esto está multiplicado por una constante D llamada constante de difusión o constante de Fick.

4.5 OSMOSIS La osmosis en un proceso natural donde el solvente, principalmente agua, fluye a través de una membrana semi-permeable, lo que significa que solo deja pasar las moléculas más pequeñas de solvente, de una solución con una baja concentración de sólidos disueltos a una solución con una alta concentración de sólidos disueltos. El solvente, fluye a través de la membrana hasta que la concentración se iguale en ambos lados de la membrana.

Figura 3. Proceso natural de osmosis

Fuente: Transporte de materiales a través de membranas plasmáticas [en línea]. San José (Costa Rica): FisicaZone, 2011. [Consultado el 1 noviembre, 2010]. Disponible en internet: http://fisicazone.com/transporte-de-materiales-a-traves-delas-membranas-plasmaticas/ La ósmosis es de gran importancia en procesos biológicos, donde el solvente es agua. La energía que impulsa el proceso suele ser discutido en términos de presión osmótica. 4.5.1 Presión osmótica. Esa especie de impulso de la naturaleza que obliga al

líquido a pasar de un lado al otro se llama presión osmótica. A la presión osmótica se la simboliza con la letra

(PI).El valor de

se calcula con la Ecuación de Van't

Hoff:

Dónde: C1 – C2 = Diferencia de concertaciones R = 0.082 Constante de los gases ideales (litros x atm / Kelvin x Mol) T = Temperatura absoluta (grados Kelvin) Se puede visualizar fácilmente como interactúa la p resión osmótica en el proceso de osmosis, en la figura 4:

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Figura 4. Presión Osmótica en proceso de osmosis

Fuente: KUCERA, Jane. Reverse Osmosis. Industrial applications and processes. 1 ed. New Jersey: WILEY, 2010. 383 p.

4.5.2 Medición de la presión osmótica. Un enfoque para la medición de la presión osmótica es medir la cantidad de presión hidrostática necesaria para evitar la transferencia de líquido por ósmosis. 4.6 OSMOSIS INVERSA La osmosis inversa es el proceso en el cual se aplica una presión mayor a la presión osmótica, esta presión es ejercida en el compartimiento que contiene la más alta concentración de sólidos disueltos. Esta presión obliga al agua a pasar por la membrana semi-permeable en dirección contraria al del proceso natural de osmosis. Para poder purificar el agua necesitamos llevar a cabo el proceso contrario al de ósmosis convencional, es lo que se conoce como Ósmo sis Inversa. Se trata de un proceso con membranas, en el cual se aplica una presión mayor a la presión osmótica, esta presión es ejercida en el compartimiento que contiene la más alta concentración de sólidos disueltos. Esta presión obliga al agua a pasar por la membrana semi-permeable en dirección contraria al del proceso natural de osmosis, dejando las impurezas detrás. La permeabil idad de la membrana puede ser tan pequeña, que prácticamente todas las impurezas, moléculas de la sal, bacterias y los virus, son separados del agua.

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Figura 5. Fenómeno de Osmosis inversa

4.6.1 Principio de Operación de la Osmosis inversa. El solvente pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra más concentrada a través de una membrana semipermeable, pero al aplicar una presión mayor que la presión osmótica a la solución más concentrada, el solvente comenzara a fluir en el sentido inverso, el flujo del solvente depende de: - Presión aplicada - Presión Osmótica aparente - Área de la membrana presurizada 4.6.2 Componentes de la osmosis inversa -

Membrana Semi-permeable Tubos de Presión conteniendo la membrana Bomba generadora presión Válvulas reguladoras de control Contenedores del permeado

4.6.3 Características de las membranas semi-permeables. Una membrana semipermeable, también llamada membrana selectivamente permeable, es una membrana que permitirá que ciertas moléculas o ione s pasen a través de ella por difusión. El índice del paso de las moléculas depende de la presión ejercida, la concentración de partículas de soluto, la temperatura de las moléculas y la permeabilidad de la membrana para cada soluto. A las moléculas que logran atravesar la membrana se las conoce como “el

permeado” y a las que no lo hacen es las conoce como “el rechazo”.

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4.6.4 Características de la osmosis inversa -

Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (99%) Remueve los materiales suspendidos y micro-organismos Proceso de purificación de forma continua Tecnología simple, que no requiere de mucho mantenimiento Es modular y necesita poco espacio, de acuerdo a los caudales deseados.

4.6.5 Aplicaciones Osmosis inversa -

Abastecimiento de aguas para usos industriales y consumo de población. Tratamiento de efluentes industriales para el control de la contaminación y recuperación de compuestos. Industria de la alimentación (concentración de alimentos). Industria farmacéutica, para la separación de proteínas, eliminación de virus, etc. Industria cosmética Agua de enjuagado electrónico y galvánico. Industrias de vidrio. Soda y plantas de embotellamiento. Agua de alimentación de calderas y sistemas de vapor. Hospitales y Laboratorios. Medioambiente (reciclaje) Desalinización.

4.7 PROCESO DE PRE-TRATAMIENTO QUE ANTECEDE EL PROCESO DE OSMOSIS INVERSA Figura 6. Pre-tratamiento de osmosis inversa

Dónde: o o o o o

(1). Tanque de almacenamiento de Agua. (2). Filtro de arena. (3). Filtro de carbón activado. (4). Salmuera. (5). Suavizador.

4.8 FILTROS DE PRE – TRATAMIENTO DE OSMOSIS INVERSA Generalmente el proceso de osmosis inversa va acompañado de un pre-tratamiento que tiene como objetivo filtrar el solvente antes de entrar al proceso de osmosis inversa, con el fin de lograr obtener los mejores resultados posibles y garantizar el mejor funcionamiento de las membranas semipermeables, los principales filtros de pre-tratamiento son:

4.8.1 Filtro de sedimentos. Los sedimentos son cualquier partícula que puede ser transportada por un fluido y que se deposita como una capa de partículas sólidas en fondo del agua o líquido, Un filtro de sedimentos actúa como pantalla para remover estas partículas. 4.8.2 Filtro de arena. Son muy efectivos para retener sustancias orgánica s, pues pueden filtrar a través de todo el espesor de arena, acumulando grandes cantidades de contaminantes antes de que sea necesaria su limpieza. El equipo de filtración de este tipo consta de un solo filtro o de una batería de filtros que funcionan en paralelo. La filtración se lleva a cabo haciendo pasar el líquido a tratar, a través de un lecho de arena de graduación especial. El tamaño promedio de los granos de arena y su distribución han sido escogidos para obtener las distancias mínimas entre granos, sin causar pérdidas de altas presiones. El agua sin tratar contiene normalmente sólidos en suspensión. Los cuales son indeseables o perjudiciales para uso en aplicaciones industriales o domésticas. Los filtros de arena a presión eliminan las partículas finas y la materia coloidal coagulada previamente. Las partículas atrapadas en el lecho se desalojan fácilmente invirtiendo el flujo a través de la unidad. Esto hace expandir la arena, limpiándose por acción hidráulica y por fricción de un grano con otro. 4.8.3 Filtro carbón activado. El filtro de carbón funciona por el mismo principio que el filtro de arena, la diferencia radica en los elementos filtrantes y su finalidad. El carbón activado es un material natural que con millones de agujeros microscópicos que atrae, captura y rompe moléculas de contaminantes presentes. Se diseña normalmente para remover cloro, sabores, olores y demás químicos orgánicos. Las propiedades de este medio filtrante hacen que las materias orgánicas y las causantes de olores y sabores, al igual que el cloro residual que se encuentra en el agua, sean absorbidas en las superficies del medio filtrante, eliminándolas así del líquido a tratar. Algunas de sus aplicaciones son: - Remoción de olores, sabores, cloro residual y materia orgánica de aguas de procesos cuando estas lo requieran. - Preparación de aguas libres de cloro, sinsabores e inodoras para uso en las

industrias de bebidas gaseosas y productos alimenticios. - Remoción de cloro y materia orgánica de aguas de alimentación para equipos de desmineralización. - Tratamiento final de aguas negras y aguas de desechos industriales, para remover materia orgánica y olores. 4.8.4 Suavizador. También llamado descalcificadora o ablandador de agua, es un aparato que por medios mecánicos, químicos y/o e lectrónicos tratan el agua para evitar, minimizar o reducir, los contenidos de sales minerales y sus incrustaciones en las tuberías y depósitos de agua potable. El equipo de suavización consiste en un solo suavizador o una batería de estos conectados en paralelo. La suavización se lleva a cabo haciendo pasar el agua a través de un lecho de resina para intercambio iónico. Esta resina cuyas moléculas insolubles están formadas por un anión polimérico y un catión de sodio, posee gran afinidad por cationes divalentes (tales como calcio y magnesio) que se encuentran en baja concentración en el agua. Al poner en contacto agua conteniendo cationes de calcio y magnesio (dureza) con la resina, esta intercambia sus cationes de sodio por los de calcio y magnesio, es decir, libera al agua de los cationes responsables de la dureza de esta. El agua dura seguirá liberándose de los cationes de calcio y magnesio hasta que la resina haya perdido todos sus cationes de sodio y por lo tanto su capacidad de intercambio. La resina, sin embargo, se puede regenerar ya que la reacción es reversible. Esto se obtiene poniéndola en contacto con una solución concentrada de una sal de sodio, cloruro de sodio por ejemplo, ya que esta intercambia los cationes de calcio y magnesio por los de sodio. El proceso de suavización por intercambio iónico se efectúa en cuatro etapas, así: Agua dura se hace pasar por la resina hasta que esta haya perdido su poder de intercambio, la resina se lava en contracorriente haciéndola expandir lo suficiente para que libere cualquier solido suspendido que hubiere traído el agua cruda, La resina se regenera hasta recobrar su capacidad original y finalmente se lava para desalojar los productos de la regeneración. El efluente de la primera etapa será agua suavizada la cual se destinara al servicio requerido y el efluente de las otras etapas ira al desagüe. Las aplicaciones típicas de estos equipos son: -

Suavización de aguas de reposición y alimento para calderas

-

Suavización de aguas de proceso especialmente las usadas en equipos para transferencia de calor

-

Suavización de aguas usadas en la industria de bebidas y productos alimenticios.

-

Suavización de aguas para municipalidades, cuando esta se justifique económicamente.

14.1

CONSIDERACIONES DE DISEÑO

A través del software informático Solid Edge y sus herramientas de diseño CADCAE se implementa un prototipo físico parcial en 3D de cada uno de los tanques que conforman toda la planta de osmosis inversa, los cuales son: Tanques de almacenamiento del agua, tanque de pre filtro de arena, tanque de pre filtro de carbón, tanque suavizador con su respectivo depósito de salmuera y la planta de osmosis inversa. Es importante aclarar que las medidas de las plantas de osmosis inversa, se desarrollan según el pedido de la producción deseado del cliente, por lo tanto las medidas y materiales de cada tanque son variables. A continuación se procede a analizar la forma como se deduce las medidas de los tanques, por medio de ecuaciones matemáticas, consi deraciones de diseño y especificaciones del cliente. 14.1.1 Especificaciones para el diseño de la planta. Cuadro 8. Especificaciones para el desarrollo del diseño ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ESPECIFICACION

VALOR

UNIDAD

CAUDAL PRETRATAMIENTO (Q)

20 GPM

Galones por minuto

DUREZA AGUA CRUDA

60 PPM

Partes por millón

3 - 5 GPM/FT^2

Galones por minuto/pie cuadrado

8 GPM/FT^2

Galones por minuto/pie cuadrado

3,28 Ft/Seg

Pies/Segundo

7 Ft/Seg - 10 Ft/Seg.

Pies/Segundo

3 Ft

Pies

7

Días

RATA VELOCIDAD FILTRO DE ARENA RATA VELOCIDAD FILTRO DE CARBON VELOCIDAD DE FLUIDO EN LA TUBERIA PVC VELOCIDAD DE FLUIDO TUBERIA ACERO ALTURA CONSTANTE DE LECHOS TIEMPO DE REGENERACION RESINA MATERIAL TUBERIAS FUENTE DEL AGUA

PVC ACUEDUCTO

En el cuadro 8 se puede ver una serie de especificaciones muy relevantes para el desarrollo del diseño del prototipo 3D, con las cuales se permite hacer un estudio de ingeniería detallado. Es importante tener en cuenta que el caudal, el material de las tuberías y la fuente de agua son especificaciones dadas por el cliente, además la dureza y el tiempo de regeneración de la resina son valores comunes en los tipos de agua de acueducto, y por ultimo las ratas de velocidades de los filtros, la velocidad constante de la tubería PVC y la altura del lecho son consideraciones de la empresa con las cuales las plantas han trabajado correctamente. Se debe considerar a la hora del diseño, que los tanques deben ser como mínimo 50% más altos que la altura del lecho. Con el fin de dar espacio a los medios de distribución del agua de entrada (colectores). En el siguiente cuadro se desea mostrar una pequeña lista de los materiales más usados a la hora del desarrollo de las plantas de tratamiento de agua.

64

Cuadro 9. Materiales más usados para los tanques dela planta MATERIAL PVC ACERO AL CARBON ACERO INOXIDABLE FIBRA DE VIDRIO

COSTOS bajo Medio Alto medio

RENDIMIENTO Bajas presiones Altas presiones Altas presiones Medias presiones

DIMENSIONADO Dimensionadle Dimensionadle Dimensionadle Estándar

Nota: es importante tener en cuenta que los tanques de fibra de vidrio, tienen medidas estándar, lo cual no permite un diseño personalizado según los datos obtenidos a través del estudio de dimensiones, y los tanques de PVC no son viables a la hora de hablar de altas presiones, por lo tanto se tendrá en cuenta a la hora del diseño de manufactura solamente la cotización de los precios de acero inoxidable y acero al carbón. 14.1.2 Ecuaciones matemáticas a tener en cuenta. A la hora del diseño de la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa, se hace necesario tener un conocimiento mínimo de algunas herramientas matemát icas básicas, para comprender la obtención de las medidas reales de los tanques, ya sea su diámetro, volumen, volumen de los lechos, alturas, entre otros.  Caudal:

Dónde: 2

A: área (ft ). Q: Caudal (galones por minuto (gpm)). 2

Vf: Velocidad final (gpm/ft ).  Área:

Dónde:

2

A: área (ft ). D: Diámetro (ft).

65

 Volumen de un cono partido: Figura 24. Volumen de un cono

 Conversión de medidas: 1 ft = 12” 1” = 2.5 cm. 1gpm = 4 Lpm (Litro por minuto). 14.1.3 Calculo de cantidad de salmuera por suavizador. La función de la salmuera es la regeneración de la resina del suavizador, ya que dicha resina al entrar en contacto con el agua a tratar, desarrolla un intercambio iónico de moléculas de sodio por moléculas de calcio y magnesio, hasta que las moléculas de sodio se hayan agotado. Es ahí donde entra en función la salmuera, ya que ella introduce nuevamente moléculas de sodio, a través de cloruro de sodio (sal) con agua. A partir de este concepto, se puede deducir fácilme nte que la cantidad de la salmuera depende directamente del volumen de la resina que se vaya a utilizar en el proceso de suavización, y teniendo en cuenta que el porcentaje de disolución de la sal es a un 30%, se puede obtener la cantidad de agua mínima para la regeneración de la resina con salmuera. 14.1.4 Análisis de motobombas. Para la selección de las motobombas, y su correcto funcionamiento en la planta, se debe tener en cuenta algunos factores importantes, los cuales son: - Tipo de fluido: Agua de acueducto - Temperatura de trabajo: 20°C - 30°C - Caudal: 20 GPM

- Diámetro de la tubería: 1

1/2

(calculada)

66

14.2

DISEÑO TANQUE DE ARENA.

Cuadro 10. Principales medidas del tanque de arena Características principales Flujo (pedido del cliente) Velocidad (x la empresa) Altura del lecho (según flujo) Área del tanque Diámetro del tanque Volumen del lecho Altura del tanque

Medida 20 gpm (80 Lpm) 2 5 gpm/ft 1,7 ft (20”) Calcular Calcular Calcular Calcular

Simbología Q Vf H A D Vl H

· Área:

· Diámetro:

· Volumen del lecho:

· Altura del tanque: Para los tanques de arena es necesario como mínimo un lecho de 16” para el correcto funcionamiento del filtro, por lo tanto se requiere que el lecho sea de 20” de altura (un poco mayor a lo mínimo por precaución). Si la altura del lecho de arena es de 20”, la altura del tanque de arena será igual a:

67

14.2.1 Datos obtenidos. Cuadro 11. Datos obtenidos del filtro de arena Variable Área del tanque Diámetro Volumen del lecho Altura del tanque

14.2.2 Prototipo 3D. Figura 25. Prototipo 3D filtro de arena

Cantidad

68

14.3

DISEÑO TANQUE DE CARBON ACTIVADO

Cuadro 12. Principales medidas del tanque de carbón activado Características Principales Flujo (pedido del cliente) Velocidad (Empresa) Altura del lecho (según flujo) Área del tanque Diámetro del tanque Volumen del lecho Altura del tanque

Medidas 20 gpm (80 Lpm) 2 8 gpm/ft 3 ft (36”) Calcular Calcular Calcular Calcular

Simbología Q Vf H A D Vl H

 Área:

 Diámetro:

 Volumen del lecho:

 Altura del tanque:

14.3.1 Datos obtenidos. Cuadro 13. Datos obtenidos del filtro de carbón act ivado Variable Área del tanque Diámetro Volumen del lecho Altura del tanque

Cantidad

69

14.3.2 Prototipo 3D. Figura 26. Prototipo 3D filtro de carbón activado

14.4

DISEÑO TANQUE DE SUAVIZADOR

Cuadro 14. Principales medidas del tanque de suavizador

Características Principales Flujo (pedido del cliente) Dureza Velocidad (constante) Altura del lecho (según flujo) Área del tanque Diámetro del tanque Volumen del lecho Altura del tanque

Medidas 20 gpm (80 Lpm) 60 ppm 2 9 gpm/ft 3 ft (36”) Calcular Calcular Calcular Calcular

Simbología Q D Vf H A D Vl H

Para el desarrollo de las medidas correctas del tanque del suavizador, se deben considerar algunas de las especificaciones del tipo de agua cruda a tratar. Caudal (Q): 20 GPM. Dureza: 60 ppm (típica de agua de acueducto).

70

Días transcurridos en operación normal: 7 días. Cada 8 días se hará un retro lavado y regeneración de la salmuera. 7días * 24 horas = 168 horas * 60 min = 10080 min

Tener en cuenta que existe una constante que relaciona la dureza con los granos de la resina del suavizador.

El volumen de la resina es igual a:

La constante de la resina se encuentra en las hojas de información de las resinas para suavizadores, siendo la más común 30 Kgrano/pi e

3

Por lo tanto:

La altura más aconsejable de la resina es de 3 pies de altura, por lo tanto podemos encontrar el área necesaria, con dicha altu ra, para abracar el volumen encontrado anteriormente.

71

Altura del tanque:

14.4.1 Datos obtenidos. Cuadro 15. Datos obtenidos del suavizador Variable Área del tanque Diámetro Volumen de resina Altura del tanque 14.4.2 Prototipo 3D. Figura 27. Prototipo 3D suavizador

Cantidad

72

14.5

DISEÑO TANQUE DE SALMUERA

El diseño del tanque de salmuera depende directamente de la cantidad de resina que se va a usar en el proceso de regeneración, por medio de la siguiente relación: 3

- Cloruro de sodio (sal) = 5 - 15 lb/ft de resina Saturación del cloruro de sodio (sal) = 30% 3

Se tiene que el volumen de resina correcto en la planta es de 23,58 ft y la operación que relaciona el volumen de resina con la cantidad de sal, por lo tanto se deduce que: Volumen resina: 23,58 ft

3

Rata de relación: 10 lb/ft 3)

3

3

(23, 58 ft (10 lb/ft ) = 235, 8 lb = 107 Kg = 107000 g Por medio de la relación porcentaje Peso/Peso (%P/P), podemos obtener la cantidad mínima de agua necesaria para para la disolución de cloruro de sodio.

Teóricamente se sabe que 1 gramo de agua (peso) es equivalente a 1 mililitro de agua (volumen), por lo tanto: 356700 gr == 356700 ml == 356.7 Litros de agua. Es recomendable que no se trabaje con el mínimo de agua requerido para la disolución del cloruro de sodio sino que se trabaja con un margen de tolerancia que permite una mejor disolución del cloruro de sodio, se escoge por lo tanto un volumen de agua un poco mayor, aproximadamente 500 Litros de agua 14.5.1 Datos obtenidos. Cuadro 16. Principales medidas del tanque de salmuera Características Principales Volumen de salmuera Radio superior

Medidas 3 500 Lts. (30512 pulg ) 22”

Radio inferior altura

18” 24,2” 73

14.5.2 Prototipo 3D. Figura 28. Prototipo 3D tanque salmuera

Tener en cuenta que el volumen necesario del tanque de la salmuera para la regeneracion del suavizador de las condiciones encontradas debe ser de 500 lts para su funcionamiento optimo. 14.6

DISEÑO TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Para el diseño de los tanques de almacenamiento de agua cruda y de agua tratada, se debe tener en cuenta que: La fuente de agua cruda a tratar es del acueducto de la ciudad de Cali, lo cual no generaría la necesidad de un tanque de almacenamiento de agua cruda al inicio del proceso, pero por razones de seguridad para la empresa usuaria de la planta de osmosis inversa, se debe tener en cuenta la posibilidad de que se presenten problemas ajenos a esta, como podría ser la suspensión del agua en el acueducto, lo cual haría factible el almacenamiento de agua al inicio del proceso. 20 galones por minuto es el caudal de la fuente de entrada de agua a la planta de osmosis inversa, la cual produce agua de 8 gpm máxi mo, lo cual significa: Caudal Agua entrada: 20 gpm. Caudal agua rechazo: 12 gpm. Caudal agua permeada: 8 gpm.

74

14.6.1 Datos obtenidos Cuadro 17. Conversión de GPM a LPD para Pre tratami ento Producción galones por minuto 20 gpm

Producción litros por minuto 80 Lpm

Producción litro por hora 4800 Lph

Producción litro por día 115200 Lpd

Cuadro 18. Conversión de GPM a LPD general de la pl anta Producción galones por minuto 8 gpm

Producción litros por minuto 32 Lpm

Producción litro por hora 1920 Lph

Producción litro por día 46080 Lpd

14.6.2 Prototipo 3D Figura 29. Prototipo 3D tanque almacenamiento

14.7

DISEÑO TUBERIAS DE LA PLANTA

En el cálculo del diámetro de las tuberías se tiene en cuenta la necesidad de mantener una presión constante dentro de cada tanque del pre-filtrado del proceso de osmosis inversa, además se debe tener en cuenta que el proceso normal de filtración del agua se da por medio de un flujo laminar con presión constante, y a través de unos colectores que tiene la función de distribuir el agua ecuánimemente por toda el área dentro de los tanques, y en las et apas de retro lavado, los tanques necesitan un flujo turbulento, que permita agitar y eliminar las sustancias removidas del agua en proceso normal, lo cual demanda un flujo mayor y por ende un diámetro mayor al del proceso normal. Teóricamente se tiene que: 3

- 1 ft = 7,48 galones - Velocidad tubos (PVC) = 3,28 ft/seg

=

169.8ft/min

75

Por lo tanto:

”

14.7.1 Datos obtenidos. Cuadro 19. Datos obtenidos del análisis las tuberías Variable Área tubería Diámetro tubería Velocidad tubo PVC 14.7.2 Prototipo 3D Figura 30. Prototipo 3D Tuberías

Cantidad ” 3,28 ft/seg

76

14.8

DISEÑO DE COLECTORES

Los Colectores, son instrumentos ubicados a la entrada y salida de los tanques de pre-tratamiento de agua del sistema de osmosis inversa, los cuales permiten la distribución uniforme del agua de entrada y de salida, con el fin de aprovechar al máximo los lechos de cada etapa de filtrado y hacer que el agua a tratar y los lechos de tratamiento de cada etapa trabajen a su máxima capacidad. Los colectores están entre los instrumentos más imp ortantes en el proceso de tratamiento de agua, ya que permiten el riego uniforme del agua a tratar, controlan parte de la presión ejercida dentro de los tanques y permiten aprovechar al máximo los lechos de cada etapa. Entre los colector es usados en la empresa DOBER OSMOTECH DE COLOMBIA LTDA. Están los llamados “espina de pescado”, los cuales trabajan muy bien en este tipo de plantas. 14.8.1 Prototipo 3D Figura 31. Prototipo 3D Colectores

14.10 PROTOTIPO 3D PLANTA PRE-TRATAMIENTO DE AGUA Generalmente el proceso de osmosis inversa va acompañado de un pre-tratamiento que tiene como objetivo filtrar el solvente antes de entrar al proceso de osmosis inversa como tal, esto se hace con el fin de obtener los mejores resultados y garantizar el óptimo funcionamiento de las membranas semi permeables y su larga vida útil. El proceso de pre-tratamiento que antecede al proceso de osmosis inversa consta

(1) Tanque de almacenamiento del agua cruda de acueducto. (1) Tanque Filtro de arena. (1) Tanque filtro carbón activado

79

(1) Tanque almacenamiento de la salmuera para regeneración del suavizador. (1) Tanque del Suavizador. Figura 36. Prototipo 3D planta del proceso de pre-tratamiento

14.11 DISEÑO PLANTA OSMOSIS INVERSA El proceso de osmosis inversa se trata de un proceso con membranas, en el cual se aplica una presión mayor a la presión osmótica,esta presión es ejercida en el compartimiento que contiene la más alta concentraci ón de solidos disueltos y obliga al agua a pasar por membranas semipermeables en dirección contraria al del proceso natural de osmosis, dejando las impurezas detrás. Esta planta de osmosis inversa tiene un funcionamiento en serie, esto quiere decir que el rechazo de las primeras dos carcazas, cada una con 3 membranas semipermeables, se conecta a la entrada de las dos siguiente carcazas, y el rechazo de estas se manda al desagüe, mientras que el permeado de cada una de las carcasas se recoge en un tanque de almacenamiento final. Es importante aclarar que el número de membranas s emipermeables y el tipo de bomba de alta a utilizar, dependen directamente del tipo de agua a tratar y del caudal deseado, en este caso es agua de acueducto con su respectivo pre

tratamiento y un caudal de entrada de 20 galones por minuto, además existe un pequeño filtro al final del proceso de pre-tratamiento y al comienzo de la osmosis inversa, el cual es un filtro de microfilmación para mejores resultados. El esquema de trabajo de la planta de osmosis inversa es: Figura 37. Esquemático proceso Osmosis inversa

Dónde: o (1) Fuente de agua de alimentación (20 GPM) o (2) Bomba de alta (presión generada supera presiónosmótica) o (3) Membranas semipermeables o (4) Fuljo de Permeado (agua ultra pura) o (5) Flujo de Rechazo (agua saturada) o (6) Retroalimentación para mayor permeado. Figura 38. Primer prototipo 3D proceso osmosis inversa

Figura 39. Segundo prototipo 3D proceso osmosis inversa

14.11.1

Membranas semipermeables.

Figura 40. Prototipo 3D Membrana semipermeable

14.11.2

Carcaza.

Figura 41. Prototipo 3D carcaza de las membranas semipermeables

14.12 PROTOTIPO 3D PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE OSMOSIS INVERSA TOTAL. Hasta el momento se han diseñado y mostrado los diferentes módulos que conforman la planta de osmosis inversa, todo esto con el fin de evidenciar la metodología de arquitectura modular que se ha llevado a cabo para el diseño del prototipado 3D. A continuación se acoplan los diferentes módulos yse logra concebir la planta final de tratamiento de agua de osmosis inversa, en un modelo tridimensional desarrollado por computadora, el cual nos facilita tener una idea clara de la apariencia física final de la planta, mientras que la arquitectura modular nos permite garantizar un fácil mantenimiento y remplaz o de las piezas que conforman el sistema.

83

Figura 42. Prototipo 3D Planta de osmosis inversa

DIGITAL

SENSOR TANQUE

AGUA CRUDA

SENSOR TANQUE

AGUA PURA

BOMBA PROCESO

0

0

0

SENSOR DE NIVEL

91

0

1

1

1 1

0 1

0 0

16.1 SELECCIÓN DE COMPONENTES. Para el desarrollo de la selección de las diferentes referencias o tipos de componentes a implementar, es necesario hacer un estudio del ambiente de trabajo y las características deseadas de cada componente. 16.1.1 Válvulas Motorizadas. Para la selección de las válvulas motorizadas se debe tener en cuenta las siguientes características: -

Tipo de Válvula: Válvula eléctrica de bola. Tipo de fluido: Agua Temperatura de trabajo: 20°C – 30°C Caudal: 20 GPM Diámetro: 1 1/2 ”

-

Voltaje Estándar: 110V AC

16.1.2 Bomba Centrifuga. Para la selección de la bomba centrifuga, la encargada de generar la presión al caudal deseado, se debe tener en cuenta las siguientes características: -

Tipo de Bomba: Bomba Centrifuga. Tipo de fluido: Agua

94

-

Temperatura de trabajo: 20°C – 30°C Caudal: 20 GPM Diámetro: 1 1/2 ” Altura manométrica Total: - calcular –

16.1.2.1 Calculo de la altura manométrica total. La altura manométrica, es definida como la altura, presión diferencial o resistencia que tiene que vencer la bomba para obtener el funcionamiento deseado del sistema. Para entender el cálculo de la determinación de la altura manométrica, ver Anexo D. 16.1.2.2 Calculo de las pérdidas de carga (Pc). Para entender el cálculo de las pérdidas de carga en el proceso de la planta de tratamiento de agua, ver Anexo E. 16.1.3 Tanques de almacenamiento. Los tanques de almacenamiento tienen que ser idóneos para controlar altas presiones, medianas temperaturas y que tengan una larga vida útil, superando factores tale s como la oxidación. Existen diferentes materiales usados para el desarrollo de las plantas de osmosis inversa, en el cuadro 9 se puede ver los diferentes materiales. 16.1.4 Lechos filtrantes. El volumen de los lechos filtrantes está estipulado en el proceso de diseño de los tanques, y el tipo y calidad de los lechos y resinas viene dada por la empresa. 16.1.5 Tuberías. El material de las tuberías es de PVC, como una restricción dada por el cliente, y los diámetros se encontraron a usar se calcularon en el proceso de diseño de las tuberías. Dentro de las tuberías, también están los colectores que distribuyen el agua dentro y fuera de los tanques. 16.1.6 Control y automatización. El desarrollo de la automatización se hace por medio de PLC siemens y todo el proceso de la interfaz gráfica con software familiares a siemens. 16.1.7 Sensores. Los sensores a utilizar, son sensores de presión, caudal y TDS ó solidos disueltos, los cuales se investigan el mercado para ver los que mejor se acolan al desarrollo de la planta. No se tiene una marca en común. 16.1.8 Planta de osmosis inversa. La unidad de tratamiento por osmosis inversa, es referencia DOBER QUALIPURE 9600, para trabajar con una fuente de agua de 20 GPM procedente del pre-tratamiento por los filtros y para generar un caudal de agua permeada de 6,7 GPM. Para ver las características y especificaciones del

equipo, ver Anexo F.

95

16.2

PARTES IMPLICADAS DEL PROCESO Y SUS RESPECTIVOS PRECIOS

Para ver los respectivos cuadros con las diferentes partes que conforman la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa, con sus respectivos precios, remitirse al Anexo G. El proceso de diseño para manufactura, es uno de los procesos más importantes y a la vez complejos en el desarrollo del proyecto, primero que todo porque se debe tener en cuenta el mercado nacional e internacional en donde convergen la oferta y la demanda, para obtener un precio accesible al cliente y rentable para la empresa, pero al mismo tiempo, se debe tener en cuenta factores tales como la calidad del producto y el prestigio de la empresa, los cuales garantizan el perfecto funcionamiento de la planta diseñada, lo cual es de vital importancia para la satisfacción de los clientes. Es importante tener en cuenta que muchas de las cotizaciones realizadas en el proceso de diseño de manufactura, se realizaron con proveedores directos de la empresa DOBER OSMOTECH, lo que garantiza buenos precios y alta calidad del producto, esto, debido a las buenas experiencias que la empresa ha desarrollado con dichos proveedores. A demás otros productos y p artes, se desarrollan directamente en la empresa. Con lo que respecta a la parte electrónica y de control, ya sea toda la instrumentación de PLC y la instrumentación de sensores, las cotizaciones se llevaron a cabo en empresas nacionales vía internet. Se tomó como material para los tanques, el acero inoxidable, por su buen desempeño con el agua y con las altas presiones y se tomaron resinas importadas, porque garantizan las más altas filtrac iones en el proceso de tratamiento de agua. El precio obtenido era el esperado, ya que lo primordial en la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa, era la calidad y la automatización, factores relevantes y presentes en el proceso de investigación de las necesidades y requerimiento de la planta.

96

17. RESULTADOS OBTENIDOS

- Se obtuvo un diseño de las plantas de tratamiento de agua de osmosis inversa completamente automatizado, incluyendo en todo momento las etapas de pretratamiento del agua, que son necesarias para el correcto funcionamiento de la planta. - La planta de osmosis inversa consta de los siguientes procesos, que al ser acoplados, generan los mejores resultados con lo referente al nivel de la calidad de agua tratada. Almacenamiento de agua cruda Filtro de arena Filtro de carbón activado Filtro suavizador con salmuera como regenerante Filtro de micro partículas Membranas semipermeables (osmosis inversa) Almacenamiento de agua tratada. - Existen diferentes mercado para el uso de las plantas de tratamiento de agua, pero el mercado primario para este proyecto fueron las industrias que manejan el agua en sus procesos industriales, tales como calderas o sistemas de vapor, industrias licoreras y farmacéuticas. - Las principales necesidades del proyecto son la automatización y visualización del proceso general de la planta total de osmosis inversa. - Con respecto a la competencia nacional e internacional, se dedujo que la forma de automatización y el material a usar en los tanques son de relevante importancia a la hora de competir en el mercado. - Con respecto a las alternativas de diseño, se realizó un estudio detallado de conceptos generados y se selección un concepto que consta de: Cuadro 20. Concepto seleccionado PARTES Control del proceso Válvula Impulsión de agua Almacenamiento de agua Sensor de nivel

TIPO PLC MOTORIZADAS MOTOBOMBA ELECTRICA TANQUES CILINDRICOS ELECTRODOS

FLUJOMETRO MANOMETRO ELECTRONICO DATA PANEL - HMI

Sensor de flujo Sensor de presión Interfaz grafica

97

Este concepto es el utilizado para el desarrollo de las plantas de tratamiento de agua de osmosis inversa. La planta de osmosis inversa finalizada consta de: Cuadro 21. Partes involucradas en la planta

ALIMENTACION ELECTRICA

ALMACENAMIENTO Y PRODUCCION

CONTROL Y VISUALIZACION DE VARIABLES

TRATAMIENTO DE AGUA DE OSMOSIS INVERSA PARA

EMPRESA DOBER OSMOSTECH DE COLOMBIA LTDA. DISEÑO DE PLANTA DE

-

SISTEMA DE FITLTROS

SISTEMA DE OSMOSIS INVERSA SERVOACTUADOR

(S) OTROS

TANQUES RED ELECTRICA PLC DATA PANEL TUBERIAS COLECTORES SENSORES

LECHOS

SALMUERA

RESINA

AGUA TRATADA TANQUES AGUA SIN TRATAR MEMBRANA SEMIPERMEABLE MOTOBOMBAS ELECTRO-VALVULAS ARENA VALVULAS E INTERRUPTORES CARBON ACTIVADO

CATIONICA SYBRON IMPORTADO DOBER OSMOTECH DOBER OSMOTECH AQUOR AQM 100 MOTORIZADAS HONEYWELL PVC

- Para el proceso de prototipado se tuvieron en cuenta ciertas especificaciones puntuales del proyecto, las cuales son:

98

Cuadro 22. Especificaciones de diseño ESPECIFICACIONES DE DISEÑO ESPECIFICACION

VALOR

UNIDAD

CAUDAL PRETRATAMIENTO (Q)

20 GPM

Galones por minuto

DUREZA AGUA CRUDA

60 PPM

Partes por millón

RATA VELOCIDAD FILTRO DE ARENA 3 - 5 GPM/FT^2

Galones por minuto/pie cuadrado

RATA VELOCIDAD FILTRO DE CARBON VELOCIDAD DE FLUIDO EN LA

8 GPM/FT^2

Galones por minuto/pie cuadrado

3,28 Ft/Seg

Pies/segundo

VELOCIDAD DE FLUIDO TUBERIA

7 Ft/Seg - 10 Ft/Seg. Pies/segundo

TUBERIA PVC ACERO

ALTURA CONSTANTE DE LECHOS 3 Ft TIEMPO DE REGENERACION RESINA 7

Pies Días

MATERIAL TUBERIAS

PVC

FUENTE DEL AGUA

ACUEDUCTO

De acuerdo a las especificaciones anteriores, se realizó un estudio de diseño para los encontrar las medidas exactas de los diferentes tanques de filtrado de agua, que anteceden al proceso como tal de osmosis inversa, y se llegó al siguiente resultado: Cuadro 23. Medidas obtenidas

FILTRO DE ARENA FILTRO DE CARBON ACTIVADO

ALTURA TANQUE 36” 72”

FILTRO SUAVIZADOR

72”

38”

36”

ACERO INOX.

FILTRO

27” 22”

ALTURA LECHO 20” 36”

ACERO INOX. ACERO INOX.

DIAMETRO

MATERIAL

SALMUERA

24.2”

22”

-

PLASTICO

TANQUES ALMACENAMIENTO

25”

41”

-

PLASTICO

TUBERIAS

-

”

-

PVC

- Con lo que respecta a la automatización y control del proceso, se debe tener en cuenta que el funcionamiento de la planta depende directamente de temporizadores y fechadores en tiempo real, por lo cual la planta trabaja de la siguiente manera. AUTOMATICAMENTE: Todos los días en operación normal, y los días martes, jueves y sábados realiza el retro lavado de los fil tros de arena y carbón, y los días domingos realiza la regeneración del suavizador. MANUALMENTE: El operario encargado de la planta puede en cualquier momento del día manipular los comando de parada de emergencia, retro lavados de filtros,

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regeneración (cada uno con su respectivas modificaciones de tiempos) y encendido o apagado de las bombas del proceso. SENSORES: En todo tiempo los sensores están informa ndo de forma análoga sobre el estado del caudal del agua permeada y de rechazo; además de de los sólidos disueltos en el agua permeada (TDS), y los sensores de nivel, a manera de pulsos, controlan el encendido y apagado de las bombas en el proceso.

100

18. CONCLUSIONES

- En la etapa de investigación realizada, se obtuvieron datos importantes con lo que respecta al desarrollo tecnológico de las plantas de osmosis inversa en el mundo, así como el funcionamiento y las aplicaciones que dichas plantas tienen en el mercado, ya sea nivel industrial o doméstico. Entre las aplicaciones más relevantes, se encontraron, el tratamiento de aguas para sistemas con alimentación de calderas o sistemas a vapor, el cual es el mercado primario en el proyecto; industrias farmacéuticas y alimenticias, desalinización de agua de mar, agua ultra pura para laboratorios y muchas otras más, siendo estas últimas aplicaciones mercados secundarios y complementarios del proyecto. - Se realizó un estudio detallado de las principales necesidades y requerimientos que tienen las plantas de osmosis inversa en la empresa DOBER OSMOTECH de Colombia LTDA. Y se logró inferir que la automatización y visualización total del proceso general, son las más importantes necesi dades a tener en cuenta a la hora de desarrollar este proyecto, no solo para el desarrollo de las plantas dentro de la empresa, sino también a nivel de competencia con las demás empresa a nivel nacional e internacional. - A la hora del desarrollo de las diferentes alternativas de diseño, factores tales como la robustez de los equipos de control, la visualización grafica en tiempo real del proceso y la instrumentación adecuada, fueron determinantes para la selección de un concepto apropiado. - Por medio de especificaciones tales como la dureza del agua a tratar, la fuente de agua cruda y la cantidad de caudal deseado y a través de herramientas matemáticas, se llegó a concluir las medidas exactas de cada uno de los tanques que conforman el pre-tratamiento de agua, filtrado que antecede al proceso de osmosis inversa como tal y que es de vital importancia para la obtención de los mejores resultados del agua. - Una de las herramientas más efectivas que permiten una aproximación al producto o sistema, es el prototipado, ya sea físico parcial por medio de un modelado 3D por computadora, o parcial analítico por medio de simulaciones de control para el funcionamiento del sistema. Por medio de estos tipos de prototipos desarrollados en el proyecto, se logró entender el funcionamiento y

requerimientos de la planta, comunicar y demostrar una apariencia física muy próxima de la realidad al cliente, y combinar los subsistemas que conforman el sistema total, ya sean módulos o subsistemas de control, para entender su interacción en la realidad.

101

- Una de los requerimientos que surgió en el proceso del estudio de las necesidades del sistema, fue la facilidad de mantenimiento, lo cual se logró satisfacer por medio del desarrollo de una arquitectura modular, para el diseño e implementación de la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa, esto demostró que la planta puede estar conformada por módulos o subsistemas que al acoplarse formen el sistema completo, y que al mismo tiempo presenten facilidad a la hora del mantenimiento y reposición de sus partes. - Por su robustez industrial y por la facilidad de manejo con fechadores y temporizadores, los controladores PLC fueron el sistema de automatización más confiable y adecuado para la automatización del proceso de las plantas de tratamiento de agua de osmosis inversa, de igual manera los data panel de las misma gama de los PLC, son el medio más práctico pa ra la interacción grafica entre el usuario u operario y el proceso. - El precio obtenido en el proceso de diseño para manufactura era el esperado, ya que lo primordial en la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa, era la calidad y la automatización, factores relevantes y presentes en el proceso de investigación de las necesidades y requerimiento de la planta. - Uno de los principales factores a tener en cuenta en el desarrollo del proyecto, fue ver la calidad del producto con respecto al costo de los componentes, teniendo en cuenta que la empresa DOBER OSMOTECH siempre se ha caracterizado por el diseño y la implementación de plantas de tratamiento de agua con la mejor calidad posible. - Teniendo en cuenta la metodología estructurada para el desarrollo de proyectos de diseños mecatrónico, se logró obtener un excelente resultado en el desarrollo del diseño de la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa para la empresa DOBER OSMOTECH DE COLOMBIA LTDA.

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ANEXOS

Anexo A. Manual de usuario DOBER OSMOTECH DE COLOMBIA LTDA. Santiago de Cali 2011. Apreciado Usuario: A continuación presentamos el manual de operación de la planta de tratamiento de agua de osmosis inversa para obtener agua ultra pura proveniente de acueducto. La planta está en capacidad de operar las 24 horas, con un caudal de 20 galones/minuto o 75.7 litros por minuto y tiene un tanque de almacenamiento para mejorar su rendimiento en términos de capacidad. El manual ha sido redactado en lenguaje sencillo para facilitar su total comprensión y entendimiento, sin embargo se requiere que quién lo lea, tenga los conocimientos básicos de tratamiento de agua, de electricidad y de flujo de agua. El manejo y operación de la planta es sencillo y con una semana de experiencia en el encendido y operación de la misma, creará una rutina en el operador para el manejo y cuidado. Cualquier información adicional que requieran, estaremos pendientes de contestarla a la mayor brevedad posible.

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MANUAL DE OPERACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA DE OSMOSIS INVERSA DE DOBER OSMOTECH 1. DESCRIPCIÓN GENERAL: La planta de tratamiento de agua está compuesta por los siguientes equipos: 1.1. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE AGUA DEL ACUEDUCTO. El sistema de alimentación de agua de acueducto a la planta consiste en una válvula motorizada que controla el llenado de agua cruda en un tanque principal, el cual a su vez controla el nivel del agua por medio de un sensor nivel alto - nivel bajo, al estar en nivel bajo la válvula permite el paso del agua de acueduc to que llena nuevamente el tanque, y al estar en nivel alto la válvula restringe el paso del agua de la fuente y la planta trabaja en operación normal. El agua del tanque de almacenamiento de agua cruda se lleva hasta la planta de tratamiento por medio de una motobomba, marca AQUOR, Modelos AQM 100 con motor eléctrico de 1.5 Kw. 1.2 PROCESO DE LA PLANTA, EN SIMPLES PASOS La motobomba pasa el agua del tanque de agua cruda hacia el filtro de arena, colocado con el propósito de retener todos los sólidos filtrables. Del filtro de arena el agua pasa al filtro de carbón activado para que se retenga en dicho filtro la materia orgánica, olores y sabores por ad sorción sobre el lecho filtrante de carbón activado. Del filtro de carbón pasará por el suavizador desalcalinizador, en el cual se balanceará la dureza y la alcalinidad, después de estas reacciones, se continúa hacia el sistema de osmosis inversa en donde se producirá un caudal de rechazo, y caudal de permeado, siendo este último el que se almacenara en el tanqu e de almacenamiento de agua final. 2. DESCRIPCION DE LOS EQUIPOS: 2.1. TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AGUA CRUDA Está construido en plástico y el propósito de dicho tanque es almacenar el agua cruda o sin tratamiento proveniente del acueducto. 2.2. FILTRO DE ARENA A PRESION Tanque calculado para una presión de trabajo de 60 psi. Y un flujo de 20 gpm a una tasa de 2

5 gpm/ft de área transversal al flujo, recubierta su superf icie en contacto con agua, con pintura epóxica anticorrosiva grado alimenticio, colectores calculados para pérdidas de presión uniformes, con el fin de retener todos los sólidos filtrables cuyo diámetro efectivo sea superior a 20 micrones, los inferiores son imperceptibles para el ojo humano; equipado con sus válvulas de operación motorizadas con diámetro de 1 ½” pulgadas. Lecho filtrante en arena de cuarzo puro (SiO2), y lecho soporte en grava del mismo material.

Posee una purga de aire en la tapa superior para su evacuación y debe ser abierta una sola vez cada semana de operación, después del ciclo de regeneración del suavizador.

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2.3. FILTRO DE CARBON ACTIVADO A PRESION Tanque calculado para una presión de trabajo de 60 psi. Y un flujo de 20 gpm a una tasa de 2

8 gpm/ft de área transversal al flujo, recubierta su superf icie en contacto con agua, con pintura epóxica anticorrosiva grado alimenticio, colectores calculados para pérdidas de presión uniformes, con el fin de retener materia orgánica, olores y sabores; equipado con sus válvulas de operación motorizadas con diáme tro de 1 ½” pulgadas, lecho filtrante consistente en 25 pies cúbicos de carbón activado marca Sybron Chemicals USA Inc. Ref. P-50. Posee una purga de aire en la tapa superior para su evacuación y debe ser abierta una sola vez cada semana de operación, después del ciclo de regeneración del suavizador. 2.4. SUAVIZADOR DESALCALINIZADOR Tanque calculado para una presión de trabajo de 60 psi. Y un flujo de 20 gpm a una tasa de 2

9 gpm/ft de área transversal al flujo, recubierta su superf icie en contacto con agua, con pintura epóxica anticorrosiva grado alimenticio, colectores calculados para pérdidas de presión uniformes, con el fin de retener la dureza presente en el agua pre-tratada por los filtros de arena y carbón activado; equipado con sus válvulas de operación motorizadas con diámetro de 1 ½” pulgadas, lecho d e intercambio iónico consistente en 25 pies cúbicos de resina fuertemente catiónica marca Sybron Chemicals USA Inc. Ref. C-249. Tanque para preparación de la solución de salmuera y si se requiere ácido adicional en polietileno de alta densidad y con capacidad de 500 litros, para regeneración de la resina del suavizador. El suavizador desalcalinizador posee una purga de aire en la tapa superior para su evacuación y debe ser abierta una sola vez cada semana de operación, después del ciclo de regeneración del suavizador. 2.5. SISTEMA DE OSMOSIS INVERSA - Carcazas porta-membranas en fibra de vidrio para 400 psi o acero inoxidable 304. ­Membranas Thin Film, enrolladas con retención del 99.5% en base a TDS.  ­Manómetros para control de presión llenos de líquido. ­Medidores de flujo para permeado y concentrado marca Blue White USA o King USA.  -Marco soporte en acero inoxidable 304 o acero con pintura horneada, de acuerdo al medio ambiente que rodeará el equipo. ­Bomba de acero inoxidable centrífuga, marca Groundfoss. ­Válvula de cierre automático de entrada por baja pr esión. ­Válvula de reciclaje. -Pre filtro de sedimentos de 1.0 micrón. Ameteck USA, polisulfona Big Blue para cartuchos de 4.5" x 20" pulgadas y tamaño de poro 1.0 micrón. ­Monitor de sólidos disueltos totales, digital. ­Dosificadores de químicos instalados.

- Control de operaciones de flujo normal, lavado rá pido, stand by y apagado Moeller, GE Fanuc o a elección del cliente por marcas similares. -Válvula de muestreo para controlar la calidad del agua filtrada por el PVC o acero inoxidable 316 de 1/4" de pulgada de diámetro.

107

marca de costos equipo en

ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO: Producción de agua permeada: Presión de trabajo al tercer año: Diámetro de entrada: Número de elementos de 4” x 40”: Diámetro de los elementos: Recuperación de diseño sin reciclaje: Motor monofásico de 3.0 HP., 110/220 V., 60Hz. Dimensiones aproximadas: Longitud: 0.71 mts. Ancho: 0.51 mts. Altura: 1.27 mts. Peso aproximado: 53 kilos.

6.7 GPM. 189 PSI. 1” pulgada. 6 4” pulgadas. 55 %

2.6. SISTEMA DE AUTOMATIZACION El sistema de automatización consta de un PLC siemens S7-200 con su respectivo cable interface de comunicación y un Panel táctil OP-270, el cual controla los tiempo y las diferentes operaciones de la planta, ya sea operación normal, retro lavados, succión de salmuera, lavados lentos o rápidos, y todo esto con la combinación de entrada y salidas de los diferentes componentes de la planta, ya sea válvulas, motobombas o sensores. 3. MANUAL DE OPERACIÓN DEL FILTRO DE ARENA 3.1. OPERACIÓN NORMAL (posición del operador: de fr ente al filtro): El filtro posee tres válvulas de operación, en operación normal la válvula No. 1, estará abierta (verde), la válvula No. 2 estará cerrada (r ojo), la válvula No. 3, de desagüe estará cerrada (rojo). 3.2. OPERACIÓN DE RETROLAVADO: En operación de retro lavado: la válvula No. 1, deberá cerrarse (rojo), la válvula No.2 deberá abrirse (verde) y la válvula No. 3 deberá ab rirse (verde); la válvula No.4 del filtro de carbón deberá cerrarse (verde); el tiempo de retro lavado se ha programado en 15 minutos. Transcurridos los 15 minutos el filtro vuelve a operación normal. 3.3. OPERACIÓN MANUAL: En el caso en que no abran o cierren las válvulas m otorizadas automáticas por falta de energía eléctrica en el motor o por falla del motor, se pueden operar en forma manual, quitando el motor de la válvula que se desee operar , removiendo los tornillos de fijación; se coloca y se asegura, con cuidado para evitar que se caiga bruscamente y con la manija de

color naranja que se suministra se procede a colocar la válvula en la posición deseada; siguiendo este procedimiento y la descripción de los ciclos de operación se logra ejecutarlas en forma manual. También se tiene la posibilidad de iniciar el ciclo de retro lavado manualmente desde la pantalla del PLC (Data Panel- ver programación Data Panel) 108

4. MANUAL DE OPERACIÓN DEL FILTRO DE CARBON ACTIVADO 4.1. OPERACIÓN NORMAL : El filtro en operación normal opera con la válvula No. 4 abierta (verde), la válvula No. 5 cerrada (rojo), la válvula No. 6 de desagüe cerrad a (rojo). 4.2. OPERACIÓN DE RETROLAVADO: En operación de retro lavado: la válvula No. 4 deberá cerrarse (rojo), la válvula No. 5 deberá abrirse (verde) y la válvula No. 6, deberá a brirse (verde), las válvulas No. 7, No. 8 y No. 9 del suavizador desalcalinizador deberán est ar cerradas; el tiempo de retro lavado se ha programado en 15 minutos. Transcurridos los 15 minutos el filtro vuelve a operación normal. 4.3. OPERACIÓN MANUAL: Para operar el filtro en operación normal en forma manual, en el caso en que no abra o cierre las válvulas motorizadas por falta de energí a eléctrica o por falla del motor, se pueden operar en forma manual, quitando el motor de las válvulas motorizadas, removiendo los tornillos de fijación; se coloca con cuidado para evitar que se caiga bruscamente, con la manija de color naranja que se suministra se procede a colocar la válvula en la posición deseada; siguiendo este procedimiento y la descripción de los ciclos de operación se logra ejecutarlas en forma manual. También se tiene la posibilidad de iniciar el ciclo de retro lavado manualmente desde la pantalla del PLC (Data Panel- ver programación Data Panel) 5. MANUAL DE OPERACIÓN DEL SUAVIZADOR DESALCALINIZADO R 5.1. OPERACIÓN NORMAL: El suavizador desalcalinizador posee válvulas moto rizadas de operación automáticas En operación normal las válvula No.7 y No.8 estarán cerradas (rojo), la válvula No. 9 estará abierta (verde), la válvula No. 10 estará ce rrada rojo), la válvula No. 11 estará cerrada (rojo), la válvula No. 12 estará cerrada (r ojo) y la válvula No. 13 de paso del agua potable hacia el tanque de almacenamiento, estará a bierta (verde). 5.2. OPERACIÓN DE REGENERACION: 5.2.1. PREPARACION DE LA SOLUCION REGENERANTE:

El día jueves de cada semana se debe lavar el tanque de preparación del regenerante, desconectarlo en la línea de suministro al suavizador, al volverlo a conectar se debe ajustar bien la unión universal; colocar en el tanque dos bultos de sal bruta común no

109

yodada y abrir la válvula tipo bola que da paso a l a solución regenerante; el agua fluirá lentamente para preparar una dilución uniforme de salmuera. El día domingo de cada semana el suavizador desalcalinizador se regenerará automáticamente a las 10.00 a. m. Ejecutando las s iguientes operaciones: 5.3. RETROLAVADO: En operación de retro lavado: las válvulas No. 7, No.8, No.9 deberán cerrarse. Las válvulas No. 10 y No. 11 deberán abrirse (verde ). La válvula No. 12 cerrada (rojo) y la válvula No. 1 3 deberán estar cerrada (rojo). El tiempo de retro lavado se ha programado en 10 minutos, al terminar el retro lavado, las válvulas No. 10 y No. 11 deberán cerrarse (rojo). 5.4. SUCCION DE LA SOLUCION REGENERANTE El suavizador desalcalinizador inicia la succión de la solución regenerante, la válvula No. 8 de paso del agua potable por el eyector, se abre (rojo), la válvula No. 7 que le da paso a la succión de salmuera se abre (verde). En el tanque de preparación del regenerante se notará el nivel bajando a medida que se succiona hacia la resina. La operación de succión de la solución regeneranteestá programada en 30 minutos. 5.5. ENJUAGUE LENTO: Después de efectuada la succión del regenerante, laválvula No. 7 de paso de la solución regenerante se cerrará (rojo) y permitirá el enjuag ue lento para retirar del suavizador desalcalinizador el exceso de salmuera que hubiese podido quedar en el reactor, este tiempo está programado en 45 minutos. 5.6. ENJUAGUE RÁPIDO: Después del enjuague lento se ejecuta el enjuague rápido para lo cual: se cierra la válvula No. 8 (rojo), se abre la válvula No. 9 motorizada ( verde) y la válvula No. 12 se abre (verde) el agua entra al suavizador, atraviesa el lecho de resina, lo enjuaga y va hacia el desagüe, el tiempo de enjuague rápido está programa do en 5 minutos. Transcurridos los cinco minutos; la válvula No. 12 se cierra (rojo) y la válvula No. 13 se abre (verde) quedando toda la planta en operación normal para un nuevo ciclo de operación de una semana. 5.7. OPERACIÓN MANUAL. También se tiene la posibilidad de iniciar el ciclo de completo (lavado general) manualmente

desde la pantalla del PLC (Data Panel- ver programación Data Panel)

110

6.

PROGRAMACIÓN CAMBIO DE TIEMPOS DATAPANEL (PLC)

A continuación se indicara como hacer la modificación de los tiempos de tratamiento en la planta de agua potable. Los tiempos que se pueden modificar son los tiempos de retrolavado de filtros de arena y carbón, así como los tiempos referentes al suavizador como retrolavado y operación de regeneración lo que incluye, tiempo de succión de regenerante, tiempo de lavado lento y tiempo de lavado rápido. Los ciclos de operación de la planta NO se modifican por el tablero DATAPANEL. Los ciclos de lavado para el sistema se encuentran programados así:  Martes - jueves y sábado – 10:00 am.  Domingo – 10:00 am .

- Retro lavado filtros Arena y Carbón. - Retro lavado Suavizador - Succión Regenerante - Lavado Lento Suavizador - Lavado Rápido Suavizador.

6.1 Panel Táctil en posición inicial.

6.2 De la posición inicial, se tiene dominio manual de diferentes variables del proceso, en donde se tienen la opción de escoger entre las diferentes opciones, como detener proceso, continuar proceso, detener bombas del proceso, cada uno de los diferentes retro-lavados ó regeneración total.

111

6.3 Si Selección retro-lavado filtro de arena Veremos una ventana nueva que aparece en el Panel Táctil, la cual nos permite ingresar el tiempo deseado para la operación de retro lavado del filtro de arena en cualquier momento que desee el cliente.

6.4 Selección retro-lavado filtro de carbón Veremos una ventana nueva que aparece en el Panel Táctil, la cual nos permite ingresar el tiempo deseado para la operación de retro lavado del filtro de carbón activado en cualquier momento que desee el cliente.

6.5 Si escogemos retro-lavado suavizador Veremos una ventana nueva que aparece en el Panel Táctil, la cual nos permite ingresar el tiempo deseado para la operación de retro lavado del filtro de suavizador en cualquier momento que desee el cliente.

112

6.6 Si escogemos regeneración total Veremos una ventana nueva que aparece en el Panel Táctil, la cual nos permite ingresar los tiempos deseados, ya sea de retro lavado del suavizador, succión de la salmuera, lavado lento y lavado rápido; para toda la operación de regeneración del suavizador en cualquier momento que desee el cliente.

6.7 Tempos recomendables de operación de retro-lavados de los filtros. Tiempo de retro-lavado filtro de arena………………………… 1 5 min. Tiempo de retro-lavado filtro de carbón……………………….. 15 min. Tiempo de retro-lavado suavizador……………………………. 10 m in. Tiempo de succión de la salmuera…………………………….. 30 m in. Tiempo de lavado lento………………………………………….. 45 min. Tiempo de lavado rápido………………………………………… 05 min. CUALQUIER SITUACIÓN ANORMAL DEBE INFORMARSE A DOBER OSMOTECH DE COLOMBIA LTDA A LOS TELEFONOS Y MEDIOS DE COMUNICACIÓN QUE SE ESPECIFICAN EN EL ENCABEZAMIENTO DE ESTE MANUAL DE OPERACIONES.

113

PROTOTIPO 3D

ETAPAS DE OPERACIÓN DEL PRE-TRATAMIENTO. 1.1 OPERACION NORMAL (Todos los días)

1.2 RETROLAVADO FILTRO DE ARENA (días martes, jueves y sábado s; 10:00 a.m.)

1.3 RETROLAVADO FILTRO DE CARBON (días martes, jueves y sábado s; 10:15 a.m.)

114

1.4 RETROLAVADO SUAVIZADOR (días martes; 10:00 a.m.)

1.5 REGENERACION SUAVIZADOR (días martes; 10:10 a.m.)

1.6 LAVADO LENTO (días martes; 10:40 a.m.)

115

1.7 RETROLAVADO RAPIDO (días martes; 11:25 a.m.)

1.8 VUELVE CICLO NORMAL (Todos los días; 11:30 a.m.)

116

Anexo B. Características físicas del agua potable CARACTERISTICAS FISICAS REQUISITOS Color, expresado en unidades de la escala Pt-Co, má x. Olor y sabor Turbiedad, expresada en unidades nefelometrícas De turbiedad UNT, máx. Sólidos totales, expresados en mg/dm3, máx.

VALOR 15 Inobjetable 2 200

Fuente: NORMA TECNICA COLOMBIANA. Normas oficiales para la calidad de agua en Colombia. NTC 813. 2 ed. Bogotá D.C.: Ins tituto Colombiano de Normas técnicas y certificación, ICONTEC, 1994. 13 p

117

Anexo C. Concentración de elementos permitidos en e l agua potable SUSTANCIAS

EXPRESADA COMO.

Arsénico Aluminio Bario Boro Cadmio Cianuro Cinc Cloruros Cobre Cromo Hexavalente Dureza total Fenoles Hierro Total Magnesio Manganeso Mercurio Nitratos Nitritos Plomo Plata SAB Selenio Sulfatos Grasas y aceites Aldrín Clordano Carbaril DDT Diazinón Dieldrín Endrín Heptacloro Lindano Metoxicloro Metilparatión Paratión Carbamatos Toxafeno Clorofenoxi 2,4D

As Al Ba B Cd CN Zn Cl Cu Cr+6 CaCO3 Fenol Fe Mg Mn Hg NO3 NO2 Pb Ag SAB Se SO4

VALOR MAX PERMITIDO (Mg/L) 0.05 0.2 1.0 1.0 0.005 0.1 5.0 250.0 1.0 0.05 150 0.001 0.3 36.0 0.1 0.001 45.0 0.001 0.001 0.05 0.5 0.001 250.0 No detectable 0.001 0.003 0.1 0.05 0.01 0.001 0.0005 0.03 0.005 0.1 0.007 0.035 0.1 0.005 0.1

Fuente: NORMA TECNICA COLOMBIANA. Normas oficiales para la calidad de agua en Colombia. NTC 813. 2 ed. Bogotá D.C.: Ins tituto Colombiano de Normas técnicas y certificación, ICONTEC, 1994. 13 p

118

Anexo D. Calculo de la altura manométrica total. La altura manométrica está compuesta de:

Dónde: Hm: Altura manométrica total. Hg: Altura geométrica. Desnivel existente entre el nivel mínimo de aspiración y el punto más alto de impulsión (metros). Pc: Perdidas de carga. Resistencia que ofrece al paso del líquido las tuberías, curvas, válvulas, etc. (metros). 10(Pi-Pa/Y): Presión diferencial existente sobre la superficie del líquido en impulsión y aspiración (metros), comúnmente Pi = Pa = presión atmosférica, por lo tanto este valor es igual a cero.

119

Anexo E. Calculo de las pérdidas de carga (Pc) Cuadro. Perdidas de carga equivalente en metros IMPULSION 37 curvas de 90° de 38mm de diámetro 17 codos de 90° de 38 mm de diámetro 14 válvulas de retención de 38 mm de D. Longitud tubería impulsión TOTAL TUBERIA RECTA EQUIVALENTE

H 1*37= 37m 1.5*17= 17m 7*14= 98 m 2.95 m 154.95

Por medio del cuadro anterior, se deduce la equivalencia en metros de las diferentes resistencias producidas por los accesorios que conforman la tubería en general, tales como codos, curvas, longitudes y vál vulas, entre otros. Cuadro. Metros de tubería recta equivalente

Fuente: Transporte de materiales a través de membranas plasmáticas [en línea]. San José (Costa Rica): FisicaZone, 2011. [Consultado el 12 enero, 2011]. Disponible en internet: http://fisicazone.com/transporte-de-materiales-a-traves-delas-membranas-plasmaticas/ A través de la figura del cálculo de porcentajes en pérdidas en tuberías, se puede deducir el porcentaje de la perdida de carga, teniendo en cuenta el flujo deseado, el diámetro de la tubería y el material de la tuber ía. Donde se tiene que:

3

-

Caudal = 20 galones por minuto = 6.8 m /h

-

Diámetro = 1 1/2” = 38 mm.

-

Material = PVC Hallando el porcentaje de pérdidas de la tubería, podemos hallar la pérdida de

carga total en toda la tubería por medio de:

120

Y con el desnivel existente entre el nivel mínimo de aspiración y el punto más alto de impulsión (metros), que es igual: Hg= 72”

2 mts.

La sumatoria de (Pc + Hg) nos indica la altura manométrica total. Figura. Calculo del porcentaje de pérdidas en tuberías.

Fuente: Transporte de materiales a través de membranas plasmáticas [en línea]. San José (Costa Rica): FisicaZone, 2011. [Consultado el 12 enero, 2011]. Disponible en internet: http://fisicazone.com/transporte-de-materiales-a-traves-delas-membranas-plasmaticas/ De acuerdo a la gráfica anterior, se deduce que el porcentaje aproximado de perdida de carga es 14%, por lo tanto:

Hg = 2 mts. Hs = Altura de seguridad = 4 mts. Hm = Altura manométrica total = Pc + Hg + Hs Hm = 22+2+4 = 28 mts = 91 ft. Lo que quiere decir que se debe seleccionar una bomba que supere dicha

altura manométrica total, con el caudal deseado para el diseño. 121

Anexo F. Características y especificaciones del equipo de Osmosis inversa CARACTERISTICAS ESTANDAR: Carcazas porta-membranas en fibra de vidrio para 400 psi o acero inoxidable 304. ­ Membranas Thin Film, enrolladas con retención del 99.5% en base a TDS. La  marca a elección del cliente. - Manómetros para control de presión llenos de líquido. - Medidores de flujo para permeado y concentrado marca Blue White USA o King USA. - Marco soporte en acero inoxidable 304 o acero con pintura horneada, de acuerdo al medio ambiente que rodeará el equipo. - Bomba de acero inoxidable centrífuga, marca Groundfoss. - Válvula de cierre automático de entrada por baja p resión. - Válvula de reciclaje. - Pre filtro de sedimentos de 1.0 micrón. Ameteck USA, polisulfona Big Blue para cartuchos de 4.5" x 20" pulgadas y tamaño de poro 1.0 micrón. - Monitor de sólidos disueltos totales, digital. - Dosificadores de químicos instalados. Control de operaciones de flujo normal, lavado rápido, stand by y apagado marca Moeller, GE Fanuc o a elección del cliente por marcas de costos similares. - Válvula de muestreo para controlar la calidad del agua filtrada por el equipo en PVC o acero inoxidable 316 de 1/4" de pulgada de diámetro. -

ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO: Producción de agua permeada: Presión de trabajo al tercer año: Diámetro de entrada: Número de elementos de 4” x 40”: Diámetro de los elementos: Recuperación de diseño sin reciclaje: Motor monofásico de 3.0 HP., 110/220 V., 60Hz. Dimensiones aproximadas: Longitud: 0.71 mts. Ancho: 0.51 mts. Altura: 1.27 mts.

6.7 GPM. 189 PSI. 1” pulgada. 6 4” pulgadas. 55 %

Peso aproximado:

53 kilos.

122

Anexo G. Partes implicadas en el proceso con sus respectivos precios Cuadro. Precios de las partes implicadas en el desarrollo de la planta DISEÑO DE MANUFACTURA PARTES

MATERIAL REF.

PRECIO DIMENSIO SUBN° (UNIDAD/$ CARACTERISTICAS NES PARTES )

PLC

S7-200

1

Interfaz hombre maquina HMI

Panel táctil Óp.

1

Cable interfaz USB-

siemens S7-2006ES7216-2AD23-0XB0 CPU226, 24 VDC, ENTRADAS 24 VDC, $1,479,300 SAL 24 VDC, MEM 8KBITE 24DI/16DO, 2xPP OP277 PN/DP 6” Color STN 256 , teclas 24 de función, 36 de sistema, 18 iluminadas Protocolos PPI,MPI,Profi bus, PROFINET, Industrial $5,784,100 ETHERNET, conexión hasta 6 PLC’s Siemens y NO Siemens, Funciones adicionales de manejo de datos 6ES7901-3DB30-0XA0 CABLE INTERFACE USB/PPI PARA $411,800 COMUNICACIÓN Y PROGRAMACION S7200/PC MODULO DE 4 ENTRADAS ANALOGAS $527,400 +/-10VDC, RESOLUCION 12BITS

277

USB/PPI

1

EM 231

1

PPI Módulode entrada Análoga ADAPTA DOR 10 $2,565 HEMBRA ADAPTA DOR 10 $2,236 Diámetro TUBERIAS PVC

R21

MACHO

nominal 1 1/2 "

CODOS

PRECIO TOTAL EMPRESA ($ PESOS)

37 $3,664

CHEQUE 0 S

$7,276

SEMICO 0 DOS

$3,978

$25,650

SIEMENS

SIEMENS

SIEMENS

SIEMENS

DIMADERA ST. LUCIA

Policlorurodevinilo,polímero $22,360 termoplástico, usado frecuentemente en plantas de tratamiento de agua por su buen rendimiento a presiones y $135,568 DIMADERA temperaturas no muy altas y su buena capacidad de fluido ST. LUCIA $0 $0

123

DIMADERA ST. LUCIA

TAPONE S 0 SOLDAR TAPONE S 0 ROSCAR TEE TUBO X 6 METROS UNIVER SALES UNIONE S VALVUL AS SOLDAD URA LIMPIAD OR

$1,975

$0

$1,976

$0

17 $4,380

$74,460

1

$31,020

$31,020

0

$9,625

$0

20 $1,358

$27,160

1

$6,000

$6,000

0

$0

0

$0

Diámetro nominal: 1

Colectore 1/2 " s filtro de 2

Diámetro

del filtro: arena 27" Diámetro nominal: COLECTORE S

Colectore PVC

R21

1

1/2 " s filtro de 2

Diámetro

del filtro: carbón Diámetro

nominal: 1 1/2 " Diámetro del filtro: 38"

Los Colectores, son instrumentos ubicados a la entrada y salida de los tanques de pretratamiento deagua del sistema de osmosis inversa, los cuales permiten la distribución uniforme del agua de entrada y el $150,000 de salida, con fin de aprovechar al máximo los lechos de cada etapa de

TANQUE FILTRO ARENA

ACERO CARBON

AL CALIBRE 27" X 36" 3/6

1

DIMAD

ST. LU

DIMAD

ST. LU

H

DOB

OSMO

H

filtrado y hacer que el agua a tratar, y los

Colectore s 2 suavizad or

DIMAD ST. LU

DOB $300,000 OSMO

$150,000

22"

DIMAD ST. LU

lechos de tratamiento de cada etapa $300,000 trabajen a su máxima capacidad. $150,000

DOB OSMO H

$300,000

Muy efectivos para retener sustancias AQUA orgánicas, pues pueden filtrar a través $1,500,00 de 0 AR todo el espesor dearena, acumulando

124

ACERO 1/8 REF 27" X 36" INOXIDABLE 304 ACERO CARBON

TANQUE FILTRO

AL

grandes

1

que

1

3/6

INOXIDABLE 1/8

CARBON

TANQUE

con

millones

de

agujeros

REF

22" X 72"

cloro,

1

sabores y olores y

demás químicos

304

orgánicos.

CALIBRE 38" X 72"

También llamado descalcificadora o ablandador de agua, es un aparato que por

AL 1

3/6

medios

mecánicos,

químicos

INOXIDABLE 1/8

REF

38" X 72"

quitar dureza en

1

el agua,

intercambia

PLASTICO

TANQUE

Empaque VOLUMEN: plástico

500 Lts.

salmuera,

1

ALMACENA PLASTICO

plástico

500 Lts.

arena

de VOLUMEN:

cuarzo de

ARENA

12 ft^3

1

0.4mm

(1 bulto = 40Kg

función la

Tanques de almacenamiento que tiene como función el acumular el agua a tratar o agua cruda, y el agua tratada o agua pura.

MIENTO

Lecho de

que tiene como

regeneración de la resina usada en el suavizador

Empaque VOLUMEN:

DE

AQUASOL AR

AR

$5,340,000

AQUASOL AR

cationes de calcio. Tanque encargado de la recolección de la

LECHO

AR

AQUASOL $2,800,000

y/o

principalmente cationes de sodio, por

304

SALMUERA

$2,850,000

AQUASOL

electrónicos tratan el agua con el fin de ACERO

TANQUE

$1,400,000

microscópicos que atrae, captura y rompe moléculas de contaminantes presentes. Se diseña normalmente para remover

SUAVIZADO R

$3,550,000 AQUASOL AR

El carbón activado es un material natural CALIBRE 22" X 72"

ACERO

ACERO

contaminantes

antes de que sea necesaria su limpieza.

DE

CARBON

cantidades de

= $32,000

1ft^3) *12

La filtración se lleva a cabo haciendo pasar el líquido a tratar, a través de un lecho de arena de graduación especial. El tamaño promedio distribución

de los granos de arena y su han sido escogidos

para

obtener las distancias mínimas entre granos, sin causar pérdidas de altas

$121,380

$104,216

$121,380

COLEMPA QUES

AGOFER COLEMPA QUES

$104,216

AGOFER

DOBER $384,000 OSMOTEC H

presiones.

LECHO CARBON

DE

SYBRON VOLUMEN: importado

7,5 ft^3

(1 bulto = 14Kg 1ft^3)*7,5

Las propiedades de este medio filtrante hacen que las materias orgánicas y las causantes de olores y sabores, al igual que

= $242,000 el cloro residual que se encuentra en el agua, sean absorbidas en las superficies del medio filtrante, eliminándolas así del líquido a tratar.

125

DOBER $1,815,000 OSMOTEC H

ANIONIC

(1ft^3=20kg

A

)*23,5

$598,000

RESINA SYBRON VOLUMEN:

SUAVIZADO

importado 23,5 ft^3

R

CATIONI (1ft^3=22kg CA

sal para SAL

VALVULA

)*23,5

sal

regenera VOLUMEN: regenera 2 500 Lts. ción nte

VALVULAS MOTORIZAD AS

EATB115 0STE

Diámetro nominal 1 1/2 "

Diámetro nominal

PVC

MANUAL

$253,000

1 1/2 "

13

VÁLVUL

2

$35,500

Esta resina cuyas moléculas insolubles están formadas por un anión polimérico y un catión de sodio, posee gran afinidad por cationes (tales divalentes como

calcio y $14,053,000 en magnesio) que se encuentran baja el agua. Al concentración en poner en O contacto conteniendo agua cationes de calcio y magnesio (dureza) con la resina, esta intercambia sus cationes de sodio por los de calcio y magnesio, es decir, libera al $5,945,500 agua de los cationes responsables de la dureza de esta. regenerar la Encargada de resina suavizador, por medio de intercambio

iónico que se presenta, es decir regenera la

resina con cationes de sodio. Tipo de fluido: trabajo: Temperatura de 20° $1’370,000 Caudal: 20 Diámetro: 1 voltaje: 24 Vac o´ 110 Vac

$6,000

A

Tipo

fluido: trabajo: Temperatura de 20° Caudal: 20 Diámetro: 1 1/2" Tipo

MOTOBOMB A PROCESO

CPH 10

Diámetro nominal 1 1/2 "

PLANTA DE

INVERSA

SENSOR SENSORES

CN5R

DE NIVEL

2

de

$96,900

$71,000

-30° C GPM $17,810,000 H 1/2"

Agua

$12,000

- 30° C GPM

D

S

Agua -30° C GPM PSI

Control de nivel por electrodos, El relé de cuando el salida es activado líquido no moja el electrodo inferior y es desactivado cuando el líquido moja los electrodos inferior y superior.

126

O

Agua

20 Caudal de entrada al sistema: GPM, caudal de permeado de 13 gpm.

1

OSMOSIS

de

fluido: trabajo: Temperatura de 20° Caudal: 20 HDT: 35 Diámetro:1 1/2"

1

del

$480,000

P

$47,500,000

C $193,800

SENSOR FS-200 DE 2 SERIE CAUDAL MiniChe m TDS SENSOR 1 K1.0. DE TDS 112205 OTROS

$655,000

Sensor de flujo de Disco, cuerpo de bronce, para usar con agua, aceite y líquidos no VIGNOLA corrosivos, con señal eléctrica SDPT, 20 $1,310,000 watts, presión máxima 400 PSI, S.A. Temperatura -29°C a +149°C, alta capacidad 0.5 a 100 gpm Sensor de control de monitoreo de WATERFIL $93,800 procesos para variables análogas de TERS solidos disueltos. Posibles repuestos, partes de tubería y $500.000 cableado para instalaciones eléctricas.

TOTAL

$97,231,610

127