NO: 1
ING. JOSÉ DEL CARMEN MÉNDEZ GONZÁLEZ.
QUIMICA PETROLERA
Semestre: 6° 6°
Grupo:
Turno: Matutino. Matutino.
“A”
Equipo: 3
H. Cárdenas, Tab. a 01 de Marzo del 2013
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EQUIPO No. 3. TRABAJO DE INVESTIGACÓN 1.
SEMEST RE RE 6º “A”. Ing. Pepe
LICENCIATURA: ING. QUÍMICA PETROLERA CATEDRÁTICO: ING. JOSÉ DEL CARMEN MÉNDEZ GONZÁLEZ. UNIVERSIDAD POPULAR DE LA CHONTALPA. MATERIA: TRATAMIENTO DE AGUAS DE USONDUSTRIAL TEMA: REPORTE DE MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS EN TRATAMIENTO DE AGUAS
CONTENIDO PAG. INDICE DE FIGURAS………………………………………………………………………………………………iii RESUMEN………………………………………………………………………………………………………………..iv INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………………….1 OBJETIVOS……………………………………………………………………………………………..2 MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS EN TRATAMIENTO DE AGUAS……………………………………………………………………………………………………..3 3.1. Captación y tratamiento.………………………………………………………………………… tratamiento.…………………………………………………………………………4 3.1.1. Tratamientos para la eliminación de materia en suspensión……………..5 3.1.1.1. Desbaste………………………………………………………………………….6 3.1.1.2. Sedimentación………………………………………………………………….7 3.1.1.2.1. Sedimentadores rectangulares……………………………….7 3.1.1.2.2. Sedimentadores circulares…………………………………….8 3.1.1.2.3. Sedimentadores lamelares.……………………………………8 3.1.1.3. Filtración …………………………………………………………………………9 3.1.1.3.1. Filtración por gravedad………………………………………10 3.1.1.3.2. Filtración por presión…………………………………………10 3.1.1.4. Flotación………………………………………………………………………..10 3.1.1.4.1. Flotación por aire disuelto…………………………………..11 3.1.1.4.2. Flotación por aire inducido…………………………………11 3.1.1.5. Coagulación-Floculación………………………………………………….12 3.1.1.6. Adsorción………………………………………………………………………13 3.1.1.6.1. Factores que afectan a la adsorción………………………13 3.1.2. Tratamientos biológicos……………………………………………………………..14 3.1.2.1. Fangos activados: Proceso básico………………………………………14 3.1.2.2. Fangos activados: Modificaciones del proceso básico………….15 …………………………17 3.1.2.3. Procesos aerobios con biomasa soportada ………………………… 3.1.3. Filtros percoladores……………………………………………………………………17 3.1.4. Contactores Biológicos Rotatorios (RBC): Biodiscos ……………………18 3.1.5. Procesos biológicos anaerobios……………………………………………………18 3.1.5.1. Reactores utilizados…………………………………………………………20 3.1.5.1.1. Reactor de contacto (mezcla completa con recirculación de biomasa)……………………………………21 3.1.5.1.2. Reactor de manto de lodos y flujo ascendente (UASB, Upflow Anaerobic Sludge Blanket)………………………21 3.1.5.1.3. Filtro anaerobio (FA)………………………………………….23 3.1.5.1.4. Reactor anaerobio de lecho fluidizado (RALF)……..24 3.1.5.2. Otros tipos de reactores…………………………………………………..25 3.2. Aguas Aguas para la alimentación alimentación de calderas……………………………………………………26 3.2.1. Tratamiento externo del del agua de alimentación a calderas………………26 i
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3.3. Tanques para almacimientos de lodos……………………………………………………26 3.4. Los Sistema Coalescente………………………………………………………………………28 3.5. Clarificadores de Lamelas……………………………………………………………………..29 3.6. Bombas………………………………………………………………………………………………30 3.6.1. Bomba de desplazamie desplazamiento nto…………………………………………………………32 3.6.1.1. Bombas de embolo…………………………………………………………32 3.6.1.2. Bombas de diafragma………………………………………………………33 3.6.1.3. Bombas de paleta …………………………………………………………… ……………………………………………………………34 3.6.2. Bombas reciprocantes………………………………………………………………..34 3.6.2.1. Características de funcionamiento…………………………………….34 3.6.2.2. Ventajas y desventajas de las bombas recip reciprocantes rocantes……………35 3.6.3. Bombas en sistemas de tuberías t uberías…………………………………………………..36 3.6.3.1. Bombas en tuberías simples……………………………………………..37 3.7. Diseño de plantas de tratamiento……………………………………………………………38 3.7.1. El proceso de planeación……………………………………………………………38 3.7.2. Mantenimiento de de la pplanta lanta y del equip equipoo……………………………………39 V
……………………………………………………………………………………… CONCLUSIÓN 42 ……………………………………………………………………………………..43 ……………………………………………………………………………………..43 BIBLIOGRAFÍA INTEGRANTES DE EQUIPO…………………………………………………………………………………44 V
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INDICE DE FIGURAS PAG. Fig. 1. Aguas residuales……………………………………………………………………………………3 Fig. 2. Fangos activados……………………………………………………………………………………15 Fig. 3. Modificación del proceso básico……………………………………………………………………16 Fig. 4. Filtros percoladores…………………………………………………………………………………18 Fig. 5. Esquema Esquema de la ruta de degradación anaerobia. …………………………………………………19 Fig. 6. Reactor anaerobio de contacto……………………………………………………………………21 Fig. 7. Reactor UASB………………………………………………………………………………………23 Fig. 8. Reactor de lecho fuidizado…………………………………………………………………………25 lodos………………………………………………………….27 Fig. 9. Tanques para almacenamiento de lodos………………………………………………………….27 Fig. 10. Sistema coalescente..………………………………………………………………………………28 Fig. 11. Clarificadores de lamelas…………………………………………………………………………29 Fig. 12. Bomba de embolo…………………………………………………………………………………33 Fig. 13. Bomba de diafragma………………………………………………………………………………33 Fig. 14. Bomba de paleta. …………………………………………………………………………………34 Fig. 15. Bomba en sistema de tuberías. …………………………………………………………………..37 …………………………………………………………………..37 Fig. 16. Bomba en sistema de tuberías simple……………………………………………………………38
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RESUMEN El presente trabajo trabajo tiene com como o finalidad analizar a detalle y de manera minuciosa observar observar el funcionam funcionamiento iento de cada uno de los materiales par paraa el uso de tratamientos de agua, y ver cuándo es factible el uso de los element elementos os para el buen método método y manipulaci manipulación ón de estos obje objetos. tos. Por lo tanto tenemos tenemos como primera primera prioridad que se entienda cual es el proceso paso por paso que ssee da para un buen tratamiento de las aguas. Indagaremos como afecta y beneficia el tratamiento de las aguas en el medio ambiente y comprendere comprenderemos mos los distintos tipos de agua se pueden tratar y saber que material podemos usar en cada problema que se nos presente en un futuro y tener los conocimientos de ello.
Prestaremos atención a los manuales de uso industrial en el cual nos basamos para sacar esta informació información n la cual nos dice y nos ayuda a comprender a detalle cómo llevar un excelente funcionamiento y un buen mantenimiento de los materiales de tratamientos de aguas Algo de vital importancia para el buen funcionamiento funcionamiento de los materiales ya señalados es seguir rigurosamente los paso que se mencionan en este trabajo ya que si se hace caso omiso al conj conjunto unto de normas y series de pasos pasos que se mencionan mencionan no obtendrem obtendremos os el objetivo a seguir .
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I.
INTRODUCCIÓN
El tratamiento de aguas residuales consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que tienen como fin eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua efluente del uso humano. La tesis fundamental para el control de la polución por aguas residuales ha sido tratar las aguas residuales en plantas de tratamiento que hagan parte del proceso de remoción de los contaminantes y dejar que la naturaleza lo complete en el cuerpo receptor ( HILLEBOE, 1992). A partir de los años setenta, y debido fundamentalmente al aumento poblacional y a la disminución del nivel del acuífero, se ha hecho necesario buscar métodos alternativos, alternativos, no naturales, que garanticen el abastecimiento de agua ( WINKLER, 2000). Por ello se tomo un conjunto conjunto de procesos y uso d dee materiales y manuales para el buen tratado de las aguas. Estos métodos alternativos de tratamiento de agua se conocen como aguas industriales, la cual procede de la depuración de aguas residuales, desalación de agua de mar y tratamiento de aguas subterráneas. El agua tratada se utiliza para el riego, mientras que la desalada suele destinarse a uso doméstico ( ACEVES, 2004).
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II. 2.1.
OBJETIVOS
Conocer los materiales, equipos y el funcionamiento de éstos que se emplean para el tratamiento de aguas.
2.2.
Explicar los usos y el mantenimiento de los materiales y equipos para el tratamiento de aguas.
2.3.
Analizar de manera detallada cómo se emplean los materiales y equipos para el tratamiento de aguas.
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III. MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS EN TRATAMIENTO DE AGUAS La creciente importante que tiene la conservación de los recursos naturales ha despertado en el hombre, la búsqueda de métodos para cuidarlos y recuperarlos, para que puedan ser utilizados por los seres vivos; de aquí que uno de los recursos de vital importancia para el hombre, como lo es el agua, sea objeto de estudio (Ramalho, 1996). Las aguas residuales residuales sson on aquellas ver vertientes tientes prove provenientes nientes de pro procesos cesos postindustriales; es decir, aquellas aguas que han sido utilizadas en los diferentes sistemas de fabricación, producción o manejo industrial y que para ser desechadas necesitan ser tratadas previamente, de manera tal que puedan ser adecuadas para su ubicación en las respectivas redes de vertido, depuradas o sistemas naturales, tales como lagos, ríos, embalses, etc., (Ramalho, 1996).
Fig. 1. Aguas residuales.
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La meta del tratamiento de aguas residuales nunca ha sido producir un producto estéril, sin especies microbianas microbianas,, sino reducir el nivel de microorganismos dañinos a niveles más seguros de exposición, donde el agua es comúnmente reciclada para el riego o usos industriales (Reynolds, 2002). El tratamiento de aguas residuales es necesario para la prevención de la contaminación ambiental ambiental y del agua, al igual que para la protección de la salud pública (Reynolds, (Reynolds, 2002). En general, las aguas residuales consisten de dos componentes, un efluente líquido y un constituyente sólido, conocido como lodo (Reynolds, 2002). Mientras que cada región tiene sus propias necesidades correspondientes a métodos de tratamiento particulares, cierto número de opciones tradicionales y modernas de tratamiento se encuentran disponibles al diseñar una planta de tratamiento de aguas residuales (Reynolds, 2002).
3.1. Captación y tratamiento tratamiento Las aguas residuales industriales se pueden descargar en los sistemas municipales de aguas residuales en algunos puntos convenientes, siempre que no los sobrecarguen o dañen las obras de captación y tratamiento. Sin embargo puede ser ventajoso conducir las aguas residuales de procesos y enfriamientos a sistemas separados de evacuación en las partes en que ya existen estos o se pueden construir convenientemente, o bien, proporcionarse de alguna otra manera (Fair, 1993). El tratamiento de las aguas residuales industriales se lleva acabo generalmente, ya sea en forma parcial o total mediante los procesos generalmente empleados en las plantas municipales de tratamientos, o bien, 4
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por procesos únicamente aplicables a la remoción o destrucción de constituyentes químicos específicos específicos de origen industrial (Fair, 1993). La sedimentación es generalmente un primer paso en la remoción de la materia en suspensiones y en la simplificación de los contaminantes solubles. Las cámaras desarenadoras pueden remover los sólidos pesados, tales como barreduras de los pisos; los tanques sedimentadores de diseño convencional pueden remover las suspensiones minerales y orgánicas más finas (Fair, 1993). Debido a que las aguas aguas residuales ind industriales ustriales son m más ás variadas que las aguas domesticas de desechos, su tratamiento es también más variado. Como frecuentemente las aguas residuales industriales son más concentradas que las de origen municipal, las técnicas de tratamiento que son demasiado costosas para las aguas residuales municipales, son a menudos de aplicación práctica. Ejemplos de ellos son la centrifugación, la flotación mediante aire, el tratamiento térmico y la evaporación (Fair, 1993).
3.1.1. Tratamientos para la eliminación de materia en suspensión. La materia en suspensión puede ser de muy diversa e índole, desde partículas de varios centímetros y muy densas (normalmente inorgánicas), hasta suspensiones coloidales muy estables y con tamaños de partícula de hasta unos pocos nanómetros (normalmente de naturaleza orgánica). También la concentración de los mismos, tanto en el agua a tratar como en el agua una vez tratada, juega un papel fundamental a la hora de la elección del tratamiento más conveniente (Fernández-Alba, et al. 2006). 5
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Las operaciones para eliminar este tipo de contaminación de aguas suelen ser las primeras en efectuarse, dado que la presencia de partículas en suspensión suele no ser indeseable en muchos otros procesos de tratamiento (FernándezAlba, et al. 2006). La eliminación de esta materia en suspensión se suele hacer mediante operaciones mecánicas. Sin embargo, en muchos casos, y para favorecer esa separación, se utilizan aditivos químicos, denominándose en este caso tratamientos químico-físicos químico-físicos (Fernández-Alba, et al. 2006). A continuación se describen las operaciones unitarias más habituales. La utilización de una u otra es función de las características de las partículas (tamaño, densidad, forma, etc.) así como de la concentración de las mismas (Fernández-Alba, (Fernández-Alb a, et al. 2006).
3.1.1.1. Desbaste Es una operación en la que se trata de eliminar sólidos de mayor tamaño que el que habitualmente tienen las partículas que arrastran las aguas. El objetivo es eliminarlos y evitar que dañen equipos posteriores del resto de tratamientos. Suele ser un tratamiento previo a cualquier otro (Fernández-Alba, et al. 2006). El equipo que se suele utilizar son rejas por las que se hace circular el agua, construidas por barras metálicas de 6 o más mm, dispuestas paralelamente y espaciadas entre 10 y 100 mm. Se limpian con rastrillos que se accionan normalmente de forma mecánica (Fernández-Alba, et al. 2006). En otros casos, si el tipo de sólidos lo permite, se utilizan trituradoras, reduciendo el tamaño de sólidos y separándose posteriormente por sedimentación u otras operaciones (Fernández-Alba, et al. 2006). 6
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3.1.1.2. Sedimentación Operación física en la que se aprovecha la fuerza de la gravedad que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándosee en el 19 fondo del sedimentad depositándos sedimentador. or. Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también decantación (Fernández-Alba, et al. 2006). Realmente, este tipo de partículas (grandes y densas, como las arenas) se tienen en pocas ocasiones en aguas industriales. Lo más habitual es encontrar sólidos poco densos, por lo que es necesario, para hacer más eficaz la operación, llevar a cabo una coagulación-floculación previa, que como se explicará más adelante, consiste en la adición de ciertos reactivos químicos para favorecer el aumento del tamaño tamaño y densidad de las partículas (FernándezAlba, et al. 2006). La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc.) (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.2.1. Sedimentad Sedimentadores ores rectangulares La velocidad de desplazamiento horizontal del agua es constante y se suelen utilizar para separar partículas densas y grandes (arenas) (Fernández-Alba, et al. 2006). 7
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Este tipo de sedimentación se denomina discreta, dado que las partículas no varían sus propiedades físicas a lo largo del desplazamiento hacia el fondo del sedimentador. Suelen ser equipos poco profundos, dado que, al menos teóricamente, este parámetro no influye en la eficacia de la separación, siendo el principal parámetro el área horizontal del mismo (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.2.2. Sedimentad Sedimentadores ores circulares Son más habituales. En ellos el flujo de agua suele ser radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador. Esta forma de operar es adecuada cuando la sedimentación va acompañada de una floculación de las partículas, en las que el tamaño tamaño de floculo aumenta al descen descender der las partículas partículas,, y por lo tanto aumenta su velocidad de sedimentación (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.2.3. Sedimentad Sedimentadores ores lamelares Han surgido como alternativa a los Sedimentadores poco profundos, al conseguirse una mayor área de sedimentación en el mismo espacio. Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del sedimentador (Fernández-Alba, (Fernández-Alba, et al. 2006). 8
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Las partículas depositadas en el fondo de los equipos (denominad (denominados os fangos) se arrastran mediante rasquetas desde el fondo donde se “empujan” hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y darles un destino final (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.3. Filtración La filtración es una operación en la que se hace pasar el agua a través de un medio poroso, con el objetivo de retener la mayor cantidad posible de materia en suspensión (Fernández-Alba, et al. 2006). El medio poroso tradicionalmente utilizado es un lecho de arena, de altura variable, dispuesta en distintas capas de distinto tamaño de partícula, siendo la superior la más pequeña y de entre 0.15 y 0.3 mm. Es una operación muy utilizada en el tratamiento de aguas potables, así como en el tratamiento de aguas para reutilización, para eliminar la materia en suspensión que no se ha eliminado en anteriores operaciones (sedimentación). En aguas industriales hay más variedad en cuanto al material filtrante utilizado, siendo habitual el uso de Tierra de Diatomeas. También es habitual, para mejorar la eficacia, realizar una coagulación-floculación previa (Fernández-Alba, et al. 2006).
Hay muchas maneras de clasificar los sistemas de filtración: Por gravedad o a presión, lenta o rápida, de torta o en profundidad (Fernández-Alb (Fernández-Alba, a, et al. 2006).
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3.1.1.3.1. Filtración por gravedad El agua circula verticalmente y en descenso a través del filtro por simple gravedad. Dentro de este tipo, podemos hablar de dos formas de operar, que nos lleva a tener una filtración lenta, apenas utilizados actualmente, o una filtración rápida. El mecanismo de la separación de sólidos es una combinación de asentamiento, retención, adhesión y atracción, por lo que se eliminan partículas mucho menores que el espacio intersticial. Es un sistema muy utilizado en tratamiento para aguas potables (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.3.2. Filtración por presión Normalmente están contenidos en recipientes y el agua se ve forzada a atravesar el medio filtrante sometido a presión. También en este caso puede haber filtración lenta, en la que en la superficie del filtro se desarrolla una torta filtrante donde la filtración, a través de esa superficie, es por mecanismos físicos y biológicos. Por otro lado, en la filtración rápida se habla de filtración en profundidad, es decir, cuando la mayor parte de espesor de medio filtrante está activo para el proceso de filtración y la calidad del filtrado mejora con la profundidad. Esta filtración a presión se suele utilizar más en aguas industriales (Fernández-Alba, (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.4. Flotación Operación física que consiste en generar pequeñas burbujas de gas (aire), que se asociarán a las partículas presentes en el agua y serán elevadas hasta la superficie, de donde son arrastradas y sacadas del sistema. Obviamente, esta 10
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forma de eliminar 21 materia en suspensión será adecuada en los casos en los que las partículas tengan una densidad inferior o muy parecida a la del agua, así como en el caso de emulsiones, es decir, una dispersión de gotas de un líquido inmiscible, como en el caso de aceites y grasas. En este caso las burbujas de aire ayudan a “flotar” más rápidamente estas gotas, dado que generalmente la densidad de estos líquidos es menor que la del agua (Fernández-Alba, (Fernández-Alb a, et al. 2006). En el tratamiento de aguas se utiliza aire como agente de flotación, y en función de cómo se introduzca en el líquido, se tienen dos sistemas de flotación (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.4.1. Flotación por aire disuelto En este sistema el aire se introduce en el agua residual bajo una presión de varias atmósferas. Los elementos principales de estos equipos son la bomba de presurización, presurizació n, el equipo de iny inyección ección de aire, el tanque de de retención o saturado saturado y la unidad de flotación propiamente dicha, donde tiene lugar la reducción brusca de la presión, presión, por lo que el aire d disuelto isuelto se libera, fformando ormando multi multitud tud de microburbujas microburbuj as de aire (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.4.2. Flotación por aire inducido La operación es similar al caso anterior, pero la generación de burbujas se realiza a través de difusores de aire, normalmente situados en la parte inferior del equipo de flotación, o bien inducidas por rotores o agitadores (FernándezAlba, et al. 2006). 11
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3.1.1.5. Coagulación-Floculación Los coagulantes suelen ser productos químicos que en solución aportan carga eléctrica contraria a la del coloide. Habitualmente se utilizan sales con cationes de alta relación carga/masa (Fe3+, Al3+) junto con polielectrolitos orgánicos, cuyo objetivo también debe ser favorecer la floculación:
Sales
de Fe3+: Pueden ser Cl3Fe o Fe2(SO4)3, con eficacia semejante.
Se pueden utilizar tanto en estado sólido como en disoluciones. La utilización de una u otra está en función del anión, si no se desea la presencia de cloruros cloruros o sulfat sulfatos. os. Sales
de Al3+: Suele ser Al2(SO4)3 o policloruro de aluminio. En el
primer caso es más manejable een n disolución, mientras que een n el segundo presenta la ventaja de mayor porcentaje en peso de aluminio por kg dosificado. Polielectrolitos:
Pueden ser polímeros naturales o sintéticos, no iónicos
(poliacrilamidas)
aniónicos
(ácidos
poliacrílicos)
o
catiónicos
(polivinilaminas). Las cantidades a dosificar son mucho menores que para las sales, pero tanto la eficac eficacia ia como el coste eess mucho m mayor. ayor.
Los equipos en los que se lleva a cabo este proceso, suelen constar de dos partes bien diferenciadas diferenciadas:: Una primera donde se adicionan los reactivos, y se somete el agua a una fuerte agitación y durante un corto periodo de tiempo, 12
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con el objetivo de conseguir una buena y rápida mezcla de reactivos y coloide para llevar a cabo la coagulación. A continuación se pasa a una zona donde la agitación es mucho menos intensa y donde el agua permanece más tiempo. En este caso el objetivo es que se produzca la floculación. De esta forma la materia en suspensión tiene unas características mucho más adecuadas para su eliminación mecánica (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.6. Adsorción El proceso de adsorción consiste en la captación de sustancias solubles en la superficie de un sólido. Un parámetro fundamental es este caso será la superficie específica del sólido, dado que el compuesto soluble a eliminar se ha de concentrar en la superficie del mismo. La necesidad de una mayor calidad de las aguas está haciendo que este tratamiento esté en auge. Es considerado como un tratamiento de refino, y por lo tanto al final de los sistemas de tratamientos más usuales, especialmente con posterioridad a un tratamiento biológico (Fernández-Alba, et al. 2006).
3.1.1.6.1. Factores que afectan a la adsorción
Solubilidad: Menor solubilidad, mejor adsorción.
Estructura molecular: Más ramificada, mejor adsorción.
Peso molecular: Grandes moléculas, mejor adsorción.
Problemas de difusión interna, pueden alterar la norma.
Polaridad: Menor polaridad, mejor adsorción.
Grado de saturación: Insaturados, mejor adsorción. 13
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3.1.2. Tratamientos biológicos Constituyen una serie de importantes procesos de tratamiento que tienen en común la utilización de microorganismos microorganismos (entre las que destacan las bacterias) para llevar a cabo la eliminación de componentes indeseables del agua, aprovechando la actividad metabólica de los mismos sobre esos componentes. La aplicación tradicional consiste en la eliminación de materia orgánica biodegradable, tanto soluble como coloidal, así como la eliminación de compuestos que contienen elementos nutrientes (N y P). Es uno de los tratamientos más habituales, no solo en el caso de aguas residuales urbanas, sino en buena parte de las aguas industriales (Fernández-Alba, (Fernández-Alba, et al. 2006).
Son muchas las posibilidades de tratamiento: tratamiento: Cultivos
en suspensión: Proceso de fangos activados (lodos activados),
y modificaciones en la forma de operar: aireación prolongada, contactoestabilización, reactor discontinuo secuencial (SBR). Cultivos
fijos: Los microorganismos se pueden inmovilizar en la
superficie de sólidos (biomasa soportada), destacando los filtros percoladores (también conocido como lechos bacterianos o filtros biológicos).
3.1.2.1. Fangos activados: Proceso básico Consiste en poner en contacto en un medio aerobio, normalmente en una balsa aireada, el agua residual con flóculos biológicos previam previamente ente formados, en los 14
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que se adsorbe la materia orgánica y donde es degradada por las bacterias presentes. Junto con el proceso de degradación, y para separar los flóculos del agua, se ha de llevar a cabo una sedimentación, donde se realiza un recirculación de parte de los fangos, para mantener una elevada concentración de microorganismos microorganismos en el interior de reactor, además de una purga equivalente a la cantidad crecida de organismos (Fernández-Alba, (Fernández-Alba, et al. 2006).
Fig. 2. Fangos activados.
3.1.2.2. Fangos activados: Modificaciones Modificaciones del proceso básico. Son procesos de fangos activados, pero se diferencian en la forma de operar. Aireación
prolongada. Se suele trabajar con relaciones A/M más
pequeñas (mayores tiempos de residencia), consiguiendo mayores rendimiento en la degradación de materia orgánica. Otra ventaja añadida es la pequeña generación de fangos de depuradora. Es interesante su utilización, además, cuando se pretendan eliminar compuestos con nitrógeno simultáneamente simultáneamente con la materia orgánica.
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Contacto
estabilización: En el reactor de aireación se suele trabajar con
menores tiempos de residencia (sobre una hora) pretendiendo que se lleve a cabo solo la adsorción de la materia orgánica en los flóculos. La verdadera degradación se realiza en una balsa de aireación insertada en la corriente de recirculación de fangos, tal y como muestra la figura 2.2, y donde la concentración de fangos es mucho más elevada que en el primer reactor. Es interesante esta opción cuando buena parte de la materia orgánica a degradar se encuentra como materia en suspensión.
Fig. 3. Modificación del proceso básico. Reactores
discontinuos secuenciales: Todas las operaciones op eraciones (aireación y
sedimentación) se llevan a cabo en el mismo equipo, incluyendo una etapa de llenado y terminando con la evacuación del agua tratada. Es una opción muy válida para situaciones en las que se dispone de poco espacio, como ocurre en muchas industrias. Son versátiles en cuanto a las condiciones de operación y habitualmente se utilizan columnas de burbujeo como como reactores.
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3.1.2.3. Procesos aerobios con biomasa soportada Otra
de
las
formas
para
conseguir
concentraciones
suficientes
de
microorganismos, sin necesidad de recirculación, es favoreciendo su crecimiento en la superficie de sólidos (Fernández-Alba, et al. 2006). Se evitan de esta forma los posibles problemas en la sedimentación y recirculación de fangos, frecuente en los procesos clásicos de fangos activados. Sin embargo el aporte de oxígeno será de nuevo un factor importante, consiguiéndose en este caso bien en la distribución del líquido, bien por movimiento movimiento del sistem sistemaa (Fernández-Alba, et al. 2006). 2006).
3.1.3. Filtros percoladores También denominados filtros biológicos o lechos bacterianos. Son los sistemas aerobios de biomasa inmovilizada más extendidos en la industria. Suelen ser lechos fijos de gran diámetro, rellenos con rocas o piezas de plástico o cerámica con formas especiales especiales para desarrollar una gran superficie. superficie. Sobre la superficie crece una fina capa de biomasa, sobre la que se dispersa el agua residual a tratar, que moja en su descenso la superficie. Al mismo tiempo, ha de quedar espacio suficiente para que circule aire, que asciende de forma natural. El crecimiento de la biomasa provoca que parte de los microorganismos microorganism os se desprendan de la superficie, y por lo tanto, seguirá siendo necesaria una sedimentación posterior para su separación del efluente (Fernández-Alba, (Fernández-Alb a, et al. 2006). En general también se realiza una recirculación de parte del efluente limpio, una vez producida la separación (Fernández-Alba, et al. 2006). 17
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Fig. 4. Filtros percoladores.
3.1.4. Contactores Biológicos Rotatorios (RBC): Biodiscos Consisten en una serie de placas o discos, soportados en un eje y parcialmente sumergidos (40%) en una balsa que contiene el agua residual. El eje junto con los discos, gira lentamente. Sobre la superficie de los disco crece la biopelícula, que sucesivamen sucesivamente, te, se “moja” y entra en contacto con el aire, produciéndosee la degradación de la materia orgánica. Son fáciles de manejar y produciéndos convenientes cuando se trata de pequeños caudales. Normalmente el tamaño es de entre 1 y 3 m de diámetro, está separados unos 10-20 cm y con velocidades de giro de 0.5-3 rpm (Fernández-Al (Fernández-Alba, ba, et al. 2006).
3.1.5. Procesos biológicos anaerobios El tratamiento anaerobio es un proceso biológico ampliamente utilizado en el tratamiento de aguas residuales. Cuando éstas tienen una alta carga orgánica, se presenta como única alternativa frente al que sería un costoso tratamiento aerobio, debido al suministro de oxígeno. El tratamiento anaerobio se 18
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caracteriza
por
la
producción
del
denominado
“biogás”,
formado
fundamentalmente por metano (60-80%) y dióxido de carbono (40-20%) y susceptible de ser utilizado como combustible para la generación de energía térmica y/o eléctrica. Además, solo una pequeña parte de la DQO tratada (510%) se utiliza para formar nuevas bacterias, frente al 50-70% de un proceso aerobio. Sin embargo, la lentitud del proceso anaerobio obliga a trabajar con altos tiempos de residencia, por lo que es necesario diseñar reactores o digestores con una alta concentración de microorganismos (Fernández-Alba, et al. 2006).
Fig. 5. Esquema de la ruta de degradación anaerobia. anaerobia.
Entre las ventajas más significativas del tratamiento anaerobio frente al aerobio cabe destacar la alta eficacia de los sistemas, incluso en aguas residuales de alta carga, el bajo consumo de energía, pequeña producción de 19
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fangos y por tanto, pequeño requerimiento de nutrientes, así como su eficacia ante alteraciones importantes de carga y posibilidad de grandes periodos de parada sin alteración importante en la población bacteriana. Sin embargo, como desventajas caben destacar la baja efectividad en la eliminación de nutrientes y patógenos, generación de malos olores y la necesidad de un posttratamiento, generalmente aerobio, para alcanzar los niveles de depuración demandados, así como los generalmente largos periodos de puesta en marcha (Fernández-Alba, (Fernández-Alb a, et al. 2006).
3.1.5.1. Reactores utilizados
El desarrollo del tratamiento anaerobio ha sido paralelo al desarrollo del tipo de reactor donde llevar a cabo el proceso. Dado el bajo crecimiento de las bacterias metanogénicas metanogénicas y la lentitud con la que llevan a cabo la formación de metano, es necesario desarrollar diseños en los que se consiga una alta concentración de microorganismos (SSV) en su interior si se quiere evitar el utilizar reactores de gran tamaño. Para conseguirlo, habitualmente es necesario que el tiempo de retención hidráulico (TRH) sea inferior al tiempo de retención de sólidos (TRS) y esto se puede hacer por distintos medios. A todos estos reactores se les denomina de alta carga, dado que son los únicos que pueden tratar aguas con elevada carga orgánica de una forma viable. Dando un repaso a los más utilizados, podemos hablar de:
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3.1.5.1.1. Reactor de contacto (mezcla completa con recirculación de biomasa) Se trata del equivalente al proceso de fangos activados aerobio. Consiste un tanque cerrado con un agitador donde tiene una entrada para el agua residual a tratar y dos salidas, una para el biogás generado y otra para la salida del efluente. Este efluente se lleva a un decantador donde es recirculada la biomasa de la parte inferior del decantador al reactor, para evitar la pérdida de la misma. Los principales problemas que presentan radican en la necesidad de recircular los lodos del decantador y de una buena sedimentación de los mismos La siguiente figura representa esquemáticamente las características de un reactor de este tipo (Fernández-Alba, et al. 2006).
Fig. 6. Reactor anaerobio de contacto.
3.1.5.1.2. Reactor de manto de lodos y flujo ascendente (UASB, Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Estos reactores solucionan el problema de recirculación de lodos al aumentar la concentración de biomasa en el reactor manteniéndola en su interior. Estos reactores fueron desarrollados en Holanda, por el Prof. Lettinga en la década 21
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de los 80. Se trata de un reactor cuyo lecho está formado por gránulos de biomasa. Estos gránulos son porosos y con una densidad poco mayor que la del líquido, con lo que se consigue un buen contacto de éste con la biomasa. Los reactores suelen tener en su parte superior un sistema de separación gassólido-líquido, puesto que se acumula biogás alrededor de las partículas, éstas manifiestan una tendencia a ascender separándose con estos dispositivos. Se consigue una alta concentración de biomasa dentro del reactor que conlleva una elevada velocidad de eliminación de materia orgánica con rendimientos elevados de depuración. El agua residual se introduce por la parte inferior, homogéneamente repartida y ascendiendo lentamente a través del manto de lodos (gránulos). Los principales problemas que tiene este tipo de reactor son: puesta en marcha, ya que se ha de conseguir que se desarrollen gránulos lo más estables posibles, la incidencia negativa que tiene el que el agua residual a tratar contenga una gran cantidad de sólidos en suspensión y la deficiente mezcla en la fase líquida que se logra. Este último problema se soluciona de una forma eficaz recirculando parte del gas producido e inyectándolo en la parte inferior de equipo, consiguiendo una expansión del manto de lodos, y por lo tanto, una buena mezcla. A estos reactores se les denomina EGSB (Expanded granular sludge blanket). Habitualmente la relación altura/diámetro es mayor que para los convencionales UASB siendo capaces de alcanzar mayores cargas orgánicas (10-25 kg DQO/m3·día) DQO/m3·día).. También recientemente se ha desarrollado un sistema semejante denominado Internal Circulation (IC). Estos tipos de reactores han conseguido una muy alta implantación en el mercado, mostrándose como los más fiables para todo tipo de aguas residuales 22
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de alta carga, especialmente las que tiene un bajo contenido de sólido sólidoss en suspensión (Fernández-Alba, (Fernández-Alba, et al. 2006).
Fig. 7. Reactor UASB.
3.1.5.1.3. Filtro anaerobio (FA). En este caso, los microorganismos anaerobios se desarrollan sobre la superficie de un sólido formando una biopelícula de espesor variable. El sólido permanece inmóvil en el interior del equipo, habitualmente una columna, constituyendo un lecho fijo. El agua residual se hace circular a través del lecho, bien con flujo ascendente o bien descendente, donde entra en contacto con la biopelícula. Son sistemas tradicionalmente utilizados en muchas depuradoras de aguas residuales industriales con alta carga orgánica. Resisten muy bien alteraciones de carga en el influente pero no aceptan gran cantidad de sólidos en suspensión con el influente. El rango típico de cargas tratadas desde 5- 15 KgDQO/m3·día (Fernández-Alba, et al. 2006).
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3.1.5.1.4. Reactor anaerobio de lecho fluidizado (RALF) Son columnas en cuyo interior se introducen partículas de un sólido poroso (arena, piedra pómez, biolita, etc..) y de un tamaño variable (1-5 mm) con el objetivo de que sobre su superficie se desarrolle una biopelícula bacteriana que lleve a cabo la degradación anaerobia. Para que las partículas permanezcan fluidizadas (en
suspensió suspensión), n),
es
necesario realizar
una
recirculación del líquido, para que la velocidad del mismo en el interior de la columna sea suficiente como para mantener dichas partículas expandidas o fluidizadas. Este tipo de equipos se han comprobado como muy eficaces, al menos en escala laboratorio o planta piloto. Se consiguen muy altas concentraciones de microorganismos, así como una muy buena mezcla en el lecho. Sin embargo su implantación a nivel industrial no ha alcanzado las expectativas que se crearon (Fernández-Alba, et al. 2006).
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Fig. 8. Reactor de lecho fuidizado.
3.1.5.2. Otros tipos de reactores Más que otros tipos de reactores, nos referimos a distintas formas de operar, de llevar a cabo la degradación anaerobia. Tenemos por una parte los reactores discontinuos secuenciales (SBR, sequencing batch reactors), equipo en el que de forma secuencial se lleva a cabo el llenado, reacción, sedimentación y evacuación del agua depurada, para volver otra vez a iniciar el ciclo, todo ello en un mismo equipo. Como ventaja fundamental tiene el menor requerimiento espacio, así como una mayor flexibilidad en la forma de operar, por ejemplo en el caso de flujos estacionales, ayudado por la gran capacidad de las bacterias para estas situacio situaciones nes (Fernández-A (Fernández-Alba, lba, et al. 2006).
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3.2. Aguas para la alimentación de calderas Las calderas modernas de alta presión se deben abastecer con agua de alimentación de alta pureza. Conforme el agua se evapora, aumenta la concentración de impurezas en la fase liquida; las impurezas disueltas y ocluidas se acumulan; la transferencias de calor se deteriora y los tubos de la calderas se sobrecalientan; aparecen lodos porosos, incrustaciones incrustaciones cristalinas y otras recubrimientos sobre el metal de la caldera las concentraciones crecientes de impurezas solubles especificas causan corrosión y fragilizacion del metal; y las espumas producen un vapor húmedo y arrastre de agua líquida (Fair, 1993). 3.2.1. Tratamiento externo externo del agua de alimentación alimentación
a calderas
El tratamiento externo o pre-tratamiento del agua de alimentación con antelación a la inyección, tiene generalmente como objetivo lo siguiente: 1) La remoción de las partículas mediante coagulación 2) La remoción de aceite de agua crudas 3) La remoción remoción de los con contaminantes taminantes
solubles en el agua cr cruda uda de
alimentación. 3.3.
Tanques para almacimientos de lodos
El espesador de lodos es un método eficaz para concentrar la gravedad y de lodos de decantación de residuos (Bueno, 1997).
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Lodos líquido bombeado desde un clarificador tendrá un contenido de sólidos de 0,5% desde el cono clarificadores inferior al 2% - 4% de inclinación inferior clarificador (Bueno, 1997). El espesador de lodos debe tener suficiente capacidad para acumular y espesar los lodos entre los ciclos de filtro-prensa. Para operar de manera eficiente un filtro prensa, la concentración de sólidos en la alimentación del filtro prensa debe acercarse al 10% de sólidos en peso. Un filtro prensa típica producirá una torta de filtro que tiene una concentración de sólidos del 30% en peso. Si el filtro prensa tiene una capacidad de 20 pies cúbicos y la concentración de la alimentación de la prensa de filtro es de 10%, a continuación, tres volúmenes de los lodos debe ser bombeado a través de la prensa antes de la concentración de sólidos de la torta alcanza el 30%. En este caso, 10 metros cúbicos por 3 es igual a 30 pies cúbicos o galones 225. El ciclo total de la prensa sería de menos de 2 horas. Si la concentración es de 0,5%, a partir de un clarificador cono inferior típica, el volumen sería de 60 veces o 600 pies cúbicos - 4,500 galones y el tiempo de ciclo para la prensa puede ser de 12-24 horas (Bueno, 1997).
Fig. 9. Tanques para almacenamiento de lodos. 27
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3.4. Los Sistemas Coalescentes. Separan el agua de los aceites, permitiendo la recuperación de ambos en altos porcentajes. Por ruptura de moléculas en placas coalescentes, el aceite es llevado
a
la
superficie
por
simple
gravedad,
para
ser
removido.
Frecuentemente es utilizado en refinerías, petroquímicas, terminales aéreas, terrestres o marítimas o a pequeña escala como talleres automotrices, maquinaria, manufactura, etc. La capacidad de este equipo varía de 5 a 1,200 gpm (Bueno, 1997).
Fig. 10. Sistema coalescente.
Aplicaciones: Producción Las
de petróleo - la eliminación del aceite del agua producida
refinerías de petróleo - Petróleo y remoción de lodos de aguas
residuales Petroquímica
- y la eliminación de sólidos de aceite de corrientes de
proceso y aguas residuales. Steel
Mills - Los sólidos y remoción de aceites en el agua de proceso,
refrigeración y aguas residuales. 28
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Terminales
de camiones - Eliminación de aceite derramado en la
transferencia. Plantas
Industriales - La remoción de sólidos y aceites de lavado y
aguas residuales.
3.5. Clarificadores de Lamelas Es un equipo que por 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 reposan en las placas inclinadas y por gravedad resbalan al fondo. Pueden ser con fondo cónico o cilíndrico. Su construcción es acero al carbón con recubrimientos epóxicos internos y externos, o bien, acero inoxidable (Bueno, 1997).
Fig. 11. Clarificadores de lamelas.
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3.6. Bombas Las bombas tienen muchas aplicaciones en las obras hidráulicas. Aunque hay muchos tipos de bombas, prácticamente se pueden clasificar en dos categorías generales: bombas de desplazamiento y bombas de alta velocidad. Las bombas de desplazamiento son aquellas que emplean algún medio mecánico como los cilindros, pistones, engrajes levas, etc., para forzar volúmenes determinados de agua a través del aparato. Las bombas de alta velocidad son aquellas que imparten alta velocidad al agua, convirtiéndose la energía debida a la velocidad en la presión que se requiere para que el agua pase a través del del aparato. Mientras mayor sea la resistencia al flujo después de la bomba, mayor será la presión, y el único límite es la potencia con que se opera la bomba o la resistencia mecánica del tubo de descarga o de la bomba misma. En otras palabras si algo está mal en el lado de descarga de la bomba e interrumpe el flujo, algo tiene que “ceder”, y puede ocasionarse un serio daño. daño. Este no es el caso con una bomba de alta velocidad. Este aparato, cuando opera a cierta velocidad, nicamente hace que el agua se mueve a velocidad muy elevada dentro de la bomba, siguiendo usualmente
una tray trayectoria ectoria
circular Las bombas de desplazamiento pueden subdividirse en dos tipos generales: de acción alternativa y de acción rotativa. El tipo de acción alternativa, equipando con cilindros o pistones, incluye a las bombas accionadas directamente con vapor, ya sea de efecto simple o doble efecto, las cigüeñal y 30
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volante y las de embolo, que pueden ser de efecto simple, doble o triple. Las bombas rotativas rotativas pueden ser de levas, de engr engrajes ajes o de hélice. hélice. Las bombas de alta velocidad pueden subdividirse en varios tipos generales incluyéndose las centrifugas de una o varias etapas, las de hélice, las de flujo mixto y las de turbina. Las bombas de desplazamiento tienen ciertas ventajas sobre las de alta velocidad. La cantidad de líquido que se bombea no varía con la columna de agua contra la cual opera la bomba; se ceban fácilmente; muchas de ellas actúan como bombas bombas de aire y son aut autocebantes ocebantes succión es baja y operan suavemente con altas succiones hasta de 8 metros. Para presiones elevadas y pequeños gastos, las bombas de acción alternativa siguen siendo probablemente las mejores. Con la bomba centrifuga, ce ntrifuga, la presión es producida casi enteramente por la fuerza centrífuga. El agua entra en el centro de un dispositivo llamado rotor o impulsor, el cual gira a gran velocidad. Esto hace que la presión se ejerza con el movimiento del agua en una dirección radial, debida a las fuerzas centrifugas de la rotación. Por medio de una cubierta de forma especial que envuelve al rotor, el agua que es impulsada hacia afuera por el rotor, se descarga a través de un solo orificio o línea de descarga. El aagua gua puede entrar por un lado del rotor como en la bomba de succión lateral, o por ambos lados, com como o en la bomba de doble succión. succión. La Lass bom bombas bas centr centrifugas ifugas
operan rrazonablemente azonablemente bien co con n
succiones hasta de 8 metros, pero con succiones mayores de 4 metros deben prestarse especial atención al diseño de la línea de succión, o debe usarse una bomba diseñada especialmente especialmente para tal propósito. Obviamente, la bomba debe cebarse en cualesquiera condiciones cuando se empiece a trabajar. En general, 31
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la sección de una bomba se basa en el servicio para el cual se interna usarla, y se puede escoger la que sea más adecuada entre los muchos tipos que hay disponibles.
3.6.1. Bomba de desplazamiento desplazamiento Son las que desplazan líquido, mediante la creación de un desequilibrio de presiones dentro de un entorno cerrado. Este desequilibrio hace que el líquido se mueva de un lugar a otro en un intento de equilibrar la presión. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara (Stanley, 1994). Se pueden clasificar en: Bombas
de émbolo
Bombas
de diafragma
Bombas
de paletas
3.6.1.1. Bombas de embolo
En estas bombas el líquido es forzado por el movimiento de uno o más
pistones ajustados ajustados a sus res respectivos pectivos cilind cilindros ros tal y como lo lo hace un compresor. Como durante el el trabajo se produce produce rozamiento entre el pistón y el cilindro, necesitan de sistemas de lubricación especiales para poder ser utilizadas en la impulsión de líquidos poco lubricantes tales como el agua. Tampoco pueden ser usadas con líquidos contaminados con partículas que resultarían abrasivas para el conjunto (Stanley, (Stanley, 1994 1994). ). 32
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Fig. 12. Bomba de embolo.
3.6.1.2. Bombas de diafragma Este tipo de bombas desplazan el líquido por medio de diafragmas de un material flexible y resistente, colocado dentro de un cuerpo cerrado que se acciona desde el exterior por un mecanismo reciprocante reciprocante (Stanley, 1994).
Fig. 13. Bomba de diafragma.
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3.6.1.3. Bombas de paleta Son dispositivos de desplazamiento que consisten en paletas montadas en un rotor que gira dentro de una cavidad. Se utilizan en el sector petrolero, transferenciaa de agua en sistemas de refrigeración, etc., (Stanley. 1994). transferenci
Fig. 14. Bomba de paleta. paleta.
3.6.2. Bombas reciprocantes 3.6.2.1. Características de funcionamiento funcionamiento
En las bombas reciprocantes el pistón crea un vacío parcial dentro del cilindro permitiendo que el agua se eleve ayudada por la presión atmosféric atmosférica. a. Como hace falta un espacio determinado de tiempo para que se llene el cilindro, la cantidad de agua que entra al espacio de desplazamiento dependerá de la velocidad de la bomba, el tamaño de las válvulas de entrada y la efectividad del material sellante de las válvulas y del pistón (Stanley, 1994). 34
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Debido a la resistencia friccional que se desarrolla en sus partes en movimiento, las bombas reciprocantes tienen una eficiencia relativamente baja; las pérdidas en las correas, los engranes y las chumaceras se añaden a la resistencia de las partes móviles para dar un rendimiento bajo en proporción a la potencia suministrada por la unidad motriz (Stanley, 1994). Las válvulas de las bombas de pistón son de dos tipos las de succión, que permiten la entrada al espacio de desplazamiento, y las de descarga, que dejan que el agua pase hacia el tubo de descarga, Estas válvulas operan por la fuerza que ejerce sobre ellas el peso del agua, o por la acción ejercida por elemento de desplazamiento (Stanley, 1994). 3.6.2.2.
Ventajas y desventajas de las bombas reciprocantes
Las ventajas de las bombas reciprocantes son:
- Alta p presión resión disponible - Autocebantes (d (dentro entro de ciertos ciertos lím límites) ites) - Flujo constant constantee para cargas a presión variable - Adaptabilidad a sser er movidas manualmente manualmente o por m motor otor
Las desventajas son: - Baja descarga - Baja eficiencia co comparada mparada con las b bombas ombas centrifugas centrifugas - Muchas partes móviles - Requieren m mantenimiento antenimiento a intervalos frecuentes 35
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- Succión limitada - Costo relativam relativamente ente alto para la canti cantidad dad de agua suministrada suministrada - Requieren un ttorque orque considerable considerable para llevarla llevarlass a su velocidad velocidad - Flujo puls pulsante ante en la descarga
3.6.3. Bombas en sistemas de tuberías. Siempre que se tenga la posibili posibilidad dad o la necesidad de colocar una bomba en un sistema de tuberías se puede llegar a múltiples alternativas de soluciones hidráulicamente válidas. A medida que se disminuya el diámetro de la tubería, hidráulicamente la bomba requerida será de mayor potencia (Saldarriaga, 2007). En el proceso de diseño prima finalmente el criterio económico. Para calcular el costo mínimo (optimo económico) se deben combinar los costos de la tubería (incluyendo todos sus accesorios necesarios para la operación del sistema) y los costos de la bomba en sí, esto optimiza el costo de construcción únicamente. El verdadero óptimo económico debería ser calculado incluyendo los costos de operación a lo largo de la vida útil del proyecto del cual hace parte el conjunto conjunto bomba-tubería (Saldarriaga, (Saldarriaga, 20 2007). 07).
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Fig. 15. Bomba en sistema de tuberías.
3.6.3.1. Bombas en tuberías simples. Siempre que sea necesario diseñar un sistema de tubería simple con bombeo, por ejemplo cuando se quiere transportar agua hacia la parte alta de una pendiente, el número de combinaciones posibles bomba-tubería es alto. Las combinaciones se presentan de tal forma que diámetros pequeños de tubería requerirán bombas de alta potencia y, por consiguiente, diámetros grandes de tubería necesitaran bombas de menor potencia. El diseño consiste en seleccionar
la alt alternativa ernativa óptima desde el punto de vista de ccostos ostos
(Saldarriaga, 2007).
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Fig. 16. Bomba en sistema de tuberías simple.
3.7. Diseño de plantas de tratamiento 3.7.1. El proceso de planeación Las plantas de tratamiento de aguas y aguas residuales son elementos claves en los sistemas de abastecimientos de aguas y en los de evacuación de aguas residuales (Fair, 1993). Los sistemas a su vez se unen para ejercer profundos efectos sobre la administración de los recursos hidráulicos regionales y finalmente nacionales (Fair, 1993). Dentro de los confines específicos de los sistemas de aguas y aguas residuales que se vayan a diseñar normalmente, se deberán determinar en la relación optima, la posición, la naturaleza y el tamaño de las plantas de tratamiento necesaria respecto a: 1) La fuente y la calidad el agua que se va a tratar. 2) El origen y composición de las aguas residuales producid producidas. as.
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3) La naturaleza de las aguas receptoras en las que se vayan a dispersar las aguas residuales. 4) La configuración y topografía de la comunidad y sus zonas circundante. 5) La población anticipada, el crecimiento industrial y la expansión del área. 6) Las amalgamas físicas tanto posibles como probables, además de la creación de autoridades regionales y metropolitanas metropolitanas..
3.7.2. Mantenimien Mantenimiento to de la planta y del equipo. equipo. El término término “mantenim “mantenimiento”, iento”, desde el pu punto nto de vista de la ingeniería puede definirse como el arte de conservar el equipo de la planta, sus estructuras y otros medios conexos en condiciones apropiadas para llevar a cabo las operaciones o maniobras a que están destinados. Un mantenimiento adecuado requiere una pericia considerable, que solamente puede adquirirse por experiencia, estudio y práctica. Básicamente, para cualquier programa de mantenimiento hay que empezar por una buena dirección y observar las siguientes reglas sencillas: 1. Conservar la planta perfectamente sea da y ordenada 2. Establecer un plan sistemático (tanto interior como exterior ), para la ejecución de las operaciones cotidianas 3. Establecer un programa rutinario de inspección y lubricación
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4. Llevar los datos y rregistros egistros de cada pieza de equipo, enf enfatizando atizando lo relativo a incidentes poco usuales y condiciones operatorias deficientes. 5. Observar las medidas de seguridad. Es necesario insistir sobre la importancia de los registros. Mediante una revisión de tales registros, un operador puede determinar el desgaste o debilidad de diversas piezas del equipo y determinar que repuestos deben tenerse en existencia. En algunas plantas, además de las tarjetas se lleva un registro especial de lubricación en el cual figura una lista del equipo, así como las instrucciones para su lubricación, incluyendo el tipo de lubricante y la frecuencia de llaa lubricación. Para que un programa tenga éxito, debe ser aceptado por el personal de la planta. A veces esto decide el éxito de todo un programa a menos que el personal este convencido del valor y la importancia de tal programa, todo el plan fallara. Las tarjetas serán sencillas y las instrucciones acerca del trabajo de rutina que haya de realizarse, concisas y claras. Al final de este capítulo se citan referencias que contienen un buen programa de mantenimiento preventivo. Todos los fabricantes de equipo proporcionan cierta información básica que normalmente está respaldada por años de experiencia y debe ser estudiada cuidadosamente por el operador de una planta de aguas negras. La información incluye: 1. Instruccione Instruccioness recomendables para las instalaciones 2. Instruccione Instruccioness para la lubricación 40
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3. Instruccione Instruccioness de operación 4. Procedimient Procedimientos os para armar y desarmar 5. Lista de partes e instrucciones para las reparaciones
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IV. CONCLUSIÓN Comprendimos Comprendim os cuando se puede usar los materiales materiales para el b buen uen tratamiento de las aguas en un futuro y que la persona que realizara el objetivo comprenda a detalle qué tipo de material se necesita para el uso común de estos funcionamientos tomando en cuenta que se tiene los conocimientos ya previamente vistos. vistos. Identificamos Identificam os la función a de detalle talle de cada m material, aterial, cuándo se usa y por qu quéé se usa todo con la finalidad de hacer y tener una buena operación y un buen manejo de los materiales.
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V.
BIBLIOGRAFÍA
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INTEGRANTES DEL EQUIPO NÚMERO 3
o
N. LISTA
NOMBRE DEL ALUMNO / CORREO ELECTRONICO
1
Cabrera García Alejandra
2
[email protected] López Méndez Marina del Rosario
3 4 5
[email protected] Madri Madri al García García Rodulf Rodulfo o
[email protected] Moreno López Carlos Mario Carpinterí
[email protected] Oropeza Ramírez José Manuel
[email protected]
6
Rodríguez Barradas Candy
[email protected]
7
Silva Ulin Luis Jesús
[email protected] [email protected]
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