24 guia para el manejo, estabilizacion y disposicion de todos los quimicos

5/11/2018 24 Guia Para El Manejo, Estabilizacion y Disposicion de Todos Los Quimicos - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/24-guia-para-el-manejo-estabilizacion-y-disposicion-de-todos-los-quimicos 1/129

Comisión Nacional del Agua

MANUAL DE AGUA POTABLE,ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

GUÍA PARA EL MANEJO, ESTABILIZACIÓN Y DISPOSICIÓN DELODOS QUIMICOS

Diciembre de 2007

www.cna.gob.mx

Búsqueda por palabra



ADVERTENCIA

Se autoriza la reproducción sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando lafuente.

Esta publicación forma parte de los productos generados por la Subdirección General de Agua Potable, Drenaje ySaneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la ComisiónNacional del Agua.

Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento.

Edición 2007ISBN: 978-968-817-880-5

Autor: Comisión Nacional del AguaInsurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El BajoC.P. 04340, Coyoacán, México, D.F.Tel. (55) 5174-4000www.cna.gob.mx

Editor: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos NaturalesBoulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaña,C.P 14210, Tlalpan, México, D.F.

Impreso en MéxicoDistribución gratuita. Prohibida su venta.




Comisión Nacional del Agua

Ing. José Luis Luege TamargoDirector General

Ing. Marco Anton io Velázquez HolguínCoordinador de Asesores de la Dirección GeneralIng. Raúl A lberto Navarro GarzaSubdirector General de AdministraciónLic. Roberto Anaya MorenoSubdirector General de Administración del AguaIng. José Ramón Ardavín ItuarteSubdirector General de Agua Potable, Drenaje y SaneamientoIng. Sergio Soto PrianteSubdirector General de Infraestructura HidroagrícolaLic. Jesús Becerra Pedrote

Subdirector General JurídicoIng. José Antonio Rodríguez TiradoSubdirector General de ProgramaciónDr. Felipe Ignacio Arreguín CortésSubdirector General Técnico

Lic. René Francisco Bolio HalloranCoordinador General de Atención de Emergencias y Consejos de CuencaM.C.C. Heidi Storsberg MontesCoordinadora General de Atención Institucional, Comunicación y Cultura del AguaLic. Mario Alberto Rodríguez Pérez

Coordinador General de Revisión y Liquidación FiscalDr. Michel Rosengaus MoshinskyCoordinador General del Servicio Meteorológico Nacional

C. Rafael Reyes GuerraTitular del Órgano Interno de Control

Responsable de la publicación:Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento

Coordinador a cargo del proyecto:Ing. Eduardo Martínez Oliver

Subgerente de Normalización

La Comisión Nacional del Agua contrató la Edición 2007 de los Manuales con el

INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA según convenioCNA-IMTA-SGT-GINT-001-2007 (Proyecto HC0758.3) del 2 de julio de 2007Participaron:

Dr. Velitchko G. TzatchkovM. I. Ignacio A. Caldiño Vil lagómez




i

CONTENIDOPágina

1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................1 1.1. ANTECEDENTES ................................................................................................1 1.2. TIPOS DE PLANTAS POTABILIZADORAS.........................................................1 1.3. PROCESOS UNITARIOS DE LAS PLANTAS POTABILIZADORAS EN MÉXICO....................................................................................................................................2 1.3.1. Plantas de Clarificación.....................................................................................2 1.3.2. Plantas de Ablandamiento.................................................................................3 1.3.3. Plantas Desferrizadoras ....................................................................................3 1.4. TIPOS DE RESIDUOS GENERADOS.................................................................3 1.4.1. Plantas de Clarificación.....................................................................................3 1.4.2. Plantas de Ablandamiento.................................................................................5 1.4.3. Plantas Desferrizadoras ....................................................................................5 1.4.4. Otros Tipos de Residuos...................................................................................7 1.5. ALCANCE DE LA GUÍA .......................................................................................7 2. LEGISLACIÓN APLICABLE ..................................................................................9

2.1. DISPOSICIÓN A UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO.....................................9 2.2. DISPOSICIÓN A UN CUERPO DE AGUA.........................................................10 2.3. DISPOSICIÓN EN EL SUELO ...........................................................................12 2.4. DISPOSICIONES EN MATERIA DE IMPACTO AMBIENTAL............................13 3. MANEJO DEL AGUA DE RETROLAVADO DE FILTROS...................................15 3.1. OBJETIVO DEL MANEJO..................................................................................15 3.2. CALIDAD Y CANTIDAD DEL AGUA PRODUCIDA............................................15 3.3. TIPO Y CAPACIDAD DEL PROCESO DE TRATAMIENTO NECESARIO ........16 3.4. OPCIONES DE TRATAMIENTO ........................................................................17 3.5. TANQUE O LAGUNA DE SEDIMENTACIÓN ....................................................17 3.6. UNIDAD DE TRATAMIENTO.............................................................................18

3.7. RECIRCULACIÓN DEL AGUA DE RETROLAVADO SIN TRATAMIENTO .......19 4. REDUCCIÓN DE VOLUMEN DE LOS LODOS....................................................20 4.1. RAZÓN DE LA REDUCCIÓN DE VOLUMEN ....................................................20 4.2. TIPOS DE LODOS .............................................................................................20 4.2.1. Lodos de Plantas de Clarificación ...................................................................20 4.2.2. Lodos de Plantas de Ablandamiento...............................................................21 4.2.3. Lodos de Plantas Desferrizadoras ..................................................................21 4.3. CANTIDAD DE LODOS GENERADOS..............................................................21 4.3.1. Plantas de Clarificación...................................................................................21 4.3.2. Plantas de Ablandamiento...............................................................................24 4.3.3. Plantas de Remoción de Fierro y Manganeso.................................................24 4.4. VOLUMEN DE LOS LODOS..............................................................................25 4.5. CARACTERÍSTICAS DE LOS LODOS ..............................................................26 4.6. ESPESADO DE LODOS ....................................................................................27 4.6.1. Tanques Espesadores.....................................................................................27 4.6.2. Lagunas para espesamiento ...........................................................................28 4.7. ACONDICIONAMIENTO DEL LODO .................................................................29 4.8. DESAGUADO DE LODO ...................................................................................34 4.8.1. Métodos Naturales ..........................................................................................35




ii

4.8.2. Métodos Mecánicos ........................................................................................47 5. DISPOSICIÓN FINAL DEL LODO........................................................................78 5.1. DESCARGA DIRECTA A CUERPOS RECEPTORES.......................................78 5.2. DESCARGA AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO ..........................................79 5.3. DISPOSICIÓN EN UN RELLENO SANITARIO..................................................81 5.3.1. Relleno por Trincheras ....................................................................................81

5.3.2. Relleno por Área .............................................................................................83 5.3.3. Consideraciones Ambientales.........................................................................83 5.4. APLICACIÓN AL TERRENO..............................................................................84 5.5. RECUPERACIÓN DE SUBPRODUCTOS .........................................................85 5.5.1. Recuperación de coagulantes.........................................................................85 5.5.2. Recuperación de cal ........................................................................................87 6. EJEMPLO DE DISEÑO.........................................................................................88 6.1. EJEMPLO 1........................................................................................................88 6.1.1. Datos de la Planta ...........................................................................................88 6.1.2. Tren de Procesos ............................................................................................89 6.1.3. Dimensionamiento de las Unidades ................................................................89

6.1.4. Manejo del lodo ...............................................................................................94 6.2. EJEMPLO 2........................................................................................................97 6.2.1. Datos de la Planta ...........................................................................................98 6.2.2. Dimensionamiento de las Unidades ................................................................98 6.2.3. Manejo del lodo .............................................................................................102 6.2.4. Balance de masa de la planta incluyendo la recirculación y el tratamiento deIodos .......................................................................................................................104 6.2.5. Diagrama de flujo de la planta.......................................................................105 ANEXO 1.................................................................................................................106 1. PRUEBAS FISICAS DE LOS LODOS................................................................106 1.1. PRUEBA DE LA RESISTENCIA ESPECÍFICA ................................................106

1.2. PRUEBA DE LA HOJA DE FILTRO.................................................................109 1.3. TIEMPO DE SUCCIÓN CAPILAR....................................................................111 1.4. PRUEBA DE LÍQUIDOS MEDIANTE EL FILTRO PARA PINTURA.................111 1.4.1. Descripción....................................................................................................111 1.4.2. Equipo y Materiales.......................................................................................112 1.4.3. Procedimiento ...............................................................................................112 ANEXO 2.................................................................................................................114 1. PRUEBAS DE SEDIMENTACIÓN PARA EL DISEÑO DE ESPESADORES ....114




1

1.INTRODUCCIÓN

1.1.ANTECEDENTES

El manejo de los residuos producidos en el tratamiento para la potabilización de las

aguas no ha merecido una consideración adecuada por parte de los diseñadores yoperadores de plantas potabilizadoras debido a que dichos residuos se han venidodisponiendo con relativa facilidad.

Las plantas potabilizadoras producen agua de la mejor calidad posible a partir delagua cruda disponible. En los procesos que se llevan a cabo en las potabilizadorasse producen residuos. La mayor parte de los residuos de las plantas potabilizadorasen México son Iodos químicos, los cuales resultan de la adición y reacción, en losprocesos de potabilización del agua, de diferentes compuestos químicos.

Estos Iodos químicos contienen las impurezas que degradaban la calidad del agua

cruda y que se removieron en la planta, y deben por lo tanto, disponerse de unamanera que no dañe al ambiente.

Lo anterior, aunado al hecho de que los reglamentos y normas para la protección delambiente son cada vez más estrictos y su aplicación por parte de las autoridadesmás completa, hace necesario que los responsables de las plantas potabilizadorastengan que revalorar los métodos de tratamiento y disposición de los Iodos químicosgenerados en los procesos.

Como respuesta a esa necesidad, la Comisión Nacional del Agua ha preparado estaGuía, la cual pretende orientar a los responsables del diseño y operación de plantas

potabilizadoras, en los diferentes aspectos relacionados con el manejo de los Iodosquímicos producidos en los procesos de potabilización de las aguas.

La Guía incluye información sobre la calidad y cantidad de los Iodos generados, unanálisis de la legislación aplicable al manejo y disposición de los Iodos, metodologíasy criterios de diseño de los procesos para el manejo de los Iodos, para su tratamientoy para su disposición, así como ejemplos de aplicación.

1.2.TIPOS DE PLANTAS POTABILIZADORAS

Para fines de manejo de los Iodos químicos producidos en las plantaspotabilizadoras, estas se pueden dividir en cuatro categorías.

La primera agrupa a las plantas de clarificación que coagulan y filtran un aguasuperficial para remover turbiedad, color, bacterias, algas, y algunos compuestosorgánicos. Estas plantas generalmente usan sales de aluminio o de fierro para lacoagulación, y como ayuda del proceso utilizan algún tipo de polímero.




2

La segunda categoría de plantas son las de ablandamiento, las cuales reducen elcontenido de calcio y magnesio del agua mediante la adición de cal, hidróxido desodio o bicarbonato de sodio.

La tercera categoría agrupa a las plantas que oxidan y filtran un agua, generalmente

subterránea, para la remoción de fierro y manganeso. Estas plantas utilizan aeracióny algún agente oxidante fuerte como el permanganato de sodio o el cloro.

La mayoría de los Iodos producidos en las plantas mencionadas anteriormente sonlos Iodos provenientes de los tanques de sedimentación y el agua de lavado defiltros.

La cuarta categoría incluye a las plantas que utilizan procesos como intercambioiónico, ósmosis inversa o adsorción, para remover compuestos específicos comoarsénico, nitrato, fluoruro, etc. Estas plantas producen residuos líquidos y/o sólidos.

1.3.PROCESOS UNITARIOS DE LAS PLANTAS POTABILIZADORAS EN MÉXICOLos procesos unitarios más usados en las plantas potabilizadoras en México sedescriben a continuación.

1.3.1.Plantas de Clarificación

Estas plantas se pueden dividir en las convencionales y las de filtración directa.

Las convencionales están constituidas generalmente por las siguientes unidades:

• Caja de llegada y de distribución del caudal• Mezcla rápida de coagulantes• Floculación• Sedimentación con o sin módulos de placas• Filtración en medio granular, de uno o dos medios• Desinfección con cloro• Tanque de aguas claras

Las de filtración directa tienen las siguientes unidades:

• Caja de llegada y de distribución del caudal• Mezcla rápida de coagulantes,• Filtración en medio granular, de uno o dos medios• Desinfección con cloro• Tanque de aguas claras




3

1.3.2.Plantas de Ablandamiento

Dentro de estas plantas se consideran las de ablandamiento y las de ablandamientoy clarificación.

Estas plantas normalmente se integran de:

• Caja de llegada y de distribución del caudal• Mezcla rápida de coagulantes• Floculación mecánica, y sedimentación con o sin módulos de placas, o• Clarifloculación en una sola unidad, generalmente de manto de Iodos• Algún medio de estabilización del pH• Filtración en medio granular, de uno o dos medios• Desinfección con cloro• Tanque de aguas claras

1.3.3.Plantas Desferrizadoras

Para la oxidación del fierro y manganeso, este tipo de plantas utilizan aeración y/oproductos químicos, y pueden prescindir de la unidad de clarificación. Las Unidadesmás comunes son:

• Caja de llegada y distribución del caudal• Aeración• Mezcla rápida de coagulantes• Sedimentación con o sin módulos de placas, y/o• Filtración en medio granular • Desinfección con cloro• Tanque de aguas claras

1.4.TIPOS DE RESIDUOS GENERADOS


En el tratamiento del agua por, el proceso de clarificación, se agregan al agua salesde metales y/o polímeros sintéticos para coagular el material suspendido y producir un agua clara apropiada para ser filtrada.

En las plantas de clarificación convencional la mayoría de los coagulantes, y lasimpurezas que remueven, se depositan en el fondo de los tanques de sedimentacióncomo Iodos. A estos Iodos se les denomina Iodos de sulfato de aluminio, de fierro y/opoliméricos, de acuerdo al coagulante primario que se utilice. El resto de loscoagulantes y de las impurezas del agua se encuentra en el agua de lavado de losfiltros. Ver Figura 1.1.




4

Figura 1.1 Procesos generadores de residuos en plantas de coa



5

En las plantas de clarificación con el proceso de filtración directa, solamente se tieneuna corriente de residuos, la que proviene del lavado de filtros.

Por tanto, los principales residuos producidos en las plantas potabilizadoras, cuyoobjetivo es la clarificación del agua son los siguientes:

1. Lodos de sulfato de aluminio2. Lodos de fierro3. Lodos poliméricos4. Agua de lavado de filtros

1.4.2.Plantas de Ablandamiento

En las plantas cuyo objetivo es la reducción de la dureza del agua, los residuos seoriginan por la precipitación de las sales insolubles de calcio y magnesio, mediante laadición de hidróxido de calcio y, en algunos casos, de bicarbonato de sodio. Estos

residuos contienen también algún coagulante como el sulfato de aluminio, que seañade para mejorar la sedimentación de las partículas. La principal corriente deresiduos se presenta en los Iodos del sedimentador. Otra corriente de residuos laconstituye el agua de lavado de los filtros. Ver Figura 1.2.

Los residuos principales producidos en este tipo de plantas son:

1. Lodos de ablandamiento2. Agua de retrolavado de filtros

1.4.3.Plantas Desferrizadoras

En este tipo de plantas el objetivo es la reducción de la concentración de fierro ymanganeso mediante la oxidación y precipitación de los compuestos de estosmetales. Las corrientes de residuos incluyen los Iodos del sedimentador y el agua delavado de filtros. Cuando el diseño de la planta no incluye sedimentador, la únicacorriente proviene del agua de lavado de los filtros. Como la reacción de precipitaciónutilizada produce hidróxidos de fierro, las corrientes de residuos de este tipo deplantas son similares a las que se tienen en una planta clarificadora que utilice unasal de fierro para la coagulación.

Los residuos más importantes son:

1. Lodos de fierro y manganeso2. Agua de lavado de filtros




6

Figura 1.2 Procesos generadores de residuos en plantas de ablan



7

1.4.4.Otros Tipos de Residuos

Dependiendo de los procesos de la planta se pueden generar otros tipos de residuossólidos, como pueden ser el carbón activado gastado, la arena con materia orgánicade los filtros lentos, resinas de intercambio iónico deterioradas, etc.

Estos residuos son:

1. Carbón activado gastado2. Residuos de filtros lentos de arena3. Residuos de resinas de intercambio iónico

1.5.ALCANCE DE LA GUÍA

Esta guía está encaminada al manejo y disposición de los Iodos químicos producidosen plantas potabilizadoras, e incluye a los Iodos de las plantas de clarificación,

ablandamiento y desferrizadoras, producidos en los procesos de sedimentación y defiltración, cuyas opciones principales se indican en la Figura 1.3.




8

Figura 1.3 Opciones para el manejo de lodos



9

2.LEGISLACIÓN APLICABLE

En la legislación mexicana de protección al ambiente no existen referenciasespecíficas a los Iodos generados en las plantas potabilizadoras, a diferencia deIodos producidos en plantas de tratamiento de aguas residuales; sin embargo, en

forma general, algunos de los considerando pueden aplicarse al manejo de Iodos dedichas plantas. La legislación que puede ser aplicable depende del método dedisposición final que se escoja. Las opciones de disposición final de los Iodos deplantas potabilizadoras son los siguientes:

• Disposición a un sistema de alcantarillado• Disposición a un cuerpo de agua• Disposición en un relleno sanitario específico• Disposición en un relleno sanitario público• Disposición en el sitio como líquido o sólido

Las leyes fundamentales que rigen la disposición de los residuos de las plantaspotabilizadoras son:

La Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, que entró envigor el 1 o de marzo de 1988, el Reglamento de la Ley General del EquilibrioEcológico y la Protección al Ambiente en Materia de Residuos Peligrosos publicadoen el Diario Oficial de la Federación el 25 de noviembre de 1988, la Norma oficialmexicana NOM-CRP-001-ECOL/93 publicada en el Diario Oficial de la Federación el22 de octubre de 1993, y la Norma oficial mexicana NOM-CCA-031-ECOL/1993publicada en el Diario Oficial de la Federación el 18 de octubre de 1993.

La Ley de Aguas Nacionales, publicada en el Diario Oficial de la Federación el 1o dediciembre de 1992, y el Reglamento de la Ley de Aguas Nacionales publicado en elDiario Oficial de la Federación el 12 de enero de 1994.

Con respecto al impacto ambiental no existe una reglamentación específica almanejo de Iodos, sino que esta es común para cualquier tipo de obra que tengaefectos en el ambiente, dicha reglamentación está incluida en el Reglamento de laLey General de Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en Materia deImpacto Ambiental, publicado en el Diario Oficial de la Federación el 7 de junio de1988.

2.1.DISPOSICIÓN A UN SISTEMA DE ALCANTARILLADO

La descarga de residuos a los sistemas de alcantarillado está regida por la normaoficial mexicana NOM-CCA-031-ECOL/1993. Aún cuando esta norma no hacereferencia especifica a los Iodos de una planta potabilizadora, como la intención de lanorma es la de proteger la infraestructura de recolección y tratamiento de aguasresiduales de una población, puede ser aplicable a las potabilizadoras si estas seconsideran como "industria", o como "servicio", lo cual no es difícil. Las




10

características que deben cumplir las descargas se presentan en el artículo 5 de lanorma que se presenta a continuación:

Artículo 5

Especificaciones5.1 Las descargas de aguas residuales provenientes de la industria, actividadesagroindustriales, de servicios y el tratamiento de aguas residuales a los sistemas dedrenaje y alcantarillado urbano o municipal a que se refiere esta norma debe cumplir con las especificaciones que se indican en la Tabla 1.

Tabla 1Límites máximos permisibles

ParámetrosPromedio diario Instantáneo

Temperatura (°C) 40

pH (unidades de pH) 6 a 9 6 a 9Sólidos sedimentables (ml/L) 5 10Grasas y aceites (mg/l) 60 100Conductividad eléctrica (micromhos/cm) 5,000 8,000Aluminio (mg/L) 10 20Arsénico (mg/L) 0.5 1.0Cadmio (mg/L) 0.5 1.0Cianuros (mg/L) 1.0 2.0Cobre (mg/L) 5 10Cromo hexavalente (mg/L) 0.5 1.0Cromo total (mg/L) 2.5 5.0

Fluoruros (mg/L) 3 6Mercurio (mg/L) 0.01 0.02Níquel (mg/L) 4 8Plata (mg/L) 1.0 2.0Plomo (mg/L) 1.0 2.0Zinc (mg/L) 6 12Fenoles (mg/L) 5 10Sustancias activas al azul de metileno (mg/L) 30 60

2.2.DISPOSICIÓN A UN CUERPO DE AGUA

La disposición de los .lodos a un cuerpo de agua está sujeta a varias disposiciones.Las disposiciones de carácter general se encuentran en la Ley General del EquilibrioEcológico y la Protección al Ambiente y en la Ley de Aguas Nacionales. La primeraestablece en el artículo 120 lo siguiente:

Artículo 120

Para evitar la contaminación del agua, quedan sujetos a regulación federal o local:




11

VII. El vertimiento de residuos sólidos en cuerpos y corrientes de agua.

Por su parte la Ley de Aguas Nacionales establece en el artículo 86 lo siguiente:

Artículo 86

"La Comisión" tendrá a su cargo:

Establecer y vigilar el cumplimiento de las condiciones particulares de descarga quedeben satisfacer las aguas residuales que se generen en bienes y zonas de

jurisdicción federal; de aguas vertidas directamente en aguas y bienes nacionales, oen cualquier terreno cuando dichas descargas puedan contaminar el subsuelo o losacuíferos; y en los demás casos previstos en la Ley General del Equilibrio Ecológicoy la Protección al Ambiente.

Promover o realizar las medidas necesarias para evitar que basura, desechos,

materiales y sustancias tóxicas, y Iodos producto de los tratamientos de aguasresiduales, contaminen las aguas superficiales o del subsuelo y los bienes queseñala el artículo 113; y

Las disposiciones de esta Ley se hacen más específicas en el Reglamento de la Leyde Aguas Nacionales, el cual establece en los artículos 135 y 139 la forma como secontrolarán las descargas a los cuerpos receptores. Estas disposiciones se aplican sila descarga al cuerpo receptor se hace en forma líquida.

Artículo 135

Las personas físicas o morales que efectúen descargas de aguas residuales a loscuerpos receptores a que se refiere la "Ley", deberán:

Contar con un permiso de descarga de aguas residuales que les expida "LaComisión", o en su caso, presentar el aviso respectivo a que se refiere la "Ley" y esteReglamento;

Tratar las aguas residuales previamente a su vertido a los cuerpos receptores,cuando esto sea necesario para cumplir con las obligaciones establecidas en elpermiso de descarga correspondiente.

Artículo 139

Los permisos de descarga de aguas residuales contendrán:

II. Los parámetros, así como las concentraciones y cargas máximascorrespondientes, que determinan las condiciones particulares de descarga delpermisionario;




12

2.3.DISPOSICIÓN EN EL SUELO

Por disposición al suelo se entiende la disposición de los Iodos en un rellenosanitario específico o público, o la disposición en el sitio de la planta ya sea en unalaguna como líquido, o en el suelo como sólido.

Las disposiciones de carácter general se encuentran en la Ley General del EquilibrioEcológico y 1a Protección al Ambiente y en la Ley de Aguas Nacionales.

La Ley General del Equilibrio Ecológico establece en los artículos 136 y 139 lossiguientes:

Artículo 136

Los residuos que se acumulen o puedan acumularse y se depositen o infiltren en lossuelos deberán reunir las condiciones necesarias para prevenir o evitar:

I. La contaminación del suelo;II. Las alteraciones nocivas en el proceso biológico de los suelos;III. Las alteraciones en el suelo que alteren su aprovechamiento, uso o explotación;

yIV. Riesgos y problemas de salud.

Artículo 139

Toda descarga, depósito o infiltración de sustancias o materiales contaminantes enlos suelos se sujetará a lo que disponga esta Ley, sus disposiciones reglamentarias y

las normas técnicas ecológicas que para tal efecto se expidan.Esta Ley establece un control sobre la descarga de los Iodos de las plantaspotabilizadoras, sin embargo no existen en los reglamentos de la ley, ni en lasnormas ecológicas, las regulaciones a que hacen mención los artículos para el casode Iodos de plantas potabilizadoras.

También los operadores de un relleno sanitario puede solicitar la comprobación deque los residuos no son peligrosos cuando se pretenda depositarlos en dicho relleno.

Como los Iodos generados pueden ser peligrosos, es conveniente considerar lareglamentación al respecto. Esta está contenida en el Reglamento de la Ley Generaldel Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en Materia de ResiduosPeligrosos y en las normas correspondientes. El Artículo 4 del reglamento especificaque:

Artículo 4

Compete a la Secretaría:




13

I. Determinar y publicar en el Diario Oficial de la Federación los listados deresiduos peligrosos, así como sus actualizaciones, en los términos de la Ley;

Como los Iodos de plantas potabilizadoras no están incluidos en los listados a quehace referencia el artículo del reglamento, estos no se consideran peligrosos.

Sin embargo, si existe la sospecha, en cualquier momento la autoridad puedesolicitar que se demuestre que los Iodos de una planta potabilizadora en particular noson peligrosos, mediante las pruebas que establece la Norma oficial mexicana NOM-CRP-001-ECOL/93.

Esta norma establece en el artículo 5.5 lo siguiente:

Artículo 5.5

Además de los residuos peligrosos comprendidos en las Tablas 1 (anexo 2), 2

(anexo 3), y 3 y 4 (anexo 4), se considerarán peligrosos aquellos que presenten unao más de las siguientes características: corrosividad, reactividad, explosividad;toxicidad, inflamabilidad y/o biológico infecciosas; atendiendo a los siguientescriterios:

Cuando se pretenda llevar a cabo la disposición en un relleno sanitario público, losoperadores de dicho relleno pueden solicitar la comprobación de que los residuos noson peligrosos, siguiendo la misma metodología establecida en la norma.

La Ley de Aguas Nacionales establece por su parte en el artículo 86, ya mencionado,lo siguiente:

Artículo 86

"La Comisión" tendrá a su cargo:

VI. Promover o realizar las medidas necesarias para evitar que basura, desechos,materiales y sustancias tóxicas, y Iodos producto de los tratamientos de aguasresiduales, contaminen las aguas superficiales o del subsuelo y los bienes queseñala el artículo 113; y

Esta disposición no cuenta con normas o reglamentos específicos que normen suaplicación.

2.4.DISPOSICIONES EN MATERIA DE IMPACTO AMBIENTAL

De acuerdo al Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protecciónal Ambiente en Materia de Impacto Ambiental toda obra debe presentar unaManifestación de Impacto Ambiental.




14

Esta reglamentación es aplicable a los proyectos de plantas nuevas incluyendo elmanejo de los Iodos.

Para las plantas existentes que realicen obras nuevas para el manejo de los Iodos,esta reglamentación es aplicable en el caso de que estas obras se lleven a cabo

fuera de los límites de la planta potabilizadora, como puede ser un relleno sanitarioespecífico para la disposición de los Iodos, o la aplicación de los mismos al terreno.

Los artículos relevantes del citado reglamento son los 4, 5 y 6 los cuales especificanlo siguiente:

Artículo 4

En materia de impacto ambiental compete a la Secretaría:

Autorizar la realización de las obras o actividades públicas o de particulares a que se

refieren los artículos 5 y 36 del Reglamento;Artículo 5

Deberán contar con previa autorización de la Secretaría, en materia de impactoambiental, las personas físicas o morales que pretendan realizar obras o actividades,públicas o privadas, que puedan causar desequilibrios ecológicos o rebasar loslímites y condiciones señalados en los reglamentos y las normas técnicas ecológicasemitidas por la Federación para proteger el ambiente, así como cumplir los requisitosque se les impongan, tratándose de las materias atribuidas a la Federación por losartículos 5 y 29 de la Ley, particularmente los siguientes:

I. Obra pública federalII. Obras hidráulicas

Artículo 6

Para obtener la autorización a que se refiere el artículo 5 del Reglamento, elinteresado, en forma previa a la realización de la obra o actividad de que se trate,deberá presentar a la Secretaría una manifestación de impacto ambiental.

En el caso de obras o actividades consideradas como altamente riesgosas, ademásde lo dispuesto en el párrafo anterior, deberá presentarse a la Secretaría un estudiode riesgo en los términos previstos por los ordenamientos que rijan dichasactividades.En atención a lo anterior, la autoridad puede condicionar la autorización para laconstrucción y operación de una planta potabilizadora, al manejo y disposición de losIodos.




15

3.MANEJO DEL AGUA DE RETROLAVADO DE FILTROS

3.1.OBJETIVO DEL MANEJO

El objetivo del manejo del agua de retrolavado es doble; por una parte, reducir el

problema de disposición del agua y, por la otra, aprovechar lo mas posible el aguamisma, ya que el volumen del agua de retrolavado de filtros alcanza generalmente de2 a 3% del agua producida en una planta potabilizadora.

Para lograr esos objetivos debe tomarse en cuenta la calidad y la cantidad del aguaproducida, la calidad deseada en el agua que se disponga o se recircule, y el tipo ycapacidad de los procesos de tratamiento necesarios para lograr los objetivos.

3.2.CALIDAD Y CANTIDAD DEL AGUA PRODUCIDA

Para lograr un manejo adecuado del agua de retrolavado de filtros esta se debe

manejar en forma separada de los Iodos de los sedimentadores, es decir, sin llegar amezclarse. La razón estriba en que el agua de retrolavado tiene una concentraciónde sólidos de 0.01 a 0.05%, mientras que el lodo de un sedimentador tiene unaconcentración de 0.5 a 1.5%, por lo que si se mezclan, el agua de retrolavado diluyeel lodo de los sedimentadores. Por otra parte el lodo de los sedimentadores contienemicroorganismos, quistes de parásitos, compuestos orgánicos y metales pesados,los cuales se han extraído del agua cruda y se han concentrado en el lodo.

La calidad del agua de retrolavado depende de la calidad del agua cruda, de lacalidad de los productos químicos que se le adicionan al agua y de los procesos detratamiento. La calidad típica de un agua de retrolavado en una planta de clarificación

con sulfato de aluminio como coagulante se presenta a continuación:Demanda bioquímica de oxígeno, mg/I 2 - 10Demanda química de oxígeno, mg/I 30 - 50pH, unidad 6.7 - 7.5Sólidos suspendidos totales, % 0.01 - 0.05Turbiedad, UNT 60 - 400Aluminio disuelto, mg/I 0.03 - 0.2Aluminio total, mg/I 30 - 80Manganeso disuelto, mg/l 0.05 - 0.15Manganeso total, mg/l 10 - 25Giardia, quiste/l 10 - 170Criptosporidium, quiste/l 10 - 170

La producción del agua de retrolavado es una función de la calidad del agua crudaque (lega a la planta, del tren de procesos antes de la filtración, y de la eficiencia deestos últimos. La producción de agua será mayor cuando la calidad del agua quellega al filtro obliga a reducir la carrera de los filtros y a aumentar el número deretrolavados.




16

El volumen de agua de retrolavado se puede calcular de la siguiente manera:

Vrl = N A (Trl trl + Tls tls) 24/Cf (1)

donde:

Vrl: Volumen de retrolavado, m

3

/díaN: Número de filtrosA: Área del filtro, m2 Trl: Tasa de retrolavado, m/mintrl: Tiempo de retrolavado, minTls: Tasa de lavado superficial, m/mintls: Tiempo de lavado superficial, minCf: Carrera del filtro, hora

La producción de agua de la planta está dada por:

P = N A Tf (2)donde:

P: Producción de agua de la planta, m3/díaN: Número de filtrosA: Área del filtro, m2 Tf: Tasa de filtración, m/día

Las plantas de filtración directa producen en general un volumen mayor de agua deretrolavado que las plantas convencionales.

La calidad del agua reciclada debe ser igual o mejor que el agua cruda que (lega a laplanta, y la calidad del agua descargada debe cumplir con las condicionesparticulares de descarga.

3.3.TIPO Y CAPACIDAD DEL PROCESO DE TRATAMIENTO NECESARIO

El proceso de tratamiento del agua de retrolavado, para efectos de su recirculación,es básicamente el mismo de clarificación convencional con desinfección. La mejor eficiencia en la operación se logra si el proceso se opera en forma continua. Comolos retrolavados no se presentan espaciados uniformemente a lo largo del día, serequiere de un tanque de balance lo suficientemente grande para lograr esepropósito, y del cual se bombee el agua a la unidad de tratamiento con un caudaluniforme.

La capacidad de la unidad de tratamiento del agua de retrolavado se debe basar enla capacidad máxima de producción de agua y en la tasa máxima de reciclaje quepuede aceptar la planta. La tasa práctica máxima de reciclaje es de hasta un 15% delcaudal de la planta; sin embargo el diseño se debe basar en un tasa de recirculaciónde 10%, de manera que las cargas hidráulicas sobre las unidades del proceso no se




17

incrementen significativamente y no haya necesidad de modificar la dosificación deproductos químicos para tomar en cuenta el gasto adicional de la recirculación.

El lodo producido en la unidad de tratamiento del agua de retrolavado se debedescargar a la unidad de tratamiento de lodo de la planta para su manejo y

disposición final.3.4.OPCIONES DE TRATAMIENTO

Bajo condiciones normales, la materia suspendida en el agua cruda debe estar biencoagulada y floculada antes de la filtración; y en el lecho del filtro se lleva a cabo unafloculación efectiva adicional. Por lo tanto, el agua de retrolavado de los filtroscontiene partículas que sedimentan bastante bien.

En base a las buenas características de sedimentación del agua de retrolavado setienen dos opciones básicas de tratamiento. Estas opciones son:

• Un tanque o laguna de sedimentación, seguido por desinfección• Una unidad de tratamiento que consiste de floculación, sedimentación y

desinfección

En las plantas de ablandamiento se puede realizar la recirculación directa a laentrada de la planta, siempre y cuando esta recirculación sea inmediata.

3.5.TANQUE O LAGUNA DE SEDIMENTACIÓN

Este tipo de tratamiento es efectivo, si se cuenta en la planta con espacio suficiente

para su construcción y si los intervalos entre los retrolavados están razonablementeespaciados. El tanque debe tener la capacidad para almacenar el agua de por lomenos 5 retrolavados, o se puede usar una serie de tres o más tanques, con unacapacidad para el volumen de tres o cuatro retrolavados.

Los tanques deben tener una forma alargada, con la entrada en un extremo y lasalida en el otro extremo, para evitar cortocircuitos. Adicionalmente estaconfiguración reduce el efecto de resuspensión del Iodo del fondo por la acción de laentrada del agua al tanque. Esta acción se puede reducir aún más si se construye undisipador de energía en la entrada del tanque. La salida debe diseñarse de maneraque funcione como decantador. El tanque debe tener un salida para drenarlo y un

vertedor de demasías. El tanque debe tener también una forma de extraer el lodoque se acumule en el fondo del mismo. Finalmente se debe instalar una estación debombeo para regresar el agua a la entrada de la planta. Esta estación debe tener medios para clorar el agua que se recircule a la entrada de la planta.

El tanque puede construirse de concreto o de tierra, como una laguna. En este últimocaso se deben proteger los taludes del efecto del oleaje. En los tanques construidosde tierra se puede dejar una rampa en uno de los taludes para introducir maquinariapara la extracción del lodo.




18

3.6.UNIDAD DE TRATAMIENTO

Cuando no se tenga el espacio suficiente para instalar un tanque o laguna desedimentación, o cuando el agua de retrolavado no se sedimente adecuadamente,deberá instalarse una unidad de tratamiento que consista de floculación,

sedimentación y desinfección.Para esta unidad se pueden utilizar clarifloculadores de patente o floculadores ysedimentadores convencionales. Los criterios de diseño para esta unidad son:

Tiempo de operación: durante el día, de 8 a 12 horas por día,(sin rebasar 10% del gasto de la planta)

Reactivos químicos: la dosis que resulte de pruebas de jarras(Se estima de 30 mg/l de sulfato de aluminio,o 2 mg/I de polímero catiónico)

Floculador

Tiempo de retención: 20 minutos

Sedimentador (dependiendo del tipo de unidad)

Tiempo de retención: 0.5 a 2.0 horasCarga superficial: 48 a 144 m/hora

Desinfección con cloro

Dosis: 1 a 5 mg/l

Tiempo de contacto: 15 a 30 minPara trabajar con caudal constante la unidad de tratamiento requiere de un tanque debalance del agua de retrolavado. Este tanque debe tener una capacidad paraacomodar los volúmenes de retrolavado de 2 a 3 filtros, y un diseño que permitamantener los sólidos en suspensión. Esto se logra con un tanque de preferenciacircular o cuadrado, con una entrada de agua tangencial al tanque, que produzca unmovimiento de vórtice dentro del tanque. El tanque, debe tener una tolva en el fondopara retener la arena que se fugue del filtro, el cual es muy abrasiva para lasbombas, y una salida para purgar el tanque. Deberá preverse también un vertedor dedemasías.

Las bombas para transferencia del agua a la unidad de tratamiento deben colocarselo más cerca posible del centro del tanque para evitar acumulación de lodo en elmismo. La capacidad de las bombas depende de la frecuencia de lavado de losfiltros. De la misma forma la capacidad de la unidad de tratamiento depende lacapacidad de las bombas de recirculación.




19

La unidad de tratamiento debe localizarse de preferencia a una elevación mayor quela entrada de la planta de manera que el caudal de recirculación fluya por gravedad;y no haya necesidad de instalar bombas.

3.7.RECIRCULACIÓN DEL AGUA DE RETROLAVADO SIN TRATAMIENTO

La recirculación del agua de retrolavado sin tratamiento en plantas de clarificación noes aconsejable por el peligro de recircular microorganismos, quistes, metalespesados y otros compuestos presentes en las partículas en suspensión. En el casoque se decida recircular el agua de retrolavado sin tratamiento, la recirculación sedebe hacer a una tasa menor al 10% del caudal de la planta para evitar sobrecargashidráulicas en las unidades del proceso. La corriente de recirculación debe tambiéndesinfectarse.

En el caso de plantas de ablandamiento o desferrizadoras de agua subterránea esaconsejable la recirculación directa a tasas menores al 10% del caudal de la planta,

una vez que se haya comprobado que no existe el peligro de recirculación demetales pesados.

Los tanques de balance requeridos para la recirculación son similares a losmencionados anteriormente.




20

4.REDUCCIÓN DE VOLUMEN DE LOS LODOS

4.1.RAZÓN DE LA REDUCCIÓN DE VOLUMEN

La reducción del volumen de los Iodos generados en las plantas potabilizadoras es el

objetivo principal del tratamiento de los mismos, ya que la reducción de su volumenfacilita las operaciones de transporte y de disposición final de los Iodos.

Los métodos más usados para la reducción del volumen de los Iodos son lossiguientes:

• espesamiento• centrifugación• prensado• secado en lechos de secado• secado en lagunas

4.2.TIPOS DE LODOS

Las fuentes de generación de lodo de las plantas potabilizadoras son:

• los pre-sedimentadores de las plantas de clarificación• los sedimentadores de las plantas de clarificación• los sedimentadores de las plantas desferrizadoras• los reactores clarificadores de las plantas de ablandamiento• los sedimentadores de las unidades de tratamiento de agua de retrolavado

Los pre-sedimentadores no se consideran en esta discusión ya que generalmente seconsideran cauro parte de las obras de toma de las plantas y no se aplican productosquímicos, por lo que los Iodos se disponen en la misma forma que los productos dela limpieza de los canales y drenes.

4.2.1.Lodos de Plantas de Clarificación

Como ya se mencionó con anterioridad, en el proceso de clarificación del agua seagregan sales de metales y/o polímeros sintéticos para coagular el materialsuspendido y producir un agua clara apropiada para ser filtrada.

La mayoría de las sustancias coagulantes utilizadas y las impurezas que remuevense depositan en el fondo de los tanques de sedimentación como Iodos, a los cualesse les denomina lodos de sulfato de aluminio, de fierro y/o poliméricos, de acuerdo alcoagulante primario que se utilice.

Por tanto, los Iodos producidos en las plantas potabilizadoras cuyo objetivo es laclarificación del agua son los siguientes:




21

• Lodos de sulfato de aluminio• Lodos de fierro• Lodos poliméricos

4.2.2.Lodos de Plantas de Ablandamiento

En las plantas potabilizadoras de ablandamiento los Iodos se originan por laprecipitación de las sales insolubles de calcio y magnesio, mediante la adición dehidróxido de calcio y, en algunos casos, bicarbonato de sodio. Estos puedencontener también algún coagulante, como el sulfato de aluminio, que se añade paramejorar la sedimentación de las partículas.

Los Iodos de las plantas potabilizadoras de ablandamiento del agua son:

• Lodos de ablandamiento (precipitados de calcio y magnesio, principalmente)

4.2.3.Lodos de Plantas Desferrizadoras

El objetivo de este tipo de plantas es la oxidación y precipitación de los compuestosde fierro y manganeso mediante la aeración o mediante la adición de compuestosoxidantes. Las corrientes de residuos incluye los Iodos del clarificador y el agua delavado de filtros. Cuando el diseño de la planta no incluye clarificador la únicacorriente proviene del agua de lavado de los filtros.

Las corrientes de residuos de este tipo de plantas son similares a las que se tienenen una planta clarificadora que utilice una sal de fierro para la coagulación.

• Lodos de fierro y manganeso

4.3.CANTIDAD DE LODOS GENERADOS

La cantidad de Iodos producidos en las plantas potabilizadoras depende de la calidaddel agua cruda, la dosis de productos químicos, la eficiencia de remoción de losprocesos de tratamiento y del método de remoción de Iodos.

Existen tres métodos principales para estimar las cantidades de todo, aunqueninguno es totalmente exacto y es por tanto necesario usar los tres para hacer unarevisión cruzada. Estos métodos son: cálculo de la producción de Iodos, análisis delbalance de masa de los coagulantes, y medición en el campo.


4.3.1.1.Cálculo de la Producción de Lodo

La cantidad de lodo de sulfato de aluminio o de sales de fierro se puede calcular conbastante precisión considerando las reacciones del sulfato de aluminio o de las sales




22

de fierro en el proceso de coagulación. Como las mediciones rutinarias de la materiaen suspensión se hacen mediante la turbiedad, la contribución de la turbiedad a losIodos se calcula utilizando una relación empírica particular para cada planta. Lacontribución de otras fuentes se puede agregar según se requiera.

Cuando se añade sulfato de aluminio al agua, la reacción se representa típicamentede acuerdo a la ecuación simplificada:

AI2(S04)3.14H20 + 6HC03 2Al(OH)3 + 6C02 + 14H20 + 3S04 (3)

Cuando se logra el equilibrio, el hidróxido de aluminio será el producto predominante.Sin embargo, el equilibrio no se logra normalmente y se forma un compuestocomplejo polimerizado, que contiene en promedio 3 0 4 moléculas de agua unidas alhidróxido de aluminio, el cual precipita. El agua unida al complejo incrementa lacantidad de lodo, aumenta el volumen del lodo y lo hace más difícil de desaguar, yaque las moléculas de agua unidas químicamente no se pueden remover mediante los

métodos mecánicos normales. La especie resultante de hidróxido de aluminio tieneun peso molecular de 132 y 1 mg/I de sulfato de aluminio agregado al agua produciráaproximadamente 0.44 mg/I de sólidos inorgánicos de aluminio. Los sólidossuspendidos presentes en el agua cruda producen un peso equivalente de sólidos enel lodo, ya que no reaccionan. Se puede suponer que otros aditivos, tales como lospolímeros o el carbón activado en polvo, producen lodo en la misma cantidadañadida. La cantidad de lodo producido en una planta de coagulación con sulfato dealuminio para la remoción e turbiedad es por lo tanto:

S = 86.4 Q (0.44 Al + SS + A) (4)

donde:S = Iodo producido, kg/día, base secaQ= gasto, m3/seg.Al = dosis de sulfato de aluminio como AI203 al 17.1 %, mg/ISS = sólidos suspendidos del agua cruda, mg/IA = productos químicos adicionales agregados tales como polímero, arcillacarbón activado, mg/l

Si se utiliza una sal de fierro como coagulante la ecuación es:

S = 86.4 Q (2.9 Fe + SS + A) (5)

Fe dosis de ion férrico, mg/l. La relación entre turbiedad y sólidos suspendidos sedebe determinar para cada agua cruda en particular. Para agua con turbiedad y bajocolor la relación de sólidos suspendidos a turbiedad varía de 0.7 a 2.2 veces laturbiedad. Esta relación puede variar estacionalmente en la misma fuente deabastecimiento. La correlación se debe obtener mediante muestras semanales. Unavez establecida se debe revisar por lo menos cada mes. Como los sólidosconsiderados se deben remover en la coagulación y sedimentación, la determinaciónde los sólidos suspendidos debe hacerse utilizando papel filtro de 0.45 μm. Como en




23

algunas aguas la concentración de sólidos es muy baja (< 5 mg/I) para obtener unvalor adecuado se debe tomar muestras de varios litros de agua.

Cuando el agua cruda tiene color en cantidades significativas, este puede contribuir ala producción de Iodos. Sin embargo en la mayoría de las aguas el color pasa por los

filtros de 0.45 μm y no se puede medir en la prueba de sólidos suspendidos. Por estarazón la relación sólidos-turbiedad en aguas con color puede llegar a 20, además, ano ser que la turbiedad y el color varíen juntos, no se podrá obtener una correlaciónentre turbiedad y sólidos.

4.3.1.2.Análisis del Balance de Masa de Coagulante

Este método se basa en la conservación de la masa de coagulante; esto es, lo quese añada en el proceso de coagulación aparecerá en el lodo, en el agua deretrolavado o en el agua tratada. El primer paso es el análisis del metal (aluminio ofierro) en el coagulante empleado. Como una aproximación se puede suponer que el

sulfato de aluminio tiene una concentración de 9.1% de aluminio. Como loscoagulantes a base de fierro varían mucho, la concentración de fierro se debeobtener del fabricante. En este método se colectan un número de muestras de lodo,agua de retrolavado y agua tratada y se les determina la concentración del metal(aluminio o fierro). El pH de las muestras se baja a 1 y mantiene durante 10 a 15minutos. La muestra se filtra y se determina la concentración del metal. Este métodotiende a solubilizar el hidróxido de aluminio pero no solubiliza el aluminio presente enlas arcillas. A una segunda muestra alícuota de todo sin acidificar se le determinanlos sólidos suspendidos.

La cantidad de lodo se calcula haciendo un balance de masa del metal del

coagulante.Cmac Vac + Cmc Vc = CmI Vi + Cmr1 Vrl + Cmat Vat (6)

donde:Cmac = Concentración de metal en el agua cruda, mg/IVac = Volumen de agua cruda, m3/díaCmc = Concentración de metal en el coagulante, mg/IVC = Volumen de coagulante, m3/díaCml = Concentración de metal en el lodo, mg/I ̀V,= Volumen de lodo, m3/día

Cmr1 = Concentración de metal en el agua de retrolavado, mg/IVr , = Volumen de agua de retrolavado, m3/díaCmat = Concentración de metal en el agua tratada, mg/IVat = Volumen de agua tratada, m3/día

De este balance se obtiene el volumen del lodo. La masa de lodo se obtiene de lamedición de los sólidos en suspensión en el lodo.




24

4.3.1.3.Determinación de Campo

Comparado con los otros métodos, este es probablemente el que resulta más difícilde obtener resultados precisos, a no ser que la planta potabilizadora tenga equipo derecolección continua de lodo con un sistema de monitoreo.

Para llevar a cabo una estimación por el método de campo los tanques desedimentación deben limpiarse. Se fija un periodo de tiempo para que el lodo secolecte en los tanques. Se obtienen varias muestras de la sección transversal delodo del tanque mediante un tubo de acrílico transparente con una válvula de pie, endistintos puntos del tanque y se determina la concentración de sólidos suspendidos.Con esta información se puede hacer una estimación de la producción de lodo de laplanta. Sin embargo se recomienda que este método se complemente con cualquierade los dos métodos mencionados anteriormente.

4.3.2.Plantas de Ablandamiento.

Para plantas de ablandamiento la producción de Iodos se puede calcular utilizando lasiguiente ecuación:

S = 86.4 Q (FCa Ca + FMg Mg + 0.44 Al + 2.9 Fe + SS + A) (7)

donde:S = producción de lodo, kg/díaQ = gasto, m3/seg.Ca = dureza de calcio como CaC03 removida, mg/IMg = dureza de magnesio como CaCO3 removida, mg/I

Fe = dosis de fierro como Fe, mg/lAl = dosis de sulfato de aluminio como Al203 al 17.1 %, mg/ISS = sólidos suspendidos del agua cruda, mg/lA = otros productos añadidos, mg/I

Valores de los factores Fca y Fmg

Producto químico Dureza carbonatada Dureza no carbonatadaFca Fmg Fca Fmg

Cal y carbonato 2.0 2.6 1.0 1.6Hidróxido de sodio 1.0 0.6 1.0 0.6

4.3.3.Plantas de Remoción de Fierro y Manganeso

Los Iodos producidos en las plantas diseñadas únicamente para la remoción de fierroson similares, a excepción hecha de los sólidos de la turbiedad, a los producidos enplantas de clarificación con sales de fierro, ya que en ambas se produce un flóculo dehidróxido férrico. Estas plantas incluyen la aeración y/o la adición de cloro opermanganato de potasio para la oxidación del fierro, seguido por la filtración. Elpeso seco del lodo producido es una función directa del fierro removido:




25

2 Fe + 1/2 O2 + 11 H2O → 2 Fe(OH)3 3H2O + 4 H (8)

Cada mg/I de Fe removido produce 2.9 mg de sólidos.

De igual manera que en el caso del fierro, el peso seco del lodo producido en la

oxidación de manganeso se puede calcular a partir de:2 Mn + O2 = 2 MnO2 (9)

Cada mg/I de Mn removido produce 1.58 mg de sólidos.

Los flujos y concentraciones son similares a los obtenidos en los filtros de las plantascon proceso de coagulación.

S= 86.4 q (2.9 Fe + 1.58 Mn + SS +A) (10)

donde:S = Iodo producido, kg/díaQ = gasto, m3/seg.Fe = concentración de Fe removido, mg/IMn = concentración de Mn removido, mg/ISS = sólidos suspendidos del agua cruda, mg/I

A = productos químicos adicionales agregados tales como polímero, mg/I

4.4.VOLUMEN DE LOS LODOS

Los volúmenes y la concentración de sólidos en suspensión de los Iodos que salen

de los tanques de sedimentación o clarificadores son una función de la calidad delagua cruda, tratamiento y del método de remoción de lodo. Por su parte, los deretrolavado de filtros son función de la eficiencia de la coagulación y sedimentación, yde la operación del mismo filtro.

Las ecuaciones y procedimientos anteriores permiten la estimación del peso seco delodo producido, pero en general no permiten la estimación de su volumen, dato muyimportante para fines de diseño y de operación de la planta. Los Iodos a los cualesse les permite concentrarse en los tanques, tienden a compactarse y espesarse en elfondo de los mismos, dando lugar generalmente a una estratificación no bien definidade sólidos, con las partículas más pesadas en el fondo y las más ligeras en la parte

superior. (Esta es una de las razones por las cuales es difícil obtener muestrasrepresentativas de lodo de un tanque). Sin embargo, la concentración real producidadepende de la cantidad de agua usada para empujar los sólidos hacia afuera deltanque durante la operación de extracción. La concentración de sólidos producidoscon coagulantes de aluminio o fierro, y para turbiedad de bajas a moderadas, será de0.1 a 1.0%. En general, entre más alta sea la relación entre la dosis de coagulante yla concentración de sólidos del agua cruda, menor será la concentración de sólidos ymayor el volumen de lodo. La concentración de sólidos en los Iodos de coagulación




26

de aguas con alta turbiedad se encuentra en el ámbito de 2 a 4%, y ocasionalmentemás alta.

Los volúmenes de lodo se encuentran entre el 0.1 y 3% del gasto de agua cruda, conun promedio de alrededor de 0.6%.

Los Iodos de ablandamiento están más concentrados, usualmente como una funciónde la relación CaCO3/Mg(OH)2 y el tipo de clarificador. Los tanques de sedimentaciónconvencionales solo producen concentraciones de sólidos de 2 a 4%, mientras quelos clarificadores de manto de Iodos producen concentraciones de sólidos de hasta15%. Los volúmenes de lodo varían en la misma forma, de 0.5 a 5% del gasto totalde la planta.

4.5.CARACTERÍSTICAS DE LOS LODOS

Las características de los Iodos de plantas potabilizadoras varían en función de la

calidad del agua, del tipo de proceso empleado, del tipo y cantidad de coagulanteempleado, y del resto de los compuestos químicos utilizados para el tratamiento.

La caracterización de Iodos de sulfato de aluminio puede ubicarse en los siguientesvalores de orden:

Demanda bioquímica de oxígeno, mg/l 30 a 300Demanda química de oxígeno, mg/l 30 a 5,000pH, unidades 6 a 8Sólidos totales, % 0.1 a 4Óxido de aluminio, % 15 a 40

Sílice e inertes, % 35 a 70Materia orgánica, % 15 a 25Aluminio disuelto, mg/l 0.024 a 0.450Aluminio total, mg/l 808.3 a 2,567Manganeso disuelto, mg/l 1.66 a 7.28Manganeso total, mg/l 46.5 a 73.9Fierro total, mg/I 100 a 222Fierro disuelto, mg/l 3.5 a 6.47Carbón orgánico total, mg/l 22.9 a 245Giardia, quiste/l 52.84 a 67.1Cryptosporidium, quiste/I 26.42 a 38.4

Un ejemplo de la concentración de metales en estos Iodos es:

Metal mg/I mg/kg, base secaAluminio 850 170,000Bario < 1.0Cadmio < 0.01Cobalto 0.08 16Cobre 0.45 90




27

Cromo 0.35 70Fierro 33 62,400Magnesio 12 2,360Manganeso 0.34 68Plata <0.01

Plomo 0.50 100Zinc 0.11 22

La alta concentración de fierro se debe a las impurezas del sulfato de aluminio quese utiliza como coagulante.

Los Iodos típicos de ablandamiento tienen las siguientes características:

Carbonato de calcio, % 85 a 93Hidróxido de calcio, % 0 a 1Hidróxido de magnesio, % 0.5 a 8

Sílice e inertes, % 2 a 54.6.ESPESADO DE LODOS

El espesamiento consiste en la remoción de exceso de agua de los Iodos mediantela decantación y concentración de los Iodos por sedimentación. El agua decantadase envía a la unidad de tratamiento de agua de recirculación y los Iodos espesados adisposición o a otros procesos de secado. El espesamiento de los Iodos se puedelograr en tanques equipados para ese propósito o en lagunas.

4.6.1.Tanques Espesadores

El diseño más común de espesador por gravedad es un tanque circular (Figura 4.1 y4.2) con una profundidad de pared mojada de 3 a 4 metros, y diámetro hasta de 25m; equipados con mecanismos para facilitar el desaguado y la remoción de los Iodos.La pendiente del piso de estos tanques, normalmente de 2:12 a 3:12, son máspronunciadas que las de los tanques normales de sedimentación. Esta mayor pendiente hace más profunda la capa de Iodos en la parte central del tanque, permiteun tiempo mínimo de retención, maximiza la profundidad del lodo sobre el tubo deextracción .y facilita la operación de las rastras.

Los mecanismos de espesamiento por gravedad los proporcionan una estructura devarillas, que se mueve en la masa de lodo para ayudar a liberar el agua retenida. Eldiseño puede variar, dependiendo de la naturaleza de los sólidos que se tienen quemanejar. Esta estructura móvil también soporta un sistema de rastras para laremoción de los Iodos concentrados. En ciertos casos, particularmente cuando semaneja Iodos de cal, se utilizan mecanismos con bisagra para que las rastraspuedan ceder cuando el torque excede un determinado límite; la máquina continúafuncionando con las rastras levantadas hasta que la condición del torque se reduce.El diseño de la tubería de extracción de Iodos es crítica para los espesadores por gravedad. Debido a las altas pérdidas de carga hidráulica, hay que proporcionar la




28

menor longitud posible de línea de succión. Si se anticipan condiciones excesivas detaponamiento, especialmente con Iodos de cal, es necesario instalar líneas dobles deextracción. Esto proporciona una operación normal mientras se limpia la línea queestá tapada.

El parámetro de diseño crítico para los espesadores por gravedad es la carga, entérminos del peso total de sólidos por unidad de superficie y por unidad de tiempo. Elsegundo parámetro considerado en el diseño de espesadores por gravedad es latasa superficial. La tasa superficial es importante debido a que una carga alta puedeocasionar el arrastre de sólidos en el agua decantada.

Para el diseño de los tanques espesadores es deseable llevar a cabo pruebas delaboratorio o piloto para obtener los datos de diseño. En el anexo 2 se presenta unametodología para llevar a cabo estas pruebas.

Cuando no se cuenta con resultados de pruebas de laboratorio, los espesadores

también pueden diseñarse en base a los resultados de otras plantas. Los valoresmás usados son:

Lodos de hidróxido (aluminio y fierro)

Carga superficial 4 a 8 m/díaCarga de sólidos 15 a 25 kg/m2/díaDosis de polímero 0.5 a 2 mg/I de polímero catiónicoConcentración resultante 2 a 5 %

Lodos de ablandamiento

Carga de sólidos 100 a 200 kg/m2/díaConcentración resultante 15 a 30 %

4.6.2.Lagunas para espesamiento

Las lagunas de espesamiento se utilizan cuando existe área suficiente en el prediode la planta. En estas lagunas se depositan los Iodos y se decanta el sobrenadante amedida que se vaya espesando el lodo. Las lagunas se pueden diseñar parafuncionar como lechos de secado una vez que se alcanza el nivel de lodo de diseño.

Los valores usados para el diseño de estas lagunas son:

Lodos de hidróxido (aluminio y fierro)

Carga de sólidos 40 a 80 kg/m2 Tiempo de retención 2 a 3 mesesConcentración resultante 5 %

Lodos de ablandamiento




29

Carga de sólidos 40 a 80 kg/m2 Tiempo de retención 2 a 3 mesesConcentración resultante 30

4.7.ACONDICIONAMIENTO DEL LODO

El acondicionamiento de Iodos de plantas potabilizadoras se refiere a la variedad detécnicas, químicas y físicas, utilizadas para alterar las características del Iodo, demanera de hacer más eficiente la remoción subsecuente del agua. No existe unapráctica de acondicionamiento única y ampliamente aceptada para un tipo dado delodo, ya que un agente acondicionante que trabaja bien en una planta puede notrabajar en otra similar, y es necesario realizar pruebas de laboratorio. Laspropiedades del Iodo utilizadas para evaluar la efectividad de los agentesacondicionantes incluyen la resistencia específica, el coeficiente de compresibilidad,el rendimiento y el tiempo de succión capilar. La descripción de estas pruebas semuestra en el Anexo 1.

El acondicionamiento de Iodos de planta potabilizadora es aplicable generalmentesolo a Iodos de hidróxido. Los Iodos de clarificadores de ablandamiento con cal sonmás fáciles de desaguar y rara vez se usan agentes acondicionadores. Para losIodos de hidróxido los agentes acondicionadores se necesitan, ya sea para asistir enlos procesos de remoción de agua o para afectar la compresibilidad y minimizar eltaponamiento del medio, como es el caso en la operación de los filtros prensa.Cuando el acondicionamiento se usa para la separación agua/sólidos, se utilizan lospolímeros. Cuando el objetivo del acondicionamiento es prevenir el taponamiento delmedio, se ha utilizado tradicionalmente a la cal aún cuando recientemente se hanusado polímeros para ese propósito.

Algunos de los tipos comunes de polímeros que se usan para el acondicionamientode lodo se muestran en la Figura 4.3. Estos polímeros varían en su composiciónestructural, peso molecular y densidad de carga. Para la mayoría de tos polímeroscatiónicos la densidad de carga es cerca del 100% y el peso molecular esgeneralmente menor que el de los polímeros aniónicos o no iónicos. Los polímerosaniónicos varían tanto en densidad de carga como en peso molecular. Los polímerosno iónicos no tienen densidad de carga y tienen altos pesos moleculares. Como unageneralización amplia, para acondicionamiento de lodo de hidróxido, se puedeestablecer que entre más grande sea el peso molecular del polímero, unido a unacadena larga de carbón, menor es la dosis requerida para el acondicionamiento. El

peso molecular puede ser más importante que el tipo de carga o la densidad.La adición de polímero ha sido útil, y de hecho casi requerida, para el desaguado delos Iodos de hidróxido ya sea por medios no mecánicos, tales como lechos desecado de arena, o métodos mecánicos como las centrífugas, los filtros de banda ylos filtros a presión. Parece que el mecanismo primario de trabajo del polímero es depuenteo entre las partículas, lo que hace que los polímeros formen una matriz porosa




30

que permite que el agua se decante o drene. Se ha postulado que el polímero noaltera la estructura química de las partículas mismas de hidróxido.

Cuando por primera vez se pretende el uso de polímero, se requieren una serie depruebas de pre-selección. Generalmente los fabricantes de polímeros proporcionan

gratis, o venden muy baratos, muestras de los polímeros que ellos piensan sonadecuados para una aplicación en particular. Con un poco de práctica y experienciaes posible pre-seleccionar visualmente varios polímeros, cuya efectividad se pruebaañadiendo dosis cada vez mayores a vasos de precipitado que contengan lodo yobservando los flóculos que se forman. Para determinar las dosis comparativas yresultados cuantitativos, se recomiendan las pruebas del tiempo de succión capilar yla de la resistencia específica. Si se cuenta con equipo de TSC, como el que semuestra en el Anexo 1, el procedimiento es mucho más rápido.

Una vez que se han seleccionado el polímero y la dosis óptima, la práctica común eshacer un concurso para el suministro y obtener así el menor precio. Aún si se

especifica el polímero a usar, varios fabricantes podrán proponer lo que ellosconsideran es un producto similar, por lo que es recomendable que los documentosde concurso especifiquen precio contra rendimiento, ya que un polímero dado puedecostar el doble pero logra el acondicionamiento óptimo con un tercio de la dosis.

Los precios deben basarse en el monto requerido para lograr una condiciónespecífica de prueba. Las propuestas se deben basar en cantidades y costos congarantías apropiadas, e incluir una demostración del desempeño del producto por parte del fabricante.




31

Figura 4.1 Vista transversal de un espesador por gravedad circu



32

Figura 4.2 Perfil de concentración típico para lodo de origen químico en un esperacontinuamente



33

Figura 4.3 Monómeros y Polímetros típicos para el acondicionamiento de lodo




34

4.8.DESAGUADO DE LODO

Como se indicó anteriormente, el objetivo general de los diferentes métodos dedesaguado del lodo es el de reducir su volumen y producir un material que seaapropiado para su disposición final o su recuperación.

Las concentraciones de sólidos en fas tortas de lodo producidas por los diferentesprocedimientos se presentan a continuación:

Procedimiento Concentración de sólidos en %Lodo de Lodo deablandamiento hidróxido

Métodos naturales:

Lechos de secado 50 20 a 35

Lagunas de espesamientoy secado 50 a 60 20 a 35

Métodos mecánicos

Espesadores mecánicos 15 a 30 2 a 5Centrífuga de canasta 10 a 15Centrífuga de tazón sólido 55 a 65 10 a 15Prensa de filtro de banda 10 a 15Filtro de vacío 45 a 65

Filtro prensa 55 a 70 35 a 45La manejabilidad del lodo depende de su consistencia, y esta a su vez del contenidode sólidos del lodo. En general manejable por equipo mecánico cuando tiene laconsistencia de una torta.

La consistencia del lodo en función del contenido de sólidos se expresa como:

Contenido de sólidos Consistencia del lodo(% de sólidos) de aluminio Lodo de sulfato Lodo de

ablandamiento

0 a 10 Líquido Líquido10 a 15 Líquido viscoso Líquido viscoso15 a 20 Pastoso Pastoso20 a 25 Semisólido Pastoso a semisólido25 a 30 Sólido suave Sólido suave30 a 35 Torta desmoronable Torta desmoronable




35

4.8.1.Métodos Naturales

El desaguado natural de lodos es uno de los primeros métodos alternativos parareducir el contenido de agua de Iodos antes de disposición final; incluye el uso delechos de secado y las lagunas de espesamiento y secado.

El costo y disponibilidad de terreno, los impactos estéticos de grandes áreas delechos, y la gran cantidad de mano de obra requerida para remover el lodo, sonfactores que obstaculizan el uso de procesos naturales en muchas plantas grandes.Los costos de energía, sin embargo, son los más bajos, y estos procesos han sidoeficientados mediante mejores métodos de remoción de Iodos, uso de polímeros yotras consideraciones de diseñó,

4.8.1.1.Lechos de Secado

Los lechos de secado operan bajo el principio simple de extender el lodo y dejarlo

secar. Una gran cantidad del agua se remueve por drenado o decantación y el restodel agua debe evaporarse antes de que se alcance la concentración final deseada desólidos.

1) Los lechos de secado se pueden agrupar en cuatro tipos:2) Lechos rectangulares convencionales (Figura 4.4 y 4.5), con una capa de

arena sobre grava, y con tuberías de drenaje subterráneas para recoger elagua. Se construyen con o sin instalaciones para la remoción mecánica de!Iodo seco, y con o sin cubierta

3) Lechos de secado pavimentados, con una faja central de arena paradrenado y con o sin cubierta

4) Lechos con malla de alambre, los cuales tienen un fondo de malla dealambre e instalaciones para inundarlos con una capa poco profunda deagua, seguida de la introducción del lodo líquido sobre la capa de agua.

5) Lechos rectangulares de vacío, con instalaciones para la aplicación de vacíoa fin de acelerar el drenado por gravedad

La remoción de agua del lodo por drenaje es un proceso de dos pasos: primero, elagua se drena del lodo, a través de la arena y sale por los tubos de drenaje, pasoque puede durar algunos días hasta que la arena se tapona con las partículas finas otoda el agua libre se ha drenado; segundo, el drenado adicional por decantación, quepuede ocurrir una vez que una capa de sobrenadante se ha formado (si los lechostienen medios de remover el agua superficial). La decantación puede ser particularmente importante para la remoción de agua de lluvia en iodos que no seagrietan; si la lluvia no se remueve se puede acumular en la superficie y hace máslento el proceso de secado. El agua que permanece después del drenaje ydecantado inicial se elimina por evaporación.




36

Figura 4.4 Lecho de secado de arena típico




37

Figura 4.5 Plano y corte de un lecho de secado típico (a) Plano, (b) Corte A-A




38

Los medios que se utilizan para remover la torta dé lodo del lecho, controlan elespesor de lodo a aplicar, y este a su vez determina el espesor de la torta, secada algrado de contenido de humedad que permita la remoción más económica del lodo. Elespesor del lodo aplicado también afecta el número de aplicaciones por año. Loscostos de operación de los lechos de secado están relacionados con el método de

remoción del lodo del lecho, mano de obra, equipo y pérdida y reposición de laarena.

La operación más económica de un lecho será la del método que minimiza el númerode aplicaciones por año y el número de veces que se limpia el lecho, a la vez que seobtiene el espesor y el contenido de humedad óptimos en la torta de lodo seco quees más económica de remover y ocasiona la menor pérdida de arena.

Consideraciones de Diseño

El diseño de un lecho de secado con arena es una función de:

1) el tipo de lodo que se va a desaguar,2) la concentración de sólidos del lodo,3) el espesor del lodo a aplicar,4) la cantidad de agua a remover por decantación y drenaje,5) la tasa de evaporación, la cual es afectada por diversos factores ambientales,6) el método de remoción del lodo, y7) el método de disposición final que se vaya a usar.

Todos estos factores deben de ser considerados con el objeto de determinar la cargaóptima de diseño para una localidad dada. Como la mayoría de los factores son

específicos para un sitio, la determinación de la carga de diseño del lecho tiene quetomar en consideración diferencias locales.

Características del lodo.- El tipo de lodo que se va a desaguar puede afectar significativamente los requerimientos de área para los lechos de secado con arena.Los Iodos de ablandamiento se desaguan más fácilmente en lechos de secado quelos de sulfato de aluminio; además, los Iodos de sulfato de aluminio tienencaracterísticas de desaguado diferentes de un sitio a otro. El tratamiento químico conácidos y polímeros puede afectar las características de desaguado de los Iodos desulfato de aluminio y reducir los requerimientos de área para los lechos.

La facilidad con que se desaguan los Iodos de ablandamiento en los lechos desecado, depende del contenido de magnesio de los mismos, siendo menor a medidaque el contenido de magnesio aumenta.

Concentración de sólidos.- La concentración inicial de sólidos es uno de los factoresmás importantes para determinar el tamaño de los lechos de secado con arena. Seha demostrado que para Iodos de sulfato de aluminio, con o sin tratamiento depolímero, el tamaño de los lechos depende de la concentración de sólidos




39

suspendidos aplicada. En los Iodos tratados con polímero, una concentración alta desólidos se asocia generalmente con menores requerimientos dé área de los lechos.

Espesor.- Existen muchas recomendaciones relativas al mejor espesor para aplicar lodo líquido a los lechos de secado con arena. En el caso de los Iodos de sulfato de

aluminio tratados con polímero, el dimensionamiento de los lechos es relativamenteindependiente del espesor de aplicación. Las consideraciones de diseño para elespesor de aplicación serán por lo tanto el espesor de la torta seca que sea óptimapara el método de remoción y el número de limpiezas de lecho por año. Para unaconcentración de lodo dada, si la aplicación es relativamente poco profunda, el lodose seca más rápido pero se tendrá tan poca torta que se requerirá mayor mano deobra por remover una unidad de volumen, que si el espesor de aplicación fuera másprofundo. Las aplicaciones más frecuentes pueden causar un incremento en lapérdida de arena como resultado del proceso de remoción. Cuando el lodo húmedose aplica a los lechos, a mayor espesor se requiere un tiempo mayor para el secado,pero la torta más gruesa se puede remover más económicamente.

Decantado y Drenaje.- Una porción significativa de la cantidad total de agua que seva a remover del lodo en el lecho de secado con arena, se remueve por decantacióny drenaje. El parámetro de la mayor importancia con respecto al drenaje no es la tasade drenaje sino el porcentaje de agua total que se decanta y drena. La decantaciónpuede ser muy útil cuando se usan polímeros para mejorar el desaguado del lodo opara remover el agua de lluvia durante el ciclo de secado. Esto es particularmentesignificativo desde el punto de vista del desaguado, ya que el tiempo requerido parala evaporación se considera más largo que el requerido para la decantación y eldrenaje. Por lo tanto el tiempo total que el lodo debe permanecer en el lecho estácontrolado por la cantidad de agua que se debe remover por evaporación. Como

resultado la cantidad de agua que se puede remover por el drenaje y la decantacióndebe maximizarse.

Constituyentes Inorgánicos y Orgánicos.- La calidad del agua cruda afectasignificativamente las características del lodo, y algunos de los constituyentesinorgánicos, tales como el aluminio, fierro y manganeso, pueden influenciar la tomade decisiones acerca de la recirculación del líquido decantado y drenado de loslechos de arena. Se le debe dar una consideración adecuada a los impactosoperacionales provocados por la recirculación de estos constituyentes, los cuales sepueden, lixiviar de los lodos. Asimismo las concentraciones elevadas de compuestosorgánicos pesados pueden causar problemas de sabores y olores, si se recicla elfiltrado; la recirculación puede causar también un incremento en la producción decompuestos orgánicos clorados.

Clima.- Las condiciones climáticas regionales tienen un efecto importante en eldesaguado de lodo en lechos de secado. El tiempo de secado es menor en regionescon' mucho sol, baja precipitación, y baja humedad. Las localidades donde losveranos son más largos, y las regiones áridas donde la humedad es baja, son másfavorables para lechos de secado. Por otra parte la alta precipitación y alta humedad




40

tienen un efecto significativo en los tiempos de secado. La prevalencia y velocidaddel viento son factores que afectan la tasa de evaporación en los lechos de secado.

En las áreas con alta precipitación se pueden tener problemas con los lechos desecado; sin embargo si se toman providencias para decantar el agua de lluvia y se

usan polímeros, los lechos de secado pueden ser efectivos si están bien diseñados.Carga de Iodos.- La carga de Iodos es un término usado para el diseño de lechos desecado, y se expresa usualmente en kg de lodo seco aplicado inicialmente por m2 deárea de lecho. Se determina en base a los sólidos suspendidos y al espesor deaplicación:

lA (kg/m2) = 10 (%SS aplicados) (m de espesor de aplicación) (11)

Esta carga es generalmente de entre 10 a 15 kg/m2; sin embargo, la cantidad de lodoque se puede procesar en un área dada depende de la concentración de sólidos

aplicada, por lo que la carga, por sí misma, no debe usarse como un parámetro dediseño.

Bases de Diseño.- Como con otros métodos de manejo de lodos, el diseño de loslechos de secado de lodo se puede basar en la experiencia o en escalamiento depruebas de laboratorio.

Los criterios de diseño más aceptados actualmente se basan en datos empíricos.Las relaciones se basan en los dos mecanismos de pérdida de agua, drenaje yevaporación, en términos útiles para el diseño y la operación de los lechos desecado. El término de drenaje incluye también el agua que se decanta de los lechos.

Esta pérdida de agua ocurre generalmente durante los primeros dos días. El restodel agua se pierde por evaporación.

El espesor deseado del Iodo al tiempo de la remoción depende en primer lugar de:

1) el contenido de sólidos deseado para la disposición final, o2) el espesor o concentración de sólidos requeridos para la remoción eficiente.

El espesor final D(f), el cual es una función de la carga inicial, lA, y el contenido desólidos deseado, DS(f), para la remoción se determina por

f) = D(i) DS(i) (12)DS(f)

El cambio en el espesor, DD, se determina restando el espesor final, D(f), delespesor inicial, D(i)

DD = D(i) - D(f) (13)




41

La pérdida de humedad hacia el sistema de drenaje y en la decantación se refleja enun cambio rápido del espesor del lodo, DD(u), inmediatamente después de laaplicación del lodo al lecho. La pérdida de humedad hacia el sistema de drenajedepende del tipo y espesor del lodo aplicado así como del contenido de sólidos.Cualquier agua decantada del lecho deberá incluirse en DD(u). Adicionalmente, el

acondicionamiento con polímero del lodo pueden tener un impacto significativo en elporcentaje de humedad perdido como drenaje y decantado. El cambio en el espesor,DD(u), debido a la pérdida de agua se puede calcular mediante:

DD(u) = D(i) x P (14)

si se puede llegar a determinar un porcentaje de pérdida (P) por drenaje ydecantación.

El resto del cambio en el espesor se debe a la evaporación:

DD(e) = DD - DD(u) (15)El tiempo, T, requerido para la evaporación depende de la tasa de evaporación, E. Laevaporación y los cambios resultantes en el espesor pueden no ser lineales debido alas características del lodo antes y después de la formación de fracturas en lasuperficie. Como las tasas de evaporación tienen variaciones estacionales, laevaporación anual promedio se puede usar para modelar el rendimiento promedio delos lechos de secado con arena. El tiempo necesario para que se seque el lodo, sintomar en cuenta los dos días de drenaje y secado está dado por:

T = DD(e) (16)

El número de aplicaciones, AA, a cada lecho, que se puede lograr en un año, es por lo tanto dependiente del tiempo de evaporación

AA = 12 / T (17)

Finalmente el rendimiento del lecho, Y, en kg/m2/año es una función del lodoaplicado y del número de aplicaciones por año.

Y= LA x AA (18)

Para determinar la carga de sólidos con un porcentaje de sólidos dado y espesor delodo aplicado usando estas ecuaciones, se requiere una estimación precisa de lastasas de evaporación.

Elementos Estructurales de los Lechos Convencionales. Cada lecho normalmenteestá diseñado para contener, en una o más secciones, el volumen completo de lodoa ser removido. Los elementos estructurales del lecho incluyen las paredes laterales,bajo drenes, capas de arena y grava, particiones, decantadores, canal de distribuciónde lodo, rampas y pasillos, y posiblemente cubiertas.




42

PAREDES LATERALES. Las paredes verticales deberán tener un bordo libre de 0.5a 0.9 metros sobre la arena. Las paredes pueden ser de tierra con pasto; tablones demadera, preferentemente tratados para evitar pudrición: concreto reforzado obloques de concreto colocadas alrededor de los extremos de la superficie de arena yextendidos hacia el bajo dren de grava, de manera de evitar la penetración de

hierbas y pasto.BAJO DRENES. Los bajo drenes, constituidos por tuberías laterales y tuberíaprincipal o colectora, generalmente se construyen de tubería perforada de plástico,concreto o barro vitrificado. La tubería principal deberá tener no menos de 100 mmdé diámetro y una pendiente mínima de 1%. La separación entre las tuberíasprincipales deberá ser entre 2.5 a 6 m y deberá tomar en cuenta el tipo de vehículosutilizados para remover el lodo, de tal manera que se evite dañar el bajo dren. Lastuberías laterales tienen pendiente y alimentara la tubería principal. Deberán tener una separación de 2.5 a 3 m, con la distancia menor preferida.

El área alrededor del sistema de bajo dren deberá estar rellenada con grava y sedeberá evitar dañar o sacar de posición la tubería. Se deberá excluir el uso de equipopesado en los lechos después de haber colocado el bajo dren, a menos que eldiseño lo permita.

El fondo del lecho deberá estar revestido para evitar la contaminación del acuífero.

CAPA DE GRAVA. La capa de grava deberá ser graduada, con un espesor de 200 a460 mm, y con el material relativamente más grueso en el fondo. Las partículas degrava deberán variar en diámetro de 3 a 25 mm.

CAPA DE ARENA. El espesor de la capa de arena varía de 200 a 460 mm; sinembargo, se sugiere un espesor mínimo de 300 mm para asegurar un buen efluentey reducir la frecuencia de reposición de la arena debido a pérdidas durante lasoperaciones de limpieza. Una arena de calidad tiene partículas limpias, duras,resistentes y libres de arcilla, limo, polvo u otra materia extraña; un coeficiente deuniformidad no mayor de 3.5; y un tamaño efectivo de los granos de arena entre 0.5y 1.2 mm.

PARTICIONES. Para la remoción manual del lodo en plantas pequeñas, los lechosde secado normalmente están divididos en secciones de 7.5 m de ancho; sin,embargo algunos métodos mecánicos de remoción requieren de áreas más anchas,en cuyo caso la anchura deberá estar diseñada para acomodar el método deremoción utilizado. En cuanto a la longitud, han sido construidos con largos de 30 a60 m, sin embargo, si se anticipa el uso de polímeros, la longitud no deberá exceder de 15 a 25 m, para evitar problemas de distribución del Iodo, que puede resultar enun uso ineficiente del área de secado. La previsión de equipo para inundar con aguael lecho antes de recibir el lodo ha sido utilizada para ayudar en la distribución delIodo en algunas plantas. En este tipo de caso, las válvulas del bajo dren se cierran,se inunda el lecho con agua, se aplica el lodo líquido, y se abren las válvulas deldrenaje. Este método de preinundación incremente la tasa inicial de remoción de




43

agua debido a que aumenta la carga hidráulica mediante la creación de un vacíodebajo del lecho al abrir las válvulas de bajo dren. Este vacío se mantiene hasta queel aire empieza a penetrar a través del lecho hacia el bajo dren.

Las particiones pueden ser de bordos de terracería (donde. abunda el terreno) o de

paredes construidas con bloques de concreto, concreto reforzado, o madera. Encaso de utilizar madera, los tablones deberán profundizarse entre 80.y 100 mm abajode la superficie de la capa de arena y los postes de 0.6 a 0.9 m abajo del fondo de lacapa de grava. La colocación de particiones y otros elementos estructurales deberáestar diseñada para permitir la remoción del lodo con equipo mecánico, en caso deser utilizado.

DECANTADORES. Como se apuntó anteriormente, un método para decantar elSobrenadante, ya sea en forma continua o intermitente, deberá ser proporcionado enel perímetro del lecho. Los decantadores pueden ser particularmente útiles en elcaso de Iodos relativamente diluidos, lodos tratados con polímero y en la remoción

de agua pluvial. Si se realiza en forma adecuada, la decantación reduce el tiempo desecado significativamente.

DISTRIBUCIÓN DEL LODO. El lodo líquido es aplicado a las distintas subdivisionesde los lechos a través de tubería a presión, con válvulas en las salidas de cadasección de lecho, o mediante un canal abierto o cerrado con aberturas lateralescontroladas mediante compuertas manuales. El canal abierto es más fácil de limpiar después de cada uso. Con cualquier método, se requiere una losa de concreto de0.9 m x 0.9 m de superficie y 130 mm de espesor, para recibir el lodo y evitar laerosión de la superficie de arena.

Si se utiliza una tubería a presión con válvulas en las salidas, un codo a 90° deberádirigir la trayectoria del lodo contra la losa. Las válvulas deberán estar protegidascontra el congelamiento. En el caso de usar un canal para la distribución del lodo,este debe ubicarse de preferencia entre dos secciones de lecho de 7.5 m de ancho.

RAMPAS Y PASILLOS. Para la remoción de la torta seca de lodo con camión, serequieren rampas de acceso y pasillos de concreto a lo largo del eje central de cadasección de lecho. Las losas de los pasillos de concreto serán estrechas paraminimizar la compactación de la superficie dé la arena por las ruedas de loscamiones, pero además protegerán el sistema de bajo dren, reducirán la pérdida dearena y proporcionarán una buena referencia para estimar la arena de reposición.

Si se incluyen rampas en la entrada, para el uso de dispositivos mecánicos deremoción, se debe considerar la construcción de rampas a todo lo ancho del lechopara evitar problemas de acceso a las esquinas y maniobras del equipo sobre laarena.

CUBIERTAS PARA LOS LECHOS. Las cubiertas proporcionan un techo sobre loslechos. La mayoría de las características de los lechos abiertos mencionadasanteriormente se aplican también a los lechos cerrados.




44

Los lechos se pueden cubrir con plástico reforzado con fibra de vidrio, disponible endiferentes colores. Los techos de vidrio o fibra de poliéster, colocados sólo sobre laparte superior del lecho, con los costados abiertos a la atmósfera, protegen al lodode la precipitación.

La mayoría de los fabricantes han desarrollado dimensiones estándar de anchura,longitud, separación de viguetas, y otros detalles para las cubiertas de los lechos. Laaplicación de pinturas y recubrimientos de protección se deberá conformar a lasrecomendaciones del fabricante.

ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO. En algunos casos se puede requerir la inclusiónde acondicionamiento químico para contrarrestar las condiciones impredecibles delclima y la variabilidad de las características del lodo; el acondicionamiento tambiénayuda a mejorar la capacidad de secado de los lechos.

Los polímeros son los principales químicos utilizados para el acondicionamiento de

Iodos. La evaluación de su efectividad y economía frecuentemente resulta difícildebido a la gran variedad de productos en el mercado; sin embargo, la medición deltiempo de succión capilar (TSC), como se describe en el Anexo 1, se puede utilizar como una evaluación comparativa, tanto para polímeros como dosis. La mejor evaluación económica compara en base a los gramos de químico adicionado por kilogramo de sólidos secos, en lugar de una dosis de partes por millón. Además, ladosis óptima debe ser determinada con cuidado debido a que su efectividad puedeser impedida tanto por ser demasiado baja como alta. Las cargas netas y brutas delodo acondicionado y sin acondicionar deberán ser comparadas en pruebas delaboratorio y bajo condiciones de campo. Si la dosis de químicos es excesiva sepuede presentar la obturación de la arena.

Si el diseño del sistema de lechos incluye la adición de polímero, se requiere unmínimo de tres puntos de aplicación de polímero para optimizar la efectividad: unodebe estar cerca de la succión de la bomba, otro en la descarga de la bomba y elúltimo cerca del punto de descarga a cada lecho. Las bombas para dosificar elquímico normalmente son de desplazamiento positivo y gasto variable. Donde seaposible, se deberá tener prevista la recirculación del lodo tratado con polímero, parapermitir la optimización de la dosis con un medidor de TSC antes de la descarga dellodo inicial al lecho. Dicho procedimiento ayuda a evitar la obturación de la superficiede arena por un lodo tratado en forma deficiente.

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO. Al diseñar lechos de secado se debe tomar encuenta su operación y mantenimiento. Dichas consideraciones incluyen la aplicacióndel lodo, remoción del lodo seco, mantenimiento del lecho, reposición de arena ycontrol de vegetación.

Aplicación del Lodo. El objetivo principal del desaguado con lechos de secado es lareducción del contenido de humedad del lodo a un nivel consistente, congruente conlos medios de remoción de la torta y la disposición final. El contenido de humedad




45

permisible, que depende del sitio o método de disposición y el tipo de equipo deremoción, controlará la mayoría de las operaciones de los lechos.

Generalmente, una capa delgada de lodo se seca con mayor rapidez, permitiendoser removida en menor tiempo e iniciar un nuevo ciclo en el lecho. Sin embargo, se

requiere una cantidad importante de mano de obra por unidad de volumen de lodopara remover la pequeña cantidad de lodo seco. El uso de la superficie de arena serámayor para una aplicación somera que para una profunda, debido a las aplicacionesmás frecuentes y mayor pérdida de arena durante el procesó de remoción. Puede ser requerida la experiencia de varios años de operación para llegar a determinar elespesor óptimo, para las condiciones locales específicas.

Otras consideraciones que determinan el tiempo de secado son las característicasdel lodo, el contenido de humedad en el lodo, y el área de lechos de secadodisponible. El tiempo de secado, sin embargo, no se puede predecir con precisión;así que el operador tendrá que experimentar un tanto. Si se utilizan polímeros, el

tiempo de secado se puede reducir en un 50%, por lo que el uso de polímeros seráconveniente donde el área de secado de Iodos es reducida.

Remoción del Lodo Seco. Son varias las consideraciones que tienen influencia sobrela determinación de cuándo está lista la torta para ser removida del lecho:

• Reducción del volumen de lodo, que se lleva a cabo a una tasa variabledurante el ciclo de secado. Inicialmente, la reducción de volumen esproporcional al porcentaje de incremento de sólidos en la torta, y la reducciónmayor se presenta hasta que se alcanza un contenido de 30 a 40% de sólidossecos. Después de este porcentaje, se lleva a cabo poco cambio de volumen.

• Los medios utilizados para remover la torta (manuales o mecánicos).Actualmente, muchas plantas utilizan equipo para remoción mecánica de la torta delodos, con cargadores frontales o sistemas de vacío montados sobre camiones,reduciendo así los requerimientos de mano de obra a un mínimo. La adecuadaoperación del equipo mecánico requiere de un espesor y contenido de humedadóptimo en la torta. Para este tipo de remoción un contenido apropiado de humedadde la torta es de 15 al 25%.

Para la remoción manual, el lodo debe tener un contenido de sólidos del 25 al 30%,de manera que al fracturarse se puede desprender fácilmente de la arena del lecho.

El lodo se deposita directamente en carretillas, camiones o vagonetas pequeñas, lascuales se manejan sobre los pasillos de concreto previstos para el efecto, o sobretablones de madera temporales.

Mantenimiento de Lechos. Aunque la reposición de la superficie de los lechos desecado es tal vez el mayor gasto de mantenimiento, otros aspectos no deben ser omitidos. Por ejemplo, los bajo drenes ocasionalmente se taponan y tienen que ser limpiados; las válvulas y compuertas que controlan el flujo de lodo a los lechos sedeben mantener herméticos para evitar que el lodo húmedo se esté derramando




46

hacia los lechos durante los periodos de secado. Las particiones entre los lechosdeberán ser lo suficiente herméticos para evitar que el lodo se pase de uncompartimiento a otro; finalmente, las paredes exteriores o taludes alrededor de loslechos se deben mantener estancos.

Reposición de Arena. Un poco de la arena del lecho se pierde en cada operación deremoción de lodo; la cantidad depende del método utilizado para remover la torta delodo. Una revisión periódica de la profundidad de la arena, desde un punto dereferencia preestablecido, deberá ser de rutina, hasta que se establezca un patrón dereposición de arena. La nivelación periódica de la superficie ayuda a minimizar lapérdida de arena; una pequeña cantidad de escarificado antes de la nivelación puedeayudar a mejorar la filtración.

Control de la Vegetación. Las hierbas, pasto y otros tipos de vegetación, encontradasfrecuentemente en la superficie de los lechos o en el lodo durante el secado,provienen principalmente del área circundante. Toda la vegetación interior deberá ser

removida antes de dosificar un lecho con lodo. La aplicación de un herbicidaaprobado, seguido de un rastrilleo para incorporar la vegetación muerta al suelo, esun método efectivo en el control de la vegetación circundante.

4.8.1.2.Lagunas de Desaguado

Las características de diseño de estas lagunas son similar a las lagunas deespesamiento, con la diferencia que una vez que se alcanza un tiempo determinadose decanta el líquido de la laguna y se deja secar como si fuera un lecho de secado.

Las características de diseño son las siguientes:

Carga superficial de 40 a 80 kg/m2 dependiendo de latasa de precipitación

Número de lagunas tres, de preferencia cuatroTamaño cada laguna debe tener la .capacidad

de recibir él lodo producido en 3 o 4meses de operación de la planta

Profundidad del lodo 1.20 m. La profundidad máximadurante el periodo de llenado no debeser mayor a 1.80 m.

Pendiente del fondo de 0.5 a 1% hacia la salidaForma rectangular, con una relación mínima

de largo a ancho de 4Sistema de bajo fondo opcionalRevestimiento la laguna debe tener un revestimiento

en toda la superficie para evitar lacontaminación del agua subterránea,proporcionar protección contra laerosión, para facilitar la extracción del




47

lodo, y para evitar el crecimiento demalezas.

Distancia entre la entraday la salida la necesaria para evitar corto circuitosEntrada con válvula y placa disipadora de

energíaSalidas de nivel múltiple, a intervalos de 20 a30 cm, para facilitar la decantación dellíquido. Vertedor de demasías ydrenaje de la laguna.

Acceso para vehículos dependiendo del tamaño se puedeconstruir una rampa de acceso

Velocidad en la tubería dealimentación de lodo 0.75 m/seg. aproximadamente

Las lagunas de almacenamiento se diseñan para almacenar y colectar los sólidos

durante un periodo de tiempo determinado; generalmente cuentan con instalacionespara el decantado pero no tienen sistema de drenado. Las lagunas tienengeneralmente el fondo sellado para evitar la contaminación del agua subterránea.Una vez que una laguna se llena o el decantado no cumple con las limitaciones decalidad para ser descargado, se debe o abandonar o limpiar. Para facilitar el secadose debe remover el líquido mediante bombeo dejando el lodo húmedo. Los Iodos decoagulantes pueden alcanzar una concentración de 7 a 10% de sólidos. Los sólidosremanentes se deben o de extraer húmedos o dejarlos que se sequen por evaporación. Dependiendo del espesor de los sólidos húmedos, la evaporaciónpuede tomar años. Además la capa superior puede llegar a formar una costra queevita la evaporación de las capas inferiores.

Consideraciones de Diseño

Las lagunas de almacenamiento, las cuales son generalmente depósitosconformados con terraplenes, no tienen limitación de área, siendo generalmente de0.2 a 8 ha, con profundidades que van de 1.20 a más de 6.00 m; están equipadascon estructuras de entrada para disiparla energía del Iodo, lo que minimiza laturbulencia en las lagunas y ayuda a evitar el arrastre de sólidos en el decantado. Laestructura de salida de la laguna está diseñada para desnatar el sobrenadante ytiene compuertas de agujas para variar la profundidad de la extracción. El diseño dela laguna debe también considerar la forma de extraer el lodo, a no ser que sepretenda abandonarla.

4.8.2.Métodos Mecánicos

Los métodos mecánicos de desaguado se pueden usar en aquellas situaciones enlas que los métodos naturales no puedan construirse, debido, o a la falta de espacio,y porque se requiera un contenido de sólidos alto.




48

El diseño de las instalaciones adecuadas para el desaguado de lodos implica muchomás que la selección del equipo de un catálogo; requiere del análisis sistemático deuna amplia gama de opciones de sistema, características de Iodos y variablesespecíficas del sitio, incluyendo otros procesos de tratamiento. En esta sección sedescriben los métodos de desaguado mecánico más comunes y se proporciona la

información básica necesaria para permitir al ingeniero el diseño y la selecciónadecuada de las instalaciones. Los métodos mecánicos de desaguado de Iodos quese consideran son: centrífugas, filtros prensa tipo banda y tipo presión.

4.8.2.1.Centrifugación

La centrifugación involucra la fuerza centrífuga, aplicada a una corriente de lodolíquido, que acelera la separación de las fracciones líquidas y sólidas. El procesoinvolucra tanto clarificación como compactación.

Las centrífugas separan el lodo en torta de lodo desaguado y líquido "centrifugado"

clarificado. La separación dé la torta de lodo del centrifugado está basada en ladiferencia de densidad entre los sólidos del lodo y el líquido circundante. El procesode desaguado es similar al proceso de clarificación por gravedad. Una centrífuga, sinembargo, utiliza una fuerza centrífuga entre 500 y 3000 veces superior a la fuerza dela gravedad.

Descripción. Hay tres tipos básicos de centrífugas que son: boquilla de disco,canasta y tazón sólido (Figura 4.6).




49

Figura 4.6 Centrifugas utilizadas para el espesamiento de lodo

La centrífuga de disco se usa pocas veces para el desaguado de lodo de plantaspotabilizadoras; generalmente se prefiere la centrífuga de tazón sólido para elmanejo de los Iodos de estas plantas, y en menor grado la centrífuga de canasta,que trabaja por lotes y requiere de mucha manó de obra y monitoreo continuo.Asimismo durante los últimos diez años las centrífugas de tazón sólido se hanmejorado para aplicar fuerzas centrífugas de hasta 4,000 veces la gravedad, lo cualpermite un desaguado adecuado con alimentación continua.

La centrífuga de tazón sólido funciona con una alimentación y descarga continua. Lamáquina tiene un tazón de pared sólida sin perforaciones, generalmente con un ejede rotación horizontal. La fuerza centrífuga provoca que la superficie del líquido estécasi paralela al, y equidistante del, eje de rotación.




50

En el tratamiento de aguas, dos tipos de centrífugas de tazón sólido han probado ser eficientes: los de flujo a contracorriente y los de co-corriente (Figura 4.7). Lasprincipales diferencias en el diseño se relacionan con la colocación de los puertos deentrada del lodo, la remoción del centrifugado y los patrones internos del flujo de lasfases líquida y sólida. Los diseños típicos de co-corriente y contra corriente son

similares en la mayoría de los aspectos con los utilizados para el espesamiento.En la configuración co-corriente, la fase sólida recorre toda la longitud del tazón,mientras que la fase líquida recorre un patrón paralelo con la fase sólida; diversosconductos remueven el líquido, que luego pasa por los vertedores de descarga. En eldiseño a contracorriente, la lechada influente entra en la junta de la sección cónicacilíndrica; los sólidos se trasladan hacia el extremo cónico de la máquina mientrasque la fase líquida viaja en dirección opuesta; también en este diseño la fase líquida(centrifugado) rebosa por un vertedor en el extremo de diámetro grande de lacentrífuga.

La centrífuga de tazón sólido tiene las siguientes partes fundamentales: base, caja,tazón, transportador en espiral, tubería de alimentación, baleros principales, unidadde transmisión, y motor.

La base proporciona una cimentación sólida para montar y apoyar los principaleselementos de la centrífuga. Entre la base de la máquina y la cimentación, losaisladores de vibración reducen la transmisión de vibraciones de la centrífuga. Labase, normalmente fabricada de acero, tiene suficiente masa para sostener vibraciones y reducir desequilibrios armónicos.

La caja sirve como protección y encierra por completo el dispositivo de rotación;

contiene y dirige la torta de sólidos y centrifugado a medida que son descargados deldispositivo de rotación y amortigua el nivel de ruido.




51

Figura 4.7 Esquema de dos configuraciones de centrífugas de tazón solidó (a)Contracorriente, (b) Co-corriente

El nivel de ruido de una centrífuga de tazón sólido normalmente es de 80 a 90 db a1.0 metro.

El tazón de la centrífuga generalmente tiene un diseño cónico cilíndrico y,dependiendo del fabricante y tipo de máquina, la proporción de cono a cilindro varía.La relación de longitud a diámetro de tazón varía de 2.5:1 a 4:1; los diámetros detazón están disponibles desde 230 a 1800 mm. La capacidad del tazón puede ser desde 0.6 l/s hasta más de 44 l/s.




52

Un transportador de espiral o tornillo se ajusta concéntricamente en el tazón y estáequipado con espirales de diferentes inclinaciones. El transportador básico incluye unnúcleo central o cubo con un compartimiento y puertos de alimentación. Una unidadde engranaje controla la velocidad del transportador.

El polímero generalmente se adiciona por un compartimiento de alimentación o por puertos individuales de inyección dentro de la máquina. En algunos casos, elpolímero se adiciona antes de la centrífuga (Figura 4.8). El diseño deberá incluir puntos varios opcionales de alimentación.

La unidad de engranaje mantiene la velocidad diferencial entre el tazón y eltransportador. La unidad de engranaje, normalmente de tipo planetario o ciclópeo, seutiliza en combinación con una retrotransmisión mecánica, hidráulica o eléctrica.

Los baleros principales que soportan toda la unidad de rotación son cilíndricos,esféricos o de bola, dependiendo del tamaño de la máquina, velocidad y cargas

mecánicas impuestas. Los baleros están lubricados por medio de grasa, un bañoestático de aceite o un sistema externo de aceite circulante. La unidad de engranajenormalmente está lubricada por un baño de aceite, aunque unidades pequeñaspueden utilizar una grasa especial.

El tamaño del motor para determinada centrífuga dependerá de muchos factores,incluyendo el diámetro del tazón, peso y velocidad de operación, según la define eltorque del rotor. Los motores de centrífuga generalmente están diseñados paraarranques de voltaje reducido, para evitar corrientes de entrada altas. Otra alternativaincluye conexiones con motores sencillos jaula de ardilla, con juntas de fluidohidrodinámico. Este tipo de arreglo, que proporciona una aceleración con consumo

menor de corriente pico, frecuentemente permite el uso de motores más pequeños,con tasados de torque menor.

La ventaja de la máquina de tazón sólido, comparada con otros sistemas dedesaguado incluye: poca atención del operador, alto nivel promedio de sólidos en latorta, alimentación continua, mantenimiento promedio bajo y alto historial deseguridad. Como desventaja se tiene que los sólidos abrasivos desgastan el tazónsólido rápidamente.




53

Figura 4.8 Sistema de centrifugación



54

Debido a las, mejoras recientes en el diseño de centrífugas de tazón sólido, se hanreportado concentraciones de torta de sólidos del orden de 30% a 35%. Lasconcentraciones más altas han sido reportadas para Iodos de cal. Se pueden lograr concentraciones de torta de 35% a 40%; sin embargo, se requiere de una dosis altade polímero.

Consideraciones de Diseño. Los parámetros de diseño, variables de control y otrasconsideraciones para el diseño de centrífugas son descritos a continuación.

PRUEBAS PILOTO. La centrifuga puede desaguar muchos diferentes tipos de Iodos.Sin embargo, los parámetros de proceso para centrífugas sólo se pueden evaluar mediante pruebas continuas a escala piloto con los Iodos que se pretende tratar. Delos datos de prueba se pueden calcular los requerimientos tanto de capacidad comode carga de sólidos. El diseño limitante determina la selección final del equipo.

Las pruebas de campo para mas de una máquina se deberán correr en forma

paralela. La operación en paralelo evitará desviaciones debido a cambios en lascondiciones de operación o características de los Iodos, durante las pruebas dediferentes equipos. Además, los equipos de prueba deberán ser similares a los quese pretende utilizar a escala completa.

Siempre se recomienda consultar con el fabricante de la centrífuga en la elaboraciónde los criterios para escala completa. Una vez identificadas, algunas de laslimitaciones se pueden superar alterando el diseño de la centrífuga (es decir,velocidad de tazón o transportador, inclinación de transportador, número de álabesdel transportador y profundidad de líquido).

TASA DE ALIMENTACIÓN. La tasa de alimentación, incluyendo tanto la cargahidráulica como de sólidos, es una de las variables de control más importantes; latasa de alimentación seleccionada deberá minimizar el corte de flóculos yturbulencia.

La carga hidráulica a la centrífuga afecta la capacidad de clarificación, mientras quela carga de sólidos es una función de la capacidad de transportación: El aumentar lacarga hidráulica disminuye la claridad del centrifugado y puede incrementar elconsumo de químicos. Cuando se presentan cambios en la carga de sólidos, serequiere el cambio correspondiente en la velocidad diferencial. La torta másconcentrada, generalmente, se logra a una velocidad diferencial mínima y a una tasade alimentación que corresponde a la capacidad reducida de transportaciónvolumétrica.

La siguiente tabla muestra las dimensiones típicas de las centrífugas utilizadas en eldesaguado de Iodos:




55

Diámetro del tazón mm 220 220 354 354 458 650 650Velocidad rotacionalMáxima del tazón r.p.m. 5,500 5,500 4,000 4,000 3,000 2,950 2,950AceleraciónCentrífuga máxima número

De veces g 3,700 3,700 3,200 3.200 2,308 3,200 3,200Momento de inerciadel tazón kg m 23.88 4.27 25.9 29.3 75.6 570 710Potencia del motor HP 15 15 20 25 40 60 75Capacidad de manejode lodo m3/hora 2.5 3.5 7.5 10 16 25 35

ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO. La adición de polímeros es casi siemprenecesaria para el desaguado con centrífuga de tazón sólido. El sitio de alimentaciónde polímero merece consideración cuidadosa. El diseño, generalmente, permite la

alimentación de polímero aguas arriba de la centrífuga, ya sea antes o después de labomba de alimentación. Se requiere máxima flexibilidad para permitir modificacionesfuturas al sistema. Las consideraciones de diseño también incluyen losrequerimientos de espacio del sistema de alimentación de polímero y pruebas pilotopara un ámbito de concentraciones de polímero.

La dosis de polímero para lodo de hidróxido varía de 2 a 2.5 kg/ton de sólidos. Ellodo de ablandamiento generalmente no necesita de polímero. El establecimiento dela dosis debe llevarse a cabo mediante pruebas piloto.

DESCARGA DE TORTA. El diseñador deberá considerar los requerimientos de

descarga de torta y el sistema de transportación, el cual puede ser de banda, tornilloo bomba. Los transportadores de banda pueden conducir grandes cantidades detorta; sin embargo, normalmente constituyen un problema de limpieza y tienenrequerimientos especiales de espacio, al igual que los de tornillo, razón por la que lasbombas han adquirido popularidad como medio de transporte de torta, sin embargo,las concentraciones mayores de sólidos en la torta, reportadas para algunas de lasnuevas centrífugas, puede no permitir el transporte mediante bombeo.

MANEJO DEL CENTRIFUGADO. Como la calidad del agua del centrifugado puedeser muy mala, no es conveniente reciclarla dentro de la planta, siendo másaconsejable descargarla al alcantarillado de la población.

La tubería para el centrifugado deberá dimensionarse adecuadamente y tener lapendiente suficiente para evitar el estancamiento del líquido; se deberán evitar codosde 90°.

CONTROLES. Los dispositivos de control eléctrico y trabado son parte importantedel sistema. El motor de la centrífuga deberá correr a su velocidad máxima antes deque pueda funcionar el control de alimentación. El circuito de control apaga lacentrífuga y cierra la alimentación en el caso de ocurrir una falla.




56

Un dispositivo de protección térmica deberá ser incluido en la transmisión del motor einterconectado con el arrancador para parar la centrífuga si el motor se sobrecalientao sobrecarga. El dispositivo de sobrecarga de torque proporcionado para lacentrifuga deberá estar trabado con la transmisión principal y controles del sistemade alimentación.

Otros controles incluyen aquellos para detectar la temperatura de los balerosprincipales, vibraciones y velocidad del tazón y transportador. El trabado de lossistemas de acondicionamiento químico y manejo de torta merece consideraciónadicional.

DISPONIBILIDAD DE ESPACIO. El espacio requerido para la centrífuga incluyendoáreas de acceso y mantenimiento es de aproximadamente 40 m2. Esto esconsiderablemente menos espacio del requerido por la mayoría del equipo paradesaguado mecánico de la misma capacidad (10 a 40 Ips de lodo influente).

Otros aspectos de apoyo requeridos, pero contabilizados en los requerimientos deespacio mencionados arriba, incluyen:

• Equipo y tubería para alimentación de polímero.• Tubería para agua de limpieza.• Bombas y tubería para alimentación de lodo; Malacate y sistemas de apoyo; y• Transportador de sólidos espesados y controles, dispositivo electrónico para

monitoreo del balance de masa a través de la centrífuga, y limpieza de latubería de alimentación.

MATERIALES. Los materiales de construcción de centrífugas incluyen acero al

carbón, acero inoxidable serie 300, y aleaciones resistentes al abrasivo. El acero alcarbón tiene un costo menor pero es vulnerable a la erosión y corrosión de las piezasen contacto con el agua. Al contrario, el acero inoxidable proporciona buenaprotección contra la erosión y corrosión pero es más costoso. La selección demateriales requiere de una evaluación del costo de inversión inicial contra la vida útildel equipo para cada opción de materiales.

El diámetro interior del tazón de la centrífuga normalmente está protegido con tiras oranuras, que retienen una capa protectora de sólidos. En algunos casos, la pared deltazón incluye recubrimientos de acero inoxidable o cerámica.

Muchas áreas de la centrífuga de tazón sólido son sensibles a la abrasión,incluyendo la pared interior del tazón, los álabes del transportador, el compartimientode alimentación, los puertos de alimentación y el área de descarga de sólidos. Estaszonas normalmente están protegidas con una variedad de .materiales resistentes,tales como carburo de tungsteno, o cerámica, y en algunos casos piezasreemplazables. La tecnología moderna ha incrementado la vida útil de lostransportadores hasta un nivel de 10,000 a 30,000 horas.




57

PRECAUCIÓN CONTRA SISMOS. En regiones sujetas a sismos, el equipo deberáestar anclado y tener flexibilidad en la tubería y conductos. Las anclas deberán estar diseñadas para resistir las fuerzas sísmicas.

4.8.2.2.Prensa de Filtro de Banda

La prensa de filtro tipo banda tiene bandas móviles sencillas o dobles para desaguar los Iodos en forma continua, mediante una .combinación de drenado por gravedad ycompresión (Figura 4.9). Aunque aparentemente de reciente creación, las prensas defiltro de banda típicas son similares a las maquinas Fourdrunier para hacer papel,inventadas en 1799, que concentran una lechada de papel desde aproximadamente0.5% de sólidos en el influente a mas de 20% de sólidos en la torta.

A mediados de la década de 1970, estas prensas fueron introducidas principalmenteen los Estados Unidos y Canadá, debido a su habilidad de desaguar lodos y losbajos requerimientos de energía comparados con centrífugas y filtros al vacío.

Teoría del desaguado con prensas de filtro banda. El lodo es desaguado en elfiltro banda de forma secuencia, a través de 3 etapas operativas:

Acondicionamiento químico del lodo influente drenado por gravedad hasta unaconsistencia no fluida y compactación del lodo en una zona de presión. La operaciónde desaguado empieza al entrar el lodo floculado con polímero a la sección dedrenado por gravedad, la que normalmente consiste de una banda continua porosa,que proporciona una gran área superficial a través del cual se lleva a cabo eldrenado; un sistema de distribución aplica el lodo uniformemente sobre la banda. Elfiltrado de la zona de gravedad es recolectado y conducido por tubería al sistema de

drenaje. El lodo espesado sale de la etapa de desaguado por gravedad y entra a laetapa de compresión; en la que el desaguado adicional se lleva a cabo al exprimir ellodo entre dos bandas porosas. El incremento de presión empieza en la zona de"cuña", donde las dos bandas entran en contactó después de la zona de desaguadopor gravedad.; la presión sigue aumentando a medida que el lodo .pasa a través dela zona de cuña y entra a la etapa de alta presión o presión de tambor del filtro debanda. La tensión de las bandas produce una acción de exprimido sobre la torta amedida que las bandas pasan por varios tambores o rodillos (de diferentesdiámetros) para maximizar la acción de corte.




58

Figura 4.9 Esquema de un filtro prensa de banda típico

Los esfuerzos cortantes en la sección de alta presión son suficientemente altos paraliberar parte del agua atrapada y posiblemente algo del agua intercelular. A medidaque el lodo atraviesa la prensa, los diámetros progresivamente menores de losrodillos incrementan la presión sobre el lodo.

Componentes del sistema de prensa de filtro banda. Los diferentes fabricantesproducen estos equipos con características mecánicas y operativas ligeramentediferentes, con anchos de banda desde aproximadamente 0.5 a 3.5 m, aunque másdel 80% de las prensas utilizadas en el desaguado de Iodos son de 1 o 2 m deancho.

Los principales componentes incluyen: el marco, banda, rodillos, y baleros, sistemade control de tensión, sistema de lavado de banda, cuchillas de descarga de tortas,sistema de transmisión, panel de control y sistema de floculación. Los sistemasauxiliares incluyen el acondicionamiento de Iodos, bombas de alimentación de lodo,suministro de agua de lavado y transportador de la torta desaguada.

MARCO. El marco estructural de las prensas tipo filtro de banda es el esqueleto de launidad y normalmente está construido de acero. Todos los componentes del sistemaestán apoyados y fijos a este marco. Las opciones de marco incluyen canalesestructurales de acero, vigas tipo I o tubería. La tubería es limpia y fácil de lavar.Para el marco, la variedad de recubrimientos que pueden proporcionar proteccióncontra la corrosión incluyen sistemas de pintura epóxica, galvanizado en caliente, yencapsulación con fibra de vidrio. Debido a que los polímeros pueden atacar el zincdel acero galvanizado, se requiere un lavado frecuente del marco. La corrosión esuna consideración importante debido a la variedad de ambientes y materiales que setienen que manejar. Asimismo, el diseño sísmico de conductos y conexiones detubería y los anclajes del marco deberán corresponder adecuadamente.

BANDA. La mayoría de las prensas tipo filtro de banda tienen dos juegos de bandas.Las bandas están hechas de fibras sintéticas, generalmente monofilamento depoliéster, tales como el rayón. Existen bandas de nylon que normalmente son




59

utilizadas en aplicaciones muy específicas, como es el caso de Iodos con pHs muyaltos o lechadas abrasivas. Las bandas pueden ser con juntas o sin ellas. Lasbandas con juntas tienen uniones de acero tipo cremallera; éstas tienden adesgastarse rápidamente en la junta debido al alto grado de discontinuidad en esepunto. Ello, a su vez, desgasta los rodillos y la cuchilla. Las bandas sin junta son

bandas sin fin que tienen una vida útil mayor que cualquier otro tipo de banda, peroson sustancialmente más costosas. Las bandas vienen de diferentes materiales ycombinaciones de tejido, por lo cual deberán ser evaluadas en relación a lascaracterísticas esperadas del lodo, la captura de sólidos requerida y la durabilidad.

RODILLOS. Los rodillos soportan las bandas y proporcionan tensión, corte ycompresión a través de las etapas dé presión de las prensas tipo filtro de banda.

Los rodillos pueden ser de diferentes materiales, incluyendo acero inoxidable. Lasconsideraciones de corrosión y estructurales son importantes. Los recubrimientos dehule, aunque más costosos, normalmente son preferidos; por lo menos en los rodillos

de transmisión. La deflexión de los rodillos a la tensión tasada de por lo menos 7.0kN/m (40 lb/in) deberá estar limitada a 1 mm a la mitad del largo del rodillo. Algunosfabricantes utilizan rodillos perforados de acero inoxidable en las etapas iniciales depresión, para mejorar el drenado.

BALEROS. Los baleros son una parte muy importante de las prensas tipo filtro ebanda. Muchos fabricantes montan los baleros directamente sobre el marcoestructural, para que éstos estén accesibles para mantenimiento y servicio en elexterior de las unidades. Estos baleros normalmente son de construcción tipocojinete y deberán estar tasados por lo menos a una vida L-10 de 300,000 horas. Losbaleros deberán ser de doble o triple sello, para evitar contaminación desgaste que

resulte del lavado de la prensa y penetración de sólidos. Los baleros deberán ser autoalineadores. Se requiere una caja tipo partida cuando no existe fácil accesofuera del marco principal. Algunos fabricantes ofrecen un sistema de lubricacióncentral.

ARRASTRE Y TENSIONAMIENTO DE LAS BANDAS. Un sistema de arrastre,normalmente proporcionado con la prensa tipo filtro de banda, mantiene las bandasde medio poroso centradas sobre los rodillos; el sistema requiere de brazos sensoreso de arrastre conectados a un interruptor que detecta movimiento en la posición de labanda. Un rodillo de ajuste continuo detecta el cambio de posición de la banda yautomáticamente la ajusta; este rodillo está conectado al sistema de respuesta, quepuede ser neumático, hidráulico o eléctrico. Un control automático modulante deberáser una parte integral del sistema.

Como una de las variables de control del proceso, la tensión de la banda puede ser ajustada en la máquina. La tensión de la banda durante la operación es mantenida ycontrolada neumática, mecánica o hidráulicamente. Al aumentar la tensión, seincrementa la presión de filtrado. Varios fabricantes ofrecen sistemas de control,tanto para las bandas superiores como inferiores, de tal manera que la tensión de




60

cada una puede ser ajustada en forma independiente. La vida útil de la banda, sinembargo, disminuye a medida que aumenta la tensión dé la misma. '

SISTEMA DE LAVADO DE LA BANDA. Un sistema de lavado de alta presión limpiacada banda después que ésta ha descargado la torta desaguada. Normalmente se

proporciona una estación de lavado para cada banda. La tubería y boquilla delavado, encerradas en cajas de acero inoxidable o fibra de vidrio, proporcionan unchorro de agua de alta presión para remover cualquier residuo de lodo, grasa,polímero u otro material adherido a la banda. Se recomiendan, boquillasautolimpiantes; sin embargo, la mayoría de los fabricantes proporcionan undispositivo manual de limpieza, que incluye una escobilla operada con volante demano montado internamente en el cabezal de la tubería para la boquilla.

El drenaje de las secciones de desaguado por gravedad y la de presión, y el de cadaestación de lavado de banda, deberá ser proporcionado para recolectar y transportar el agua de filtrado y lavado. Las unidades de recolección y tubería de drenaje,

conectadas a la prensa tipo filtro de banda, deberán descargar a una fosa o sistemade drenaje de piso directamente abajo de la unidad.

Cuando se dimensiona el sistema de drenaje, se deberán incluir los gastos delfiltrado más los del agua de lavado; por ejemplo, una prensa tipo filtro de banda de2.0 m de ancho puede descargar desde 11.0 hasta 12.6 l/s (filtrado y agua delavado). Este gasto típicamente se envía al alcantarillado de la población.

CUCHILLAS PARA DESCARGA DE TORTA. La cuchilla de descarga normalmenteconsiste de una hoja construida de plástico de muy alto peso molecular. La cuchilla,típicamente localizada en el extremo de salida de la sección de alta presión, raspa el

lodo seco de la banda hacia un sistema de disposición o recolección. Las piezas delsistema de tensión de la hoja deberán estar construidos de material resistente a lacorrosión (por ejemplo, policarbonato) e inspeccionados con frecuencia, debido a quéun ajuste incorrecto de la hoja reduce la vida útil de la banda y provoca el deteriorode la junta de la banda. La cuchilla normalmente se puede afilar en un taller paraincrementar su vida útil. Se deben considerar hojas de dos filos para reducir lafrecuencia de sustitución o afilado.

CONTROL/TRANSMISIONES. Un panel de control del filtro prensa, normalmentediseñado específicamente para cada aplicación, es necesario para controlar los filtrosy sistemas auxiliares. El panel deberá contener todos los interruptores eléctricos parael arranque y paro automático, semiautomático y manual de los componentes de labanda. Varios relevos para subsistemas seriados o controladores programablespueden ser proporcionados, así como interconexiones eléctricos y de seguridad. Sedeberán proporcionar sistemas de alarmas críticas y paro de emergencia del equipo.Los controles deberán estar localizados en un área soca, a la vista, pero alejados deatmósferas potencialmente corrosivas o de rocío del equipo de lavado.

Consideraciones de Diseño. Los principales elementos de diseño de una prensa tipofiltro de banda incluyen capacidad, sistema de acondicionamiento de lodo,




61

dispositivos de retención de lodo, bombas de alimentación de lodo, suministro deagua de lavado, tubería de alimentación de lodo, disposición del equipo en planta ytransportador de la torta seca.

CAPACIDAD. La capacidad de manejo de lodos de una prensa tipo filtro de banda

generalmente es considerado limitada en sólidos o hidráulicamente dependiendo dela concentración influente de sólidos. De las dos limitaciones, los sólidosnormalmente parecen ser más críticos. Las prensas tipo filtro de banda, paradeterminada unidad de ancho, tienen una capacidad máxima de carga de líquido osólidos, que puede ser lograda sólo con el acondicionamiento correcto del lodo.

Las características que limitan el gasto de una prensa tipo filtro de bandageneralmente resultan de las tasas de extracción de los Iodos de los tanques declarificación o espesadores, junto con la capacidad correspondiente de las bombas.Las tasas de alimentación nominal a las prensas tipo filtro de banda, por unidad deancho de banda, varían desde 3 a 4 Ips/m, aunque las bandas han manejado

satisfactoriamente tasas mayores.SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO DE LODOS. Como mínimo, el sistema deacondicionamiento típicamente cuenta con bombas de medición de químicos, equipode almacenamiento y mezclado de polímero, mezclador del polímero con el lodo ycontroles. Para instalaciones menores, los sistemas disponibles para la dilución depolímero pueden operar directamente de los tambores originales de polímero; estoelimina la necesidad de tanques de mezclado y bombas de alimentación. Variospuertos, aguas arriba en la tubería de alimentación y equipo de mezclado de Iodos,deberán suministrarse (tubo estático, Vénturi). El tipo de polímero, punto deinyección y energía de mezclado, son las variables que tienen relación directa con la

producción del desaguado más eficiente y económico del lodo.Las bombas de medición generalmente son del tipo de desplazamiento positivo(diafragma, émbolo giratorio o cavidad progresiva). Las transmisiones deberánproporcionar una salida variable, ya sea de ajuste de velocidad manual o automáticomediante controladores o posicionadores de carrera. Para plantas mayores, elsistema de almacenamiento de polímero deberá estar dimensionado para acomodar la entrega a granel.

El equipo de mezclado puede variar, dependiendo del polímero seleccionado (seco olíquido), viscosidad y características del lodo. Antes de la inyección para elacondicionamiento del lodo, los polímeros son mezclados en una solución diluidanormalmente entre 0.25% y 0.50% por peso. Además, se recomienda disponer deagua limpia medida conectada a la descarga del tanque de mezclado, para diluir másaun la solución de polímero (es decir, hasta 0.01 % por peso) y lograr una dispersióncompleta del polímero en la lechada de lodo.

Los controles del sistema de polímero son sumamente variables. Generalmente, lasinstalaciones pequeñas utilizan los sistemas mecánicos más simples con elmezclado proporcionado por la presión del agua. Válvulas sencillas de arranque y




62

paro, activadas por medio del panel de control de la prensa pueden controlar elsistema de polímero. Las prensas más grandes pueden utilizar sistemas máscomplejos, incluyendo el control de la secuencia de lotes con microprocesadores.

INSTALACIONES PARA EL MANEJO DE LODO. El diseñador deberá considerar

con cuidado el tipo de lodo que se va a desaguar, el ámbito de concentración desólidos y la unidad del proceso que produce los sólidos. Las prensas tipo filtro debanda funcionan mejor cuando las fluctuaciones de la concentración de los sólidosse mantienen a un mínimo. Se pueden presentar problemas cuando no se prestaatención a mantener la concentración de sólidos consistente. Si se remueven sólidosde tanques de retención sin mezclar, se pueden producir variaciones en laconcentración de sólidos con un impacto adverso sobre el funcionamiento del filtroprensa. La extracción de lodo desde el fondo de 'un recipiente mezclado oposiblemente un espesador con equipo continuo de rastras, es mejor para que laconcentración permanezca razonablemente consistente.

BOMBAS DE ALIMENTACIÓN DE LODOS. Estas son bombas de operacióncontinua, con gasto ajustable, normalmente de cavidad progresiva, utilizadas paraalimentar el lodo a la prensa tipo filtro de banda. Las bombas centrífugas no sonrecomendables debido a su potencial de daños a la formación de flóculos. Como unabuena práctica, se proporciona una bomba por prensa, para cargar en formauniforme cada una. Para instalaciones múltiples de prensas, se requiere de tubería yválvulas interconectadas, para mejor confiabilidad. Los controles de alimentación delodo típicamente se incorporan al panel principal de la prensa.

SUMINISTRO DE AGUA DE LAVADO. Se requiere una fuente de aguarazonablemente limpia, para asegurar el lavado adecuado de la banda. Esta fuente

de agua, que asciende del 50% al 100% del gasto de lodo influente a la máquina,normalmente se presuriza a 700 kPa (100 psi); a veces, se requiere una bombareforzadora de presión. El agua de lavado puede llegar a contener de 2 a 3 veces lossólidos contenidos en el filtrado.

TUBERIA DE ALIMENTACIÓN DE LODO. Diferentes tipos de, materiales pueden ser utilizados para la tubería de Iodos, así como para otras operaciones de manejo deIodos. Presiones, velocidades y taponamiento requieren consideración. Al igual queotros sistemas de manejo de lodos, se puede utilizar tubería con recubrimiento liso,incluyendo sistemas de acero dúctil o recubierto de vidrio. La velocidad deberá ser mantenida a 1 m/s o mayor, para evitar la sedimentación de sólidos y problemas detaponamiento. Se requieren conexiones para limpieza y vaciado en codos y tees.

La tubería de alimentación requiere de puertos múltiples para la inyección depolímero, de tal manera que se puedan elegir diferentes tiempos de retención, entreel punto de aplicación del polímero y el tanque de mezclado o punto de dosificaciónantes de una prensa, para lograr los mejores resultados. En forma ideal, se deberánestablecer puntos de adición a intervalos de 0.5 a 1 min a lo largo del sistema detubería de alimentación, hasta un máximo de 5 min, de ser posible, en base a larelación del volumen de la tubería y capacidad de descarga de la bomba.




63

DISPOSICIÓN DE EQUIPO EN PLANTA. Estas consideraciones de diseño incluyenlo siguiente:

• No montar los tableros de control de la prensa banda sobre el marco de la prensa,debido a posibles salpicaduras durante la operación de lavado. El tablero de

control deberá estar localizado junto a la prensa, de preferencia donde puedanser observadas las secciones de gravedad.• Uso de construcción NEMA 4X para el tablero de control, para proteger los

componentes del ambiente de operación húmedo y corrosivo.• Proporcionar sardineles alrededor de la prensa banda, para proteger el área

circundante de derrames.• Proporcionar canales de drenaje sobrediseñados y con fuertes pendientes

alrededor de la prensa banda, para facilitar la limpieza. También se requierennumerosas salidas y ganchos para mangueras.

• Montar las prensas de banda de tal manera que el operador tenga fácil accesopara lubricar todos los baleros.

• Instalar las prensas de banda con suficiente espacio libre entre las unidades, quepermita remover los rodillos individuales.• Proporcionar plataformas de operación o pasillos (en caso de que sea necesario),

para que el operador pueda observar la parte de gravedad de la prensa de banda.• Proporcionar una grúa viajera, malacate o dispositivo portátil de izamiento,

dimensionado para manejar el rodillo más grande de la prensa de banda.• Proporcionar emparrillado antiderrapante, recubrimiento superficial, o ambos

debido a que la mezcla de lodo y polímero es resbaloso.• En zonas sísmicas, proporcionar equipo de anclaje contra sismos, cilindros para

almacenamiento de químicos y tanques, así como flexibilidad en la tubería, Lasunidades críticas del equipo totalmente armado proporcionado por el fabricante,

deberán estar calificados sísmicamente mediante pruebas o análisis.

TRANSPORTE DE LA TORTA DESAGUADA. La configuración específica de laprensa, sitio de disposición y elevación de la descarga deberán ser consideradas enla selección del tipo de equipo requerido para remover la torta de lodo en el punto dedescarga de la prensa de banda. Como ya se mencionó, los sistemas de transportetípicos incluyen bandas, tornillos y bombas.

Datos de Eficiencias. Muchas variables afectan la eficiencia de una prensa,incluyendo: las características del lodo; método y tipo de acondicionador químico;presión desarrollada; configuración de la máquina, incluyendo drenaje por gravedad;

y velocidad de la banda. Aunque los datos de eficiencia indican variacionesimportantes en la capacidad de desaguado de diferentes tipos de Iodos, la prensageneralmente es capaz de producir una torta de lodo de sulfato de aluminiodesaguado con 25°/o a 30% de sólidos. La recuperación total de sólidos, incluyendolos sólidos en el agua de retrolavado, varía desde 80% hasta 95%.

Cuando sea posible, las dosis de polímero y tasas de alimentación deberán ser optimizadas específicamente para las características del lodo en la planta. La




64

resistencia específica es utilizada para comparar las características de filtración dediferentes Iodos y determinar los requerimientos óptimos de coagulación para unlodo específico. Se utiliza una prensa piloto o a escala de laboratorio para realizar laspruebas requeridas.

Cuando se evalúa la eficiencia de la prensa, como en cualquier otro proceso dedesaguado, deberán ser consideradas la cantidad y calidad del filtrado y agua delavado.

EFECTO DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL LODO. El tipo de lodo a ser desaguadotiene un gran efecto sobre el grado de desaguado lograble mediante el uso de unaprensa. Un lodo diluido (0.5 a 1.0% sólidos totales) requiere más drenaje por gravedad, mayor dosificación de polímero y un tiempo de desaguado más largo, queel demandado por un lodo más concentrado: Las experiencias operativas de lamayoría de los fabricantes indican que el manejo de sólidos y porcentaje desequedad de la torta aumentan en proporción al porcentaje de sólidos en el influente.

EFECTO DEL ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO. La selección adecuada del agentede acondicionamiento es de primordial importancia para definir los resultados deldesaguado. La adición de polímero al lodo influente, con un apropiado mezclado ytiempo de interacción entre lodo y polímero, conduce a la formación deaglomeraciones de sólidos grandes y pesadas, que maximizan la liberación de aguapor gravedad.

La cantidad de polímero utilizada generalmente para lodo de sulfato de aluminio esde 5 a 7.5 kg/ton de sólidos.

EFECTO DE DRENAJE Y PRESIÓN: La longitud de la sección de drenaje por gravedad es seleccionada por el fabricante del equipo, para conformarse al diseñogeneral de los rodillos de presión. Las zonas de gravedad generalmente varíandesde 2 a 4 metros.

La presión aplicada al lodo aumenta gradualmente a medida que el lodo pasa por laszonas de desaguado. Las presiones promedio van de 35 a 70 kPa (5 a 10 psi),aunque pueden subir hasta 350 kPa (50 psi), dependiendo del tamaño y disposiciónde los rodillos. El incremento arbitrario de la tensión de la banda, para ganar unocuantos puntos porcentuales de sólidos en la torta, disminuyen sustancialmente lavida útil de la banda.

EFECTO DE LA VELOCIDAD DE LA BANDA. Se ejercen fuerzas de compresión yesfuerzos cortantes sobre el lodo, a medida que pasa entre la tela porosa a lo largode la prensa. La velocidad de la banda se relaciona directamente con el tiempo deretención de los sólidos al pasar por las diferentes secciones de la prensa, lasequedad de la torta y cantidad de material procesado.

Consideraciones de Costo. Aunque la capacidad del equipo de prensa de filtro tipobanda es directamente proporcional al ancho de la banda, los costos son menos que




65

proporcionales. Por ejemplo, una prensa de 1.5 m cuesta sólo un 10% más que unade 1 metro. Factores adicionales directamente relacionados a los costos iniciales sonlas áreas en cada una de las zonas de gravedad, compresión y presión. Lasmáquinas de bandas continuas son más costosas que las de juntas, debido a lasmodificaciones requeridas al marco estructural de las primeras.

El consumo de energía eléctrica de una prensa de filtro tipo banda es bastantepequeño, comparado con otros métodos mecánicos para el desaguado de lodo; lasunidades más grandes (2.5 m) usan un total de 7 kW (10 HP) por máquina. Según eltipo de sistema de inyección de polímero y equipo de mezclado que se instale, susrequerimientos de energía ascienden sólo a la mitad de los requerimientos de laprensa. Comparado con centrífugas, el consumo de energía de las prensas es un20% a 30% menos para el equivalente en capacidad hidráulica y de manejo desólidos.

El calentamiento y alumbrado para los edificios y otras consideraciones de energía

externa al equipo serían comparables con las de otros equipos de desaguado,excluyendo el sistema de retrolavado.

Problemas Comunes y Soluciones. Los principales problemas que surgen con eluso de prensas de filtro tipo banda están relacionados con la calidad del equipo,integración del proceso y sistemas auxiliares.

PROBLEMAS DE CALIDAD DEL EQUIPO: Los problemas relacionados con lacalidad del equipo tienen que ver con la calidad de la banda, tipo y confiabilidad delos sistemas de tensionamiento y arrastre de la banda, y calidad de rodillos y baleros.Otros problemas de equipo incluyen la corrosión del marco y, los instrumentos,

insuficientes disposiciones de seguridad, y control de ruido inadecuado.Rompimiento de la Banda: El rompimiento de las bandas, uno de los principalesproblemas de las prensas de banda, son provocados por la calidad inferior delmaterial de la banda, desajuste del equipo, y operación, y mantenimientoinadecuado. Los fabricantes han resuelto o mitigado muchos de estos problemasmediante mejoras en el diseño de la prensa, particularmente los sistemas detensionamiento y arrastre, y los materiales de la banda misma.

Tensionamiento y Arrastre de la Banda. Los sistemas de tensionamiento y arrastrede baja calidad generalmente están relacionados con las prensas de banda decalidad inferior. Los sistemas con el engranaje expuesto presentan un riesgo deaccidentes; aquellos que no son continuos imponen una acción de jaloneo sobre lasbandas. La sustitución de los sistemas de tensionamiento y arrastre merececonsideración, pero generalmente es difícil y costosa. Para instalaciones nuevas, lasespecificaciones deberán requerir sistemas continuos, de acceso directo parafacilitar, el mantenimiento y con el engranaje cubierto para minimizar los riesgospotenciales.




66

Falla de Rodillos. El equipo de calidad inferior, puede ocasionar la falla de losrodillos. Por consiguientes, las prensas de banda deberán contar con rodillos de altacalidad, resistentes a la corrosión, construidos de acero recubierto de epoxy, hule ode acero inoxidable.

Falla de Baleros. Los baleros típicamente fallan por falta de alineación, sellosinadecuados o insuficiente lubricación. En general, deberán especificarse balerosduraderos (es decir, cojinete de caja partida esférica), con una vida útil B-10 (tasa defalla menor de un 10%) de 100,000 horas o más.

Drenaje de la Prensa. Un drenaje pobre de la prensa presenta problemas de limpiezay seguridad. La solución consiste en diseños mejorados de las charolas de drenaje ymayor atención al área de confinamiento secundario de la prensa de banda.

Drenaje por Gravedad del Lodo. Un drenaje por gravedad insuficiente disminuye laeficiencia general del desaguado. El drenaje pobre resulta de una sección

insuficiente de drenaje por gravedad, acondicionamiento inadecuado del lodo o unamala distribución del lodo sobre la sección de drenaje por gravedad. La distribucióndel lodo se mejora al proporcionar dispositivos para formación de surcos, quedistribuyen el lodo a través de la banda al principio de la sección de drenaje por gravedad. Aunque el drenaje se puede mejorar operativamente al reducir, lavelocidad de la prensa, esta práctica también reduce la capacidad del equipo..:Problemas persistentes de drenaje por gravedad requerirán una evaluación de laselección de polímero, acondicionamiento del Lodo, material de la banda y loadecuado del tejido, así como la operación de lavado de la banda.

Limpieza de la Banda. Los problemas de limpieza surgen de sistemas de lavado de

capacidad inadecuada, taponamiento de boquillas, o ambas. Las bombas de agua delavado, que las debe suministrar el fabricante de la, prensa de banda, deberán tener suficiente presión y flujo para cumplir con los requerimientos específicos de lainstalación. Los requerimientos de agua de lavado deberán ser verificados durante eldiseño y certificados por el proveedor del equipo antes de aprobar la instalación delmismo. El sistema de limpieza deberá contar con fácil acceso a boquillas y sistemade tubería de agua de lavado, para simplificar su limpieza. Asimismo, lasespecificaciones deben requerir cepillos para limpieza de acero inoxidable dentro delos sistemas de cabezales de aspersión, para facilitar la limpieza. Se debe considerar la instalación de dispositivos para el lavado final y enjuague con agua potable.

APLICACIÓN DEL PROCESO. El funcionamiento de las prensas de filtro tipo bandaha sido afectado sustancialmente por los procesos y operaciones que lo anteceden,pero hay casos en las que prensas de banda han sido aplicadas incorrectamente, osea, existen dificultades relacionadas con la pobre integración del proceso y suaplicación inadecuada, Las prensas de alta presión y tensión son más complejas yrequieren de mayor mantenimiento que las máquinas de menor presión; cuando noes necesaria la torta de alto contenido de sólidos producida por estos dispositivos, nose justifican los costos más altos del equipo y mantenimiento. Debido a que distintosIodos tienen diferentes requerimientos de acondicionamiento y operación, altas




67

variaciones en las características del lodo pueden resultar en un pobreacondicionamiento y bajas eficiencias del desaguado. Se requieren dispositivos demezclado cuando las características del lodo varían mucho.

SISTEMAS AUXILIARES. Muchos de los problemas relacionados con las prensas de

filtro tipo banda resultan de una pobre selección, localización o diseño del equipoauxiliar de operación. Los principales problemas con este equipo auxiliar incluyen lainadecuada selección y localización de controles y del sistema de polímero,deficiente acceso al equipo y alimentación inconsistente de lodo.

Controles. Los problemas relacionados con la selección y localización de loscontroles incluyen una mala disposición de controles, falta de controles centralizadosy la interconexión inadecuada de los controles. Frecuentemente faltan controles,equipo de monitoreo, o ambos, para los parámetros clave del proceso, como agua delavado, gasto de lodo influente y tasa de alimentación de polímero; además, algunasinstalaciones carecen de puntos de muestreo, necesarios para el análisis del lodo

influente y filtrado. Dicho equipo de monitoreo y muestreo es necesario y deberá ser incluido en el diseñó del sistema, para permitir el cómputo y rastreo de la eficienciade captura de sólidos.

Los controles para cada parte del sistema de desaguado de lodos deberán estar interconectados para asegurar una operación coordinada del sistema. Laalimentación de lodo y polímero, y el arranque y paro de la prensa de banda ysistema de transporte de lodo, deberán estar secuenciados adecuadamente paraoperación automática o manual. La alimentación de polímero deberá ir a la par con latasa de alimentación de lodo por medio del sistema de controles; el equipo dedesaguado deberá parar automáticamente cuando ocurra una falla de la banda, del

tanque de acondicionamiento de lodo, desajuste de la banda, insuficiente tensión enla banda, pérdida de presión en el sistema neumático o hidráulico; baja presión en elagua de lavado, paro de emergencia y falla del sistema de transporte de la torta.

Sistema de Alimentación de Polímero. Las dificultades que surgen con los sistemasde alimentación de polímero incluyen fallas de la unidad de procesado de polímero(es decir, bomba y válvula), falta de capacidad del equipo de alimentación, mezcladoinsuficiente de polímero 'y lodo, y falta de capacidad para, emparejar la tasa dealimentación de polímero con el gasto de lodo. El equipo de alimentación de polímerodeberá estar dimensionado para manejar el ámbito más amplio posible.

Alimentación de Lodo. Una alimentación no uniforme de lodo requiere del uso debombas de movimiento alternativo y un alto mantenimiento. El uso de bombas demovimiento alternativo generalmente no lo recomiendan los fabricantes de lasprensas, y deberá ser evitado uniformizando la alimentación, esto también reduce losproblemas de rodillos.

Seguridad. Los requerimientos de seguridad del personal deben ser consideradostotalmente e incorporados en él diseño. El diseño deberá proporcionar suficientesdispositivos de seguridad alrededor de la prensa de banda y transportadores de




68

Iodos, acceso adecuado y 'seguro al equipo, pasillos y pisos antiderrapantes, eiluminación suficiente. Se debe utilizar material amortiguador de ruido sobre lasparedes y cielos del edificio de desaguado para reducir el nivel de ruido.

4.8.2.3.Filtro Prensa

La principal ventaja de un sistema de filtro prensa consiste en que generalmenteproduce una torta más seca, que la de otras alternativas. En casos donde elcontenido de sólidos en la torta deberá ser mayor del 35%, los filtros prensa puedenser una alternativa costeable, Los filtros prensa también tiene una operaciónadaptable a una amplia gama de características, de lodo, confiabilidad mecánicaaceptable, requerimientos comparables de energía a los sistemas de filtrado al vacío,y una alta calidad del filtrado, que disminuye los requerimientos de tratamiento de lacorriente recirculada.

Las principales desventajas de los filtros prensa son el alto costo inicial, cantidades

importantes de químicos para acondicionamiento o de materiales de recubrimientodel filtro, la adherencia periódica de la torta al medio filtrante, que requiere remociónmanual, y costos de operación relativamente altos. Son menos eficientes que los debanda para los Iodos químicos, y se recomiendan menos.

Teoría y Operación. La filtración por presión separa los sólidos suspendidos de unalechada líquida utilizando un diferencial positivo de presión, como la fuerza motriz.Los filtros prensa de marco y placa son operados como un proceso por lotes. El lodose bombea al filtro prensa bajo una presión desde 690 a 1550 kPa (100 a 225 psi),que hace pasar el líquido a través del medio filtrante, y deja una torta de lodoconcentrado entre las placas del filtro. El filtrado se drena hacia conductos internos y

se recolecta en el extremo influente de la prensa para descarga. Finalmente, lasplacas se separan y la torta cae hacia el suelo, así completando un ciclo deprensado.

El diseño de filtración por presión debe reconocer las siguientes consideracionesoperacionales:

• El tipo y dosis de químicos varía con las características del lodo.• El medio filtrante requiere de limpieza en forma rutinaria mediante aspersión

con agua de alta presión.• Bajo condiciones adversas, el filtro se puede recubrir con materiales porosos,

como ceniza fina, para mejorarla filtración de partículas finas y promover eldesprendimiento de la torta de la prensa.

Los filtros prensa son de volumen fijo o variable. Ambos tipos pueden ser confiables,cuando se presta suficiente atención a la operación y mantenimiento. La principaldificultad operativa confrontada en instalaciones de filtros a presión es la separacióninconsistente de la torta del medio filtrante; este problema puede indicar la necesidad




69

de lavado del medio o requerimiento de mayor dosis de químicos deacondicionamiento.

Prensas de Volumen Fijo. Las prensas de volumen fijó tienen muchas placas ocharolas colocadas rígidamente en un marco para asegurar la alineación. Las placas

son prensadas entre sí hidráulica o electromecánicamente, entre un extremo fijo yotro corredizo. Una tela de filtración cubre la superficie de drenado de cada placa yproporciona el medio de filtrado, El lodo influente es bombeado a la prensa y lossólidos se recolectan en la cámara hasta obtener el flujo mínimo (normalmente 1/15a 1/20 del flujo inicial). Se para la bomba de alimentación, y se sacuden las placasindividuales para permitir que la torta sea descargada.

Prensas de Volumen Variable. La prensa de volumen variable incorpora unamembrana flexible a través de la cara de la placa de filtrado. Una vez que la cámarade la placa está llena con torta, se presuriza la membrana a 1520 a 1970 kPa (220 a285 psi) con aire comprimido o agua; esto comprime a la torta dentro de la cámara,

incrementando la tasa de desaguado y disminuyendo el tiempo de ciclo. Esto resultaen una producción mayor de torta y mayor flexibilidad para lograr el nivel deseado desequedad. La capacidad volumétrica generalmente es menor, las tortas son másdelgadas y la prensa es más automatizada que la de volumen fijo.

Componentes. Los principales componentes del filtro prensa incluyen el marcoestructural, las placas, telas, mecanismo de cerrado, mecanismo para sacudir lasplacas, equipo auxiliar y sistemas de apoyo (Figuras 4.10 y 4.11).

MARCO ESTRUCTURAL. El marco estructural del filtro prensa tiene un extremo fijo,otro corredizo y las barras de soporte. Las barras de soporte corren a lo largo dé los

extremos fijo y móvil, transportando las placas del filtro.PLACAS DEL FILTRO PRENSA. Las placas para el filtro prensa están disponibles envarios tipos de construcción, dimensiones y materiales. Estas se fabrican con unaprofundidad y área constante de la hendidura en ambos lados de la placa. La torta delodo se forma en el volumen entre dos placas contiguas.

TELAS DE FILTRACIÓN. Las telas de filtro disponibles en el mercado incluyenmuchas combinaciones de material, tejido y permeabilidad de aire. Lasconsideraciones importantes en la selección de la tela filtrante son la durabilidad,desprendimiento de la torta, taponamiento y resistencia a los químicos. El materia 'yla construcción del medio afectan la durabilidad de las telas. El desprendimiento de latorta de la tela está influenciado por el tejido y limpieza.

MECANISMOS DE CERRADO Y SACUDIDO DE PLACAS. El mecanismo decerrado, ya sea hidráulico o mecánico, cierra el paquete de placas y mantienesuficiente presión para mantener las placas en una posición cerrada, durante unciclo. El mecanismo de sacudido de placas sacude las placas individuales al final delciclo, para desprender la torta.




70

EQUIPO AUXILIAR. El equipo auxiliar proporcionado normalmente, asegura elfuncionamiento sin riesgo y exitoso del filtro prensa. Un dispositivo de seguridadestándar consiste en una cortina ligera instalada en cada extremo y costado del filtroprensa; la cortina evita que cualquier objeto extraño, incluyendo las partes corporalesde los obreros, sea atrapado entre las placas de la prensa. Otro equipo auxiliar

incluye charolas contra fugas;, que retienen todo el drenaje, y cortinas de purga, queprotegen contra las emisiones de Iodos a alta presión cuando no sellan bien lasplacas. Típicamente, sé proporcionan cables o barras rompedoras de torta debajo dela prensa, que rompen la torta al ser descargada de las cámaras de las placas; estofacilita el manejo y disposición de la torta.

SISTEMAS DE APOYO. Los sistemas de apoyo para el filtro prensa incluyen equipopara el acondicionamiento del lodo, alimentación del filtro, recubrimiento del mediofiltrante, manejo de filtrado, lavado de medio filtrante y manejo de la torta. Con laexcepción del sistema de recubrimiento del filtro, todos estos sistemas de apoyo sonindispensables.

Consideraciones de Diseño. Los principales elementos de diseño los constituyen:capacidad de reserva, disposición en planta y accesos, protección contra corrosión,sistema de acondicionamiento de Iodos, sistema de recubrimiento del medio filtrante,sistema de alimentación, sistema de lavado y manejo de torta. Cada uno de estoselementos se comenta a continuación.

CAPACIDAD DE RESERVA. Un elemento crítico, pero que es pasado por alto aveces en cuanto al manejo de torta, es la capacidad de reserva. Aunque muchasinstalaciones proporcionan suficiente capacidad de acondicionamiento de lodo,alimentación de la prensa y. equipo del filtro prensa, pueden carecer de reservas

para el caso de un desperfecto del sistema de transporte de la torta seca. Lasopciones disponibles son la instalación de equipo de reserva o tener disponible unmétodo alternativo de disposición.

DISPOSICIÓN EN PLANTA Y ACCESOS. El diseño de las instalaciones dedesaguado con filtro prensa demandan un enfoque cuidadoso y metódico, así comoatención a detalles, debido al tamaño y peso del equipo del filtro prensa y de losnumerosos sistemas de apoyo. Tanto el tamaño del filtro prensa en sí, como elespacio libre a su alrededor, determinan el tamaño del cuarto. Un mínimo de 1.2 a1.8 m de espacio libre normalmente es requerido en los extremos de la prensa, y unespacio de 1.8 a 2.4 m entre prensas típicamente es aconsejable. La altura deberáser suficiente para permitir la remoción de las placas.

PROTECCIÓN CONTRA CORROSIÓN. Debido a que los filtros prensan requieren defrecuente lavado, el área alrededor de la prensa deberá estar construida demateriales resistentes a la corrosión. Aún más vulnerables a la corrosión son losdispositivos para el manejo de los químicos a granel y preparación de solucionespara acondicionamiento químico; por consiguiente, se requieren sistemas de tuberíaresistentes a la corrosión.




71

SISTEMA DE ALIMENTACIÓN. El sistema de alimentación deberá entregar el lodoinfluente acondicionado y floculado al filtro prensa bajo requerimientos variables degasto y presión. Como buena práctica, el diseño del sistema de alimentacióncompletará el ciclo inicial de llenado al lograr una presión de 69 a 138 kPa (10 a 20psig) en un lapso de 5 a 15 minutos, para minimizar la formación de torta dispareja.

Después del periodo inicial de llenado, a medida que se está formando la torta, laresistencia a la filtración aumenta, lo cual requiere de presiones más elevadas paraalimentar la prensa. Durante este periodo, el sistema de alimentación deberáproporcionar una tasa de alimentación relativamente constante, a una presióncontinuamente en aumento hasta llegar a la presión máxima de diseño. Cuando lapresión del sistema alcanza el punto de diseño, la tasa de alimentación de lododisminuye para mantener una presión constante en el sistema.

SISTEMA DE LAVADO. El lavado del medio filtrante es, indispensable para la buenaoperación de la prensa. Este remueve los residuos que permanecen después de la

descarga normal de la torta, y las escamas y sólidos acumulados detrás del mediofiltrante sobre la superficie de drenaje de las placas.

El método menos costoso y utilizado más comúnmente es el lavado con aspersión deagua con una unidad portátil.

MANEJO DE TORTA. Los requerimientos de manejo de torta dependen del métodode disposición final del lodo. Cuando se utilizan camiones para acarrear la torta, elprocedimiento más sencillo consiste en dejar caer la torta directamente sobre elcamión.

Deficiencias Comunes de Diseño. Las deficiencias de diseño observadas con mayor frecuencia en los filtros prensa se relacionan con redundancia, limpieza y acceso almantenimiento.

REDUNDANCIA. Como ya se ha anotado, una consideración crítica de diseño, peropasada por alto a veces, es la capacidad de reserva. Muchas instalaciones de filtrosprensa proporcionan suficiente equipo de reserva para asegurar que el sistema deacondicionamiento de lodo, sistema de alimentación y filtro prensa puedancontinuarla operación en caso de falla en alguna unidad. Sin embargo, el sistema demanejo de la torta seca tiene muchos "cuellos de botella", que pueden parar totalmente la operación si el transportador falla. Aunque la mayoría del equipo para elmanejo de torta, particularmente los transportadores, son confiables, y el costo deproporcionar equipo en reserva es sustancial, las consecuencias pueden ser severassi el lodo no se puede desaguar debido a una falla en el .sistema de manejo de torta.En lugar de utilizar equipo en reserva, se puede proporcionar un método alternativode disposición (por ejemplo, un transportador alternativo o sitio de descarga paraponer la torta en camiones).

LIMPIEZA. El diseñador deberá reconocer que los sistemas de transporte de tortasiempre representan un problema de limpieza mayor. Cada punto de transferencia de




72

torta en el transportador proporciona una oportunidad para rebotar, rodar, regar ocolgar el material de la torta. La corrida de retorno de la banda transportadoracontinuamente desprende material que no ha sido removido en el punto de descarga.Los rompedores de torta dispersan las partículas de torta en muchas direcciones, por las aberturas o rendijas más pequeñas. Se pueden tomar varias precauciones para

minimizar los problemas de limpieza relacionados con los sistemas de transporte.El número de puntos de transferencia de torta y la distancia de caída en cualquier punto de transferencia pueden ser reducidos. Se pueden proveer toboganes dedescarga de material flexible en cada punto de transferencia, para contener laspartículas de torta. Se pueden instalar faldones en los transportadores dé banda paraayudar a contener la torta sobre el transportador. 'Debajo de los transportadores, eldiseño puede incluir charolas más anchas que la banda para recolectar cualquier derrame y pueden estar diseñadas en forma de V o media caña con pendiente paraservir de drenes para el agua de lavado.

ACCESO PARA MANTENIMIENTO. El tamaño del cuarto de filtros prensa dependeno sólo del tamaño de los filtros, sino también del espacio libre alrededor de lasprensas, necesario para facilitar la liberación de la torta, remoción de placas ymantenimiento rutinario. Un mínimo de 1 a 2 m de espacio libre es requeridogeneralmente en los extremos de las prensas; de 2 a 2.5 m entre cada filtro es típico.Una plataforma elevada, sobre un costado de la prensa, permite al operador accesopara liberar la torta e inspección. El costado de la prensa, opuesto a la plataforma,deberá permanecer abierto para permitir acceso al equipo. En el caso de múltiplesprensas, las buenas prácticas de diseño normalmente proporcionan una plataformacomún entre cada par de prensas. Deberá existir suficiente espacio libre cerca de lasprensas para almacenar placas y telas de repuesto, así como otras refacciones.

El acceso para la carga de los camiones deberá ser suficiente para permitir laentrada a diferentes tamaños de vehículos, un espacio libre mínimo de 4.0 m essugerido. Los caminos de acceso en las áreas de carga, que permiten la entrada delos camiones en ambos sentidos, son preferibles a los de un solo sentido, querequieren maniobras en reversa. La disposición del edificio normalmente deber permitir la instalación y remoción de los filtros prensa; generalmente se incluyenprevisiones para la instalación de prensas futuras en el diseño de los edificios. Lasaberturas para el equipo están dimensionadas para permitir el paso de los principalescomponentes de las prensas, como el extremo fijo, extremo móvil y barras de soportede placas. También es indispensable una grúa tipo puente con capacidad paralevantar el componente individual más pesado de la prensa, para permitir suremoción, reposición o inspección.

Seguridad. La principal preocupación de seguridad es el movimiento inadvertido de lamáquina mientras se le esté dando servicio. La medida preventiva más común es lacortina ligera mencionada anteriormente. Además, un cable de maniobra localizado alo largo del costado operativo de la prensa es utilizado para permitir al operador parar manualmente el zarandeado de placas. Otras consideraciones de seguridad incluyen




73

protección de sobrepresurización, almacenaje y manejo adecuado de químicos, yventilación adecuada.

4.8.2.4.Filtro de Vacío

En la filtración de Iodos se requiere un diferencial de presión, a través de un mediofiltrante, para lograr que el agua del lodo atraviese el medio y que los sólidos seretengan y formen una torta. La diferencial de presión en la filtración al vacío es elvacío que se aplica al medio filtrante en el lado opuesto al de la aplicación de losIodos.

La mayoría de los filtros de vacío emplean un tambor rotatorio con medio filtrante ensu superficie (Figura 4.12). El tambor está sumergido parcialmente (10 al 50%) en undepósito de lodo. El lodo puede estar sujeto a agitación para mantener los sólidos ensuspensión. El tambor gira alrededor de un eje horizontal. El vacío aplicado en elinterior de la superficie del tambor succiona al filtrado a través del medio filtrante y de

la torta hacía la tubería de recolección. El flujo de filtrado se controla mediante unaválvula de tiempo localizada en un extremo del tambor a lo largo del eje de rotación.Una, revolución completa del tambor se divide en tres fases: toma o formación de latorta, secado de la torta y descarga de la torta.

La etapa de formación de la torta tiene lugar mientras el tambor está sumergido en eldepósito de lodo. El lodo húmedo se colecta en él medio filtrante debido al vacíoaplicado en la superficie del tambor.

La etapa de secado de la torta se inicia cuando el lodo colectado en la superficie deltambor sale del depósito y se expone al aire. El vacío se mantiene y el aire que pasa

a través del lodo lo desagua y asiste en el secado.En la fase de descarga de la torta no hay vacío y la torta se descarga del filtro por diferentes métodos, dependiendo del tipo de equipo.

Figura 4.10 Vista lateral de un filtro prensa de marcos y placas




74

Figura 4.11 Corte de un filtro de placas y marcos

Figura 4.12 Filtro de vació rotatorio




75

El lavado del medio filtrante después dé le descarga de la torta se lleva a cabo encasi todos los filtros de vacío. Este lavado remueve las partículas sólidas y losagentes acondicionadores que podrían taponar las aberturas del medio filtrante y serealiza generalmente con una aspersión a alta presión.

Una variación del filtro de vacío es el filtro de tambor de alimentación superior. Eneste tipo de filtro el lodo se alimenta por la parte superior mediante una tolvalocalizada arriba del tambor. Una ventaja de este tipo de filtro, sobre losconvencionales es que se logra el espesamiento del lodo en la tolva antes de pasar al filtro. Es también más barato ya que se requiere una tolva más pequeña que eldepósito de lodo y no se requiere equipo de agitación del lodo.

Existen también los filtros de banda al vacío, que son muy similares a los filtros detambor; la diferencia es que emplean una banda de tela no adherida al tambor y quese mueve junto con el tambor. Durante el ciclo de descarga la banda es separadahacia afuera del tambor por medio de un mecanismo de rodillos. A medida que la

banda da vuelta en un ángulo agudo sobre el rodillo de descarga la torta se rompe yse separa. Después de la separación la banda se lava por aspersión en ambas carasantes dé regresar a la cara del tambor y al depósito de lodo.

Los filtros al vacío horizontales también se han utilizado en el tratamiento de Iodos deplantas potabilizadoras. El lodo se alimenta por la parte superior por medio de unacaja de alimentación diseñada para distribuir uniformemente el lodo a través de lasuperficie del filtro. A medida que la banda se mueve a lo largo del filtro una serie decajas de vacío succionan el filtrado a través del medio filtrante y hacia depósitos delfiltrado. La torta se descarga al final de la unidad mediante una vuelta aguda delmedio filtrante sobre el rodillo del extremo. El medio filtrante se puede lavar en la

parte inferior del equipo.Consideraciones de Diseño

La filtración al vacío es, en general, un proceso continuo; el abastecimiento constantede lodo produce una descarga continua de torta y de filtrado.

Generalmente se requieren ayudas de filtración para desaguar más económicamenteun lodo de coagulantes usando un filtro de vacío. Las ayudas de filtraciónconvencionales incluyen a los polímeros y a la cal.

Al tratar Iodos difíciles de desaguar puede ser necesario el pre-recubrimiento delmedio filtrante para evitar el taponamiento. El pre-recubrimiento interrumpe elproceso continuo ya que se requiere un periodo de preparación para recubrir elmedio filtrante antes de la filtración del lodo. Al pre-recubrir, el tambor giralentamente (normalmente de 5 a 12 revoluciones por minuto) en un depósito dematerial de recubrimiento, (generalmente tierra diatomácea, ceniza de alto horno, ocal) para obtener una capa de recubrimiento de 5 a 7.5 cm de espesor. El tiemponecesario para el recubrimiento es de 50 a 60 minutos.




76

Después de formar la torta de recubrimiento, se procede con el ciclo de filtración y latorta de lodo se acumula contra la parte de afuera de la superficie de la torta derecubrimiento. Una cuchilla automática avanza continuamente a un tasapredeterminada de aproximadamente ,0.0025 a 0.075 cm/minuto. La cuchillaremueve la torta de lodo y una pequeña cantidad de material de recubrimiento.

Cuando el material de recubrimiento se acaba. o llega a un espesor mínimo, elproceso de filtración se detiene hasta que se haya aplicado un nuevo recubrimiento.

La duración del ciclo es una consideración crítica de diseño y de operación la cualpuede afectar significativamente el rendimiento de un filtró de vacío. La torta de lodose empieza a partir (rompiendo por lo tanto el vacío) en un tiempo de secado un pocomenor que el tiempo de formación. Por lo tanto, es ventajoso establecer la duracióndel ciclo tomando lo anterior en cuenta, lo cual normalmente dicta una sumergenciaalta del tambor en el depósito de lodo.

Se ha demostrado que con tiempos largos de formación, el espesor de la torta se

incrementa y la producción se reduce. La optimización de ambos parámetros,espesor de la torta y rendimiento, se ha logrado usando un espesor de la torta de 1.0a 1.5 cm. Las tortas más delgadas se parten más pronto causando una ruptura delvacío.

El sistema de vacío para un filtro a vacío incluye una bomba de vacío y un receptor del vacío. La bomba de vacío suministra el diferencial de presión necesaria a travésdel medio filtrante. El receptor del vacío es un tanque que separa el filtrado del aire

jalado por la bomba de vacío durante la etapa de secado de la torta. Se permite queel aire continúe a través del tanque de recepción del vacío hasta la bomba de vacíomientras que el filtrado se almacena para ser subsecuentemente bombeado

mediante la bomba de filtrado.Las bombas de vacío requieren generalmente proporcionar un vacío de 250 a 625mm de Hg. Los receptores de vacío se diseñan para proporcionar una velocidad delaire de 1.2 m/seg y una capacidad suficiente para de 2 a 3 minutos de retención delaire y de 4 a 5 minutos de retención del filtrado.

El sistema de alimentación de lodo incluye una bomba de alimentación y el depósitode lodo. Las bombas de alimentación se requieren para suministrar el lodo al filtro alvacío a una tasa especificada y son por lo tanto del tipo de desplazamiento positivo.Las bombas de alimentación se controlan generalmente para mantener un nivel delíquido en el depósito de lodo.

Consideraciones de Operación

Las variables de operación de un filtro al vacío incluyen la duración del ciclo, la tasade alimentación del Iodo, el nivel de lodo en el depósito, el vacío aplicado y elacondicionador de lodo y los agentes de pre-recubrimiento. Hasta cierto punto laselección del medio filtrante es una variable de operación, pero generalmente laselección se lleva a cabo durante la fase de diseño.




77

La duración del ciclo también se puede variar cambiando la velocidad rotacional deltambor. También, cambiando el nivel de lodo en el depósito, se cambia la relaciónentre el tiempo de formación y el tiempo de duración del ciclo.

El depósito de lodo tiene una curvatura que hace juego con la curvatura del tambor y

está diseñada para proporcionar el lodo al filtro al vacío. El lodo se agita suavemente(de 11 a 15 golpes/minuto) para mantener a los sólidos en suspensión y asegurar una mezcla homogénea.




78

5.DISPOSICIÓN FINAL DEL LODO

Las opciones disponibles para la disposición final de los Iodos de plantaspotabilizadoras sondas siguientes:

• descarga a los cuerpos receptores• descarga al sistema de alcantarillado• disposición en un relleno sanitario• disposición en el terreno• recuperación de subproductos

5.1.DESCARGA DIRECTA A CUERPOS RECEPTORES

Esta es la forma de disposición más usada en México. La descarga incluye tanto laspurgas de los clarificadores, como la corriente de agua de lavado de filtros. En lasplantas construidas recientemente esta descarga ha disminuido significativamente en

volumen y no tanto en masa, al recircularse el agua de lavado de filtros al influentede la planta. La razón de esta recirculación ha sido la recuperación del agua, no elcontrol de la contaminación del cuerpo receptor.

De acuerdo con la legislación mexicana vigente para poder realizar una descarga aun cuerpo receptor se requiere un permiso de descarga de la Comisión Nacional delAgua. Este permiso incluye las condiciones particulares de descarga.

Las condiciones particulares de descarga se determinan en base a los CriteriosEcológicos de Calidad del Agua, a los usos del cuerpo receptor, y a lascaracterísticas de gasto y calidad del agua del cuerpo receptor.

Las condiciones se determinan de tal forma que las características de calidad delcuerpo receptor con la incorporación de la descarga no sobrepasen los CriteriosEcológicos para el uso del agua en el cuerpo receptor.

Las concentraciones reportadas de algunos parámetros del lodo de sulfato dealuminio se presentan en la siguiente tabla, comparadas con los valores de lascondiciones particulares de descarga típicas:




79

Uso del cuerpo receptor Concentración máximaAluminio Fierro Manganeso Sólidos

suspendidostotales

(Corriente superficial) mg/l mg/I mg/l mg/lCondiciones particulares de descarga típicasFuente de abastecimiento 2 3 0.5 100de agua potableRiego agrícola 10 50 2 100Protección de la vida 2 3 0.5 100acuática

Concentraciones típicas de los lodos químicosLodo de sulfato de 645 a 808 222 a 2,567 46.5 a 73.9 1,000 aaluminio 40,000Agua de retrolavado de 30 a 80 10 a 25 100a 500

sulfato de aluminioLa alta concentración de fierro se debe a las impurezas del sulfato de aluminio quese utiliza como coagulante.

De acuerdo a los valores anteriores la descarga de Iodos de plantas potabilizadoraso del agua de retrolavado a los cuerpos receptores no puede realizarse sintratamiento previo.

5.2.DESCARGA AL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

Este método de disposición se utiliza en México cuando la planta potabilizadora seencuentra dentro del área urbana, ya que es la solución más sencilla. Sin embargo elgasto de los Iodos debe igualarse para no sobrecargar las atarjeas del alcantarillado,además de que las purgas de los clarificadores pueden ser muy espesas. Si seinstala un tanque de balance la descarga se puede hacer de manera de nosobrecargar el sistema de alcantarillado.

La norma NOM-CCA-031-ECOL/1993, aún cuando no se refiere a los residuos de lasplantas potabilizadoras, sirve de indicador de la calidad que se puede descargar a unsistema de alcantarillado.

Los efectos de la descarga de residuos de plantas potabilizadoras en los procesos delas plantas de tratamiento de aguas residuales incluyen:

• toxicidad a los procesos biológicos• remoción o incremento de los sólidos suspendidos• remoción o incremento de la materia orgánica• remoción de fósforo




80

La toxicidad se presenta principalmente por el contenido de metales pesados en losresiduos de las plantas potabilizadoras. Las concentraciones sobre las cuales sepueden presentar efectos en el proceso de Iodos activados se presenta acontinuación:

lón metálico Concentración , mg/l Tipo de lodo activadoCadmio 1 CarbonáceaCadmio 5 NitrificaciónCobre 1.0 - 10.0 CarbonáceaCobre 1 NitrificaciónCromo hexavalente 10 CarbonáceaCromo hexavalente 1 NitrificaciónCromo trivalente 10 CarbonáceaFierro (férrico) 15 CarbonáceaNíquel 1.0 - 2.5 Carbonácea

Níquel 1 NitrificaciónPlata <0.03 CarbonáceaPlomo 10 CarbonáceaVanadio 10 CarbonáceaZinc 2 CarbonáceaZinc 1 Nitrificación

Otras sales de interés son los nitratos, sobre todo en plantas que incluyan laremoción de nutrientes.

La adición de los sólidos suspendidos de los residuos de plantas potabilizadoras

tiene el efecto de aumentar el contenido de sólidos suspendidos y la turbiedad en elefluente del sedimentador primario,

Por otro lado la adición de los sólidos tiene el efecto de disminuir la demandabioquímica de oxígeno del efluente debido a la adsorción de materia orgánica en elflóculo de sulfato de aluminio que sedimenta en el tanque de sedimentación. Unasituación similar se puede presentar con los Iodos de hidróxido de aluminio.

Los sólidos de hidróxido reducen, aún cuando no de manera significativa, laconcentración de fósforo en el efluente del primario.

Los sólidos de plantas de ablandamiento tienen un efecto similar a los de hidróxidoen el primario elevando la concentración de sólidos en el efluente, sin embargo noreducen el contenido de fósforo.Se tienen efectos negativos por la adición de los residuos de las plantaspotabilizadoras en el caso de plantas de tratamiento biológico sin sedimentaciónprimaria, ya que los sólidos impactan directamente sobre el tratamiento biológico.

El mayor efecto de la descarga de residuos en el drenaje los resiente el sistema demanejo de Iodos de la planta de tratamiento de aguas residuales por el incremento




81

en la masa y volumen de Iodos correspondiente a los Iodos de la plantapotabilizadora. Es decir el problema del manejo se transfiere a la planta detratamiento de aguas residuales.

5.3.DISPOSICIÓN EN UN RELLENO SANITARIO

El primer aspecto a considerar para este método de disposición, es el traslado de losIodos de la planta a las instalaciones del relleno sanitario. Para poder transportarseen camiones el lodo de sulfato de aluminio debe tener una consistencia semisólida,la cual se alcanza con un contenido de sólidos mayor al 20%.

Para la aceptación de los Iodos de la potabilizadora en un relleno sanitario municipalde residuos sólidos, deberá demostrarse que los dichos Iodos no son peligrosos,mediante la aplicación de la norma NOM-CRP-001-ECOL/93. Esta regulación estaligada con la producción de lixiviados.

E1 requisito incluido en la norma mencionada es prácticamente el único queactualmente se exige en México para admitir un residuo en un relleno sanitariomunicipal; sin embargo, a medida que la operación de los rellenos mejore, seexigirán algunos requisitos adicionales que pueden ser:

• Contenido mínimo de sólidos• Agua libre mediante la prueba del filtro para pintura• Relación mínima de lodo a basura• Manejabilidad del lodo con maquinaria

En un relleno específico para Iodos de la planta potabilizadora, los dos principales

métodos de disposición en rellenos sanitarios son rellenados por trincheras o por área. El relleno por trincheras se puede subdividir en trincheras angostas o anchas.El relleno por área se divide en tres diferentes tipos: por montículos, por capas o por diques. El método seleccionado se determina por el contenido de sólidos del lodo, laestabilidad del lodo, la hidrogeología del sitio (localización del manto freático y mantorocoso), pendiente del terreno y disponibilidad de terreno.

5.3.1.Relleno por Trincheras

En los rellenos por trincheras, los Iodos se acomodan completamente por debajo delnivel del suelo. La profundidad de las trincheras depende de la profundidad del

manto freático y de la mano rocosa; se debe mantener una distancia mínima, conuna capa de suelo que sirva de amortiguador, entre los Iodos y el substrato. Laprofundidad de las trincheras depende también de la estabilidad de las paredes delas trincheras y de las limitaciones de equipo. Las trincheras angostas, de menos de3 m de ancho, se utilizan generalmente para Iodos con bajas concentraciones desólidos que no podrían soportar ningún tipo de manejo con equipo pesado, es decir,las trincheras angostas proveen un método económico para la disposición de Iodosmuy húmedos, sin embargo los requerimientos de terreno y la pobre utilización del




82

mismo, así como la cantidad de espacio entre cada una de las trincheras, son lasprincipales desventajas que presenta este método.

Las trincheras anchas, hasta de 15 m de ancho, se usan para Iodos conconcentraciones de sólidos lo suficientemente altas como para soportar el manejo

con equipo pesado. La principal ventaja de las trincheras anchas sobre las trincherasangostas es el mejor aprovechamiento del terreno, ya que se requiere un menor número de trincheras para manejar la misma cantidad de lodo. Una desventaja esque los Iodos deben ser descargados directamente sobre el suelo de la trinchera, por lo que se requiere acceso para los camiones.

La disposición en rellenos de trincheras tiene la ventaja que los camiones puedendescargar los Iodos desde terreno firme, mientras que una excavadora hidráulica quese encuentre dentro de la trinchera lo acomoda y compacta. Las trincheras sonrelativamente rápidas y fáciles de construir, lo que minimiza los costos deconstrucción.

La planeación y diseño de un relleno de lodo por trincheras requiere que sedeterminen los siguientes parámetros para poder predecir el área requerida para unplan de disposición a largo plazo:

• Espesor de la cobertura• Profundidad de la excavación• Longitud• Orientación• Profundidad del relleno de lodo• Espaciamiento

• Anchura

El espesor de la cobertura final depende del ancho de la trinchera y del tipo deequipo que se utilizará en las operaciones de cubierta. Se debe hacer notar que nose requiere una cobertura diaria para el control de olores cuando se está rellenandocon Iodos de plantas potabilizadoras. Los factores que influyen para determinar laprofundidad de la excavación incluyen: localización de las aguas subterráneas ymanto rocoso, permeabilidad del suelo, capacidad de intercambio fónico del suelo,limitaciones de equipo y estabilidad de las paredes del relleno. La longitud de lastrincheras está limitado por el contenido de sólidos del lodo y por la pendiente delterreno; se deben construir trincheras cortas o con diques para retener los lodos

cuando tienen muy bajo contenido de sólidos. Para una utilización óptima del terreno,las trincheras deben estar orientadas paralelamente una de la otra. La estabilidad delas paredes del relleno, además de controlar la profundidad de las trincheras, ayudaa determinar el espaciamiento entre cada una de ellas.




83

5.3.2.Relleno por Área

A diferencia del relleno por trincheras, donde el lodo se dispone debajo del nivel delsuelo, en el relleno por área los Iodos se disponen sobre el nivel del suelo. El rellenopor área se puede llevar a cabo por tres formas diferentes:

• Montículos, donde los Iodos se mezclan con tierra para que esté losuficientemente estable como para formar montículos. Después de haber apiladoel lodo en montículos de aproximadamente 1.80 m, se cubren con por lo menos 1m de material de cobertura.

• Capas, donde los Iodos se esparcen en capas de aproximadamente 15-30 cmsobre una gran superficie de terreno, lo que proporciona secado adicional de losIodos y ayuda a obtener una concentración más alta de sólidos; este método esfavorable para aquellos Iodos que no se pueden desaguar fácilmente.

• Diques, donde se construyen paredes con tierra para formar diques de contenciónque puedan almacenar el lodo. Los diques se pueden rellenar utilizando el

método de montículos o el de capas. Se deben construir caminos de acceso paraque los camiones puedan descargar los Iodos directamente en los diques.

Aunque el contenido de sólidos no está limitado para los rellenos por área, elrequerimiento es que el lodo sea capaz de soportar el manejo con equipo pesadodebido a que no se tienen medios para contener Iodos poco estables. Estascaracterísticas se pueden adquirir mediante un buen desaguado de los Iodos.

5.3.3.Consideraciones Ambientales

La contaminación del agua subterránea es una de las principales preocupaciones

para la determinación del sitio adecuado para el relleno, es por eso que se requierenlíneas bajo el relleno para llevar un control de los escurrimientos del relleno.

Los controles de diseño pueden prevenir los impactos adversos ocasionados alambiente por el lixiviado de substancias contaminantes y por la generación de gasmetano. Otras preocupaciones, como la generación de olores y polvos, se puedencontrolar mediante estrategias de operación, más que de diseño.

Se pueden minimizar la generación de lixiviados mediante un diseño adecuado dedrenajes. La pendiente del relleno debe ser suficiente como para drenar adecuadamente el agua de lluvia y los escurrimientos de lluvia deben ser colectados

y desviados alrededor del relleno mediante tuberías y diques.Se puede controlar la contaminación con lixiviados del agua, ya sea subterránea osuperficial, mediante la implementación de las siguientes estrategias de diseño:

• Evaluar las condiciones hidrogeológicas y topográficas naturales y analizar lasprobabilidades de atenuar la contaminación

• Uso de suelos importados




84

• Uso de cubiertas• Uso de sistemas de colección de lixiviados y sistemas de tratamiento

La profundidad del manto freático y la conductividad hidráulica del suelo subterráneoson las principales características hidrogeológicas del sitio que afectan la retención

de los lixiviados.

En general, unas características favorables del suelo son: un alto contenido dearcilla, una alta capacidad de intercambio catiónico y un pH relativamente alto.

5.4.APLICACIÓN AL TERRENO

Los Iodos de plantas potabilizadoras son de poco valor agronómico. Los Iodos deablandamiento se utilizan como mejoradores de suelos ácidos por el pH alto quetienen y por su capacidad amortiguadora.

Los Iodos de hidróxido, por otra parte, pueden secuestrar el fósforo presente en elsuelo y por lo tanto pueden tener efectos adversos en los cultivos. En los suelosdonde se aplican es necesario añadir fósforo para compensar por ese efecto.

Otra consideración que se debe tomar en cuenta es la concentración de metalespesados en los sólidos de los residuos de plantas potabilizadoras. La norma de losEstados Unidos de América para disposición de Iodos de aguas residuales en suelosagrícolas, la cual es aplicable en este caso, establece los límites siguientes, encomparación con el contenido de metales de los Iodos de hidróxido, en 3 diversasplantas:




85

Metal Lodo de Lodo de Lodo Concentracionessulfato de sulfato de férrico 3 máximas dealuminio 1 aluminio 2 (mg/kg en metales pesados(mg/kg en (mg/kg en peso en el lodo

peso seco). peso seco). seco), aceptables en laPlanta 1 Planta 2 Planta 3 disposición delodo en terrenosagrícolas (mg/kgen peso seco)

Aluminio 107,000.0 123,000.0 28,600.0Arsénico 25.0 32.0 9.2 41Bario 30.0 <30.0 230.0Cadmio 1.0 1.0 2.0 39Cromo 120.0 130.0 50.0 1,200

Cobre 168.0 16.0 52.0 1,500Fierro 48,500.0 15,200.0 79,500.0Plomo 11.0 9.0 40.0 300Manganeso 1,180.0 233.0 4,800.0Mercurio 0.1 <0.1 0.2 17Molibdeno 18Níquel 24.0 23.0 131.0 420Selenio <2.0 <2.0 <2.0 36Plata <2.0 <2.0 <2.0Zinc 91.7 393.0 781.0 2,800

5.5.RECUPERACIÓN DE SUBPRODUCTOS5.5.1.Recuperación de coagulantes

Las sales de aluminio y fierro que se utilizan como coagulantes en la potabilizacióndel agua forman, a pH cercano al neutro, flóculos de material polimérico dehidróxidos de los metales, que una vez sedimentados, producen unas suspensionesde lodo gelatinoso las cuales son difíciles de espesar y desaguar. Esta dificultadestriba en que los hidróxidos de los metales tienen una gran cantidad de aguaatrapada dentro de la matriz de hidróxido.

Por otra parte estos hidróxidos tienen una gran solubilidad en condiciones alcalinas yácidas fuertes. Esta situación tiene el potencial de remover los polímeros dehidróxido de las suspensiones de lodo con dos efectos benéficos:

• reducción del volumen y de la masa de lodo producido en la potabilizadora• uso benéfico del metal del coagulante

La recuperación de coagulante se puede ver, por lo tanto, desde dos puntos de vista.El primero es considerar la adición de ácido o álcali como una técnica de




86

acondicionamiento del lodo para mejorar sus características de espesamiento,desaguado y reducción de los residuos. Otro enfoque es el de maximizar larecuperación y reuso del metal del coagulante presente en los lodos.

La recuperación del coagulante se ha logrado en plantas de los Estados Unidos y de

Japón. Actualmente están en operación los sistemas de recuperación de coagulanteen una planta de los Estados Unidos de América y 7 de Japón.

El método usado para la extracción de los coagulantes del lodo es la aplicación deácido sulfúrico. La cantidad de ácido requerida para la extracción es función de laconcentración del metal en el lodo, la concentración de sólidos en suspensión y laconcentración de otros componentes del lodo que demandan ácido, incluyendo lamateria orgánica.

El pH de la extracción varía de 2 a 3 cuando se pretende recuperar el coagulante.Cuando la adición del ácido es con fines de acondicionamiento del lodo el pH es de

alrededor de 4. El tiempo de retención de la extracción es de 10 a 20 minutos.La concentración del coagulante recobrado varía de 58 a 3,700 mg/I para aluminio yde 2,200 a 6,400 mg/I para fierro.

La calidad del coagulante recuperado depende de la calidad del coagulante deprimer uso. Los compuestos que se presentan con mayor frecuencia en elcoagulante recuperado incluyen manganeso, fierro (en el de aluminio) y carbónorgánico soluble.

La recirculación de los contaminantes del coagulante extraídos junto con el metal

deseado es motivo de preocupación, aún cuando en las plantas en operación no sehan presentado este tipo de problemas.

De cualquier manera si se pretende recircular el coagulante se debe tener cuidadocon los trihalometanos, el color residual, los compuestos orgánicos, y los metalespesados.

La viabilidad económica de la recuperación de coagulante, no se ha demostrado enforma concluyente, razón por la cual su práctica no se ha extendido, y debeestudiarse en cada caso en particular ya que depende de la composición del aguacruda, la dosis relativa de coagulante, y los costos de tratamiento y disposición de losIodos. Este último costo depende, sobre todo, de las normas que se tengan quecumplir para la disposición de los Iodos.




87

5.5.2.Recuperación de cal

La recuperación de la cal se lleva a cabo mediante la recalcinación. En este procesoel lodo de ablandamiento, el cual consiste principalmente de carbonato de calcio, sedesagua y se calcina para producir óxido de calcio (cal viva).

Actualmente en 7 plantas potabilizadoras de los Estados Unidos de América se llevacabo la recuperación de cal.

De acuerdo a las reacciones que ocurren en el ablandamiento del agua es posibleproducir dos veces más cal que la que se agrega en el proceso:

CaO + Ca (HCO3)2 = 2 CaOC3 + H2O (19)

En la recalcinación este carbonato de calcio producido en el lodo se desagua ycalienta para producir cal:

2 CaCO3 + calor = 2 CaO + 2 CO2 (20)

Sin embargo en la práctica solo se puede producir un exceso de cal de 20%.

Uno de los problemas que ha evitado que el uso de la recuperación de cal se hayaextendido es que las impurezas hacen que el proceso sea ineficiente o que elproducto resultante 'no sea de la calidad deseada. Estos contaminantes que no sevolatilizan durante la calcinación se incrementan con el reciclaje, causandoproblemas tanto en el apagado de la cal como en la calcinación. La impureza máscomún en el ablandamiento de agua subterránea es el magnesio y algunas veces la

sílice. En el caso de las aguas superficiales las impurezas son los sólidossuspendidos y los hidróxidos de los coagulantes empleados.

El primer paso para la recuperación de la cal es la purificación del Iodo. Esto se logramediante uno o dos pasos de centrifugación aprovechando la diferencia en ladensidad del carbonato de calcio y las impurezas. Este procedimiento se utiliza paraseparar el hidróxido de magnesio del carbonato de calcio. Las pérdidas de carbonatoen este paso son críticas para el proceso ya que la concentración mínima decarbonato de calcio en la calcinación debe ser de 91%.

Después de la purificación el lodo de carbonato es desaguado mediante centrífugasy la torta resultante se calcina. Los hornos que se han usado para este procesoincluyen el rotatorio, el de calcinación flash, el lecho fluidizado y el de hogar múltiple.

La viabilidad económica del proceso depende del grado de impurezas en el lodo,principalmente el magnesio, y del costo del combustible necesario para la calcinacióndel lodo. Para cada caso en particular debe realizarse un estudio económico antesde decidir sobre su aplicación.




88

6.EJEMPLO DE DISEÑO

6.1.EJEMPLO 1

Dimensionamiento de la unidad de recuperación de agua de lavado de filtros y del

manejo de los Iodos de una planta de clarificaciónPlanta potabilizadora para clarificación, con un tren que consiste en mezcla rápida,floculación, sedimentación y filtración para cada módulo. La planta consiste de 2módulos con una capacidad de 250 Ips por módulo.

Cada módulo de filtración cuenta con 5 filtros, diseñados para operar con una cargade diseño de 205 m/día. Los filtros son de sección cuadrada, de 4.60 m por lado(21.16 m2 de área de filtración).

El retrolavado se realiza con el agua producto de las demás unidades y se tiene un

sistema de lavado superficial. La tasa de retrolavado es de 0.60 m/min durante 10minutos, la de lavado superficial es de 0.14 m/min durante 5 minutos.

En condiciones normales la carrera del filtro será de 24 horas. En las condicionesmás críticas, cuando se tenga una muy mala calidad del agua cruda (por ejemplo alinicio de la temporada de lluvias), se carrera disminuirá a 12 horas.

Por requerimientos de espacio se requiere construir un sistema de clarificaciónconvencional con desinfección, para remover los sólidos y microorganismosretenidos en el retrolavado. El sistema contará con tanque de balance y sistema detransferencia de agua de retrolavado.

6.1.1.Datos de la Planta

6.1.1.1.Caudal de la planta:

Número de módulos 2Caudal por módulo 250 IpsCaudal total 500 IpsCaudal total 43,200 m3/díaFuente de abastecimiento Agua superficial de presaLa turbiedad del agua cruda 35 UNT.




89

6.1.2.Tren de Procesos

Caja de llegadaMezcla rápidaTipo y dosis de coagulante

Sulfato de aluminio 25 mg/lPolímero 1 mg/lFloculaciónSedimentación convencionalFiltraciónDesinfección con cloroTanque de contacto con cloro

El diagrama de flujo se presenta al final del ejemplo

6.1.3.Dimensionamiento de las Unidades

6.1.3.1.Producción de lodo en el sedimentados

Considerando una relación de sólidos suspendidostotales a turbiedad de 1.5La concentración de sólidos suspendidos totales esde 1.5 x 35 = 52.5 mg/I

Utilizando los valores de la ecuación (4)

Los sólidos producidos por la dosis de sulfato de aluminio son:

0.44 x 25 = 11 mg/lEl polímero produce: 1 mg/lEl incremento de sólidos es de: 12 mg/lLa concentración de sólidos que entra alsedimentados es de: 54.5 mg/lLa masa de sólidos que entra al sedimentados es de: 2,786 kg/díaConsiderando que el sedimentados produzca un aguacon una turbiedad de: 5 UNTEquivalente a una concentración de sólidos de: 7.5 mg/IY considerando de acuerdo al punto 4.4una concentración promedio de sólidos en la purga de: 1%Equivalente a: 10,000 mg/I

La masa que sale del sedimentados es igual al caudal de salida por la concentraciónde sólidos en la salida más él caudal de lodo por la concentración de sólidos en ellodo

Qs x 7.5/1000 + QI x10,000/1000 = 2,786




90

El caudal de entrada a los sedimentados es igual al caudal de salida más el caudalde Iodos

Qs + QI = 43,200

La solución de las ecuaciones resulta en:Qs = 42,954 m3/día

QI = 246 m3/día

La masa de sólidos en el efluente del sedimentados es: 322 kg/día

La masa de lodo es: 2,464 kg/día

6.1.3.2.Cálculo del caudal de agua de retrolavado

El caudal de agua de lavado en condiciones normales de operación es:

Carrera del filtro, Cf 24 horasNúmero de filtros 5 por móduloNúmero de filtros, N 10 totalTasa de filtración, Tf 205 m/díaAsea de cada filtro 21.07 mTasa de lavado, Trl 0.6 m/minDuración del lavado, trl 10 minTasa de lavado superficial, Tls 0.14 m/min

Duración del lavado superficial, tls 5 minEl volumen de agua de lavado está dado por la ecuación (1):

Vrl = N A (Trl trl + Tls tls) 24/Cf

Vrl = 1,412 m3/día

6.1.3.3.Balance de masa de la planta sin considerar el caudal de recirculación

Punt Caudal Turbiedad Sólidos Carga dem3/día UNT suspendidos suspendidos sólidos

totales totales kg/díamg/I %

1 43,200 35 52.5 0.0053% 2,2682 43,200 64.5 0.0065% 217863 42,954 5 7.5 0.0008% 3223 41,542 1 1.5 0.0002% 625 246 10,000 1.00% 2,4646 1,412 123 184 0.0184% 260




91

La ubicación de los puntos se muestra en el diagrama de flujo al final del ejemplo

6.1.3.4.Unidad de tratamiento del retrolavado

El caudal en condiciones normales de operación es: 1,412 m3/día

El porcentaje de agua que se desecha en condiciones normales es de:

Caudal de purgas de lodo 246Caudal de agua de retrolavado 1,412Caudal total 1,658Porcentaje 3.84%

Condiciones de alta turbiedad

Cf = 12 horas

El volumen de agua de lavado está dado por:


Vrl = 2,824 m3/día'

El porcentaje de agua que se desecha en condiciones de alta turbiedad es de:

Caudal de purgas de lodo 246Caudal de agua de retrolavado 2,824

Caudal total 3,070Porcentaje 7.11 %

6.1.3.5.Estimación del volumen del tanque de balance

Volumen de agua generado en cada retrolavado:

V = A (Trl x trl + Tls x tls)

V = 141.19 m3/lavado

Se recomienda que el tanque de balance tenga capacidad mínima de almacenar de 2a 3 retrolavados. Inciso 3.6. Dado que los dos módulos serán independientes, sepodría presentar el lavado simultáneo de un filtro en cada módulo por lo que elvolumen del tanque será suficiente para recibir dos retrolavados.

Vtanque de balance = 282.38 m3 Considerando un tirante de 4 mEl tanque cilíndrico tendrá un diámetro de 9.48 m




92

Durante las peores condiciones de operación se tendrán que realizar un total deveinte retrolavados por día. El tiempo disponible para transferir un retrolavado será

T = 24 hr/20 T = 1.2 hora

Caudal de las bombas de transferencia (Qt):Qt = V/T 117.66 m3/hora = 32.68 Ips

Se consideran tres bombas de transferencia, dos en servicio y una en relevo. Elgasto por bomba (Qb) será:

Qb = Qt/2 16.34 Ips

Durante condiciones normales de operación el número diario de retrolavados sereducirá a la mitad, por lo que el servicio se realizará con una sola bomba.

6.1.3.6.Unidad de tratamiento

Se consideran dos trenes de tratamiento. La capacidad total de tratamiento será32.68 Ips; cada tren de tratamiento' tendrá una capacidad de diseño de 16.34 Ips: Serecomienda que el caudal a clarificación (Qc) que eventualmente es el caudal queretorna al proceso de tratamiento de agua, no sea mayor al 10% del caudal dediseño. Inciso 3.3.

Qc<0.10Q

32.68 Ips < 0.10 x 500 Ips = 50 IpsLas unidades de clarificación cumplirán con los siguientes criterios de diseño:

Número de unidades: dosCaudal de diseño por unidad: 16.34 lps, 1,412 m3/día.

En condiciones normalesde operación lasunidades trabajarán 12horas al día. Encondiciones de altaturbiedad las unidadestrabajarán 24 horas aldía.

Tipo de unidad: Integrada (floculación -clarificación)

Mezcla rápida: En líneaDosificación de químicos: 30 mg/I de Sulfato de

AluminioTiempo de floculación: 20 min




93

Gradiente de velocidad: Variable, proporcionadopor el cono de floculación

Tipo de Floculador: Integrado al tanque declarificador

Tiempo de sedimentación: 1.50 HRS mínimo

Carga superficial en sedimentación: 72 m/día.Diseño preliminar del clasificador Floculador integrado:

Área de sedimentación = 1,412 / 72 = 19.6 m2

Considerando un 15% adicional para acomodar el volumen de floculación, área totaldel tanque: A = 1.15 x 19.6 = 22.54 m2; por lo que el diámetro del tanque seráaproximadamente de 5.40 m

El tanque contará con agitador de velocidad variable para recircular lodo y completar

la mezcla rápida, y mecanismo de rastras para recolección y concentración de Iodos.Las bombas del efluente tendrán la capacidad suficiente para transferir el flujo delclarificador a la caja de entrada de la planta potabilizadora.

La dosis de coagulante será:

Sulfato de aluminio 30 mg/IPolímero 1 mg/I

El incremento de sólidos será:

Por sulfato 0.44 x 30 13.2 mg/IPor polímero 1 mg/ITotal 14.2 mg/I

La turbiedad a la salida del clarifloculador será de: 15 UNT

El agua recuperada será desinfectada en la línea de transferencia de losclarificadores mediante el uso de cloro.




94

6.1.3.7.Balance de masa de la planta incluyendo la recirculación

Punt Caudal Turbiedad Sólidos Sólidos Carga dem3/día UNT s suspendidos suspendidos sólidos

totales totales kg/día

mg/I %1 44,588 34.38 51.57 0.0052% 2,2992 44,588 51.57 0.0052% 2,2993 44,391 5 7.5 0.0008% 3334 42,979 1 1.5 0.0002% 645 197 10,000 1.00% 1,9666 1,412 127 190 0.0190% 2687 1,412 190 0.0190% 2688 1,388 15 22.5 0.0023% 319 24 10,000 1.00% 237

La ubicación de los puntos se muestra en el diagrama de flujo al final del ejemploEl porcentaje de agua que se desecha en condiciones normales es de:

Caudal de purgas de lodo 220 m3/díaCaudal total 43,200 m3/díaPorcentaje 0.51

6.1.4.Manejo del lodo

6.1.4.1.Espesador

Del inciso 4.6.1 se tiene

Carga de sólidos 50 kg/m2/díaDosis de polímero 2.5 mg/I de polímero catiónicoConcentración resultante 4.00%Carga de sólidos 2,204 kg/día

Se considera un tanque por módulo

Area del tanqueA = 22.04 m2

Diámetro = 5.30 m

Profundidad = 3.5 m




95

6.1.4.2.Lechos de secado

Tasa de evaporación anual 1,691 mmEspesor de lodo aplicado, D(i) 0.3 mContenido de sólidos inicial, DS(i) 4.00%

Contenido de sólidos final, DS(f) 30.00%Carga de sólidos 2,204 kg/día

Del inciso 4.8.1.1 se tiene

Carga inicial. Utilizando la ecuación (11)

IA = 10 DS(i) D(i)

IA = 12 kg/m2

La profundidad final está dada por la ecuación (12):D(f) = D(i) DS(i)/DS(f)

D(f) 0.04 m

El cambio en la profundidad está dada por la ecuación (13):

DD = D(i) - D(f)

DD = 0.26 m

La cantidad de agua drenada está dada por la ecuación (14), considerando un valor de P de:

P = 40% estimado

DD (u) = 0.12 m

El cambio de espesor debido a la evaporación es, utilizando la ecuación (15):

DD(e) = D(i) - D(u) DD(e) = 0.18 m

El tiempo necesario para evaporar el resto del agua está dado por la ecuación (16):

T = DD(e)/E

T = 0.1064 año = 1.28 meses

El número de aplicaciones es de: 9 al año (ecuación 17)




96

La producción de los lechos es por lo tanto de:

Carga superficial = 113 kg/m2/año (ecuación 18)

El área requerida para el lodo producido es de:

Area = 7,133 m2

6.1.4.3.Dimensionamiento de los lechos

Considerando lechos con un ancho de 10 my una longitud de: 50 mEl área de un lecho es de: 500 m2 Y el número de lechos es de: 14 lechosEl volumen de lodo de un lecho es de: 150 m3 Y se llena en: 3 días

Y debe desocuparse antes de: 39 díasBalance de masa de la planta incluyendo la recirculación y el tratamiento de Iodos

Punt Caudal Turbiedad Sólidos Sólidos Carga dem3/día UNT suspendidos suspendidos sólidos

totales totales kg/díamg/l %

1 44,588 34.38 51.57 0.0052% 2,2992 44,588 51.57 0.0052% 2,2993 44,391 5 7.5 0.0008% 333

3 42.979 1 1.5 0.0002% 645 1197 10,000 1.00% 1,9666 1,412 127 190 0.0190% 2687 1,412 190 0.0190% 2688 1,388 15 22.5 0.0023% 319 24 10,000 1.00% 23710 220 10,000 1.00% 2,20411 54 40,000 .00% 2,17112 166 200 0.0200% 3313 33 0 0.0000% 014 14 200 0.0200% 315 7 300,000 30.00% 2,168

El caudal del agua que se vierte al drenaje es de: 180 m3/día2.08 Ips

El lodo producido tiene un volumen de: 7 m3/díay un peso de: 2,168 kg/día

La disposición final será en el relleno sanitario de la localidad. En promedio serequiere un camión de 7 m3 de capacidad por día.




97

6.1.4.4.Diagrama de flujo de la planta

6.2.EJEMPLO 2

Dimensionamiento del tanque de balance para la recuperación de agua de lavado defiltros y de las unidades de manejo de los Iodos de una planta de ablandamiento

Planta de ablandamiento con un tren que consiste en mezcla rápida, floculación,sedimentación y filtración para cada módulo. La planta consiste de 2 módulos conuna capacidad de 100 Ips por módulo.

Cada módulo de filtración cuenta con 4 filtros, diseñados para operar con una carga

de diseño de 180 m/día. Los filtros son de sección cuadrada, de 3.46 m por lado (12m2 de área de filtración).

El retrolavado se realiza con el agua producto de las demás unidades y se tiene unsistema de lavado superficial. La tasa de retrolavado es de 0.90 m/min durante 8minutos, la de lavado superficial es de 0.14 m/min durante 5 minutos.




98

6.2.1.Datos de la Planta

6.2.1.1.Caudal de la planta:

Número de módulos 2

Caudal por módulo 100 IpsCaudal total 200 IpsCaudal total 17,280 m3/díaFuente de abastecimiento Agua subterránea por

medio de pozos

6.2.1.2.Tren de Proceso

• Caja de llegada• Mezcla rápida• Floculación

• Sedimentación convencional• Filtración• Desinfección con cloro• Tanque de contacto con cloro

El diagrama de flujo se presenta al final del ejemplo

6.2.1.3.Calidad del Agua

Parámetro Agua AguaComo CaCO3 cruda mg/I ablandada mg/I

CO2 4pH 7.2Dureza total 429 169Dureza de calcio 321 166Dureza de magnesio 108 3Dureza de no carbonatos 274 169Alcalinidad total 155 0

6.2.2.Dimensionamiento de las Unidades

6.2.2.1.Producción de Iodos en los sedimentados

Utilizando los datos del inciso 4.2.3, se tiene:

S= 86.4Q (FCaCa+FMg Mg +0.44AI+2.9 Fe +SS+A)




99

Producto químico Dureza carbonatada Dureza no carbonatadaFCa FMg FCa FMg

Cal y carbonato 2 2.6 1 1.583Hidróxido de sodio 1 0.6 1 0.6Producción de Iodos en el sedimentados, S = 8,301 kg/día

Más la cal necesaria para el CO2 = 61 kg/díaMás el exceso de cal para elevar el pH = 55 kg/díaProducción total de lado = 8,417 kg/día

Revisando las reacciones se obtiene =Dosis Lodo

Reacción como producidoCaCO3 kg/día

Dosis de calCO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O 4 61Ca(HCO3)2 +Ca(OH)2 = 2CaCO3 + H2O 155 5,357

MgSO4 + Ca(OH)2 = Mg(OH)2 + CaSO4 108 1,084Dosis de carbonato de sodioCaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4 108 1,860RecarbonataciónCal en excesoCa(OH)2 + CO2 = CaCO3 +H2O 55 55Suma 29 8,417

Se considera que el efluente de los sedimentados tendrá una concentración de 20mg/I

Se considera que el efluente de la planta tendrá una concentración de 2 mg/IY considerando de acuerdo al punto 4.4 una concentraciónpromedio de sólidos en la purga de: 5%equivalente a: 50,000 mg/I

La masa que sale de los sedimentados es igual al caudal de salida por laconcentración de sólidos en la salida más el caudal de lodo por fa concentración desólidos en el lodo

Qs x 20/1000 + QI x 50,000/1000 = 8,417

El caudal de entrada a los sedimentados es igual al caudal de salida más el caudalde Iodos

Qs + QI = 17,280

La solución de las ecuaciones resulta en:

Qs = 17,119 m3/día




100

QI = 161 m3/día

La masa de sólidos en el efluente del sedimentador es: 342 kg/díaLa masa de lodo es: 8,075 kg/día

6.2.2.2.Cálculo del caudal de agua de retrolavadoEl caudal de agua de lavado es:

Carrera del filtro, Cf 24 horasNúmero de filtros 4 por móduloNúmero de filtros, N 8 totalTasa de filtración, Tf 180 m/díaArea de cada filtro 12.00 m2 Tasa de lavado, Trl 0.9 m/minDuración del lavado, trl 8 min

Tasa de lavado superficial, Tls 0.14 m/minDuración del lavado superficial, tls 5 min

El volumen de agua de lavado está dado por la ecuación (1):


Vrl = 758.4 m3/día

6.2.2.3.Balance de masa de la planta sin recirculación

Punto Caudal Sólidos Sólidos Carga dem3/día suspendidos suspendidos sólidostotales totales kg/díamg/I, %

1 17,280 0 0.0000% 02 17,280 487 0.0487% 8,4173 17,119 20 0.0020% 3424 16,361 2 0.0002% 335 161 50,000 5.00% 8,0756 758 408 0.0408% 310





101

6.2.2.4.Tanque de balance

El porcentaje de agua que se desecha en condiciones normales es de:

Gasto de purgas de lodo 161

Gasto de agua de retrolavado 758Gasto total 920Porcentaje 5.32%

6.2.2.5.Volumen de agua generado en cada retrolavado:

V = A (Trl x trl + Tls x tls)

V = 94.8 m3/lavado

Se recomienda que el tanque de balance tenga capacidad mínima de almacenar de 2

a 3 retrolavados. Inciso 3.6. Dado que los dos módulos serán independientes, sepodría presentar el lavado simultáneo de un filtro en cada módulo por lo que elvolumen del tanque será suficiente para recibir dos retrolavados.

Tanque de balance = 189.60 m3 Considerando un tirante de 4 mEl tanque cilíndrico tendrá un diámetro de 7.77 m

El tiempo disponible para transferir un retrolavado es, considerando que los filtros selavan durante el día, (12 horas):

T = 12 hr/8 filtros T = 1.50 hora6.2.2.6.Caudal de las bombas de transferencia (Qt):

Qt = V/T 63.20 m3/hora = 17.56 Ips

Se consideran dos bombas de transferencia, una en servicio y una en relevo. Elcaudal por bomba (Qb) será:

Qb = Qt 17.56 IpsEl caudal de recirculación es: 17.56 Ips'menor al 10 % del caudal de la planta 200 Ips




102

6.2.2.7.Balance de masa de la planta incluyendo la recirculación

Punto Caudal Sólidos Sólidos Carga dem3/día suspendidos suspendidos sólidos

totales totales kg/día

mg/I %1 18,038 17.17 0.0017% 3102 18,038 483.78 0.0484% 8.7273 17,871 20 0.0020% 3574 17,113 2 0.0002% 345 167 50,000 5.00% 8,3696 758 426 0.0426% 323


El porcentaje de agua que se desecha es de:

Caudal de purgas de lodo 167 m3/díaCaudal total 17,280 m3/díaPorcentaje 0.97%

6.2.3.Manejo del lodo

6.2.3.1.Lechos de secado

Tasa de evaporación anual 1,691 mmEspesor de lodo aplicado, D(i) 0.3 m

Contenido de sólidos inicial, DS(i) 5.00%Como el lodo contiene magnesio la concentración máxima será:

Contenido de sólidos final 25.00%Carga de sólidos 8,369 kg/día

Del inciso 4.8.1.1 se tiene

Carga inicial. Utilizando la ecuación (11)

IA = 10 DS(i) D(i)

IA = 15 kg/m2

La profundidad final está dada por la ecuación (12):

D(f) = D(i) DS(i)/DS(f)

D(f) = 0.06 m




103

El cambio en la profundidad está dada por la ecuación (13):

DD = D(i) - D(f)

DD = 0.24 m

La cantidad de agua drenada está dada por la ecuación (14), considerando un valor de P de:

P = 50% estimado

DD (u) = 0.15 m

El cambio de espesor debido a la evaporación es, utilizando la ecuación (15):

DD(e) = D(i) - D(u) DD(e) = 0.15 m

El tiempo necesario para evaporar el resto del agua está dado por la ecuación (16):

T = DD(e)/E .

T = 0.09 año = 1.06 meses

El número de aplicaciones es de: 11 al año (ecuación 17)

La producción de los lechos es por lo tanto de:

Carga superficial = 169 kg/m

2

/año (ecuación 18)El área requerida para el lodo producido es de:

Area = 18,061 m2

6.2.3.2.Dimensionamiento de los lechos

Considerando lechos con un ancho de 10 my una longitud de: 60 mEl área de un lecho es de: 600 m2 Y el número de lechos es de: 30 lechosEl volumen de lodo de un lecho es de: 180 m3 Y se llena en: 1.08 díasY debe desocuparse antes de: 32 días




104

6.2.4.Balance de masa de la planta incluyendo la recirculación y el tratamientode Iodos

Punto Caudal Sólidos Sólidos Carga dem3/día suspendidos suspendidos sólidos

totales totales kg/díamg/I %1 18.038 17.17 0.0017% 3102 18,038 483.78 0.0484% 8,7273 17,871 20 0.0020% 3574 17,113 2 0.0002% 345 167 50,000 5.00% 8,3696 758 426 0.0426% 3237 84 0 0.0000% 08 50 200 0.0200% 109 33 250,000 25.00% 8,359

El caudal del agua que se vierte al drenaje es de 50 m3/día0.58 Ips

El lodo producido tiene un volumen de: 33 m3/díay un peso de: 8,359 kg/día

La disposición final será en el relleno sanitario de la localidad. En promedio serequieren 5 viajes de camión de 7 m3 de capacidad por día.




105

6.2.5.Diagrama de flujo de la planta




106

ANEXO 1

1.PRUEBAS FISICAS DE LOS LODOS

Las pruebas físicas de los Iodos incluyen: resistencia específica, tasa de

sedimentación, concentración de sólidos de la torta de Iodos, y la prueba del filtropara pintura.

1.1.PRUEBA DE LA RESISTENCIA ESPECÍFICA

Esta prueba se utiliza para optimizar la eficiencia de los procesos de desaguado delos Iodos. La prueba permite evaluar el acondicionamiento químico del Iodo paraaplicaciones de escala completa.

Como se muestra en la Figura, se utiliza un embudo Buchner para determinar laresistencia específica de los Iodos de plantas potabilizadoras. Esta prueba se basaen la ecuación de Carmen-Kozeny para flujo en medios porosos. La ecuación se hamodificado para describir el flujo a través de la torta de lodo y el medio de soporteasociado. La ecuación se escribe como:

la cual es de la forma:




107

Por lo tanto una gráfica de t/V contra V debe dar una línea recta con una pendiente"b" y ordenada al origen "a" como se muestra en la Figura. Como la pendiente b de lalínea es igual a:

la resistencia específica es por tanto

donde:R = resistencia específica del Iodo (seg2/g)

b = pendiente de la línea (seg/cm6

)P = vacío aplicado (cm de agua)A = área del filtro (cm2)u = viscosidad del filtrado (poise)W = peso seco de los sólidos por volumen de filtrado (g/cm3)R, = resistencia específica del medio del filtro (seg2/g)

Repitiendo la prueba de la resistencia específica para el lodo sin tratamiento y conlodo que haya recibido diversos acondicionamientos químicos es posible determinar el tratamiento químico óptimo como se muestra en la Figura. Sin embargo este valor es óptimo únicamente a la concentración de sólidos del Iodo usado en elexperimento. La tabla muestra algunos valores de resistencia específica de diversoslados de plantas potabilizadoras.




108

Lodo Resistencia específica,seg2/g x 106

Cal y fierro de 2.11 a 21.2Lodo de ablandamiento alto en magnesio 5.49 a 25.1Retrolavado de ablandamiento 5.98 a 13.2

Ablandamiento 11.57Fierro 40.8 a 148.5Retrolavado de fierro 76.8 a 121.8Sulfato de aluminio 164.3

Aun cuando los datos de la resistencia específica se podrían teóricamente usar paradimensionar el equipo esta no es una práctica recomendada. La prueba es útil paraestudios de acondicionamiento.

La mayoría de los Iodos son comprensibles y el grado de compresibilidad parecedepender del vacío aplicado y de la geometría del sistema de desaguado. Se ha

encontrado una expresión empírica que adecuadamente relaciona la resistenciaespecífica y el nivel de vacío. Esta expresión es la siguiente:

R = CPS (5)

donde:R = resistencia específicaC = constante de la tortas = coeficiente de compresibilidadP = vacío aplicado

Tanto la constante de la torta, c, como el coeficiente de compresibilidad, s, sepueden determinar a partir de una gráfica logarítmica de la resistencia específicacontra el nivel de vacío. El coeficiente de compresibilidad, s, es la pendiente de lalínea recta generada mientras que la constante de la torta es la ordenada al origendonde P=1. El coeficiente de compresibilidad es igual a cero en un lodoincomprensible. E1 coeficiente varía de 0.6 a 0.8 para lodo de hidróxido de aluminio yde 0.71 a 0.83 para Iodos de hidróxido férrico. Se han reportado valores de 0.8 paraIodos de cal.

Una simplificación de la prueba de la resistencia específica es la prueba de tiempopara filtrar (TPF). Esta prueba se (leva a cabo con el mismo aparato del embudo deBuchner de la prueba de la resistencia específica. El único dato que se registra es eltiempo que tarda la mitad del volumen en filtrarse. Esta prueba es más rápida pararealizar y analizar los datos que la prueba de la resistencia específica y puedeproporcionar información útil de los efectos de los procedimientos deacondicionamiento.




109

1.2.PRUEBA DE LA HOJA DE FILTRO

La prueba de la hoja de filtro duplica lo más posible y a escala de laboratorio laoperación de un filtro de vacío. Con esta prueba se pueden variar la concentraciónde sólidos en el lodo, el nivel de vacío, el medio filtrante, el tiempo del ciclo de

filtrado, el acondicionamiento del Iodo, y el tiempo de sumergencia (o porcentaje desumergencia del filtro). El escalamiento del equipo de desaguado se puede lograr trabajando con Iodos representativos mezclados uniformemente y duplicando lascondiciones que se usarán a escala prototipo.

Se debe usar la tela de filtro que interese y dicha tela deberá acondicionarse antesde obtener la información de diseño y de operación.

Las muestras de lodo se preparan en un equipo normal de pruebas de jarras en lotesde 2 litros y se transfieren con cuidado a un vaso de precipitado para llevar a cabo laprueba. La hoja de filtro que contiene el medio filtrante para usar o evaluar seintroduce en el lodo bien mezclado. El nivel de vacío y el ciclo de formación de latorta deberá ser el mismo que se usará en el equipo escala prototipo. Al final deltiempo de formación se remueve con cuidado la hoja de filtro del Iodo y se le permiteque se seque en la atmósfera bajo el mismo nivel de vacío y de tiempo de secadousado en operaciones normales o en el diseño. Al final del ciclo de secado, se mide

el espesor de la torta de filtrado y se remueven los sólidos del medio filtrante. Sedeterminan normalmente el volumen de filtrado, peso húmedo y seco de los sólidosrecuperados, el contenido de sólidos de la torta, y el contenido de sólidos ensuspensión del filtrado. A partir de estas pruebas se puede obtener el rendimiento delfiltro mediante:

Y= W / AT (6)




110

donde:Y = rendimiento del filtro en sólidos secos producidos por unidad de áreapor hora (kg/m2/hr)W = peso de la torta seca formada durante la prueba (kg)A = área del filtro, m2

T = tiempo total del ciclo, hr El tiempo total del ciclo incluye el tiempo que el filtro está sumergido, el tiempo desecado y el tiempo de remoción de la torta.




111

1.3.TIEMPO DE SUCCIÓN CAPILAR

La técnica del tiempo de succión capilar es una de las pruebas más rápidas ysimples para determinar las características de desaguado de los Iodos. Losresultados son muy útiles para comparar métodos de acondicionamiento o como una

herramienta del operador para determinar la dosis de polímero para dispositivos dedesaguado escala prototipo.

La prueba de tiempo de succión capilar se lleva a cabo en el aparato que se muestraen la Figura. Una muestra representativa del Iodo se coloca en la tasa a medida queel lodo se desagua el líquido fluye hacia afuera a través .de un papel secanteespecial. Cuando el líquido pasa por él primer detector hecho a andar un cronómetroel cual se detiene cuando el líquido llega al segundo detector localizadogeneralmente a 1 cm del primero. Las muestras se acondicionan añadiéndoles unaconcentración conocida de polímero (u otro acondicionante) a las muestras de lodo.

1.4.PRUEBA DE LÍQUIDOS MEDIANTE EL FILTRO PARA PINTURA

1.4.1.Descripción

Este método se usa para determinar la presencia de líquidos libres en una muestrarepresentativa de lodo.

Para llevar a cabo esta prueba se pone una cantidad pre-determinada de material enun filtro para pintura. Si cualquier porción del material pasa a través del filtro y gotea,dentro del periodo de prueba de 5 minutos, se considera que el material contiene

líquidos libres.

Se ha observado que algún material del filtro se separa del cono de filtro cuando seexpone a materiales alcalinos. Este hecho no causa problemas si la muestra no esperturbada.




112

1.4.2.Equipo y Materiales

Filtro para pintura cónico: Número de malla 60 (tamaño de malla fina). Disponible entiendas de pinturas.

Embudo de vidrio: Si el filtro para pintura, con el lodo, no puede sostener su pesopropio en el soporte de anillo, se podrá usar un embudo de vidrio con una boca losuficientemente grande para que por lo menos 2.5 cm de la malla del filtrosobresalga del embudo. El embudo debe tener una boca lo suficientemente grandepara sostener el filtro para pintura y al mismo tiempo no deberá interferir con elmovimiento, hacia la probeta graduada, del líquido que pase por la malla del filtro.

Base para anillo y anillo, o tripié.

Probeta o vaso de precipitado graduado: 100 ml.

1.4.3.ProcedimientoPara llevar a cabo esta prueba se requiere una muestra representativa .de 100 ml ode 100 g. Si no es posible obtener una muestra dé 100 ml o de 100 g que sea losuficientemente representativa del lodo, el analista deberá usar muestras de mayor tamaño en múltiplos de 100 ml o de 100 g, por ejemplo, 200, 300, 400 ml o g. Sinembargo, cuando se usan muestras más grandes, los analistas deberán dividir lamuestra en porciones de 100 ml o de 100 g y aplicar la prueba a cada porción enforma separada. Si cualquiera de las porciones de la muestra contiene líquidos libres,la totalidad de la muestra será considerada como que contiene líquidos libres.

El procedimiento que se sigue es el siguiente:Se arma el equipo de prueba como se muestra en la Figura. Se pone la muestra enel filtro. Se podrá usar un embudo para proporcionar apoyo al filtro para pintura. Sedeja drenar la muestra durante 5 minutos en la probeta graduada.

Si cualquier porción del material bajo prueba se colecta en la probeta durante elperiodo de 5 minutos, entonces se considera que el material contiene líquidos libres.Se deberán analizar muestras por duplicado de modo rutinario.




113




114

ANEXO 2

1.PRUEBAS DE SEDIMENTACIÓN PARA EL DISEÑO DE ESPESADORES

Las características de sedimentación para suspensiones concentradas tales como

los Iodos son diferentes a las de sustancias diluidas, incluyendo el agua crudaordinaria de las plantas de tratamiento de aguas. Los Iodos producidos en las plantasde tratamiento son, generalmente, químicamente floculados, por lo que lasedimentación se lleva a cabo por zonas. Cuando una solución diluida con partículasde diferentes tamaños se vacía en una probeta inicialmente la concentración es lamisma a lo largo de toda la probeta. La posición de la partícula que en el tiempo ceroestaba en la superficie, se localiza, en diferentes intervalos de tiempo, como semuestra en la curva de "Sedimentación sin obstáculos" en la Figura 1. La partícula sesedimentará sin obstáculos a su propia velocidad hasta alcanzar el punto B. Lavelocidad de sedimentación disminuye en el punto B y la partícula se convierte enparte de lodo depositado entre los puntos B y C. De las posiciones C a D la partícula

depende de la compactación de los Iodos sedimentados. Sin embargo, lassuspensiones concentradas se sedimentan de diferente manera, tal como se muestraen la Figura 1, bajo la porción de "sedimentación sin obstáculos".

Figura 1 Prueba de espesamiento en un cilindro altura de interfase vs. curva detiempo

Una suspensión espesa floculada, tal como los Iodos coagulados, producen cuatrozonas de sedimentación, tal como lo muestra la Figura 2. Inicialmente, laconcentración es uniforme como lo indica B. Inmediatamente después, se desarrollauna interfase sólido-líquido y se forma una zona de líquido clara "A". En la zona B,las partículas se sedimentan a una velocidad uniforme bajo condiciones de




115

sedimentación sin obstáculos. Al mismo tiempo en que se forma la zona A, otras doszonas se forman, la C y la D. La zona C es una zona de transición, mientras que la Des una zona de compresión.

Figura 2 Formación de zonas de concentración para una suspensión flocúlenla,después de 4 intervalos diferentes de tiempo

La prueba se sedimentación común que se lleva a cabo en el laboratorio se realiza

en un cilindro transparente lleno del Iodo el cual se mezcla para distribuir los sólidosen forma pareja. Los Iodos dé clarificadores y sedimentadores de potabilizadorassedimentan en forma de lecho de lodos con una interfase muy bien definida. Con losregistros de la altura de la interfase contra el tiempo se traza una gráfica. Lavelocidad de sedimentación libre se determina como la pendiente de la porción rectade la gráfica.

Se extienden las tangentes tanto de la zona de sedimentación libre como de la zonade compresión. Al punto donde la línea que bisecta el ángulo formado por lastangentes intercepta la curva de sedimentación se le conoce como punto decompresión. Ver Figura 3.




116

Figura 3 Curva de sedimentación de lodo

La altura del lodo en el cilindro a la concentración deseada de la purga de Iodos, Cu,

se le denomina altura Hu. Esta altura se puede determinar mediante una relación debalance de masa:

HuCu = HoCo (7)donde:

Ho altura inicial de la interfase del lodoCo concentración inicial de sólidos suspendidos

Para obtener el valor del tiempo en que se obtiene la concentración Cu, se traza unalínea horizontal a partir del valor calculado de Hu, hacia una línea tangente al puntode compresión. El punto de intersección indica el tiempo de sedimentación, tu

buscado.

La prueba se repite para diferentes concentraciones iniciales de sólidos. y para cadauna, se obtienen los valores de la velocidad de sedimentación libre y del tiempo desedimentación para la concentración deseada, Cu. Estos valores se grafican y seobtienen gráficas similares a las mostradas en la Figura 4.

La tasa superficial se obtiene mediante la siguiente relación:




117

TS = Ho/tu (Cu - Co)/Cu (8)

Y la carga superficial se obtiene multiplicando la tasa superficial por la concentracióninicial:

CS = TS Co (9)El factor más importante al considerar el tamaño del sistema de prueba es eldiámetro del cilindro. Con bajas concentraciones de sólidos (<0.4%) los cilindros demenores dimensiones tienden a subestimar la velocidad de sedimentación lo cual dacomo resultado un diseño conservador. A concentraciones de sólidos por encima de0.5% los cilindros de menores dimensiones sobrestiman las velocidades desedimentación. Desde un punto de vista práctico una probeta graduada de 1.000 mipuede utilizarse para obtener las características generales de sedimentación dellodo.

Para llevar a cabo estas pruebas es recomendable considerar lo siguiente:1. El diámetro del cilindro debe ser lo más grande posible. El tamaño mínimo

práctico es 20 cm2. La altura inicial debe ser igual a la profundidad del espesador prototipo.

Cuando esto no es práctico, la altura mínima debe ser 1 m.




118

Figura 4 Gráficas de las pruebas de espesamiento intermitente

El resultado de varias pruebas de espesamiento intermitente graficadas como A)velocidad de la interfase vs concentración inicial de sólidos y B) flujo de sólidos vsconcentración inicial de sólidos

3. El cilindro se debe llenar desde el fondo4. La muestra se debe agitar a lo largo de la prueba, pero muy lentamente. Unavelocidad razonable para un cilindro de 20 cm es 0.5 rpm. Esta agitación lentaayuda a que la prueba en un cilindro pequeño se asemeje lo más posible a laescala prototipo.




119

EJEMPLO DE APLICACIÓN

Los datos del ejemplo de aplicación se obtuvieron de pruebas realizadas con losIodos de la planta potabilizadora San Gaspar de la ciudad de Guadalajara, Jalisco.

Las concentraciones de lodo utilizadas en las pruebas fueron:Prueba 1 Concentración Co = 2.013 mg/lPrueba 2 Concentración Co = 4,680 mg/lPrueba 3 Concentración Co = 13,890 mg/l

Las pruebas se realizaron durante 2 horas midiendo la altura de la interfase agualodo a intervalos regulares. Los datos obtenidos se muestran en la tabla siguiente:

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS DE ESPESAMIENTO

Tiempo Altura de la interfase en cmmin Concentración inicial mg/l13.890 4,680 2,013

0 16.4 16 16.62 14.3 11.2 5.55 11.9 9.5 510 11.2 8.3 4.720 10.5 7.7 4.530 10.2 7.5 4.545 9.9 7.3 4.560 9.8 7.2 4.5

90 9.5 7.15 4.5120 9.5 7 4.5




120

Las gráficas obtenidas con los datos anteriores se presentan a continuación:

Co = 13,890 mg/l

Co = 4,680 mg/l

C U R V A D E S E D IM E N T A C IO N D E L L O D O

0

5

1 0

1 5

2 0

0

1 .

5 5 1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

1 1 0

1 2 0

T I E M P O , M IN .

A L T U R A D E L A

I N T E R F A S E , c m

CUR VA DE SEDIMEN TACION DEL LO DO

0

5

10

15

20

0

1 .

5 5 1 0

2 0

3 0

4 0

5 0

6 0

7 0

8 0

9 0

1 0 0

1 1 0

1 2 0

TIEMPO, MIN.

A L T

U R A D E L A





121

Co = 2,013 mg/l

Siguiendo la metodología mencionada anteriormente se obtuvieron los siguientesvalores:

Co = 13,890 mg/I

Velocidad de sedimentación libre = 0.911 cm/min

Co = 4,680 mg/I


Co = 2,013 mg/l


Estos valores se presentan en la gráfica siguiente:

C U R V A D E S E D I M E N T A C I O N D E LL O D O

0

5

1 0

1 5

2 0

0 5 2 0

4 0

6 0

8 0

1 0 0

1 2 0

T I E M P O , M I N .

A L T U R A D E L A





122

Considerando que se desea una concentración de sólidos espesados de 2% o sea20,000 mg/l se obtuvieron los siguientes tiempos de espesamiento:

Co = 13,890 mg/I

Hu = CoHo/Hu = (13,890 x 16.4)/20,000 = 11.39

tu = 8 min

Co = 4,680 mg/l

V E L O C ID A D D E S E D IM E N T A C IO N

0

1

2

3

4

56

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

4 6 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

1 0 0 0 0

1 1 0 0 0

1 2 0 0 0

1 3 0 0 0

1 4 0 0 0

C O N C E NT R A C I O N IN IC I A L D E S O L ID O S , M G / L

V E L . D E S E D I M E N T A C I O

c m / m i n

TIEMPO DE ESPESAMIENTO

05

101520253035

2 0 0 0

4 6 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

1 1 0 0

0

1 3 0 0

0

1 4 0 0

0

CONCENTRACION INICIAL DE SOLIDOS, M G/L

T I E M P O

D E E S P E S A M I E N T

M I N




123

Hu = CoHo/Hu = (4,680 x 16)120,000 = 3.74

tu = 30.5 min

Co = 2,013 mg/I

Hu = CoHo/Hu = (2,013 x 16.8)/20,000 = 1.69

tu = 28 min

Considerando que la purga de los sedimentadores tenga una concentración de 0.8%,o sea 8,000 mg/l, de la gráfica de velocidad se obtiene:

Velocidad para una concentración Co de 8,000 mg/I = 1.1 cm/min

De la gráfica de tiempo de espesamiento se obtiene un tu de = 22.5 min

Con estos valores se calcula la carga superficial

CS = Ho/tu (Cu - Co)/Cu

CS = (16.7/100)/(22.5/1440)(20,000 - 8,000)/20,000 = 6.41 m/día

La carga de sólidos es por lo tanto de = 6.41 x 8 = 51.3 kg/m 2/día




124

Tabla de conversión de unidades de medida al Sistema Internacional deUnidades (SI)

OTROS SISTEMASDE UNIDADES

SISTEMA INTERNACIONALDE UNIDADES (SI)SE CONVIERTE AUNIDAD SÍMBOLO MULTIPLICADO

POR UNIDAD SÍMBOLOLONGITUDPie pie, ft.,‘ 0.3048 metro m

Pulgada plg., in, “ 25.4 milímetro mmPRESIÓN/

ESFUERZOKilogramofuerza/cm2

kgf /cm2 98,066.5 Pascal Pa

Libra/pulgada2 lb/ plg2 ,PSI 6,894.76 Pascal Pa

Atmósfera atm 98,066.5 Pascal Pa

metro de agua m H2O (mca) 9,806.65 Pascal Pa

Mm de mercurio mm Hg 133.322 Pascal Pa

Bar bar 100,000 Pascal PaFUERZA/ PESOKilogramo fuerza kgf 9.8066 Newton N

MASALibra lb 0.453592 kilogramo kgOnza oz 28.30 gramo gPESO

VOLUMÉTRICOKilogramofuerza/m3

kgf /m3 9.8066 N/m3 N/m3

Libra /ft3 lb/ft3 157.18085 N/m3 N/m3 POTENCIACaballo depotencia,

Horse Power CP, HP 745.699 Watt W

Caballo de vapor CV 735 Watt WVISCOSIDAD

DINÁMICA

Poise μ 0.01Mili Pascalsegundo

mPa.s

VISCOSIDADCINEMÁTICA

Viscosidadcinemática

ν 1 Stoke m2/s (St)

ENERGÍA/

CANTIDAD DECALORCaloría cal 4.1868 Joule JUnidad térmicabritánica

BTU 1,055.06 Joule J

TEMPERATURAGrado Celsius °C tk=tc + 273.15 Grado Kelvin K

Nota: El valor de la aceleración de la gravedad aceptado internacionalmente es de 9.80665 m/s

2

24 guia para el manejo, estabilizacion y disposicion de todos los quimicos

Documents