agua ingenieria de servicios (2)
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CONTENIDO:
Introducción
Distribución optima del agua
Distintos tipos de consumo en una planta industrial
Consumo total y unitario optimo
Tratamiento de agua para calderas
Sistemas de regeneración
Sistemas de enfriamiento
Clasificación
Selección de torres de enfriamiento
Sistemas de tuberías
INTRODUCCIÓN
El agua es un componente elemental para la supervivencia de los seres vivos pero solo el
2.5% del agua que cubre nuestro planeta es agua dulce y el 70 % de esta cantidad se
encuentra congelada en los casquetes polares, por lo tanto menos del 1% de los recursos
mundiales de agua dulce son accesibles para el consumo humano.
Usos del agua
• CONSUMO DOMÉSTICO
• CONSUMO PÚBLICO
• USO EN AGRICULTURA Y GANADERÍA
• EL AGUA EN LA INDUSTRIA
• EL AGUA, FUENTE DE ENERGÍA
• EL AGUA, VÍA DE COMUNICACIÓN.
CICLO DEL AGUA
CONCEPTOS
Una red de distribución de agua es un conjunto de elementos hidráulicos
(bombas, depósitos, tuberías, uniones, etc.)utilizados para distribuir agua
en una zona determinada.
Línea: conjunto de elementos de una red conectados entre dos puntos, a
los cuales se les puede asociar una ecuación constitutiva que permita
caracterizar el comportamiento global de los elementos que constituyen
la línea.
Nudo: cada uno de los extremos de la línea. O bien punto de la red en la
que se conectan dos o mas líneas.
DISTRIBUCIÓN OPTIMA DEL AGUA
Un sistema de distribución de agua debe ofrecer un suministro seguro de agua
potable en cantidad suficiente y a una presión adecuada
Los sistemas de distribución suelen tenderse en forma de red, con conexiones
transversales a diversos intervalos
NUDOS
Los nudos los podemos clasificar como:
nudos fuente: punto de la red que recibe un aporte externo de
caudal.
nudos de consumo: punto de la red en el que se realiza una
extracción de caudal
nudo de conexión: punto donde no existe ninguna aportación o
extracción de caudal, o lo que es lo mismo, solo existe una
transferencia de caudal entre dos o mas líneas.
DISTRIBUCIÓN OPTIMA DEL AGUA
Las conducciones primarias llamadas con alguna frecuencia arterias
principales; forman el esqueleto del sistema de distribución. Se sitúan de tal
modo que transportan grandes cantidades de agua desde la estación
elevadora a los depósitos y de estos a las diferentes partes del área
abastecida.
Deben instalarse válvulas, y las tuberías que de ellas derivan deben también
ir equipadas con válvulas, de modo que las interrupciones en las mismas no
obliguen el cierre de la arteria principal.
Las conducciones secundarias transportan grandes cantidades de agua
desde las arterias principales a las diferentes áreas para cubrir el suministro
normal.
Sus tamaños vendrán determinados generalmente por los requerimientos del
servicio.
TIPOS DE REDES
Redes ramificadas: una red ramificada intuitivamente se puede reconocer por
su forma estructural de árbol. Solo pose un punto o nudo de alimentación que
se conoce como nudo de cabecera. Es decir, el agua solo tiene un camino
para llegar de un nudo a otro
Redes malladas: en esta, cualquier par de puntos de la red puede ser unido
por al menos dos trayectorias distintas. El agua puede seguir distintos
caminos para alimentar un mismo nudo.
También es fundamental disponer de datos de los
gastos de entrada y salida al sector de la red y
cargas de presión en las tuberías principales.
Generalmente no se cuenta con información de
consumos y se recurre a factores índice, basados
en las características socioeconómicas existentes
en la zona de estudio y suponiendo consumos
similares a otras donde se dispone de mediciones.
OPTIMIZACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA
Para realizar los cálculos de las cargas de presión y los gastos de los flujos de
agua que circulan en el sector de la red de distribución se necesita contar con
información de la infraestructura hidráulica de abastecimiento de agua potable,
como son las tuberías y el nodo en que están conectadas, los planos del trazo
de la red, la topografía de la zona cubierta por la red, válvulas, tanques, zona de
distribución.
DETECCIÓN DE FUGAS CORRECTIVA Y PREVENTIVA
Un buen mantenimiento de una red implica una correcta reducción de las fugas
en la misma. Su detección rápida y eficaz, su correcta reparación e incluso su
prevención antes de que ocurra. Para poder proceder a la detección es
imprescindible disponer de datos fiables y actuales de los parámetros de la
misma; fundamentalmente caudales y presiones.
Normalmente estos datos solo están disponibles
en los puntos de entrada a la red, estaciones de
bombeo, reguladores de presión, salidas de
deposito, etc.
Actualmente existen equipos electrónicos
portátiles y autónomos para efectuar tomas de
datos tanto de presión como de caudal en
distintos puntos de la red. Son los llamados
“dataloggers”
Para la medición de caudales se necesitan
caudalimetros de inserción o ultrasónicos
colocados en el exterior de la tubería.
OPTIMIZACIÓN COSTO DE TUBERÍA - PRESION-VELOCIDAD
Se alcanza optimizando en forma simultanea el costo de instalar tramos de
tuberías con cierro diámetro lo cual se aplica a tener cargas de presión
disponible en los nudos de la red dentro de un rango establecido y que las
velocidades que se presentan en las distintas tuberías, también cumplan con
un rango establecido.
Una solución directa podría ser la instalación de un diámetro muy grande en
cada tramo de tubería entre nudos para tener la menor perdida de energía en
dichos tramos, sin embargo, el costo seria elevado, además de que las
velocidades en algunos casos seria tan pequeña que influiría en la
sedimentación de partículas solidas en dichos tramos
Este es claramente un problema multi objetivo con tres objetivos en conflicto
ya que minimizar el costo no garantiza mantener las cargas de presión y las
velocidades dentro del rango.
OPTIMIZACION DE C0NTROL DE FUGAS
En todas las redes de distribución de agua existe una problemática
importante debido principalmente a fugas en las canalizaciones y dificultad
de medición de bajos consumos. Ello se traduce en una cantidad de agua no
contabilizada, estimándose en un 17% en redes bien mantenidas y hasta un
50% en redes antiguas o en malas condiciones.
El objetivo de una buena gestión
de una red es conseguir que a
todos los equipos y usuarios les
llegue el suministro en la cantidad
requerida y presión adecuada
OPTIMIZACIÓN DE LA PRESIÓN
Regulación de la presión:
En toda red, el objetivo principal es que en los usuarios y equipos mas
alejados se mantenga una presión mínima durante las horas de mayor
consumo a fin de garantizar un correcto servicio. Para conseguirlo, lo más fácil
es aumentar la presión. El problema que conlleva es el aumento de fugas y
roturas en las canalizaciones con las pérdidas consiguientes.
Para reducir fugas debe reducirse la presión en las conducciones. De acuerdo
con esto, cada vez se colocan más válvulas reductoras de presión en la
entrada de zonas conflictivas. Se ajustan de forma que la presión disponible a
la entrada sea igual a la suma de presión necesaria en el punto más alejado y
de la pérdida de carga creada durante la hora punta de mayor consumo. Para
optimizarla será necesario disponer de un sistema de regulación de presión
variable adaptable a todo momento a las necesidades de la red.
DISTINTOSTIPOS DE CONSUMO EN UNA PLANTA INDUSTRIAL
El agua es un material relativamente barato y adecuado para diferentes
procesos industriales de la mas diversa índole.
En los procesos industriales el agua realiza importantes funciones y un sin
número de aplicaciones que pueden ser exclusivas de una sola industria e
incluso de una sola planta.
Las funciones del agua en la industrias pueden ser entre otras las
siguientes:
• Procedimiento de lavado
• Como medio de transporte
• Como materia prima
• Como elemento de transferencia de calor
• Otros usos
PROCEDIMIENTO DE LAVADO
El agua es un medio adecuado y económico para el lavado general de equipos
industriales. Además de la estética, lavar el equipo en la industria es muy
importante ya que evita que se contaminen los productos con el polvo o con
basura, como medida de seguridad y para evitar el polvo que puede dañar al
equipo.
El lavado de los materiales de producción puede hacerse de muy diversas
maneras, ya que cada una es apropiada para un tipo de operación en particular.
Los métodos de lavado se clasifican de manera general en los tres tipos
siguientes:
• Lavado por dilución
• Lavado por desplazamiento o desalojamiento
• Lavado por extracción
LAVADO POR DILUCIÓN
Un buen ejemplo del lavado por dilución seria la industria de la galvanoplastia.
Las plantas modernas de galvanoplastia están equipadas con tanques para
enjuague a contracorriente, los cuales están especialmente diseñados para
proporcionar un lavado minucioso con pérdida mínima de agua o de producción
mínima de agua residual. El efecto de lavado se logra en el tanque de enjuague
mediante la dilución de la capa superficial del compuesto químico proveniente
del tanque de reacción anterior.
LAVADO POR DESPLAZAMIENTO
La industria del papel ofrece un ejemplo de lavado por desplazamiento o
desalojamiento en la eliminación del licor residual en los lavaderos de pulpa cruda,
estas unidades son esencialmente filtros al vacío en los que un tambor de filtrado
gira y está parcialmente sumergido en un tanque de pulpa digerida a una
consistencia aproximada del 15 %.
La pulpa forma una cubierta sobre el tambor conforme el licor fluye por la malla
que lo cubre recibiéndose en un tubo recolector interno. Al girar el tambor, parte de
la capa de pulpa adherida queda expuesta y sobre ella actúan los chorros planos
de agua que lavan la pulpa y separan el licor restante que pasa por la malla del
tambor, para ser recibida en el tubo interior para volverlo a utilizar.
LAVADO POR EXTRACCIÓN
El lavado por extracción se utiliza en muchas industrias y en la mayoría de las
refinerías de petróleo para eliminar la sal del petróleo crudo, evitando de esta
manera la corrosión en las columnas de destilación, también el azúcar refinada
se lava mediante un proceso de extracción de agua durante el proceso de
centrifugación.
Con el uso generalizado de los sistemas de aire acondicionado se ha empezado
a utilizar agua para lavar y humedecer el aire y quitarle las basuras que lleva.
Frecuentemente, la temperatura del agua de lavado se controla de manera
minuciosa para que el aire limpio tenga la humedad adecuada .
COMO MEDIO DE TRANSPORTE
Una de las industrias en que más se utiliza este procedimiento es en la de:
• Celulosa
• Papel
• Minería
• Alimentaria
• Entre otras
Hasta cierto punto, casi todas las industrias utilizan el agua como medio de
transporte y diluyente para los desechos, en la misma forma en que la utiliza la
sociedad en los sistemas de aguas negras
COMO MATERIA PRIMA
Alguna de las industrias en que más se utiliza este procedimiento:
• Industria de bebidas embotelladas
• Industria farmacéutica
COMO ELEMENTO DE TRANSFERENCIA DE CALOR, TANTO EN
PROCESOS DE CALENTAMIENTO COMO DE ENFRIAMIENTO.
La forma tradicional de suministrar energía calorífica a diversas zonas de un
complejo industrial es la generación de vapor, si bien en plantas mas modernas
el vapor esta siendo sustituido por el agua caliente, que presenta menores
costes de instalación en sus circuitos.
La circulación de agua fría es el
sistema mas común de enfriamiento
en la industria. Normalmente se
satisface mediante bombeo desde
un deposito abundante, con
devolución a dicha fuente del agua
calentada. En industrias costeras el
papel de ese gran deposito lo puede
cumplir el mar.
CONSUMO TOTAL Y UNITARIO OPTIMO
El agua es utilizada por la industria de diferentes maneras:
Para limpiar
Calentar y enfriar
Generar vapor
Como materia prima
Como disolvente
Como parte constitutiva del propio producto
El agua puede provenir tanto de redes de suministro de agua
potable como de captaciones propias( pozos, sondeos, o tomas de
aguas superficiales)
El consumo de agua se refiere al volumen de agua que después
de su uso no retorna al medio ambiente.
TIPOS DE AGUA
AGUA POTABLE
Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que
puede ser consumida sin restricción debido a que, gracias a un proceso de
purificación, no representa un riesgo para la salud. El término se aplica al
agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las
autoridades locales e internacionales.
En la unión europea la normativa 98/83/EU
establece valores máximos y mínimos para el
contenido en minerales, diferentes iones
como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio,
magnesio, fosfato, arsénico, entre otros.,
Además de los gérmenes patógenos. El pH del
agua potable debe estar entre 6,5 y 8,5.
AGUA ABLANDADA O SUAVIZADA
Es un agua con un escaso o nulo contenido de hierro y metales alcalino
térreos , ni deja depósitos en los recipientes en que se le hierve. A esta agua
se le ha removido su dureza producida por la presencia de sales como
sulfatos, cloruros y de iones como el calcio y el magnesio. Usualmente se
obtiene por precipitación utilizando cal o dióxido de carbono y por intercambio
catiónico.
El ablandamiento del agua es necesario
porque el agua dura causa la formación
de depósitos minerales que son difíciles
de remover.
En la industria se utiliza en los sistemas
de enfriamiento y en el lavado de
recipientes, también como materia prima
para producir otros tipos de agua.
AGUA DESMINERALIZADA O DES-IONIZADA
Como su nombre lo indica, es un agua libre de minerales o de iones que se
obtiene por un método basado en la remoción de impurezas, mediante la
utilización de resinas sintéticas que tienen afinidad por las sales ionizadas
disueltas. La desmineralización es un proceso a través del cual se eliminan
sólidos disueltos en el agua.
El uso de agua desmineralizada es muy común en gran cantidad de industrias
como la industria farmacéutica, electrónica, textil, de impresión y en la
generación de vapor (calderas).
AGUA OBTENIDA POR ÓSMOSIS INVERSA Y AGUA DESTILADA
La osmosis inversa es la separación de componentes orgánicos e inorgánicos
de el agua por el uso de presión ejercida en una membrana semipermeable
mayor que la presión osmótica de la solución. La presión forza al agua pura a
través de la membrana semipermeable, dejando atrás los sólidos disueltos. El
resultado es un flujo de agua pura, esencialmente libre de minerales, coloides,
partículas de materia y bacterias.
AGUA DE PROCESO
Es el agua que puede ser utilizada como materia prima para la elaboración de
diversos productos. Usualmente es un agua obtenida por ósmosis inversa o
destilación.
Tratamiento
de aguas en
calderas
El tratamiento del agua de una caldera de vapor o agua caliente
es fundamental para asegurar una larga vida útil libre de
problemas operacionales, reparaciones de importancia y
accidentes.
Objetivo principal:
es evitar problemas de corrosión e incrustaciones, asegurando la
calidad del agua de alimentación y del agua contenida en la
caldera.
El aseguramiento de la calidad del agua de alimentación y agua
de la caldera se consigue cumpliendo con los requerimientos de
las normas, que definen los límites recomendados para los
parámetros involucrados en el tratamiento del agua.
Las fuentes de agua corresponden a toda aquella
agua (ríos, lagos, océanos, etc.), que no ha recibido
ningún tipo de tratamiento y por lo tanto contienen
impurezas, adquiridas durante el ciclo al que han
sido sometidas, que impiden su utilización directa en
una caldera.
pH
Dureza
Oxígeno
Hierro y cobre
Dióxido de carbono
Aceite
Fosfato
Sólidos disueltos
Sólidos en suspensión
Secuestrantes de oxígeno
Sílice
Alcalinidad
Conductividad
A continuación se describen los
problemas asociados al tratamiento de
agua, encontrados con mayor
frecuencia en las calderas.
CORROSIÓN.
Las principales fuentes de corrosión en calderasson:
*Corrosión por Oxígeno o “Pitting”
*Corrosión Cáustica
*Corrosión Líneas Retorno Condensado
Incrustaciones
Arrastre de Condensado
*Arrastre de condensado por excesivaconcentración de sólidos
La corrosión por oxígeno consiste en la reacción del
oxígeno disuelto en el agua con los componentes metálicos
de la CALDERA (en contacto con el agua), provocando su
disolución o conversión en óxidos insolubles. Los resultados
de este tipo de corrosión son tubérculos de color negro, los
que se forman sobre la zona de corrosión.
Los resultados de
este tipo de
corrosión son
tubérculos de color
negro, los que se
forman sobre la
zona de corrosión.
La corrosión cáustica se produce por una sobreconcentración
local en zonas de elevadas cargas térmicas (fogón, cámara
trasera, etc.) de sales alcalinas como la soda cáustica. Este tipo
de corrosión se manifiesta en forma de cavidades profundas,semejantes al “pitting” por oxígeno, rellenas de óxidos de color
negro, presentes solamente en las zonas de elevada liberación
térmica (fogón, placa trasera y cámara trasera) de una caldera.
Las líneas de retorno de condensado, lógicamente no forman
parte de una caldera, sin embargo, su corrosión tiene efectos
sobre las calderas y puede ser prevenida con el tratamiento deagua. La corrosión de la las líneas de retorno de condensado
tiene efectos sobre una caldera, ya que, los óxidos (hematita)
producidos son arrastrados a la caldera con el agua de
alimentación. Toda caldera cuyo lado agua tiene un color rojizo
presenta problemas de corrosión en las líneas de retorno de
condensado. La corrosión en las líneas de retorno de
condensado se produce por la acción del ácido carbónico que
en éstas se forma.
Las incrustaciones corresponden a depósitos de
carbonatos y silicatos de calcio y magnesio,
formados debido una excesiva concentración de
estos componentes en el agua de alimentación
y/o regímenes de purga insuficientes.
La acción de dispersantes, lavados químicos o las
dilataciones y contracciones de una caldera pueden
soltar las incrustaciones, por lo que deben ser
eliminadas de una caldera muy incrustada para
prevenir su acumulación en el fondo del cuerpo de
presión.
El arrastre de condensado en una caldera tiene relación con el
suministro de vapor húmedo (con gotas de agua). El suministro
de vapor húmedo puede tener relación con deficiencias
mecánicas y químicas. Las deficiencias mecánicas tienen
relación con la operación con elevados niveles de agua,deficiencias de los separadores de gota, sobrecargas térmicas,
variaciones bruscas en los consumos, etc.
1. Evitar la acumulación de incrustación ydepósitos en la caldera.
2. Eliminar los gases disueltos en el agua.
3. Proteger la caldera contra la corrosión.
4. Eliminar el acarreo y retardo (vapor).
5. Mantener la eficiencia más alta posible dela caldera.
6. Disminuir la cantidad de tiempo deparalización de la caldera para limpieza.
*PROCESO DE ABLANDAMIENTO TRADICIONAL
En el proceso de ablandamiento con resinascationicas, el calcio y el magnesio sonintercambiados por iones sodio. En el proceso deablandamiento la salinidad o contenido de salesdisueltas en el agua no disminuye, de hecho seincrementa ligeramente ya que un equivalentede calcio Ca+2 pesa 20 gramos y un equivalentede sodio Na+ pesa 23 gramos.
Para que el agua pueda ser procesada por membranas,previamente deberá tener un adecuado tratamientoexterno, para garantizar la ausencia de sólidos y coloidesen el agua a alimentar a la caldera.
En el proceso de membranas, si éstas son de osmosisinversa, las sales son removidas y el permeado o productosolo contiene trazas de sales disueltas. En el proceso demembranas se remueven del agua de alimentación a lacaldera componentes indeseables como: calcio,magnesio, fierro y otros metales, carbonatos ybicarbonatos, cloruros, sulfatos, etc., por lo que estos ya noprecipitan en el calentamiento y evaporación del agua enla caldera.
El concepto de desmineralizar el aguaque se alimenta a una caldera tienela gran ventaja de poder emplearuna sola formulación o adición desustancias químicas que protejan lacaldera de la acción corrosiva eincrustante del agua de proceso,independientemente de laprocedencia y calidad del agua.
La función de un desgasificador en unaplanta térmica es eliminar el oxígeno ydióxido de carbono disuelto en el agua dealimentación de las calderas para prevenirproblemas de corrosión o “pitting”. Elprincipio de funcionamiento de losdesgasificadores se basa en el hecho que lasolubilidad de los gases disueltos en el agua(O2 y CO2) disminuye cuando el agua estáen el punto de ebullición (100 °C a presiónatmosférica).
Las purgas automáticas utilizadas generalmente encalderas son:
La purga automática de fondo
está compuesta por una válvula con un actuadory un temporizador en el que se programan losciclos de purgas (cantidad y duración) de fondorequeridas por el tratamiento de agua utilizadoen la caldera. La purga de fondo automáticapermite realizar en forma automática las tareasde purga, que debe efectuar el operador enforma manual.
Está compuesta por un sensor de conductividad, una
válvula con actuador y un controlador. El sensor de
conductividad mide la conductividad del agua de la
caldera (sólidos disueltos) y envía esta información al
controlador.
Los productos químicos utilizados generalmente encalderas son los secuestrantes de oxígeno,dispersantes, anti-incrustantes, protectores yneutralizantes para las líneas de retorno decondensado.
La dosificación de los productos químicos debe serrealizada al estanque de almacenamiento de agua,en el caso de los secuestrantes de oxígeno, que sonmás efectivos mientras mayor es su tiempo deresidencia en el agua antes de llegar a la caldera y ala línea de alimentación de agua en el caso de losdispersantes, anti-incrustantes y tratamiento para laslíneas de retorno de condensado.
El agua de alimentación se forma con el
condensado o con agua después de un
tratamiento y algunas veces con una mezcla de
ambos.
El factor primordial en la corrosión de superficies
de acero en contacto con agua es el oxígeno
disuelto.
Este gas puede eliminase en forma parcial
calentando el agua a temperatura de ebullición
en calentadores de agua de tipo abierto.
Para complementar se agrega hidracina o
sulfito de sódio para remover completamente el
oxígeno
*Se entiende por “agua regenerada” aquel agua residualque después de ser sometida a un proceso de tratamiento,
su calidad es satisfactoria para un uso en particular. Es decir,
el agua regenerada no es otra que “agua residual tratada”
o “efluente tratado”, que satisface los criterios para poder
ser usada nuevamente.
*El desarrollo actual en el campo de la tecnología de
regeneración permite obtener efluentes de agua
regenerada de diversas calidades, incluso hasta un nivel tan
alto como la del agua potable, la finalidad es conseguir un
producto que sea adecuado para ser empleado en
diferentes tipos de reutilización (industrial, agrícola,
recreativo, municipal, etc.).
Tratamiento de aguas residuales
Tratamiento primario
Las aguas residuales que entran en una depuradora contienenmateriales que podrían atascar o dañar las bombas y lamaquinaria. Estos materiales se eliminan por medio de enrejados obarras verticales, y se queman o se entierran tras ser recogidosmanual o mecánicamente. El agua residual pasa a continuación através de una trituradora, donde las hojas y otros materialesorgánicos son triturados para facilitar su posterior procesamiento yeliminación.
Cámara de arena
Sedimentacion
Flotación
Digestión
Desecación
Cámara de arena
En el pasado, se usaban tanques de deposición, largos yestrechos, en forma de canales, para eliminar materiainorgánica o mineral como arena, sedimentos y grava. Estascámaras estaban diseñadas de modo que permitieran que laspartículas inorgánicas de 0,2 mm o más se depositaran en elfondo, mientras que las partículas más pequeñas y la mayoríade los sólidos orgánicos que permanecen en suspensióncontinuaban su recorrido
Sedimentación
Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a undepósito de sedimentación donde se depositan los materialesorgánicos, que son retirados para su eliminación. El proceso desedimentación puede reducir de un 20 a un 40% la DBO5 y deun 40 a un 60% los sólidos en suspensión.
La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas detratamiento industrial incorporando procesos llamadoscoagulación y floculación químicas al tanque de sedimentación
Flotación
Una alternativa a la sedimentación, utilizada en el tratamiento dealgunas aguas residuales, es la flotación, en la que se fuerza la entradade aire en las mismas, a presiones de entre 1,75 y 3,5 kg por cm2. Elagua residual, supersaturada de aire, se descarga a continuación enun depósito abierto. En él, la ascensión de las burbujas de aire haceque los sólidos en suspensión suban a la superficie, de donde sonretirados
Digestión
La digestión es un proceso microbiológico que convierte el lodo,orgánicamente complejo, en metano, dióxido de carbono y unmaterial inofensivo similar al humus. Las reacciones se producen en untanque cerrado o digestor, y son anaerobias, esto es, se producen enausencia de oxígeno
Desecación
El lodo digerido se extiende sobre lechos de arena para que se sequeal aire. La absorción por la arena y la evaporación son los principalesprocesos responsables de la desecación. El secado al aire requiere unclima seco y relativamente cálido para que su eficacia sea óptima, yalgunas depuradoras tienen una estructura tipo invernadero paraproteger los lechos de arena.
Tratamiento secundario
Una vez eliminados de un 40 a un 60% de los sólidos
en suspensión y reducida de un 20 a un 40% la DBO5
por medios físicos en el tratamiento primario, el
tratamiento secundario reduce la cantidad de
materia orgánica en el agua. Por lo general, los
procesos microbianos empleados son aeróbicos, es
decir, los microorganismos actúan en presencia de
oxígeno disuelto
Filtro goteo
Fango activo
Tanque de estabilidad o laguna
Filtro goteo
En este proceso, una corriente de aguas residuales se distribuyeintermitentemente sobre un lecho o columna de algún medioporoso revestido con una película gelatinosa demicroorganismos que actúan como agentes destructores. Lamateria orgánica de la corriente de agua residual es absorbidapor la película microbiana y transformada en dióxido decarbono y agua. El proceso de goteo, cuando va precedido desedimentación, puede reducir cerca de un 85% la DBO5.
Fango activo
Se trata de un proceso aeróbico en el que partículas gelatinosasde lodo quedan suspendidas en un tanque de aireación yreciben oxígeno. Las partículas de lodo activado,llamadas floc, están compuestas por millones de bacterias encrecimiento activo aglutinadas por una sustancia gelatinosa.El floc absorbe la materia orgánica y la convierte en productosaeróbicos. La reducción de la DBO5 fluctúa entre el 60 y el 85por ciento.
Tanque de estabilidad o laguna
Otra forma de tratamiento biológico es el estanque de
estabilización o laguna, que requiere una extensión de terrenoconsiderable y, por tanto, suelen construirse en zonas rurales. Las
lagunas opcionales, que funcionan en condiciones mixtas, son
las más comunes, con una profundidad de 0,6 a 1,5 m y una
extensión superior a una hectárea. En la zona del fondo, donde
se descomponen los sólidos, las condiciones son anaerobias; lazona próxima a la superficie es aeróbica, permitiendo la
oxidación de la materia orgánica disuelta y coloidal. Puede
lograrse una reducción de la DBO5 de un 75 a un 85 por ciento.
Tratamiento avanzado de las aguas residuales
Si el agua que ha de recibir el vertido requiere un gradode tratamiento mayor que el que puede aportar elproceso secundario, o si el efluente va a reutilizarse, esnecesario un tratamiento avanzado de las aguasresiduales. A menudo se usa el términotratamiento terciario como sinónimo de tratamientoavanzado, pero no son exactamente lo mismo.
Vertido del líquido
El vertido final del agua tratada se realiza de varias formas.La más habitual es el vertido directo a un río o lagoreceptor. En aquellas partes del mundo que se enfrentan auna creciente escasez de agua, tanto de uso domésticocomo industrial, las autoridades empiezan a recurrir a lareutilización de las aguas tratadas
Fosa séptica
Un proceso de tratamiento de las aguas residuales
que suele usarse para los residuos domésticos es la
fosa séptica: una fosa de cemento, bloques de
ladrillo o metal en la que sedimentan los sólidos y
asciende la materia flotante. El líquido aclarado en
parte fluye por una salida sumergida hasta zanjas
subterráneas llenas de rocas a través de las cuales
puede fluir y filtrarse en la tierra, donde se oxida
aeróbicamente
Usos previstos para la reutilización
Uso urbano
*Residencial: riego jardines privados, descarga deaparatos sanitarios
*Servicios: riego zona verdes, limpieza de calles, incendios,lavado industrial de vehículos
Uso agrícola
*Riego de cultivos de productos comestibles en frescopara la alimentación humana
*Productos de consumo humano no fresco, pasto paraconsumos de animales, acuiculturas
*Cultivos leñosos, flores ornamentales, viveros, cultivosindustriales no alimentarios
Uso industrial
*Aguas de proceso de limpieza
*Torres de refrigeración y condensadores evaporativos
Uso recreativo
*Riego campos de golf
*Estanques, caudales circulantes con acceso al
público prohibido
Uso ambiental
*Recarga de acuíferos por recolección
*Recarga de acuíferos por inyección directa
*Riego de bosques, zonas verdes no accesibles al
público, silvicultura
*Otro usos: mantenimiento de humedades, caudales
mínimos
Para el consumo humano, salvo situaciones dedeclaración de catástrofe en las que la autoridadsanitaria especificara los niveles de calidad exigidos adichas aguas y usos.
Para los usos propios de la industria. Salvo lo dispuestopara el uso de aguas de proceso y limpieza
Para el uso de las instalaciones hospitalarias y otros usossimilares
Para el uso recreativo como agua de baño
Pare el uso de torre de refrigeración y condensadoresevaporativos, excepto lo previsto para uso industrial
Para cualquier otro uso que la autoridad sanitariaconsidere un riesgo para la salud de las personas o unperjuicio para el medio ambiente.
* Equipo compacto: Oxidación, filtración mediante membranas y
recirculación en un solo equipo.
* Ahorro considerable de agua de red.
* Reutilización de aguas para riego, descarga cisternas WC y limpieza de
exteriores.
* Ayuda a la conservación del Medio Ambiente.
* Atributos del biorreactor de membranas respecto al tratamiento
convencional con ultravioleta:
* Alto rendimiento y fiabilidad de depuración obteniendo un agua con
calidad de reutilización.
* El biorreactor de membranas es insensible a los problemas de
sedimentación.
* La membrana actúa como una barrera física selectiva que bloquea el
paso de materias en suspensión y microorganismos. Por contra, la luz
ultravioleta pierde capacidad de absorción cuando el agua presenta
sólidos en suspensión.
* Las aguas regeneradoras deben cumplir en el punto de entrega los criterios
de calidad según usos establecidos
Si hubiese destinado a varios usos serán aplicados los valores mas exigentes
* Los organismos de cuenca, en las resoluciones en las que otorguen las
correspondientes concesiones o autorizaciones, podrán fijar valores para
otros parámetros o contaminantes que puedan estar presentes en el agua
regenerada o lo prevea la normativa sectorial aplicada
* Asimismo, podrán fijar niveles de calidad mas estrictos de forma motivada
Responsables de la calidad del agua
1. El titular de la concesión o autorización de reutilización de aguas es
responsable de la calidad del agua regenerada y de su control desde el
momento en que las aguas depuradas entran en el sistema de
reutilización hasta el punto de entrega de las aguas regeneradas
2. El usuario del agua regenerada es responsable de evitar el deterioro de
la calidad del agua desde el punto de entrega del agua regenerada
hasta el lugar de uso.
En la industria y el comercio son requeridos con
frecuencia la implementación de un sistema
eficiente de absorción de calor o frio, sea para
almacenamiento de frutas, verduras, carnes, etc.
O para la adecuada operación de muchos
equipos ( como compresores, intercambiadores
de calor, maquinas que se calientan en procesos
de producción, como hornos, moldes, inyectores
de plásticos y aceites), o para el
acondicionamiento de ambientes para el ser
humano.
El agua es el medio mas comúnmente utilizado paraenfriamiento por su accesibilidad y bajo costo,mezclándolo en algunas circunstancias conproductos que le modifican sus propiedadescoligativas (punto de congelación y evaporación).
En la actualidad hay tres clases principales desistemas principales de enfriamiento. El tipo desistema a seleccionar, dependerá de variosfactores, donde se incluyen:
La disponibilidad de agua.
Presupuesto de compra.
Carga de calor.
Calidad del agua
Diseño del sistema.
Aplicación especifica del agua.
Entre otros.
Sistema de Enfriamiento de “Un solo paso”.
Sistema de Enfriamiento de “Circuito
cerrado”.
Sistema de Enfriamiento de “Recirculación
Abierta”.
Es muy común encontrar mas de un tipo de
sistema en cada empresa, ya sea trabajando
simultáneamente o anexo a otro para llevar a
cabo el trabajo de enfriamiento de una
planta de producción o edificio.
Los sistemas de enfriamiento de unpaso se emplean en lugares donde elagua está disponible en grandescantidades.
Un sistema de circuito cerrado no usa laevaporación para enfriar, se encuentra con algunafrecuencia, conectado con un sistema derecirculación abierta, con los dos sistemasconvergiendo en un intercambiador de calor endonde ocurre un enfriamiento indirecto.
1.-El liquido en el
sistema cerrado ,
absorbe calor del
cuarto de aire o
de otra fuente de
calor a lo largo
del metal de la
superficie de
intercambio de
calor por
conducción.
2.-Luego libera el
calor por medio
de otro proceso
de conducción a
lo largo de un
intercambiador de
calor, hacia el aire
o con el agua de
recirculación de la
torre.
En este tipo de sistema el agua enfriada es
bombeada directamente al proceso. En dicho
proceso se lleva a cabo el intercambio de calor y
el agua caliente es retornada a las torres de
enfriamiento.
Sistemas de estanque de aspersión.
Sistemas de estanques naturales o artificiales.
Sistemas de torres de enfriamiento de tiro natural:Húmedas
Secas
Sistemas de torres de enfriamiento de tiro mecánicoHúmedas
Seca
Consiste en unaalberca de pocaprofundidad, perode bastanteextensión, cruzadapor una red detuberías donde sehayan colocadosunos atomizadorescon la descargade agua a enfriarhacia arriba.
El enfriamiento del agua es independiente
de la profundidad de la fosa y varía
directamente con la superficie expuesta al
aire, la temperatura del agua y la humedad
relativa, temperatura del bulbo húmedo y
velocidad del aire.
Agua fresca: Es la fuente principal de agua dereposición para los sistemas de agua deenfriamiento. El agua fresca puede ser: aguasuperficial (ríos, arroyos, reservorios) o aguasubterránea (agua de pozos poco profundos oprofundos). En general, los suministros de aguasubterránea son más consistentes encomposición y contienenmenos materia suspendida que los suministrosde agua superficiales, los cuales sondirectamente afectados por las lluvias, erosión yotras condiciones ambientales.
Agua de mar y aguas residuales: Debido a lasconsideraciones ambientales, al costo del aguay al agua utilizable, algunas plantas usan aguade mar y aguas residuales, tratadas en plantasde efluentes, como fuentes de agua deenfriamiento. Se debe prestarmucha atención al diseño y tratamiento de lossistemas de tratamiento de agua deenfriamiento, que usan estas fuentes de aguapara obtener desempeños confiables y largavida.
El agua se puede clasificar en diversas
categorías, teniendo en cuenta su composición
química, en dependencia, del método que se
utilice (salinización, PH e iones predominantes) y
de las propiedades (físicas o químicas) ocaracterísticas de la muestra de agua.
Magmáticas: Son primitivas, brotan en relación
con los filines metálicos o eruptivos, poseen
temperaturas elevadas de más de 50° C.,tienen un caudal, composición y temperatura
constantes, las sales de calcio, magnesio y los
nitritos son raros o no existen.
Telúricas: Son aguas de filtraciones, que brotande cualquier terreno, es decir, sin relación
directa con los filones metálicos o eruptivos; su
caudal es variable según el régimen de lluvias y
estaciones, la temperatura no es demasiado
elevada (de menos de 50° C).
Frías: de menos de 20°C
Hipotermales: de 20° a 30° C
Mesotermales: de 30° a 40° C
Hipertermales: de más de 40° C.
Oligominerales con menos de 0,2 Gramos/L de
residuo.
Mediominerales con residuo entre de 0,2 a
1Gramo/L.
Radiactivas las que poseen algunos elementosradiactivos.
Aguas blandas: con dureza menor a 50ppm.
Aguas medianamente blandas: con durezaentre 50 y 150 ppm.
Aguas duras: con dureza entre 150 y 300ppm, posee el calcio y magnesio, surge deuna perforación no demasiada profunda.
Aguas muy duras: Con dureza superiores a300 ppm.
Aguas potables: Es el agua utilizada para beber, debe
ser incolora, inodora, insípida, de sabor agradable,
contiene en solución sales disueltas, no contiene
gérmenes patógenos, no contiene nitritos, nitratos, ni
amoniaco o indicadores de contaminación orgánica.
Agua pura: Se obtiene por destilación en los
laboratorios, de esta manera se separan los gases y
sales en disolución.
Agua pesada: Es la combinación de deuterio con
oxígeno. El deuterio es un isótopo del hidrógeno, esta
agua se encuentra en pequeñas cantidades.
Agua oxigenada: Es el nombre que se le da al
peróxido de hidrógeno, existe en la naturaleza
en pequeñas cantidades.
Aguas minerales: Son aguas similares a la
potable, que tiene como variante una
cantidad mayor de sales minerales.
Aguas termales: Estas pueden ser magmáticas,
que proceden de las profundidades de la
tierra y que contienen iones metálicos, o bienradiactivos, junto a su elevada temperatura.
Agua salada. Agua en la que la concentración de
sales es relativamente alta (más de 10 000 mg/l).
Agua salobre. Agua que contiene sal en una
proporción significativamente menor que el agua
marina. La concentración del total de sales disueltas
está generalmente comprendida entre 1000 - 10 000
mg/l. Este tipo de agua no está contenida entre las
categorías de agua salada y agua dulce.
Agua dulce. Agua natural con una baja
concentración de sales, generalmente considerada
adecuada, previo tratamiento, para producir agua
potable.
Aguas negras. Agua de abastecimiento de unacomunidad después de haber sido contaminada pordiversos usos. Puede ser una combinación de residuos,líquidos o en suspensión, de tipo doméstico, municipale industrial, junto con las aguas subterráneas,superficiales y de lluvia que puedan estar presentes.
Aguas grises. Aguas domésticas residuales compuestaspor agua de lavar procedente de la cocina, cuarto debaño, fregaderos y lavaderos.
Aguas residuales. Fluidos residuales en un sistema dealcantarillado. El gasto o agua usada por una casa,una comunidad, una granja o una industria, quecontiene materia orgánica disuelta o suspendida.
Aguas residuales municipales. Residuos líquidosoriginados por una comunidad, formadosposiblemente por aguas residuales domésticas odescargas industriales.
Agua bruta. Agua que no ha recibido tratamiento
de ningún tipo o agua que entra en una planta
para su tratamiento.
Aguas muertas. Agua en estado de escasa o nula
circulación, generalmente con déficit de oxígeno.
Agua alcalina. Agua cuyo pH es superior a 7.
Agua capilar. Agua que se mantiene en el suelo
por encima del nivel freático debido a la
capilaridad.
Agua de adhesión. Agua retenida en el suelo por
atracción molecular, formando una película en las
paredes de la roca o en las partículas del suelo.
Agua de desborde. Agua que se inyecta a travésde una fisura en una capa de hielo.
Agua de formación. Agua retenida en losintersticios de una roca sedimentaria en la épocaen que ésta se formó.
Agua de gravedad. Agua en la zona no saturadaque se mueve por la fuerza de gravedad.
Agua de suelo. Agua que se encuentra en la zonasuperior del suelo o en la zona de aireación cercade la superficie, de forma que puede ser cedida ala atmósfera por evapotranspiración.
Agua disfórica. Agua pobre en nutrientes y quecontiene altas concentraciones de ácido húmico.
Agua estancada. Agua inmóvil en determinadas zonasde un río, lago, estanque o acuífero.
Agua fósil. Agua infiltrada en un acuífero durante unaantigua época geológica bajo condiciones climáticasy morfológicas diferentes a las actuales y almacenadadesde entonces.
Agua freática. Agua subterránea que se presenta en lazona de saturación y que tiene una superficie libre.
Agua funicular. Agua presente en los mayores porosque rodea las partículas del suelo formando, en lospuntos de contacto con dichas partículas, anillos quese fusionan entre ellos.
Agua primitiva. Agua proveniente del interior de latierra que no ha existido antes en forma de aguaatmosférica o superficial.
Agua metamórfica. Agua expulsada de las rocasdurante el proceso de metamorfismo.
Agua vadosa. Cualquier agua que aparece enla zona no saturada.
Agua subterránea. Agua que puede serencontrada en la zona saturada del suelo, zonaformada principalmente por agua. Se muevelentamente desde lugares con alta elevación ypresión hacia lugares de baja elevación ypresión, como los ríos y lagos.
Agua superficial. Toda agua natural abierta a laatmósfera, como la de ríos, lagos, reservorios,charcas, corrientes, océanos, mares, estuarios yhumedales.
Las torres de enfriamiento son los equipo
encargados de disipar grandes
cantidades de calor, que se generan en
los procesos industriales.
Es una estructura cerrada, diseñada para
enfriar agua por evaporación, de una
manera controlada y eficiente.
El enfriamiento sufrido por
el agua en una torre de
refrigeración se basa en
la transmisión combinada
de masa y calor al aire
que circula por el interior
de la torre.
El enfriamiento ocurre cuando el agua, al caer a través de latorre, se pone en contacto directo con una corriente de aire,con una temperatura de bulbo húmedo inferior a latemperatura del agua caliente, en estas condiciones, el aguase enfría por transferencia de masa( evaporación) y portransferencia de calor sensible y latente del agua al aire, loanterior origina que la temperatura del aire y su humedadaumente y que la temperatura del aire decienda; latemperatura límite de enfriamiento del agua es la temperaturade bulbo húmedo del aire a la entrada de la torre.
Una Torre de enfriamiento es una maquina
capaz de enfriar grandes volúmenes de
agua a temperaturas próximas a las
ambientales. El agua que tiene que
enfriarse generalmente tiene temperaturas
entre 40 y 60 °C y se enfría hasta 10 a 20 °C
a) Ventilador
b) Distribuciones de agua
c) Empaque de relleno
d) Eliminadores de Niebla
e) Desagüe
f) Persianas
Las torres de enfriamiento generalmente están constituídas condiversos materiales como la madera, plásticos, etc. formandoestructuras de puntes múltiples, también se emplean estructuras dealuminio, ladrillo, concreto o asbesto.
El agua suele entrar por la parte superior y caer a través depuentes y deflectores hasta la parte baja de la torre, que estáconformada por un sistema abierto al aire, el cual por su parte,entra por la parte inferior, poniéndose en contacto con el agua alo largo y alto de toda la torre.
Torre de enfriamiento de contra flujo
”Planta de Nitrógeno - Samaria“ ubicada
en Villahermosa Tabasco, fabricada en
madera.
Planta de energía de ciclo combinado enTimelkam, Australia, consta de una torre deenfriamiento de cuatro celdas de concreto.
Clasificación
La clasificación de las torres deenfriamiento es de acuerdo al medioutilizado para suministrar aire a latorre las cuales pueden ser:
1. Torres de tiro mecánico.
2. Torres de tiro natural
COMPONENTES DE LAS TORRES DE ENFRIAMIENTO
• Equipo mecánico
1. Ventiladores
2. Motores
• Sistema de distribución del agua:
1. Las torres a contracorriente dispersan el flujo através de un sistema de distribución de spray a baja
presión, desde un sistema de tuberías distribuido a lo
largo de toda la torre
2. Los diseños de flujo cruzado tienen un sistema de
distribución del agua caliente por gravedad a travésdel empaque.
Torres de tiro natural
En las torres de circulación natural, el
movimiento del aire sólo depende de las
condiciones climáticas y ambientales.
Torres de tiro No Mecánico
Torre de aspersión Atmosférica
Fue una de los primeros
tipos.
Baja eficiencia debido a flujo de aire reducido
Requiere de estructuras
muchos mayores que
las demás torres
Difícil predicción de la
capacidad de
enfriamiento.
Torre Eyectora de enfriamiento Aspersión de agua a alta
velocidad dirigida en sentido horizontal
Su funcionamiento es predecible
Su capacidad de enfriamiento es comparable a las tiro mecánico
Torres de Tiro Mecánico
Las torres de tiro mecánico utilizan
ventiladores para mover el aire a través
del relleno
Proporcionan un control total del caudal
de aire suministrado.
Permite la circulación de grandes
volúmenes de aire a través de un espacio
relativamente pequeño, disminuyendo el
tamaño de la torre
Torre de tiro ForzadoEn la torre de tiro forzado, el ventilador semonta en la base y se hace entrar el aireen la base de la misma y se descarga conbaja velocidad por la parte superior. Estadisposición tiene la ventaja de ubicar elventilador y el motor propulsor fuera de latorre, un sitio muy conveniente para lainspección, el mantenimiento y lareparación de los mismos. Puesto que elequipo queda fuera de la parte superiorcaliente y húmeda de la torre, el ventiladorno esta sometido a condiciones corrosivas;sin embargo, dada la escasa velocidad delaire de salida, la torre de tiro forzado estásujeta a una recirculación excesiva de losvapores húmedos de salida que retornan alas entradas de aire.
Torre de tiro inducidoLa torre de tiro inducido sesubdivide en diseños de contraflujotransversales, dependiendo de lasdirecciones relativas de flujo delagua y el aire. Desde el punto devista termodinámico, laconfiguración a contraflujo es máseficaz, ya que el agua más fríaentra en contacto con el aire másfrío, obteniendo así un máximopotencial de entalpía. Mientrasmayores son las gamas deenfriamiento y más grande ladiferencia de temperatura, másnotables serán las ventajas del tipode contraflujo.
• La altura es menor que las
de flujo o contracorriente
• Su mantenimiento es
menos complicado
debido a la facilidad de
inspección de sus
componentes internos
• No se recomiendan
donde se requiera un gran
salto termino.
Tratamiento Químicos en las
Torre de enfriamiento Los Productos químicos que se dosifican a una
torre de enfriamiento tiene como propósito
Aumentar el números de ciclos de concentración con el consecuente ahorro de agua de repuesto.
Prevenir incrustaciones o depósitos debidos a la concentración de las sales por la evaporación de agua en la torre.
Mantener bajo control la corrosión en los equipo de proceso.
Evitar lo Proliferación de microrganismos que afecte la operación de la torre y los intercambiadores de calor.
Selección
Flujo de Agua que se necesita Enfriar.
Las temperaturas del agua caliente entrante y la
temperatura de salida
Temperatura de bulbo húmedo, temperatura seca, humedad relativa del aire.
Zona Geográfica y lugar donde se va a instalar la
torre de enfriamiento.
Costo inicial material de relleno cuerpo de la torre
distribuidor de agua; equipo mecánico, Piscina de agua, montaje.
Costo de Operación: consumo total de agua en
el sistema, agua de compensación y agua de descarga; consumo de energía Eléctrica;
Mantenimiento
El objetivo de una red de distribución es hacer llegar el
agua a cada punto de uso: Uso doméstico, uso
industrial, uso de riego de parques y jardines, uso de
limpieza viaria, uso para incendios, etc.
En la solución que se adopta para una red de
distribución aparecen o juegan un papel importante
numerosos factores, que definen las posibles
alternativas a considerar.
Tubo Tuberías
Pared delgada Pared gruesa
En rollos de muchos
metro de longitud
Diámetros relativamente
grandes, longitud entre 6
a 12 metros.
Paredes lisas Pared rugosa
Fabricada por extrusión o
moldeo
Fabricada por soldadura,
moldeo o taladro
Tubería de acero: Diámetro comercial en 2”
desde 4” hasta 24” y a cada 6” entre 30” y 72”
Ventajas: -Tiene una vida útil prolongada
cuando se instala, protege y mantiene
correctamente.
- Se recomienda su uso cuando requiere de
diámetros grandes y presiones elevadas.
-Material resistente y liviano para cubrir dichas
condiciones.
Desventajas: -Daños estructurales debido a
corrosivo son mayores que en fierro fundido
debido a la paredes mas delgadas de estas
tubería.
-El acero se expande ¾” por cada 100 FT de
largo cuando la temperatura se aproxima a los
40°C. Por lo tanto, se requiere instalar juntas que
permitan tal expansión.
Tubería de concreto
Comúnmente fabricada para proyectos
específicos, así que diámetros especiales son
relativamente fáciles de obtener. Disponibles
en tamaño hasta 72” (2m) Tubería fabricada
para resistir presiones estáticas de hasta 400 psi
(2700kN/m2)
Hembra Macho
COLOR DE
SEGURIDAD
SIGNIFICADO
ROJO IDENTIFICACION DE FLUIDOS PARA EL
COMBATE DE INCENDIO CONDUCIDOS POR
TUBERIA
AMARILLO IDENTIFICACION DE FLUIDOS PELIGROSOS
CONDUCIDOS POR TUBERIA
VERDE IDENTIFICACION DE FLUIDOS DE BAJO
RIESGO CONDUCIDOS POR TUBERIA
TH=Temperatura de la corriente caliente.
TC= Temperatura de la corriente fría.
TH1TH2
TC1
TC2
Intercambiador de calor de un
solo paso a Contracorriente
TH=Temperatura de la corriente caliente.
TC= Temperatura de la corriente fría.
TH1 TH2TC1
TC2
Intercambiador de calor de
un solo paso a Contracorriente
TH2-TH1
TC2-TC1
INGENIERIA DE SERVICIOS PARA LA INDUSTRIA
QUIMICA
EJEMPLO DE DISTRIBUCION ÓPTIMA DEL AGUA
PLANTEAMIENTO
Agua a 25 c
ρ= 1.0 g/cm3
Q= 60 lt./min
O= 3 pulg.
η = 0.6 %
3 m
.
2 m. 1.5 m.
6 m
.
10 m. 2 m.
50 m.
2 m
.
DESARROLLO Calcular la potencia de la bomba
1.- velocidad media = (Q)(Área)
Q= 60 l/min 1x10-3 m3/s
Area= = 0.00476 m2
2.- N° de Reynolds
Re = =
DESARROLLO
Re= 16359 = 1.6 x 104
3.- Calculo de la rugosidad especifica E/d
E/d= 0.006
4.- Calcular el factor de fricción (F)
F = 0.03
5.- Longitud total
DESARROLLO
6.- Calculo de la carga de fricción (hf)
7.- Calculo de la carga de trabajo (hw)
hw = hf + z
hw = 0.126 m + 11 m hw= 11.126 m
DESARROLLO
8.- calculo de la potencia teórica (hp)
hp= (hw)(Q)( )
hp =
Si 1 C. V.= 75 Tenemos:
9.- calculo de la potencia real
Hp= 0.148 C.V.
DESARROLLO
CONCLUSIÓNPARA LA DISTRIBUCIÓN OPTIMA DEL AGUA DESDE EL PUNTO
DE SUCCIÓN HASTA EL PUNTO DE ABASTECIMIENTO SE
NECESITARA UNA BOMBA DE MAS DE .250 C.V.
ESTO NOS GARANTIZA QUE LA BOMBA CON DICHA
CARACTERÍSTICA DE POTENCIA NOS TRANSPORTE EL AGUA
SIN PROBLEMA.
Se pretende instalar una planta de ósmosis inversa destinada a la producción de agua potable. La planta captará aguas subterráneas con una concentración media de nitratos de 40 mg N/L. El agua producida tendrá una concentración de nitratos de 3 mg N/L. El agua de rechazo de la planta (un 40% del agua subterránea captada) será evacuada a una laguna litoral. La administración ha fijado como objetivo de calidad de nitratos en la laguna un valor de 2 mg N/L. Calculad:El caudal máximo de agua potable que puede producir la planta para que no se sobrepase en la laguna el objetivo de calidad.El tiempo que tardará en alcanzarse el objetivo de calidad una vez iniciada la actividad.Se asume que, en el periodo de tiempo considerado, los nitratos son contaminantes conservativos.
Características de la laguna:Caudal natural de entrada Qe = 5 m3/sCaudal natural de salida Qs = Qe
Concentración de nitratos en el caudal de entrada [NO3-]e = 1 mg
Concentración inicial de nitratos en la laguna (antes del inicio del vertido) [NO3-]0
= 1 mg N/LSuperficie: 105 m2.
Profundidad media: 2 m.Concentracion del agua de rechazo = 95.5 mg
Solución:Para calcular el caudal máximo de agua potable que se puede producir, se aplica un balance de materia al lago con el vertido del rechazo en estado estacionario:
Para calcular el tiempo que tardará la laguna en alcanzar el objetivo de calidad fijado, se parte igualmente de la ecuación del balance de nitratos:
