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UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA La Universidad Católica de Loja
ÁREA TÉCNICA
TÍTULO DE INGENIERO CIVIL
Diseño de planta piloto de depuración de agua residual utilizando tecnología
convencional y tecnología de membrana
TRABAJO DE TITULACIÓN.
AUTOR: Jaramillo Moreno, Jean Pablo
DIRECTORA: Gonzaga Vallejo, Sonia Lorena, Mgtr.
LOJA – ECUADOR
2018
Esta versión digital, ha sido acreditada bajo la licencia Creative Commons 4.0, CC BY-NY-SA: Reconocimiento-No comercial-Compartir igual; la cual permite copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra, mientras se reconozca la autoría original, no se utilice con fines comerciales y se permiten obras derivadas, siempre que mantenga la misma licencia al ser divulgada. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es
2018
ii
APROBACIÓN DE LA DIRECTORA DEL TRABAJO DE TITULACIÖN
Ingeniera.
Sonia Lorena Gonzaga Vallejo
DOCENTE DE LA TITULACIÓN
De mi consideración:
El presente trabajo de titulación: Diseño de planta piloto de depuración de Agua Residual
utilizando Tecnología Convencional y Tecnología de Membrana, realizado por Jaramillo
Moreno Jean Pablo, ha sido orientado y revisado durante su ejecución, por cuanto se aprueba
la presentación del mismo.
Loja, abril de 2018
f) ……………………………
iii
DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS
“Yo Jaramillo Moreno Jean Pablo, declaro ser autor del presente trabajo de titulación Diseño
de planta piloto de depuración de agua residual utilizando tecnología convencional y tecnología
de membrana, de la Titulación Ingeniería Civil, siendo Sonia Lorena Gonzaga Vallejo directora
del presente trabajo; y eximo expresamente a la Universidad Técnica Particular de Loja y a sus
representantes legales de posibles reclamos o acciones legales. Además, certifico que las ideas,
conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presenta trabajo investigativo, son de mi
exclusiva responsabilidad.
Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposición del Art. 88 del Estatuto Orgánico de la
Universidad Técnica Particular de Loja que en su parte pertinente textualmente dice: “Forman
parte del patrimonio de la Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos
científicos o técnicos y tesis de grado o trabajo de titulación que se realice con el apoyo financiero,
académico o institucional (operativo) de la Universidad”
f. ………………………
Autor: Jaramillo Moreno, Jean Pablo
Cédula: 1900577915
iv
DEDICATORIA
El presente trabajo se lo dedico a Dios por permitirme realizar cada una de mis actividades diarias
y académicas sin inconvenientes.
Para mis padres María y César por su apoyo incondicional que a pesar de no estar juntos me
brindan su ayuda y motivación.
Mis hermanas Janyna, Nicole, Pierina, su presencia en mi vida me llena de ánimos para salir
adelante.
Gabriela, gracias por el aliento y acompañarme durante esta tarea, mis primos, tíos y demás
familiares y amigos que han confiado en mí que puedo lograrlo y lo he hecho.
Jean Pablo Jaramillo Moreno
v
AGRADECIMIENTO
Mis más sinceros agradecimientos para mi Dios ya que sin el nada sería posible.
A mi madre María Esther por su ayuda económica y por financiar este proyecto, por ser mi motor
mi ejemplo y mi motivación,
Al señor Jorge León por abrirme las puertas de su planta de beneficio.
Al ingeniero Juan Carlos Quintuña por su paciencia conmigo al momento de realizar los ensayos.
A mi directora de tesis Ingeniera Sonia Gonzaga por su guía.
A Christian por acompañarme en la recolección de muestras.
A Gabriela por acompañarme cada vez que tuve que realizar un viaje, por su apoyo y su aliento.
A Pierina por sonreírme todos los días y darme las fuerzas para continuar en la lucha.
Jean Pablo Jaramillo Moreno
vi
ÍNDICE DE CONTENIDOS
APROBACIÓN DE LA DIRECTORA DEL TRABAJO DE TITULACIÓN ...................................... II
DECLARACIÓN DE AUTORÍA Y CESIÓN DE DERECHOS ...................................................... III
DEDICATORIA .......................................................................................................................... IV
AGRADECIMIENTO ................................................................................................................... V
ÍNDICE DE TABLAS .................................................................................................................. IX
RESUMEN .................................................................................................................................. 1
ABSTRACT ................................................................................................................................ 2
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 3
CAPÍTULO I ................................................................................................................................ 5
ESTADO DEL ARTE................................................................................................................... 5
1.1. Generalidades .................................................................................................................................... 6
1.2. Aguas residuales ................................................................................................................................ 6
1.2.1. Clasificación de las aguas residuales. ....................................................................................... 6
1.2.2. Aguas residuales Industriales de minería. ................................................................................. 6
1.2.3. Características de las aguas residuales industriales de minería. .............................................. 7
1.2.4. Propiedades físico-químico. ....................................................................................................... 7
1.2.4.1. pH. .......................................................................................................................................... 7
1.2.4.2. Sólidos. ................................................................................................................................... 7
1.2.4.3. Temperatura. .......................................................................................................................... 7
1.2.4.4. Sulfatos. .................................................................................................................................. 7
1.2.5. Componentes orgánicos. ........................................................................................................... 8
1.2.5.1. Demanda bioquímica de oxígeno (BDO). .............................................................................. 8
1.2.5.2. Demanda química de oxígeno (DQO). ................................................................................... 8
1.2.6. Componentes inorgánicos. ......................................................................................................... 8
1.2.6.1. Metales pesados. ................................................................................................................... 8
1.3. Muestreo de agua residual ................................................................................................................. 9
1.3.1. Muestras simples. ....................................................................................................................... 9
1.3.2. Muestras compuestas. ............................................................................................................... 9
1.3.3. Ensayo espectrometría de emisión por plasma (ICP). .............................................................10
1.3.4. Marco legal. ..............................................................................................................................11
1.4. Tratamiento de aguas residuales .....................................................................................................13
1.4.1. Tecnologías convencionales de tratamiento. ...........................................................................13
1.5. Operaciones de tratamiento .............................................................................................................14
1.5.1. Pre-tratamiento. ........................................................................................................................14
1.5.2. Tratamiento primario. ...............................................................................................................14
1.5.3. Tratamiento secundario. ...........................................................................................................14
1.5.3.1. Sedimentación secundaria. ..................................................................................................14
1.5.4. Desinfección o tratamiento terciario. ........................................................................................15
1.6. Filtración a través de membranas. ...................................................................................................15
1.6.1. Operación con membranas. .....................................................................................................16
1.6.1.1. Microfiltración. ......................................................................................................................16
1.6.1.2. Nanofiltración. .......................................................................................................................17
1.6.1.3. Ultrafiltración. ........................................................................................................................17
1.6.2. Material de membranas. ...........................................................................................................17
1.6.3. Configuración de módulos. .......................................................................................................19
1.6.3.1. Fibra hueca. ..........................................................................................................................19
vii
1.6.3.2. Tubular. ................................................................................................................................20
1.6.3.3. Enrollado en espiral. .............................................................................................................20
1.6.3.4. Hoja plana. ...........................................................................................................................20
1.6.3.5. Configuración sumergida. ....................................................................................................20
1.6.4. Ensuciamiento. .........................................................................................................................22
1.6.5. Retrolavado. .............................................................................................................................23
1.6.6. Dirección del flujo a través de las fibras. ..................................................................................23
1.6.7. Régimen de flujo. ......................................................................................................................23
1.7. Grado de remoción. ..........................................................................................................................25
1.8. Variables a calcular para el diseño ..................................................................................................29
1.8.1. Pre tratamiento. ........................................................................................................................29
1.8.1.1. Diseño de rejas. ....................................................................................................................29
1.8.2. Tratamiento primario. ...............................................................................................................31
1.8.2.1. Tanque de sedimentación primario. .....................................................................................31
1.8.3. Tratamiento secundario. ...........................................................................................................33
1.8.3.1. Tanque de sedimentación secundario. ................................................................................33
1.8.4. Tratamiento terciario. ................................................................................................................35
1.8.4.1. Filtros de membrana de microfiltración. ...............................................................................35
1.8.4.2. Filtro de membrana de ultrafiltración. ...................................................................................39
CAPÍTULO II ............................................................................................................................. 41
METODOLOGÍA ....................................................................................................................... 41
2.1. Selección del área de estudio ..........................................................................................................42
2.2. Recolección y análisis de muestras .................................................................................................43
2.2.1. Muestras de agua. ....................................................................................................................43
2.2.2. Caracterización de agua. .........................................................................................................43
2.3. Diseño hidrosanitario ........................................................................................................................44
2.3.1. Diseño de rejillas. .....................................................................................................................44
2.3.2. Tanque sedimentador primario. ...............................................................................................44
2.3.3. Tanque sedimentador secundario. ...........................................................................................45
2.3.4. Reactor de membrana de microfiltración. ................................................................................47
2.3.5. Reactor de membrana de ultrafiltración. ..................................................................................49
2.3.6. Rendimiento de tratamiento de agua residual. ........................................................................52
2.3.7. Análisis de precios unitarios. ....................................................................................................54
CAPÍTULO III ............................................................................................................................ 55
RESULTADO Y ANÁLISIS ....................................................................................................... 55
3.1. Características de aguas residuales industriales .............................................................................56
3.2. Caracterización de agua del río Amarillo .........................................................................................56
3.3. Dimensionamiento de unidades de tratamiento ...............................................................................58
3.3.1. Sedimentador secundario. .......................................................................................................58
3.3.2. Reactor de membrana de microfiltración. ................................................................................59
3.3.3. Reactor de membrana de ultrafiltración. ..................................................................................61
3.4. Propuesta .........................................................................................................................................62
3.5. Remoción por unidad de tratamiento ...............................................................................................63
3.6. Análisis de factibilidad económica ....................................................................................................64
CAPÍTULO IV ........................................................................................................................... 67
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 67
CONCLUSIONES .........................................................................................................................................68
RECOMENDACIONES ................................................................................................................................70
viii
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 71
ANEXOS ................................................................................................................................... 74
ANEXO 1: Planos .........................................................................................................................................75
ANEXO 2: Resultado análisis de agua. .......................................................................................................80
ANEXO 3: Fotografías. .................................................................................................................................82
ANEXO 4: Hojas de cálculo de diseño. ........................................................................................................85
ANEXO 5: Especificaciones técnicas membranas.......................................................................................93
ANEXO 6: Análisis de precios unitarios. ......................................................................................................99
ix
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce. .............................................................12
Tabla 1.2. Materiales de fabricación para membranas de Microfiltración y Ultrafiltración. ...........18
Tabla 1.3. Comparación de configuraciones de membrana de fibra hueca. ...................................25
Tabla 1.4. Criterios de diseño de rejas y rejillas. .................................................................................29
Tabla 1.5. Criterios de diseño de tanque sedimentador primario. ....................................................31
Tabla 1.6. Criterios de diseño de tanque sedimentador secundario. ...............................................35
Tabla 1.7. Criterios de diseño de sistemas de microfiltración y ultrafiltración. ................................40
Tabla 2.1. Coordenadas de estudio. ......................................................................................................43
Tabla 2.2. Métodos de análisis de parámetros físico-químico para aguas residuales. .................44
Tabla 2.3. Dimensiones relavera. ...........................................................................................................45
Tabla 2.4. Contaminantes metales pesados. .......................................................................................53
Tabla 3.1. Resultados análisis de agua residual industrial. ...............................................................56
Tabla 3.2. Resultados análisis de agua del río Amarillo. ....................................................................57
Tabla 3.3. Valores constructivos sedimentador secundario. ..............................................................59
Tabla 3.4. Valores constructivos reactor de microfiltración. ...............................................................60
Tabla 3.5. Valores constructivos reactor de Ultrafiltración. ................................................................62
Tabla 3.6. Valores teóricos de remoción de Implantación 1. .............................................................63
Tabla 3.7. Valores teóricos de emoción de Implantación 2. ..............................................................64
Tabla 3.8. Análisis económico de implantación 1. ...............................................................................65
Tabla 3.9. Análisis económico de implantación 2. ...............................................................................65
x
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1. Esquema de decantación de partículas granulares en flujo horizontal. .................. 15
Figura 1.2. Diagrama de proceso de separación de membrana. .............................................. 16
Figura 1.3. Esquema de rango de tamaño de poro de membranas. ......................................... 17
Figura 1.4. Imagen de módulo de membrana de fibra hueca. .................................................. 19
Figura 1.5. Imagen de módulo de membrana tubular. .............................................................. 20
Figura 1.6. Imagen de módulo de membrana sumergida. ........................................................ 21
Figura 1.7. Esquema de mecanismos de ensuciamiento de membrana. .................................. 22
Figura 1.8. Esquema de dirección del flujo a través de las membranas. .................................. 24
Figura 1.9. Representación esquemática de la formación de macromoléculas. ....................... 27
Figura 1.10. Esquema de un proceso PSU (Polymer Supported Ultrafiltration) ideal................ 28
Figura 2.1. Imagen de área de estudio. .................................................................................... 42
Figura 2.2. Imagen de relavera. ............................................................................................... 45
Figura 3.1. Esquema toma de muestras de agua de río Amarillo. ............................................ 57
Figura 3.2. Esquema sedimentador secundario. ...................................................................... 59
Figura 3.3. Esquema módulo de membrana de microfiltración. ................................................ 60
Figura 3.4. Esquema de módulo de membrana de ultrafiltración. ............................................. 61
Figura 3.5. Diagrama de implantación 1. .................................................................................. 62
Figura 3.6. Diagrama de implantación 2. .................................................................................. 62
Figura 3.7. Esquema de implantación 1. .................................................................................. 63
Figura 3.8. Esquema de implantación 2. .................................................................................. 64
1
RESUMEN
El diseño de la planta piloto de depuración de agua residual utilizando tecnología convencional y
tecnología de membrana se realizó considerando el caudal de alimentación de 40 m³/d. Se partió
con la toma de muestras de agua residual industrial de la planta de beneficio “LEON” del cantón
Portovelo provincia de El Oro, los mismos que presentaban altos contenidos de Aluminio 38,71
mg/L, Calcio 253,93 mg/L, Cadmio 0,38 mg/L, Manganeso 15,51 mg/L, Mercurio 4,35 mg/L y
Plomo 4,22 mg/L. Los metales pesados que se encuentran en el agua residual serán removidos
utilizando tecnología convencional y tecnología de filtración a través de membranas que
presentan valores teóricos de remoción de 22 y 91%.
El desarrollo de la investigación consistió en el diseño de la planta piloto de depuración por unidad
de tratamiento secundario (sedimentador) y terciario (microfiltración, ultrafiltración) para
considerar 2 alternativas de implantación relacionando costo y beneficio.
Con los valores teóricos de remoción obtenidos se determinó que la tecnología de membranas
es sencilla, ahorra espacio y produce agua de buena calidad para ser vertida en un cuerpo
receptor o ser reutilizada.
PALABRAS CLAVES: Planta piloto, tecnología convencional, membranas de microfiltración,
membranas de ultrafiltración.
2
ABSTRACT
The design of the pilot plant for wastewater treatment using conventional technology and
membrane technology was carried out considering the flow rate of 40 m³/d. It started with the
sampling of industrial wastewater from “LEON´s” beneficiation plant in Portovelo´s canton of El
Oro province, which had high contents of Aluminum 38,71 mg/L, Calcium 253,93 mg/L, Cadmium
0,38 mg/L, Manganese 15,51 mg/L, Mercury 4,35 mg/L and Plumb 4,22 mg/L. The heavy metals
found in the wastewater will be removed using conventional technology and filtration technology
through membranes that have theoretical removal values of 22 and 91%.
The development of the research consisted in the design of the pilot plant for treatment by
secondary treatment unit (sedimentation) and tertiary (microfiltration, ultrafiltration) to consider 2
alternatives of implantation relating cost and benefit.
With the theoretical removal values obtained, it was determined that the membrane technology is
simple, saves space and produces good quality water to be poured into a receiving body or be
reused.
KEYWORDS: Pilot plant, conventional technology, microfiltration membranes, ultrafiltration
membranes.
3
INTRODUCCIÓN
En un mundo donde la demanda de agua dulce está en constante aumento y los escasos recursos
hídricos se ven cada vez más exigidos por la captación excesiva, la contaminación y el cambio
climático, sería impensable no brindar una mejor gestión de las aguas residuales. Se estima que
en el mundo más del 80 % de las aguas residuales (95% en algunos países en desarrollo) se
vierte al medio ambiente sin tratamiento alguno (ONU, 2017).
La reutilización de aguas residuales se está convirtiendo en un objetivo especialmente importante
en aquellas zonas donde el recurso agua es escaso (Gómez-López, Bayo, García-Cascales, &
Angosto, 2009)
La depuración de agua residual debe cumplir con la eliminación de las características indeseables
en un grado igual o menor del determinado por el tratamiento aplicado para cumplir con los
requisitos de calidad del cuerpo receptor (Código Ecuatoriano de la Construcción, 1992). La
depuración de aguas residuales industriales es importante porque al no hacerlo puede ser
vehículo de enfermedades entre la población. Es necesario efectuar su tratamiento de forma que
no existan problemas de salud (González Olabarría, 2013).
Históricamente, el saneamiento en Ecuador ha estado relegado a un segundo plano. La
intervención de los distintos gobiernos estuvo más orientada a la mejora de la cobertura en agua
potable, por lo que se ha acumulado una brecha importante entre estos servicios (Latinosan,
2007). Al referirnos a tratamiento de desechos líquidos urbano e industrial, en Ecuador se conoce
que solo el 7% de estos desechos es tratado antes de ser vertido en los ríos, quebradas y otros
sitios (CEPAL, 2012).
La contaminación hídrica se considera un problema grave dado que aguas abajo de los puntos
de descarga existen comunidades que se abastecen del agua de los ríos Desde ahí parte la
importancia de contar con plantas de depuración de agua especialmente si son industriales.
Las aguas residuales industriales contienen elementos peligrosos como metales pesados,
insecticidas, grasas y aceites, sólidos suspendidos, que al entrar en contacto con el consumidor
pueden derivar en enfermedades peligrosas e incluso la muerte.
Las tecnologías convencionales son una alternativa por su funcionamiento secuencial entre
unidades de tratamiento y el espacio necesario para ser implantadas, para conocer su
rendimiento es necesario la experimentación, que se puede realizar mediante plantas piloto que
permiten evaluar el funcionamiento y su eficiencia.
4
“Una membrana puede definirse como una película delgada que separa dos fases y que actúa
como una barrera selectiva al transporte de materia” (Eduardo, Mesa, & Luis, 2006). Es decir que
las membranas permiten separar elementos existentes en fluidos siempre y cuando estos
elementos presenten tamaños nominales superiores a los tamaños de poros de las membranas.
El objetivo general es el diseño de una planta piloto depuradora de agua residual utilizando
tecnología convencional y tecnología de membrana, que pueda ser construida e implantada para
de manera experimental obtener resultados de remoción. Los objetivos específicos buscan
determinar el área de estudio, con ello poder caracterizar el agua residual industrial. Dado que
las plantas de beneficio se encuentran ubicadas a las riberas del río, es necesario determinar las
características de calidad de agua. Para determinar las características de las muestras se
ejecutarán ensayos físico-químicos de laboratorio para ser comparados con los límites permitidos
por el Acuerdo Ministerial N°.028 del Libo VI del Texto Unificado de Legislación Secundaria del
Ministerio del Ambiental (TULSMA, 2015).
Se considerará el caudal de diseño como el estipulado en el código ecuatoriano de la construcción
(C.E.C, 1992) para plantas piloto, el diseño y dimensionamiento de cada uno de las unidades de
depuración será en función de la cantidad de contaminantes que deben ser eliminados. Los
valores de remoción por unidad de tratamiento se basan en datos teóricos que permitirán conocer
el rendimiento de la planta.
La metodología utilizada constará del análisis de las muestras de agua tanto residual industrial
como del agua del cauce. Los parámetros físico-químicos se realizarán según el manual de
métodos estándar para análisis de agua y aguas residuales (SMEWW, 2017; por sus siglas en
ingles), en los laboratorios de aguas de la UMAPAL y los elementos pesados se determinarán
con el ensayo de Espectrometría de emisión por plasma (ICP).
En el capítulo I se expondrá las generalidades que abarca todo lo concerniente a caracterización
de las muestras del agua residual, del agua del cauce y sus límites, así como también los
diferentes procesos de depuración a ser considerados. El capítulo II contendrá la metodología
empleada, la caracterización de las aguas y el dimensionamiento de la planta. En el capítulo III
se dispondrá de los resultados de diseño, los valores de dimensionamiento de las unidades de
tratamiento, los resultados de la caracterización de las muestras de agua residuales y aguas del
cauce. El capítulo IV presenta las discusiones de resultados. El trabajo termina con conclusiones
y recomendaciones basándonos en lo desarrollado.
5
CAPÍTULO I
ESTADO DEL ARTE
6
1.1. Generalidades
Una planta piloto de depuración de agua, es el equipo que permite simular él o los procesos que
se emplearían en una construcción a escala real. El diseño facilita la instalación, operación y
manipulación sin la necesidad de tener una corriente permanente de entrada de agua a sus
operaciones.
Entre los propósitos de las plantas pilotos se consideran (Randtke & Horsley, 2012):
Comparar los procesos de tratamiento alternativos.
Investigar posibles modificaciones de procesos.
Evaluar nuevos procesos o aplicaciones de los procesos existentes.
Establecer criterios de diseño para plantas a escala real.
1.2. Aguas residuales
Las aguas residuales son aquellas que provienen de la actividad del hombre, de los animales y
de las precipitaciones, que son recolectadas por un sistema de alcantarillado o vertidas
directamente al ambiente (Lascano Carreño, 2016, pág. 232). Las aguas residuales, se definen
como el resultado de la utilización del agua para actividades diarias con fines domésticos e
industriales.
1.2.1. Clasificación de las aguas residuales.
Las aguas residuales se clasifican según su utilización y pueden ser domésticas e industriales.
Las domésticas son aquellas que resultan de la utilización dentro del hogar, oficina, escuela,
parques, y que pueden contener contaminantes en baja concentración. Las aguas residuales
industriales son el resultado de la utilización del agua en fábricas, lavadoras de autos, e industrias
en general de alto grado de contaminación.
1.2.2. Aguas residuales Industriales de minería.
Estas aguas provenientes de las distintas industrias que existen generalmente fuera de las áreas
urbanas cuyo vertimiento sigue las normas sobre las descargas industriales, relacionadas
principalmente con la carga orgánica (CO), aceites y grasas, temperatura, pH y sustancias
recalcitrantes o xenobióticas (Lascano Carreño, 2016, pág. 233).
7
Los efluentes procedentes de las plantas de beneficio se consideran los más contaminantes y de
mayor riesgo para su disposición, debido que son constituidos en mayoría por metales pesados
como el plomo, mercurio, cadmio, zinc, etc., y metaloides antimonio y el arsénico. Todos estos
residuos son tóxicos, mutagénicos, carcinogénicos y teratógenicos tanto para la biota acuática
como para el hombre (Lascano Carreño, 2016, pág. 233).
1.2.3. Características de las aguas residuales industriales de minería.
La caracterización de aguas residuales industriales permite conocer la calidad del líquido y el
tratamiento que debe tener antes de ser reutilizado o vertido en un cuerpo receptor para que
cumpla con los parámetros de ley.
1.2.4. Propiedades físico-químico.
1.2.4.1. Ph.
“Se define como el grado de acidez o alcalinidad que posee el agua, que depende de la
concentración de iones de hidrógeno presentes” (Lascano Carreño, 2016, pág. 237).
1.2.4.2. Sólidos.
Son partículas visibles y coloidales que se encuentran en la masa de agua y conformados
principalmente de materia orgánica, células de organismos vivos y muertos, partículas de fibras,
sustancias químicas disueltas orgánicas e inorgánicas (Lascano Carreño, 2016)
1.2.4.3. Temperatura.
Es una variable física importante en la calidad del agua, porque influye en la solubilidad de gases
y sales, la cinética de las reacciones químicas, el desplazamiento de equilibrios químicos, la
tensión superficial y el desarrollo de organismos presentes en el agua (Orozco B., Pérez S.,
González D., Rodriguez V., & Alfayate B., 2011, pág. 68).
1.2.4.4. Sulfatos.
Son solubles en el agua excepto algunos sulfatos metálicos, y se considera como un compuesto
permanente en el agua; Estas sustancias se incorporan al medio ambiente como resultado de la
combustión de combustibles fósiles y actividades industriales. Sin embargo, una gran cantidad
retornan al suelo y al agua por precipitación de lluvia ácida como resultado de la combinación del
trióxido de azufre con vapor de agua (Valencia Monedero, 2016, pág. 40).
8
1.2.5. Componentes orgánicos.
1.2.5.1. Demanda bioquímica de oxígeno (BDO).
Es una técnica analítica utilizada para cuantificar la cantidad de materia orgánica presente en las
aguas residuales, basada en la cantidad de oxígeno consumido por microorganismos en la
oxidación de la materia orgánica (Valencia Monedero, 2016, pág. 31).
1.2.5.2. Demanda química de oxígeno (DQO).
“Es la medida de oxígeno químicamente equivalente a la materia orgánica oxidable mediante un
agente químico oxidante fuerte” (Romero R., 2014, pág. 54).
La diferencia con la demanda bioquímica de oxígeno radica en el contenido de sustancias cuya
oxidación ocurre por la vía química y no por procesos biológicos. Este ensayo es importante en
la evaluación de aguas residuales industriales, usualmente se debe tener una relación DBO/DQO
para conocer el grado de tratamiento requerido (Valencia Monedero, 2016).
1.2.6. Componentes inorgánicos.
1.2.6.1. Metales pesados.
La presencia de metales, no metales y metaloides se asocia con la actividad industrial, agrícola
y lixiviados. Los metales más conocidos en aguas residuales son el hierro, plata, aluminio, estaño,
manganeso y bario. Los metales pesados son el zinc, níquel, cobre, cromo, plomo, mercurio y
cadmio (Valencia Monedero, 2016, pág. 33).
Los metales pesados presentes en el agua residual industrial es resultado de los procesos de
trituración del material proveniente de las minas, y la cianuración para la extracción de metales
como el oro y la plata.
El daño que producen o la necesidad de estos elementos en algunos procesos naturales así como
también si procedencia se presentan a continuación (Valencia M., 2016):
El Zinc se presenta en escorrentías procedentes de cubiertas y drenaje de minas,
requerido en el metabolismo humano para el sistema enzimático, aunque en elevadas
cantidades puede provocar problemas de salud. En plantas sirve para la fotosíntesis y
síntesis de DNA, es tóxico para macro invertebrados bentónicos.
9
El Níquel se considera un micro nutriente requerido para el crecimiento, pero puede ser
tóxico en elevadas cantidades, se presenta en algunas bebidas alcohólicas con valores
entre 50 y 100 mg/L.
El manganeso es importante para la fotosíntesis vegetal y como enzima para la
respiración.
El cobre es importante en la síntesis de proteínas, en altas dosis puede provocar
problemas gástricos, daños hepáticos y renales.
El cromo trivalente es esencial en el metabolismo, a diferencia el cromo hexavalente
puede provocar intoxicaciones, por ello el cromo total se debe reducir.
Los efectos del plomo se relacionan a trastornos neurológicos mayormente en personas
jóvenes y niños.
El mercurio como mercurio metílico es producto del metabolismo de microorganismos
anaeróbicos. “El mercurio es neurotóxico y causa trastornos renales” (Valencia Monedero,
2016, pág. 39).
El cadmio es tóxico para macro invertebrados, en el ser humano afecta provocando
disfunción del riñón, hipertensión y alteración de la función hepática.
Los metales pesados son considerados entre los contaminantes más dañinos debido a su
toxicidad para los humanos. Dentro de ellos los metales de transición y algunos metaloides son
los contaminantes importantes como el arsénico, el selenio y el antimonio (Manahan, 2007).
1.3. Muestreo de agua residual
1.3.1. Muestras simples.
Es la recolección de unidades de muestras en puntos únicos donde se puede asegurar que sus
características físicas, químicas y microbiológicas no cambiaran a lo largo del tiempo, permiten
determinar parámetros que serán constantes como pH, temperatura, color.
1.3.2. Muestras compuestas.
Son el resultado de la mezcla de varias muestras simples que deben ser tomadas durante el
mismo día o de la jornada de labor en caso de ser industrial, en un mismo punto para analizar las
características del agua. El intervalo de tiempo del muestreo debe ser el mismo para cada una
de las tomas. Al final de la recolección se hará la mezcla.
10
Es necesario que las alícuotas y muestras sean almacenadas y refrigeradas para conservar sus
propiedades hasta el final de la jornada de recolección.
El volumen de cada alícuota será en función del volumen total que se desea de muestra y de
cada caudal de recolección. Para determinar el volumen se recurre a la formula siguiente (Sierra,
2011).
𝑽𝒊 =𝑸𝒊 ∗ 𝑽
𝑸𝒑 ∗ 𝑵𝒐
Ec. (1)
Donde:
V: Volumen total de la muestra compuesta (ml)
Qi: Caudal instantáneo de cada alícuota (m³/s)
Qp: Caudal promedio del periodo de muestreo (m³/s)
Vi: Volumen de cada alícuota (ml)
N₀: Número de muestras recolectadas durante el periodo de muestreo.
1.3.3. Ensayo espectrometría de emisión por plasma (ICP).
El ensayo ICP determinar la concentración de elementos químicos como: sodio, potasio, calcio,
magnesio, fosforo, boro, aluminio, antimonio, arsénico, berilio, bismuto, cadmio, cromo, cobalto,
cobre, hierro, plomo, litio, manganeso, azufre, molibdeno, níquel, selenio, estroncio, talio, titanio,
vanadio, rubidio y zinc, en muestras líquidas y sólidas. (Laboratorio de Ionónica., 2013).
El método está basado en la medición de la emisión atómica por medio de una técnica de
espectroscopia óptica. Las muestras ebullicionan, un plasma de radiofrecuencia genera
espectros de líneas de emisión atómica, los haces de luz son dispersados por un espectrómetro
de red de difracción y los detectores se encargan de medir las intensidades de las líneas. Las
señales originadas en los detectores se procesan y controlan mediante un sistema informático
(Laboratorio de Ionónica., 2013, pág. 2).
Para su aplicación es necesario primero calibrar el equipo con la utilización de estándares de
cada elemento a ser analizado, este proceso se lo realiza determinando la cantidad de
concentración que pueda tener el agua, dicha calibración se lo hace mediante la siguiente
ecuación (Quintuña, 2017):
11
𝑽𝟏 =𝑪𝟐 𝒙 𝑽𝟐
𝑪𝟏
Ec. (2)
Donde:
V1: Volumen de estándar de elemento (ml)
V2: Volumen de probeta (ml)
C1: Concentración de estándar (ppm)
C2: Concentración de estándar deseado (ppm)
1.3.4. Marco legal.
CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR. Publicada en el Registro Oficial
N°449 del 20 de octubre del 2008.
Título VII: Régimen del buen vivir. Capítulo segundo: Biodiversidad y recursos naturales.
Sección Sexta: Agua.
Art. 411.- El Estado garantizará la conservación, recuperación y manejo integral de los
recursos hídricos y caudales ecológicos asociados al ciclo hidrológico. Se regulará toda
actividad que pueda afectar la calidad y cantidad de agua, y el equilibrio de los
ecosistemas, en especial en las fuentes y zonas de recarga de agua.
Art. 412.- La autoridad a cargo de la gestión del agua será responsable de su planificación,
regulación y control. Esta autoridad cooperará y se coordinará con la que tenga a su cargo
la gestión ambiental para garantizar el manejo del agua con un enfoque eco sistémico.
Acuerdo Ministerial No. 028. Sustituyese el libro Vi del Texto Unificado de Legislación ambiental
para el agua residual.
La tabla 1.1 muestra las concentraciones máximas permisibles que debe contener un líquido
antes de ser vertido sobre un cuerpo de agua dulce. Estos parámetros son la guía utilizada para
definir el tipo de tratamiento que necesita el agua residual industrial.
12
Tabla 1.1. Límites de descarga a un cuerpo de agua dulce
Parámetros Expresado como Unidad Límite máximo
permisible
Aceite y Grasas Sust. Soluble en hexano mg/L 30,0
Alkil mercurio mg/L No detectable
Aluminio Al mg/L 5,0
Arsénico total As mg/L 0,1
Bario Ba mg/L 2,0
Boro total B mg/L 2,0
Cadmio Cd mg/L 0,02
Cianuro total CN ̄ mg/L 0,1
Cinc Zn mg/L 5,0
Cloro activo Cl mg/L 0,5
Cloroformo Ext. Carbón cloroformo ECC
mg/L 0,1
Cloruros Cl ̄ mg/L 1000
Cobre Cu mg/L 1,0
Cobalto Co mg/L 0,5
Coliformes Fecales NMP NMP/100 ml 10000
Color real Color real u. color Inapreciable en dilución
Compuestos fenólicos Fenol mg/L 0,2
Cromo hexavalente 𝑪𝒓+𝟔 mg/L 0,5
Demanda Bioquímica de Oxígeno (5 días)
DBO5 mg/L 100
Demanda Química de Oxígeno
DQO mg/L 200
Estaño Sn mg/L 5,0
Fluoruros F mg/L 5,0
Fósforo total P mg/L 10,0
Hierro total Fe mg/L 10,0
Hidrocarburos totales de petróleo
TPH mg/L 20,0
Manganeso total Mn mg/L 2,0
Materia flotante Visible Ausencia
13
Mercurio total Hg mg/L 0,005
Níquel Ni mg/L 2,0
Nitrógeno amoniacal N mg/L 30,0
Nitrógeno total kjedahl N mg/L 50,0
Compuestos organoclorados
Organoclorados totales mg/L 0,05
Compuestos Organofosforados
Organofosforados totales mg/L 0,1
Plata Ag mg/L 0,1
Plomo Pb mg/L 0,2
Potencial de Hidrogeno pH 6 – 9
Selenio Se mg/L 0,1
Sólidos suspendidos totales
SST mg/L 130
Sólidos totales ST mg/L 1600
Sulfatos SO4 ̄ ² mg/L 1000
Sulfuros S ̄ ² mg/L 0,5
Temperatura °C Condición natural
Tensoáctivos Activas al azul de metileno mg/L 0,5
Tetracloruro de carbono Tetracloruro de carbono mg/L 1,0
Fuente: Acuerdo Ministerial No. 028 (TULSMA), 2015 Elaboración: El autor
1.4. Tratamiento de aguas residuales
El tratamiento de aguas residuales busca mejorar las características de un líquido afluente antes
de ser vertido a un cuerpo receptor o previo a ser reutilizado. Su tratamiento es necesario por el
alto contenido de parásitos y metales pesados que son nocivos para la vida acuática, silvestre y
de seres humanos.
1.4.1. Tecnologías convencionales de tratamiento.
Las tecnologías convencionales son seleccionadas por su forma de operación secuencial entre
procesos y su reducido espacio para implantar. Para su funcionamiento es necesario la adición
de un dispositivo impulsor de energía que permita conseguir las presiones requeridas para la
operación.
14
1.5. Operaciones de tratamiento
1.5.1. Pre-tratamiento.
Se considera como pre-tratamiento aquel que permite la remoción de elementos que puedan
impedir el correcto funcionamiento de los procesos siguientes, incluyendo partículas de tamaños
grandes que puedan obstruir el paso del afluente, o aquellos que puedan presentar un riesgo
para los procesos biológicos como natas de grasas y aceites. Entre los procesos de pre-
tratamiento se considera las rejillas, desarenadores, desengrasadores, procesos de
homogenización del afluente, y el ajuste de pH (Orozco B. et al., 2011).
Los efluentes industriales pueden requerir adicionalmente pretratamiento físico-químico para la
eliminación de amoniaco-nitrógeno (extracción con aire), ácidos/bases (neutralización), metales
pesados (oxidación/reducción, precipitación) o aceites (flotación de aire disuelto) (Mihelcic &
Zimmerman, 2012, pág. 466).
1.5.2. Tratamiento primario.
El objetivo del tratamiento primario es el reducir los sólidos suspendidos y material flotante que
se encuentran en el agua después del pre-tratamiento todavía. Este tratamiento consiste en
tanques sedimentadores primarios.
Según el código ecuatoriano de la construcción en su capítulo 10 (1992), el porcentaje de
remoción tanto de DBO como de sólidos suspendidos es del 25-40% y del 40-70%
respectivamente.
1.5.3. Tratamiento secundario.
El tratamiento secundario busca eliminar materia orgánica e inorgánica y evita la acumulación de
lodos, para asegurar la estabilidad del sistema (Valencia Monedero, 2016). Para el caso de
desechos industriales los procesos secundarios son aquellos procesos físico-químico que se
diseñen sin tratamiento biológico (Código Ecuatoriano de la Construcción, 1992).
1.5.3.1. Sedimentación secundaria.
La sedimentación secundaria es el proceso que separa el floc procedente de los reactores
biológicos en los procesos de lodos activados. Esta unidad permite que el retorno de lodo se
realice y garantiza obtener un efluente de buena calidad. La sedimentación secundaria ocurre en
presencia de concentraciones altas de sólidos en suspensión. El proceso que gobierna es el
15
arrastre de las partículas que se comportan como una masa la cual comprime el material que se
acumula en el fondo del depósito de sedimentación (Valencia Monedero, 2016, pág. 84).
El modelo ideal de sedimentador secundario está constituido por 4 zonas (Sánchez M., 2010,
pág. 10):
Zona de entrada.
Zona de sedimentación.
Zona de salida.
Zona de lodos.
Figura 1.1 Esquema de decantación de partículas granulares en flujo horizontal
Fuente: Carrasco, 2010 Elaboración: Carrasco, 2010
1.5.4. Desinfección o tratamiento terciario.
Son unidades operacionales y de procesos químicos y biológicos que remueven DBO, nutrientes,
patógenos, parásitos y algunas sustancias tóxicas (Lascano Carreño, 2016, pág. 263).
Su objetivo es conseguir una calidad de efluente superior a la del tratamiento secundario,
usualmente por medio de filtración granular, filtración superficial, o membrana. El proceso de
desinfección también es comúnmente usado en el tratamiento terciario. La remoción de nutrientes
es a menudo incluida en esta fase.
1.6. Filtración a través de membranas.
La filtración con membranas es un proceso de tratamiento basado en la separación física de
material particulado y coloidal del agua con el uso de una membrana semipermeable. Estos
procesos pueden ser utilizados para producir agua potable, para el tratamiento de aguas
16
residuales industriales antes de ser descargadas o reutilizadas (Comisión Nacional del Agua
México, 2007, pág.264). Los procesos de membrana involucran agua bombeada a presión,
llamada agua de alimentación, hacia un albergue que contiene una membrana, en donde el agua
que traspasa se conoce como permeado (Mihelcic & Zimmerman, 2012, pág. 443).
La filtración se da cuando el agua es forzada a través de una pared delgada de material poroso.
El medio filtrante no está tejido ni es fibroso como la tela, sino que es una masa continua con
vacíos tortuosos que se interconectan (Crittenden, Trussell, & Hand, 2012, pág. 827). Su
funcionamiento es similar a los filtros granulares y, tiene 2 etapas de operación. La primera es la
etapa de filtración y la segunda es la etapa de retro lavado, que sirve para eliminar el material
que se deposita en la superficie.
La tecnología de membrana es relativamente nueva en el tratamiento de agua, más utilizada en
la producción de agua potable, o en la desalinización del agua de mar, en cuanto al tratamiento
de aguas residuales, su utilización se ve reducida por el problema de ensuciamiento y su trabajo
de limpieza. La tecnología de membrana es ventajosa ya que trabaja sin la necesidad de incluir
productos químicos para su funcionamiento, y la energía utilizada es relativamente baja
comparada con otros procesos.
Figura 1.2. Diagrama de proceso de separación de membrana Fuente: Mihelcic & Zimmerman, 2012 Elaboración: Mihelcic & Zimmerman, 2012
1.6.1. Operación con membranas.
1.6.1.1. Microfiltración.
La microfiltración separa partículas del agua, como microorganismos y material suspendido,
dejando pasar sustancias disueltas y agua clara. Se puede considerar como una separación
mediante membranas porosas con tamaño de poro entre 0.1 y 0.2 um, una capacidad de
17
retención mayor de 100000 daltons y presión baja de operación de 20 a 275 kPa (Romero R.,
2006, pág. 387).
1.6.1.2. Nanofiltración.
Las membranas de nanofiltración son membranas semipermeables de alta presión que pueden
remover partículas de hasta 0.001 um, 1nm, 10 ̄⁹m, colocándolo entre el proceso de ultrafiltración
y ósmosis inversa. Los nanofiltros operan a presiones de 345-1034 kPa (Romero R., 2006, pág.
386).
1.6.1.3. Ultrafiltración.
La ultrafiltración ubicada entre la nano y la microfiltración, remueve turbidez, microorganismos y
moléculas orgánicas grandes que posean masa molecular mayor a 1000 mol. Las membranas
de ultrafiltración trabajan con presiones entre 20 y 275 kPa, permiten el paso de iones. (Romero
R., 2006, pág 387).
Figura 1.3. Esquema de rango de tamaño de poro de membranas
Fuente: Li, Matsuura, & Ho, 2008 Elaboración: Li, Matsuura, & Ho, 2008
1.6.2. Material de membranas.
Las membranas pueden componerse de materiales sintéticos o naturales. Los materiales
naturales son: acetato de celulosa, diacetato de celulosa y una mezcla de diacetato y triacetato.
Los materiales sintéticos pueden ser: poliamida, polisulfona, acrilonitrilo, polietersulfona, nylon y
polímeros de polipropileno (Mihelcic & Zimmerman, 2012, pág. 444-445). Los materiales más
usados para las membranas de microfiltración (MF) y ultrafiltración (UF) se muestran en la tabla
1.2.
18
Tabla 1.2. Materiales de fabricación para membranas de microfiltración y ultrafiltración
Membrana MF UF
Orgánico
Polímero de acrilonitrilo X X
Acetato de celulosa orgánico X X
Nitrato de celulosa (CN) X
Ésteres de celulosa mixtos X
Celulosa regenerada X X
Nylon X
Poliamida (poliamida aromática, copoliamida, hidrazida de poliamida)
X X
Poliacrilonitrilo (PAN) X
Polisulfona (PS) X X
Polisulfona hidrofílica X
Polieletrolito complejos X
Poliéster X
Poliéter sulfona (PES) X X
Policarbonato (seguimiento grabado al agua fuerte) X X
Tereftalato de polietileno (PET) (seguimiento grabado al agua fuerte)
X X
Poliimida X
Polietileno (PE) X
Polipropileno (PP) X
Politetrafluoroetileno (PTFE) X X
Fluoruro de polivinilideno (PVDF) X
Politetrafluoroetileno (teflón) cloruro de polivinilo (PVC) X X
Inorgánico
Alúmina X
Óxido de aluminio X
Zirconia (ZrO2) – carbono X
Zirconia (ZrO2) – Ácido poliacrílico X
Titania X X
Ceria (CeO2) X
Vidrio (SiO2) X X
Acero inoxidable X
Paladio (PD) y su aleación X
Fuente: Li, Matsuura, & Ho, 2008 Elaboración: El autor
19
Las membranas de material inorgánico presentan ciertas ventajas en su uso, tales como:
o No reaccionan a productos químicos.
o Pueden trabajar a temperaturas altas (350°).
o El rango de pH del afluente es mayor.
o La presión transmembrana puede llegar a 10 bar.
o El mantenimiento se realiza con frecuencia sin desgastar sus propiedades.
o Su vida útil es superior a las orgánicas.
El tamaño de poro es un limitante del material inorgánico de la membrana ya que son perfectas
para microfiltración (MF) y ultrafiltración (UF), pero difícil de conseguir para nanofiltración (NF) y
ósmosis inversa (OI), además de que su precio es superior que las membranas de material
orgánico.
1.6.3. Configuración de módulos.
Los módulos son estructuras que contienen membranas con áreas y configuraciones específicas
cuyo diseño se basa en determinar cuántas unidades de módulos se requieren para cumplir con
el área necesaria de filtración. Los módulos pueden configurarse de las siguientes formas:
1.6.3.1. Fibra hueca.
Es la configuración más común para las membranas de microfiltración y ultrafiltración; posee un
diámetro entre 0.5 y 1.5 mm. Está compuesto por miles de fibras huecas que se empaquetan en
un módulo. La ventaja de su utilización es evitar un pre-tratamiento extenso, porque la limpieza
se consigue por contraflujo del agua de permeado (agua resultado) para eliminar las partículas
sobre la superficie de la membrana (Li et al., 2008, pág. 136).
Figura 1.4. Imagen de módulo de membrana de fibra hueca Fuente: Li, Matsuura, & Ho, 2008 Elaboración: Li, Matsuura, & Ho, 2008
20
1.6.3.2. Tubular.
Es una configuración similar a la fibra hueca, pero con tubos de mayor diámetro (hasta 25mm).
El flujo en el módulo opera de adentro hacia afuera. La ventaja de uso es la facilidad de limpieza
mecánica, aunque su costo es más elevado que un módulo de fibra hueca. Debido a esto, su
utilización es amplia en el tratamiento de aguas residuales industriales (Li et al., 2008, pág. 137).
Figura 1.5. Imagen de módulo de membrana tubular
Fuente: Li, Matsuura, & Ho, 2008 Elaboración: Li, Matsuura, & Ho, 2008
1.6.3.3. Enrollado en espiral.
Esta técnica no es muy común en el tratamiento de agua debido a que no se pueden lavar a
contracorriente. Por eso se necesita un pre-tratamiento extensivo para garantizar un
funcionamiento adecuado. En el mercado, existen longitudes comerciales de 1 o 1.5 m y con un
diámetro de 20 cm (Li et al., 2008, pág. 138).
1.6.3.4. Hoja plana.
Las membranas se moldean como una lámina y se usan como una sola capa o como una pila de
hojas, es común su utilización en plantas pilotos (laboratorio) pero poco común en plantas a
escala industrial. La densidad del embalaje depende del espesor de las hojas (Crittenden et al.,
2012, pág. 829).
1.6.3.5. Configuración sumergida.
Los sistemas sumergidos, son módulos suspendidos en cuencas que contienen agua de
alimentación. Las cuencas se encuentran en contacto con la atmósfera, por lo que la presión de
21
filtración se limita a la presión estática debido a la altura de columna de agua. La presión
transmembrana es impulsada por bomba (Crittenden et al., 2012, pág 832).
Figura 1.6. Imagen de módulo de membrana sumergida
Fuente: Crittenden et al., 2012 Elaboración: Crittenden et al., 2012
Como el agua limpia se extrae del depósito de alimentación a través de las membranas y los
sólidos son devueltos al tanque, la concentración de sólidos será mayor que el agua sin tratar.
Esto puede ser beneficioso si se usa aditivos de tratamiento para la eliminación de contaminantes
disueltos, pero podría ser perjudicial por la carga de sólidos sobre la membrana durante la
filtración. La concentración de sólidos en el afluente se puede definir con la siguiente ecuación
(Crittenden et al., 2012).
𝑪𝒘 = (𝑸𝒇
𝑸𝒘)𝑪𝒇
Ec. (3)
Donde:
Cf: Concentración de sólidos en el afluente (mg/L)
Cw: Concentración de sólidos en el tanque y corriente de desechos (mg/L)
Qf: Caudal de entrada (m³/h)
Qw: Tasa de flujo de desechos (m³/h).
22
1.6.4. Ensuciamiento.
El ensuciamiento es el principal problema de la operación con membranas porque esto reduce la
producción de permeado y la trabajabilidad de las mismas. El ensuciamiento se produce por el
paso del agua y con ello la retención de partículas suspendidas, por eso es necesario el
retrolavado continuo. “Los resultados de un experimento de filtración de agua natural dan muestra
que las membranas pierden aproximadamente la mitad de su capacidad de flujo en solo unas
horas” (Crittenden et al., 2012, pág. 854).
Aunque el retro lavado aporta con la remoción de la torta que se forma en la superficie de la
membrana, la membrana va perdiendo su vida útil porque no todo el flujo se puede recuperar. El
ensuciamiento se puede producir mucho más rápido en pruebas de laboratorio por tratarse de
presiones constantes.
El ensuciamiento permite que el poro de la membrana se reduzca produciendo así mayor
retención de partículas y contribuyendo a la remoción.
El ensuciamiento se puede dar por 3 mecanismos: bloqueo de poro, constricción de poro y
formación de torta. El bloqueo de poro se da cuando se tapa los poros de ingreso debido a
partículas de mayor tamaño. La constricción de poro se da cuando la materia se acumula
alrededor de los poros de las membranas haciendo que se necesite más presión transmembrana
para la obtención de permeado. La formación de torta se produce cuando una capa de retenido
se queda sobre la superficie de la membrana (Crittenden et al., 2012).
Figura 1.7. Esquema de mecanismos de ensuciamiento de membrana Fuente: Crittenden et al., 2012 Elaboración: Crittenden et al., 2012
23
1.6.5. Retrolavado.
El retrolavado es la eliminación de la torta que se forma en la superficie de las membranas y que
interfieren en la filtración deseada. El retrolavado se produce en intervalos de tiempo que van de
30 a 90 minutos o cuando se tiene aumentos de presión transmembrana. El proceso tiene una
duración típica entre 1 y 3 minutos, en los sistemas de microfiltración se lo hace mediante aire o
agua en dirección inversa con una presión mayor a la de filtración mayor (Crittenden et al., 2012,
pág. 879).
1.6.6. Dirección del flujo a través de las fibras.
La dirección de flujo de la filtración se puede dar de dos formas: Afuera hacia dentro y Adentro
hacia afuera, según sea el diseño de la membrana, depende mucho del tipo de configuración que
estas tengan. Los módulos que funcionan a presión pueden operar en ambas direcciones,
mientras que los módulos sumergidos funcionan comúnmente con membranas de dirección de
afuera hacia adentro. Las ventajas y desventajas de cada configuración de flujo pueden verse en
la tabla 1.3 (Crittenden et al., 2012).
1.6.7. Régimen de flujo.
El régimen de flujo está dado por la dirección que tiene el agua de alimentación al momento de
pasar por el filtro de membrana, puede hacerlo paralelo a la superficie o perpendicular a la misma,
estos regímenes son considerados como: flujo cruzado y flujo unidireccional.
La filtración de flujo cruzado se da cuando el agua de alimentación es bombeada a gran velocidad
a través de la luz de las fibras de la membrana de adentro hacia afuera. La velocidad de este flujo
es típica entra 0.5 y 1 m/s, es paralela a la superficie de la membrana. Debido a que muchos
sólidos se transportan con el producto retenido en lugar de acumularse en la superficie de la
membrana, el sistema puede operarse a un flujo mayor o con intervalos más largos entre lavados
a contracorriente (Crittenden et al., 2012, pág. 834, 837). “El agua limpia pasa la membrana
mientras que el agua que no penetra se recircula como concentrado y se combina con agua de
alimentación adicional” (Li et al., 2008, pág. 141).
“En la filtración unidireccional toda el agua de alimentación pasa a través de la membrana, por
tanto, la recuperación es del 100% y una pequeña fracción se usa periódicamente para
retrolavado en el sistema (5 – 15%)” (Li et al., 2008, pág. 141). La dirección del flujo en este
régimen es perpendicular a la superficie de la membrana, el retrolavado se lo realiza en tiempo
24
más corto entre ellos por la formación de torta y obstrucción de los poros, la dirección más
utilizada en este régimen es de afuera hacia adentro.
Figura 1.8. Esquema de dirección del flujo a través de las membranas Fuente: CONAGUA, 2007 Elaboración: CONAGUA, 2007
25
Tabla 1.3. Comparación de configuraciones de membrana de fibra hueca
Configuración Ventajas Desventajas
Afuera hacia
adentro
Puede tratar mayor cantidad de agua
ya que la parte externa comprende
mayor área.
Menor sensibilidad a la presencia de
sólidos grandes en el agua de
alimentación.
No se puede operar en
modo de flujo cruzado.
Adentro hacia
afuera (flujo sin
salida)
Menos costoso que la operación de afuera
hacia adentro en flujo cruzado.
Grandes sólidos en el
agua de alimentación
pueden obstruir la luz.
Puede tratar menos
agua con el mismo flujo
debido a su área menor.
Adentro hacia
afuera (flujo
cruzado)
Puede funcionar a mayor flujo con agua de
alimentación con alta turbidez porque la
velocidad de flujo cruzado aleja los sólidos
y reduce el impacto de las partículas que
forman la torta en la superficie de la
membrana
Grandes sólidos en el
agua de alimentación
pueden obstruir la luz.
Puede tratar menos
agua a la misma
frecuencia porque el
interior de la fibra tiene
menos área de
superficie.
Los costos de bombeo
asociados con la
recirculación del agua
de alimentación a través
del lumen pueden ser
costosos.
Fuente: Crittenden et al., 2012 Elaboración: El autor
1.7. Grado de remoción.
El grado de remoción o porcentaje de remoción es el valor teórico que se establece de acuerdo
a estudios y prácticas previas, hechos en cada uno de los procesos de depuración mediante
26
plantas piloto o equipo de laboratorio. Este porcentaje permite conocer el valor teórico de calidad
del agua que se obtendrá luego de la depuración.
Los resultados finales de remoción que existe en cada etapa permiten verificar si las
características del efluente están dentro de los límites permitidos por la ley, es así que se puede
determinar si las unidades de depuración son las adecuadas, caso contrario se debe mejorar o
reemplazar los procesos.
Valencia (2013) nos presenta las ecuaciones para determinar el rendimiento de las unidades de
tratamiento:
𝑬 = 𝟎. 𝟗𝟓𝟓 + 𝒆−(
𝟐𝟔𝟓𝑺𝒐
+𝟎.𝟎𝟎𝟐𝟏∗𝑸𝑨)
Ec. (4)
Donde:
Q: Caudal de diseño (m³/s)
A: Área de unidad de tratamiento (m²)
So: Concentración en el afluente (mg/L)
Para conocer el rendimiento general de la planta, es necesario determinar la concentración de
los contaminantes del efluente, con la siguiente ecuación (Valencia, 2013):
𝑺𝒆 = 𝑺𝒐 − (𝑺𝒐 𝒙 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐
𝟏𝟎𝟎)
Ec. (5)
𝑬𝑻 =𝑺𝒐 − 𝑺𝒆
𝑺𝒐𝒙𝟏𝟎𝟎
Ec. (6)
Donde:
Se: Concentración en el efluente (mg/L)
ET: Rendimiento general de la planta (%)
Considerando las membranas como medio filtrante y por ende partículas que posean un diámetro
menor al de sus poros o peso molecular menor no serían rechazadas. La remoción se enfoca a
27
los contaminantes con gran tamaño. Como solución a este problema se puede agregar agentes
en el agua de alimentación que permita que los iones de bajo peso molecular se acumulen en
macromoléculas, aumentando su tamaño y logrando que sean retenidas por las membranas.
El principio de esta técnica es añadir polímeros solubles en agua y con grupos funcionales
capaces de enlazar los compuestos que deseamos separar, de manera que se puedan formar
los compuestos macromoleculares (Camarillo Blas, 2005, pág. 35).
Figura 1.9. Representación esquemática de la formación de macromoléculas
Fuente: Camarillo, 2005 Elaboración: Camarillo, 2005
El proceso puede entenderse mejor mediante el esquema realizado por Camarillo (2005), donde
se muestra como se forman los complejos macromoleculares entre iones metálicos de interés y
el polímero soluble en el agua.
28
Figura 1.10. Esquema de un proceso PSU (Polymer Supported Ultrafiltration) ideal Fuente: Camarillo, 2005 Elaboración: Camarillo, 2005
Ahmadi y col.; Mynin y Terpegov; Juang y Shiau; Llorens y col. (como se citó en Camarillo, 2005)
comenta que los polímeros pueden ser sintéticos o muy bien usar polímeros naturales como lo
son: chitosán, lecitina y los lignosulfonatos.
Geckeler y Volchek (como se citó en Camarillo, 2005) expresa que el éxito de esta técnica radica
en que el polímero utilizado tenga elevada afinidad hacia el microsoluto de interés, baja o nula
afinidad hacia los demás, elevada solubilidad, adecuado peso molecular, posibilidad de
regeneración, estabilidad química y mecánica, baja toxicidad y bajo coste.
Camarillo (2005) en su trabajo nos permite conocer que polímeros serían los adecuados para la
remoción de iones metálicos considerando un coeficiente de rechazo entre 0.95 y 0.97:
- Ácido poliacrílico (250.000 g/mol): concentración 0.1 % en peso, fuerza iónica 0.15 M en
NaNO3, temperatura 50°C, presión transmembrana 4 bar, velocidad de alimentación de
2.95 m/s.
29
- Poliacrilato sódico (30.000 g/mol) y Colloid 208 (50000 g/mol): concentración 0.4 % en
peso, fuerza iónica 0.15-0.2M en NaNO3, temperatura 50°C, presión transmembrana 4
bar, velocidad de alimentación de 4,17 m/s.
1.8. Variables a calcular para el diseño
1.8.1. Pre tratamiento.
1.8.1.1. Diseño de rejas.
El fin de las rejas será el de no permitir el paso de materiales demasiado grandes o que puedan
causar problemas en los funcionamientos de las unidades de tratamiento siguiente. Estas rejas
son construidas en su mayoría de acero y soldadas en un marco. Su limpieza pueda ser manual
o mecánica, los criterios de diseño se muestran en la tabla 1.4.
Tabla 1.4. Criterios de diseño de rejas y rejillas
CARACTERÍSTICA Limpieza
manual
Limpieza
mecánica
Tamaño de barra
Ancho (mm) 5,08 – 15,24 5,08 – 15,24
Profundidad (mm) 25,4 – 38,1 25,4 – 38,1
Espacio entre barras (mm) 25,4 – 50,8 15,24 – 76,2
Inclinación sobre vertical (°) 30 – 45 0 – 30
Velocidad de acercamiento (m/s) 0,3048 – 0,6096 0,6096 – 0,9906
Pérdida de carga permisible (mm) 152,4 152,4
Fuente: CONAGUA, 2015 Elaboración: Metcalf & Eddy, Inc., 2003
El agua que pasa a través de las rejas se calcula con la ecuación de continuidad, despejando de
la misma la velocidad:
𝑸 = 𝑽 ∗ 𝑨
Ec. (7)
Donde:
Q: Caudal de entrada (m³/s)
A: Área entre barras (m²)
30
V: Velocidad del fluido (m/s)
La pérdida de carga que se tiene al a travesar las rejas se calcula según la fórmula de Horan
(1991), cuando se conoce la forma de las barras.
𝒉𝑳 =𝒗𝟏𝟐 − 𝒗𝟐
𝟐
𝟐𝒈+𝟎. 𝟓 𝒗𝟐
𝟐
𝟐𝒈
Ec. (8)
Donde:
𝒉𝑳: Pérdida de carga (m)
Q: Caudal del flujo (m³/s)
V1: Velocidad entre barras (m/s)
V2: Velocidad en canal de acceso (m/s)
g: Aceleración de la gravedad (m/s²)
El área que se encuentra entre barras se calcula con la ecuación (CONAGUA, 2015)
𝑨 =𝑸
𝑽
Ec. (9)
Donde:
A: Área libre entre barras (m²)
Q: Caudal (m³/s)
V: Velocidad antes de la reja (m/s)
La cantidad de barras se determina con la ecuación (CONAGUA, 2015):
𝑵 =𝑾− 𝑪
𝑪 + 𝒅𝒃
Ec. (10)
31
Donde:
N: Cantidad de barras
W: Ancho de canal (m)
C: Separación de barras (m)
db: Espesor máximo de barras (m)
1.8.2. Tratamiento primario.
1.8.2.1. Tanque de sedimentación primario.
Según la norma CPE INEN 5 Parte 9-1:1992, Parte décima, sección 5.4.3.3, considera los
criterios señalados en la tabla 1.5 para el diseño de tanques de sedimentación primaria para
plantas a tamaño real.
Tabla 1.5. Criterios de diseño de tanque sedimentador primario
Característica Unidad Intervalo
Canales de entrada Q máx.
Carga superficial m³/m²d 30 - 60
Velocidad sedimentación m/h 1,25 – 2,5
Periodo retención nominal h 1,5 – 2,5
Profundidad m 3 – 3,5
Carga hidráulica en vertederos m³/md 125 - 500
Fuente: Código Ecuatoriano de la Construcción, 1992 Elaboración: El autor
El diseño del sedimentador inicia con el cálculo del área del reactor, con la ecuación (CONAGUA,
2015):
𝑨 =𝑸
𝑪𝑯𝑺
Ec. (11)
Donde:
A: Área (m²)
Q: Caudal a tratar (m³/d)
32
CHS: Carga superficial (m³/m²d)
Área mínima requerida para la clarificación se determina (CONAGUA, 2015):
𝑨 =𝑸
𝑽𝒔
Ec. (12)
Donde:
A: Área (m²)
Q: Caudal a tratar (m³/d)
Vs: Velocidad de sedimentación (m³/m²d)
Según la norma CPE INEN 5 Parte 9-1:1992, la relación Largo/ancho de los sedimentadores
primarios puede tener valores entre 3/1 – 10/1, considerando una relación L/a=3, donde el ancho
del reactor se determina como sigue:
𝒂 = √𝑨
𝟑
Ec. (13)
Donde:
A: Área (m²)
a: Ancho del sedimentador (m)
El volumen del reactor será el producto de sus dimensiones, es así (Gortaire L., 2015):
𝑽 = 𝑳 𝒙 𝒂 𝒙 𝒑
Ec. (14)
Donde:
V: Volumen del sedimentador (m³)
L: Longitud del sedimentador (m)
a: Ancho del sedimentador (m)
33
p: Profundidad del sedimentador (m)
El tiempo de retención hidráulica entendido como la relación entre el volumen del reactor y el
gasto o caudal que circula, se calcula utilizando la ecuación (CONAGUA, 2015):
𝑻𝒓 =𝑽
𝑸
Ec. (15)
Donde:
Tr: Tiempo de retención (h)
V: Volumen del sedimentador (m³)
Q: Caudal (m³/h)
1.8.3. Tratamiento secundario.
1.8.3.1. Tanque de sedimentación secundario.
El diseño del sedimentador secundario inicia con el cálculo del área del reactor, utilizando la
siguiente ecuación (CONAGUA, 2015):
𝑨 =𝑸
𝑪𝑯𝑺
Ec. (16)
Donde:
A: Área (m²)
Q: Caudal a tratar (m³/d)
CHS: Carga superficial (m³/m²d)
Según (Código Ecuatoriano de la Construcción, 1992) parte décima, sección 5.5.3.2 considera
una relación Largo/ancho: 4:1, considerando que se trata de una planta a escala piloto esta
relación puede ser de 2:1, es así que el ancho del reactor será:
𝒂 = √𝑨
𝟐
34
Ec. (17)
Donde:
A: Área (m²)
a: Ancho del sedimentador (m)
La profundidad del reactor debe cumplir con la relación largo/profundidad mayor a 2.
Considerando dichos parámetros se calcula el volumen del reactor que será (Gortaire L., 2015):
𝑽 = 𝑳 𝒙 𝒂 𝒙 𝒑
Ec. (18)
Donde:
V: Volumen del sedimentador (m³)
L: Longitud del sedimentador (m)
a: Ancho del sedimentador (m)
p: Profundidad del sedimentador (m)
El tiempo de retención hidráulico se calcula (CONAGUA, 2015):
𝑻𝒓 =𝑽
𝑸
Ec. (19)
Donde:
Tr: Tiempo de retención (h)
V: Volumen del sedimentador (m³)
Q: Caudal (m³/h)
Los valores típicos que el C.E.C propone para el diseño del sedimentador secundario y que serán
guía para la planta piloto se señalan en la tabla 1.6.
35
Tabla 1.6. Criterios de diseño de tanque sedimentador secundario
Característica Unidad Intervalo
Canales de entrada Q máx.
Carga superficial m³/m²d 16 - 23
Carga de solidos kg/m²h 3 - 6
Periodo retención nominal h 1 – 1,5
Profundidad m 3.5 – 5,0
Fuente: Código Ecuatoriano de la Construcción, 1992 Elaboración: El autor
1.8.4. Tratamiento terciario.
1.8.4.1. Filtros de membrana de microfiltración.
Para el diseño se considerará módulos sumergidos por lo que es necesario el diseño de tanques
donde se depositaran los bancos que contienen los módulos de membranas.
El Flux, o flujo de permeado es el caudal de entrada que pasa a través del área de la membrana
por unidad de tiempo (CONAGUA, 2007).
𝑱 =𝑸
𝑨
Ec. (20)
Donde:
Q: Caudal (L/h)
A: Área de membrana (m²)
J: Flux (L/m²h)
La presión transmembrana que es requerida para obtener el permeado se calcula con la
expresión siguiente (CONAGUA, 2007), según sea la dirección del flujo de permeado:
unidireccional o tangencial respectivamente.
𝑷𝑻𝑴 = 𝑷𝒂 − 𝑷𝒑
𝑷𝑻𝑴 =𝑷𝒂 − 𝑷𝒓
𝟐− 𝑷𝒑
Ec. (21)
36
Donde:
PTM: Presión transmembrana (bar)
Pa: Presión de alimentación (bar)
Pp: Presión de permeado (bar)
Pr: Presión de rechazo (bar)
La producción de permeado se calcula con la siguiente expresión (CONAGUA, 2007);
𝜼 =𝟏𝟒𝟒𝟎 − 𝑻𝒓𝒍 − 𝑻𝒑𝒊𝒅 − 𝑻𝒍𝒒
𝟏𝟒𝟒𝟎
Ec. (22)
Donde:
Trl: Tiempo de retrolavado (min)
Tpid: Tiempo de prueba de integridad directa (min)
Tlq: Tiempo de lavado químico (min)
El área de los módulos se calcula a partir del flux (CONAGUA, 2007).
𝑨 =𝑸𝒂
𝑱 ∗ 𝜼
Ec. (23)
Donde:
Ƞ: Producción de permeado
J: Flux (L/m²h)
Qa: Caudal de entrada (L/h)
“Cada m² de membrana puede contener hasta 100 m² de área de membrana” (Crittenden et al.,
2012, pág 831). El área de sección de la membrana se determina con la relación largo/ancho,
para establecer el número de módulos de membranas necesarias que debe cumplir con el área.
Se aplica la siguiente ecuación (CONAGUA, 2007).
37
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝑨
𝑨𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐
Ec. (24)
El número de bancos o módulos que contendrá el tanque de filtración debe considerar la limpieza
que se debe realizar, se recomienda mínimo 2 bancos.
La recuperación es la relación entre la diferencia de volumen de agua a filtrar y el agua usada
para retrolavado o bien la relación entre el caudal de entrada al tanque y el caudal de producción
luego de pasar por la membrana, expresado en porcentaje se calcula mediante la ecuación 25
(CONAGUA, 2007):
𝒓 =𝑽𝒇 − 𝑽𝒓𝒊
𝑽𝒇𝒙𝟏𝟎𝟎 =
𝑸𝒑
𝑸𝒂𝒙𝟏𝟎𝟎
Ec. (25)
Donde:
Vf: Volumen de agua filtrada por ciclo (m³)
Vri: Volumen de agua usada para el retrolavado por ciclo (m³)
Qp: Caudal de producción (L/h)
Qa: Caudal de alimentación (L/h)
La inclusión de bombas de agua parte de la necesidad de cumplir con presiones de trabajo
cuando la altura de carga por diferencia de niveles no es suficiente, es así que la elección de una
bomba consiste en conocer el caudal que transportará y la altura piezométrica a debe vencer.
La altura piezométrica considera todas las pérdidas de energía que pueden existir a lo largo de
la conducción hasta que lleguen al punto de interés como son perdidas por fricción o longitud,
perdidas por accesorios, perdidas por cambios de diámetro en la tubería (contracción). Las
pérdidas de energía se calculan con las siguientes ecuaciones (RIVAL, 2013):
𝒉𝒇𝑳 =𝟖𝒇𝑳𝑸²
𝝅𝒈𝝓𝟓
Ec. (26)
38
𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄 = 𝑲𝑽²
𝟐𝒈
Ec. (27)
𝒉𝒇𝒄𝒐𝒏𝒕 = 𝟐 ∗ (𝑽𝟏 − 𝑽𝟐)
𝟐𝒈
Ec. (28)
Donde:
Q: Caudal de entrada (m³/s)
g: Velocidad de la gravedad (m/s²)
f: Coeficiente de rugosidad de tubería
Ø: Diámetro de tubería (m)
V: Velocidad del flujo (m/s)
K: Constante de cada accesorio
Hfl: Perdidas de carga por longitud (m)
Hfac: Perdidas de carga por accesorios (m)
Hfac: Perdidas de carga por contracción (m)
La altura piezométrica necesaria para cumplir con la demanda de presión de trabajo se calcula
con la siguiente ecuación (Saldarriaga, 2008):
𝑯𝒎 = 𝑯𝑻 +∑𝒉𝒇𝑳 + ∑𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
Ec. (29)
Donde:
Ht: Altura topográfica a ser vencida (m)
Hm: Altura piezométrica (m)
Hfac: Perdidas de carga por accesorios (m)
Hfac: Perdidas de carga por contracción (m)
39
La potencia requerida para que la bomba trabaje se determina con la ecuación siguiente
(Saldarriaga, 2008):
𝑷 =𝝆 𝒙 𝑸 𝒙 𝒈 𝒙 𝑯𝑻
𝜼
Ec. (30)
Donde:
Q: Caudal de entrada (m³/s)
P: Potencia de la bomba (Kw)
r: Densidad del agua (Kg/m³)
g: Velocidad de la gravedad (m/s²)
ƞ: Rendimiento de la bomba (%)
1.8.4.2. Filtro de membrana de ultrafiltración.
El diseño de tanque de ultrafiltración, cumple con los mismos parámetros de diseño para
membranas de microfiltración, su diferencia radica en el diámetro de poro que posee dicha
membrana y por ende la potencia transmembrana que requiere para el filtrado.
Es por ello que se considera las mismas ecuaciones y parámetros de diseño que se utiliza en el
apartado anterior.
Los parámetros utilizados para el diseño de membranas de microfiltración y ultrafiltración se
detallan en la tabla 1.7.
40
Tabla 1.7. Criterios de diseño de sistemas de microfiltración y ultrafiltración
Parámetro Valor
Microfiltración Ultrafiltración
Flux de permeado (J) 25 - 75 L/m²h 25 - 75 L/m²h
Presión transmembrana (PTM) 0,4 – 1 Bar 1 – 5 bar
Área de membrana por módulo 8 – 70 m² 8 – 70 m²
Módulos por banco 2 - 300 2 - 300
Retrolavado
Duración 1 – 5 min 1 – 5 min
Presión 0,35 – 3,5 bar 0,35 – 3,5 bar
Velocidad de flujo 6 L/m²min 6 L/m²min
Tiempo entre lavado químico 5 – 180 d 5 – 180 d
Duración de lavado químico 1 – 6 h 1 – 6 h
Grado de recuperación 95 – 98 % 95 – 98 %
Tiempo de vida de membrana 5 – 10 años 5 – 10 años
Prueba de integridad directa 10 min/d 10 min/d
Fuente: Comisión Nacional del Agua México, 2007 Elaboración: El autor
41
CAPÍTULO II
METODOLOGÍA
42
2.1. Selección del área de estudio
Para realizar el trabajo se partió del conocimiento del lugar donde se tomará las muestras de
agua residual industrial a tratar y el tramo del río cercano al lugar, para saber si cumplen con los
límites de ley de descargas de aguas residuales a cuerpos de agua dulce (Ministerio del ambiente,
2015). La selección se hizo considerando el problema que atravesó la provincia de El Oro y es
de conocimiento general al nivel de país en lo referente a su producción minera, en el cantón
Portovelo existen plantas de beneficio que permiten la extracción de oro, plata y cobre con
material procedente de las minas del cantón Portovelo y Zaruma.
Figura 2.1. Imagen del área de estudio Fuente: Google Earth Pro Elaboración: El autor
Para esta investigación se eligió la “Planta de beneficio LEÓN” cuyas coordenadas de ubicación
se muestran en la tabla 2.1; propiedad del Sr. Jorge León, que se encuentra a las riberas del río
Amarillo, aguas abajo de la unión del río Amarillo y río Caleras, al costado izquierdo de la vía de
ingreso al cantón Portovelo desde la provincia de Loja.
Los puntos de muestreo tanto de las aguas residuales industriales (ARI) como del cauce del río
Amarillo se detallan en la tabla 2.1.
43
Tabla 2.1. Coordenadas de estudio
Lugar N E
Planta de beneficio “LEÓN” 9585889 650890
Punto aguas arriba 9585936 650772
Punto aguas abajo 9585908 650765
Fuente: Google Earth Pro Elaboración: El autor
2.2. Recolección y análisis de muestras
La recolección de muestras se realizó en 5 campañas, se tomaron muestras simples diarias
porque el agua residual industrial era vertida en lagunas o relaveras para posteriormente pasar a
un deposito mediante bombeo para posteriormente ser reutilizadas.
2.2.1. Muestras de agua.
Las muestras de agua residual se tomaron según norma NTE INEN 2226:2000 en su numeral
3.4.5.1 (2000) que considera la toma de muestras en reservorios. Los recipientes y equipos
utilizados hacen referencia a la norma NTE INEN 2169:98. En un total de 5 muestras que
posteriormente se analizaron. El volumen recolectado fue de 2 litros, siguiendo lo que indica la
norma.
La toma de muestras de agua del cauce se hizo en recipientes de plástico herméticamente
sellados, como lo estipulado en la norma para aguas residuales. Las muestras fueron tomadas
en dos puntos del cauce, cuyas coordenadas se muestran en la tabla 2.1
2.2.2. Caracterización de agua.
Para la caracterización del agua se consideró los mismos parámetros para el agua residual
industrial, y el agua del cauce, con la finalidad de realizar una comparación.
La temperatura, se mide en el sitio con termómetro calibrado de -20° a 110°. El pH, se determinó
por el método colorimétrico con bandas de papel que fija el pH según el color que presentan las
bandas al ser introducidas en el agua. Los parámetros químicos como; metales pesados se
realizó mediante ensayo de espectrometría de emisión por plasma (ICP), haciendo referencia a
la norma UNE-EN ISO 11885.
Para el ensayo ICP fue necesario primero filtrar la muestra en papel filtro porque de existir
partículas en suspensión al momento de introducir la muestra en el equipo, estas podrían taponar
las tuberías y dañar el equipo.
44
Los parámetros como Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno
(DQO), sulfatos y sólidos totales fueron realizados en los laboratorios de UMAPAL (sector
Pucará). Siguiendo los protocolos que se indican en el manual de métodos estándar para análisis
de agua y aguas residuales (SMEWW, 2017; por sus siglas en ingles). Los métodos de análisis
de los parámetros físico-químicos se muestran en la tabla 2.2.
Tabla 2.2. Métodos de análisis de parámetros físico-químico para aguas residuales
Parámetro Símbolo Unidad Método
Solidos Totales ST mg/L Standard Method N° 2540 - A
Sulfatos SO4² ̄ mg/L Standard Method N° 4500 - SO4
Demanda Bioquímica
de Oxígeno DBO5 mg/L Standard Method N° 5210 - B
Demanda Química de
Oxígeno DQO mg/L Standard Method N° 5220 - C
Fuente: Laboratorio de análisis técnicos de la UMAPAL Elaboración: El autor
2.3. Diseño hidrosanitario
El diseño de las unidades de depuración hace referencia a la remoción de los contaminantes que
presentan valores fuera de los límites y son un riesgo al ser descargadas en un cuerpo de agua
dulce. Para el diseño de la planta piloto se sigue lo establecido en el C.E.C. (1992) en la norma
para estudio y diseño de sistemas de agua potable y disposición de aguas residuales para
poblaciones mayores a 1000 habitantes; décima parte: Sistema de tratamiento de aguas
residuales, en cuanto a caudales y según lo indicado en los libros de literatura técnica
especializados en el componente hidráulico para el cálculo de caudales, velocidades y pérdidas.
2.3.1. Diseño de rejillas.
Por tratarse de una planta piloto, y considerando que se tomará como partida el depósito de
recolección existente en la planta de beneficio, no se considera necesario el diseño de pre-
tratamiento.
2.3.2. Tanque sedimentador primario.
Las plantas de beneficio del cantón Portovelo, no disponen de tratamiento al finalizar sus
operaciones, pero poseen lagunas o relaveras que cumplen la función de sedimentadores, cuyas
medidas se muestran en la tabla 2.3 donde se deposita el agua residual.
45
La función de estas lagunas (relaveras) es actuar como un sedimentador primario. La mayor parte
de la materia suspendida se decanta en ellas por lo que el agua presenta poca turbiedad.
Figura 2.2. Imagen de relavera Fuente: El autor Elaboración: El autor
Tabla 2.3. Dimensiones de relavera
RELAVERAS
Largo 17 m
Ancho 14 m
Profundidad 3 m
Fuente: Planta de beneficio LEÓN Elaboración: El autor
2.3.3. Tanque sedimentador secundario.
Para el diseño del tanque sedimentador secundario se considera el caudal establecido por el
C.E.C (1992), que es 40 - 60 m³/d, se utilizó el valor mínimo 40 m³/d.
El C.E.C establece que los valores típicos adoptados para carga superficial para caudales
promedios varíen entre 16 y 23 m³/m²d, en dicho caso se optó por el valor mínimo, utilizando la
ecuación 16 permitió determinar el área.
Carga superficial:
𝑨 =𝑸
𝑪𝑯𝑺
Ec. (16)
46
𝑨 =𝟒𝟎
𝒎𝟑
𝒅
𝟏𝟔 𝒎𝟑
𝒎²𝒅
𝑨 = 𝟐, 𝟓𝟎 𝒎𝟐
Con el valor del área y considerando la relación largo-ancho para sedimentadores rectangulares
que se establece sea como mínimo 4:1, se calculan las dimensiones del mismo, se toma en
cuenta que por tratarse de una planta piloto a escala la relación fue de 2:1. El ancho se calculó a
partir de la ecuación 17.
Determinado el valor del ancho el cual resulta de la división del área para 2 y haciendo referencia
nuevamente a la relación largo-ancho (2:1) se obtuvo el valor del largo, el mismo que resulto de
multiplicar el ancho por 2.
Ancho:
𝒂 = √𝑨
𝟐
Ec. (17)
𝒂 = √𝟐. 𝟓𝟎 𝒎𝟐
𝟐
𝒂 = 𝟏, 𝟏𝟐 𝒎
Longitud:
𝑳 = 𝟐 ∗ 𝟏, 𝟏𝟐 𝒎
𝑳 = 𝟐, 𝟐𝟒𝒎
Para la profundidad se estableció un valor fijo de 1 metro, que según lo establecido en el C.E.C
cumple con la relación largo-profundidad que debe ser mínimo 2:1. Para facilidad de construcción
los valores tanto de largo, ancho como profundidad se redondearon a su inmediato superior.
El tiempo de retención se calculó usando la ecuación 19 que considera el volumen del depósito
que se calcula con las medidas de largo, ancho y profundidad utilizando la ecuación 18 y el caudal
de entrada, este valor lo definimos en horas.
47
Volumen:
𝑽 = 𝑳 𝒙 𝒂 𝒙 𝒑
Ec. (18)
𝑽 = 𝟐, 𝟐𝟓𝒎 𝒙 𝟏, 𝟏𝟓𝒎 𝒙 𝟏, 𝟎𝟎𝒎
𝑽 = 𝟐, 𝟔𝟎 𝒎³
Tiempo de retención:
𝑻𝒓 =𝑽
𝑸
Ec. (19)
𝑻𝒓 =𝟐, 𝟔𝟎 𝒎³
𝟒𝟎 𝒎𝟑
𝒅
𝑻𝒓 = 𝟏, 𝟓𝟓 𝒉
2.3.4. Reactor de membrana de microfiltración.
El caudal de ingreso al tanque de membranas de microfiltración fue de 40 m³/d.
La producción de permeado es necesario para determinar el área de membrana, por lo que se
calculó usando la ecuación 22, considerando el tiempo de retrolavado, lavado químico e
integración directa, que la bibliografía establece: 72, 2, 10 minutos respectivamente (Crittenden
et al., 2012).
Producción de permeado:
𝜼 =𝟏𝟒𝟒𝟎 − 𝑻𝒓𝒍 − 𝑻𝒑𝒊𝒅 − 𝑻𝒍𝒒
𝟏𝟒𝟒𝟎
Ec. (22)
𝜼 =𝟏𝟒𝟒𝟎 − 𝟕𝟐 − 𝟏𝟎 − 𝟐
𝟏𝟒𝟒𝟎
𝜼 = 𝟎, 𝟗𝟒
48
Con el valor de la producción de permeado y la cantidad de caudal de permeado (Flux) cuyo valor
se tomó 20 L/m²h, que es el valor promedio de flux especificado en las características del modelo
de módulo seleccionado (ver anexo N°5). Se calcula el área de cada membrana aplicando la
ecuación 23. Según las especificaciones técnicas de la membrana, utilizando la ecuación 24 se
determinó el número de módulos necesarios para el área calculada.
Área de membrana:
𝑨 =𝑸𝒂
𝑱 ∗ 𝜼
Ec. (23)
𝑨 =𝟏𝟔𝟔𝟔, 𝟔𝟕
𝑳𝒉
𝟐𝟎, 𝟎𝟎 𝑳
𝒎𝟐𝒉 𝒙 𝟎, 𝟗𝟒
𝑨 = 𝟖𝟖, 𝟔𝟓 𝒎²
Número de módulos de membrana:
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝑨
𝑨𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐
Ec. (24)
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝟖𝟖, 𝟔𝟓 𝒎²
𝟕𝟓, 𝟎𝟎 𝒎²
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝟐, 𝟎𝟎 𝒖
El tanque se dimensionó considerando borde libre de 5 cm por cada lado de los módulos de
membrana, este se considera abierto en su parte superior.
Con la aplicación y despeje del área de la ecuación 7 tomando valores de caudal igual a 40 m³/d
(0,000463 m³/s) y velocidad de 0,90 m/s el diámetro de la tubería será de 1”
𝑨 = 𝑸
𝑽
Ec. (7)
49
𝑨 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟔𝟑
𝒎³𝒔
𝟎, 𝟗𝟎𝒎𝒔
𝑨 = 𝟓, 𝟏𝟒𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟒 𝒎²
𝝓 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟓 𝒎
Según especificaciones técnicas de las membranas (Anexo N°5) la tubería de salida del agua de
permeado será de 2”.
El cálculo de la potencia de la bomba y la selección de la misma se lo hizo utilizando la ecuación
29 y 30, considerando la presión transmembrana del reactor de microfiltración y ultrafiltración de
-0.41 bar y 2 bar respectivamente.
Potencia de bomba:
𝑯𝒎 = 𝑯𝑻 +∑𝒉𝒇𝑳 +∑𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
Ec. (29)
𝑯𝒎 = (𝟐𝟎 + 𝟒) + 𝟎, 𝟎𝟓𝟒 + 𝟎, 𝟐𝟐𝟖𝟖 + 𝟎, 𝟏𝟒
𝑯𝒎 = 𝟐𝟒,𝟒𝟑𝒎
La bomba seleccionada es de marca INGCO de 0.5 HP que puede alcanzar presiones de hasta
50 m.c.a y su rendimiento es del 90%.
𝑷 =𝝆 ∗ 𝑸 ∗ 𝒈 ∗ 𝑯𝑻
𝜼
Ec. (30)
𝑷 =𝟗𝟗𝟔, 𝟑𝟏
𝑲𝒈𝒎𝟑 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟔𝟑
𝒎𝟑
𝒔 ∗ 𝟗, 𝟖𝟏𝒎𝒔𝟐
∗ 𝟐𝟒, 𝟒𝟑 𝒎
𝟎, 𝟗𝟎
𝑷 = 𝟖𝟏, 𝟒𝟐𝑲𝒘
2.3.5. Reactor de membrana de ultrafiltración.
El diseño del reactor de membrana de ultrafiltración se consideró como cápsula. La configuración
en cápsula permite el ahorro de espacio al implantarla. El fabricante cuenta con cápsulas cuya
área permite saber cuántos módulos serán necesarios para completar el área total de filtración.
50
El caudal de entrada será de 40 m³/d (1666.67 L/h). El caudal de permeado o flux será de 17
L/m²h que es la mitad del valor mínimo establecido por las especificaciones técnicas (ver anexo
N°5). El área resulta de aplicar la ecuación 23, así mismo el número de unidades necesarias para
cumplir con el área se define con la ecuación 24.
Área de membrana:
𝑨 =𝑸𝒂
𝑱 ∗ 𝜼
Ec. (23)
𝑨 =𝟏𝟔𝟔𝟔, 𝟔𝟕
𝑳𝒉
𝟏𝟕, 𝟎𝟎 𝑳
𝒎𝟐𝒉 𝒙 𝟎, 𝟗𝟒
𝑨 = 𝟏𝟎𝟑, 𝟐𝟎 𝒎²
Número de módulos de membrana:
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝑨
𝑨𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐
Ec. (24)
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝟏𝟎𝟑, 𝟐𝟎 𝒎²
𝟓𝟐, 𝟎𝟎 𝒎²
# 𝒎ó𝒅𝒖𝒍𝒐 = 𝟐, 𝟎𝟎 𝒖
Los módulos de ultrafiltración son capsulas que en su interior contienen la membrana dispuesta
en espiral, las tuberías de entrada y de salida es de 2”.
𝑨 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟔𝟑
𝒎³𝒔
𝟎, 𝟗𝟎𝒎𝒔
𝑨 = 𝟓, 𝟏𝟒𝟒 ∗ 𝟏𝟎−𝟒 𝒎²
𝝓 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟓 𝒎
El diámetro de la tubería calculada aplicando la ecuación 7 será de 1” por lo que se necesitará
de accesorios de cambio de diámetro dispuestos antes del ingreso del agua a las cápsulas de
ultrafiltración.
51
Debido al ensuciamiento de las membranas la producción de caudal de permeado será menor
que el caudal de ingreso, el cual se determinó con la ecuación 25 despejando de ella el caudal
de permeado (Qp) y recuperación mínima de 95%.
Caudal de salida:
𝒓 =𝑽𝒇 − 𝑽𝒓𝒊
𝑽𝒇𝒙𝟏𝟎𝟎 =
𝑸𝒑
𝑸𝒂𝒙𝟏𝟎𝟎
Ec. (25)
𝑸𝒑 =𝒓
𝟏𝟎𝟎 𝒙 𝑸𝒂
𝑸𝒑 =𝟗𝟓 %
𝟏𝟎𝟎 𝒙 𝟏𝟔𝟔𝟔, 𝟔𝟕
𝑳
𝒉
𝑸𝒑 = 𝟏𝟓𝟖𝟑, 𝟑𝟒𝑳
𝒉
El cálculo de la potencia de la bomba y la selección de la misma se lo hizo utilizando la ecuación
29 y 30, considerando la presión transmembrana necesaria para funcionar cuyo valor es de 2 bar
y el caudal de permeado de 0.00044 m³/s
Potencia de bomba:
𝑯𝒎 = 𝑯𝑻 +∑𝒉𝒇𝑳 +∑𝒉𝒇𝒂𝒄𝒄
Ec. (29)
𝑯𝒎 = 𝟐𝟎, 𝟎𝟎𝒎+ 𝟎,𝟏𝟒𝟔𝟕𝒎+ 𝟎, 𝟒𝟒𝟕𝟓𝒎+ 𝟎, 𝟎𝟕𝒎
𝑯𝒎 = 𝟐𝟎,𝟔𝟕𝒎
La bomba seleccionada es de marca INGCO de 0.5 HP que puede alcanzar presiones de hasta
50 m.c.a y su rendimiento es del 90%.
𝑷 =𝝆 ∗ 𝑸 ∗ 𝒈 ∗ 𝑯𝑻
𝜼
Ec. (30)
𝑷 =𝟗𝟗𝟔, 𝟑𝟏
𝑲𝒈𝒎𝟑 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟒𝟔𝟑
𝒎𝟑
𝒔 ∗ 𝟗, 𝟖𝟏𝒎𝒔𝟐
∗ 𝟐𝟎, 𝟔𝟕 𝒎
𝟎, 𝟗𝟎
52
𝑷 = 𝟗𝟔, 𝟐𝟒 𝑲𝒘
2.3.6. Rendimiento de tratamiento de agua residual.
El rendimiento de la planta se determina considerando el porcentaje de remoción de elementos
pesados que tendrá el agua a la salida de cada etapa de tratamiento. El valor de rendimiento se
obtiene al aplicar la ecuación 4 a cada una de las unidades, partiendo de la cantidad de carga
contaminante que existe a la entrada.
La remoción se centra especialmente en los metales pesados que tienen valores excesivos y que
pueden ocasionar problemas al ser vertidos directamente al cauce del río los cuales son:
Aluminio, Calcio, Cadmio, Manganeso, Mercurio y Plomo.
Ejemplo de cálculo de rendimiento por etapa de Aluminio.
𝑬 = 𝟎, 𝟗𝟓𝟓 + 𝒆−(𝟐𝟔𝟓𝑺𝒐
+𝟎,𝟎𝟎𝟐𝟏∗𝑸𝑨)
Ec. (4)
Sedimentador secundario:
𝑬 = 𝟎, 𝟗𝟓𝟓 + 𝒆
−(𝟐𝟔𝟓
𝟑𝟖,𝟕𝟏𝒎𝒈𝑳
+𝟎,𝟎𝟎𝟐𝟏∗𝟏,𝟔𝟔𝟕
𝒎𝟑
𝒉𝟐,𝟓𝟎 𝒎𝟐 )
𝑬 = 𝟎, 𝟗𝟔
Luego se considera el rendimiento general de la planta que sería el porcentaje de remoción total
que tendrán los contaminantes luego de pasar por cada una de las unidades, y se lo logra
aplicando la ecuación 5 y 6.
Concentración de contaminantes:
o Sedimentador secundario:
𝑺𝒆 = 𝑺𝒐 − (𝑺𝒐 𝒙 𝑹𝒆𝒏𝒅𝒊𝒎𝒊𝒆𝒏𝒕𝒐 𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐
𝟏𝟎𝟎)
Ec. (5)
𝑺𝒆 = 𝟑𝟖, 𝟕𝟏𝒎𝒈
𝑳− (𝟑𝟖, 𝟕𝟏
𝒎𝒈
𝑳 𝒙
𝟐 %
𝟏𝟎𝟎)
53
𝑺𝒆 = 𝟑𝟕, 𝟗𝟑𝒎𝒈
𝑳
o Reactor de microfiltración:
𝑺𝒆 = 𝟑𝟕, 𝟗𝟑𝒎𝒈
𝑳− (𝟑𝟕, 𝟗𝟑
𝒎𝒈
𝑳 𝒙
𝟐𝟐 %
𝟏𝟎𝟎)
𝑺𝒆 = 𝟐𝟗, 𝟓𝟗𝒎𝒈
𝑳
o Reactor de ultrafiltración:
𝑺𝒆 = 𝟐𝟗, 𝟓𝟗𝒎𝒈
𝑳− (𝟐𝟗, 𝟓𝟗
𝒎𝒈
𝑳 𝒙
𝟗𝟏 %
𝟏𝟎𝟎)
𝑺𝒆 = 𝟐, 𝟔𝟔𝒎𝒈
𝑳
Rendimiento general de la planta:
𝑬𝑻 =𝑺𝒐 − 𝑺𝒆
𝑺𝒐𝒙𝟏𝟎𝟎
Ec. (6)
𝑬𝑻 =𝟑𝟖, 𝟕𝟏
𝒎𝒈𝑳
− 𝟐, 𝟔𝟔𝒎𝒈𝑳
𝟑𝟖, 𝟕𝟏𝒎𝒈𝑳
𝒙𝟏𝟎𝟎
𝑬𝑻 = 𝟗𝟑, 𝟏𝟐 %
Los valores de carga contaminante de los elementos pesados que serán removidos se
especifican en la tabla 2.4
Tabla 2.4. Contaminantes por metales pesados
Elemento Unidad Contenido
Aluminio mg/L 38,71
Calcio mg/L 253,93
Cadmio mg/L 0,38
Manganeso mg/L 15,51
Mercurio mg/L 4,35
Plomo mg/L 4,22
Fuente: Análisis de aguas residuales industriales Elaboración: El autor
54
2.3.7. Análisis de precios unitarios.
El análisis de precios unitarios se lo realizó considerando cada unidad de tratamiento como un
rubro en el mismo que se considera el costo de material, equipo, mano de obra y transporte hasta
la provincia de Portovelo, más bombas tanto de agua y aíre se hacen de manera separada ya
que cada alternativa contara con una bomba de aire y 4 bombas de aire para el reactor de
microfiltración y 2 para ultrafiltración.
Los valores de mano de obra se los tomó de la tabla de reajustes de precios y salarios mínimos
por ley emitido en enero del 2018, para maestro soldador y ayudante que tienen un costo de
$3,55 y $3,51 por hora respectivamente, considerando que dicha mano de obra se encargará de
realizar el corte y posterior ensamblado de las partes para obtener cada elemento de la unidad
de tratamiento, el material utilizado será: acero inoxidable de 6mm de espesor, que su valor es
$553,60 por cada plancha de medidas 4x8m, electrodo 6011 cuyo valor es $3,42 cada kg, tubería
de PVC de 1” y 2” con precios $3,42 y $7,00 por metro respectivamente, los accesorios como
codo de 90° de 1” con valor de $1,75; codo de 90° de 2” tienen un valor de $6,00; válvulas RW
con valores de $22,00 y $45,00 para diámetros de 1” y 2” respectivamente. El costo de las
membranas de microfiltración y ultrafiltración incluyen el envío hacia el lugar de destino y sus
valores son de $14.680,00 para la membrana de microfiltración y $3.250,00 cada membrana de
ultrafiltración, la bomba de agua INGCO tiene un valor comercial de $45,00 y el precio de la
bomba de aire Evans es de $30.
El transporte de las unidades ya fabricadas es de $80,00 ya que se necesitará de un camión para
poder llevar todo hasta el lugar donde serán instaladas.
El APU se lo realizó de dicha manera para poder comparar los costos y así seleccionar la mejor
opción de implantación.
55
CAPÍTULO III
RESULTADO Y ANÁLISIS
56
3.1. Características de aguas residuales industriales
Luego de la recolección y posterior análisis, los resultados de la caracterización de las aguas
residuales, se muestran en la tabla 3.1.
Tabla 3.1. Resultados del análisis de agua residual industrial
Fuente: El autor Elaboración: El autor
Inmediatamente del primer análisis de la muestra de agua residual industrial los valores de
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO), Demanda Química de Oxígeno (DQO), Solidos totales
y Sulfatos, presentaban valores por debajo de los límites que la norma TULSMA (2015) exige, las
siguientes muestras fueron analizadas únicamente para conocer la carga de metales pesados
por su origen ya que no posee descarga de aguas residuales urbanas o domésticas.
Los metales pesados que presentan mayores valores son: Aluminio, Calcio, Cadmio, Manganeso,
Mercurio y Plomo.
El Calcio no presenta referentes según la norma TULSMA (2015).
3.2. Caracterización de agua del río Amarillo
Los resultados de los análisis de agua de río se muestran en la tabla 3.2. Cabe destacar que se
tomó una sección de control comprendida entre 2 secciones transversales de control aguas arriba
y aguas abajo del vertido como se muestra en la figura 3.1.
PARAMETROS UNIDADLímite Máximo
TULSMA 2015Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Valor max. Cumple
DBO5 mg/L 100 31,00 31,00 SI
DQO mg/L 200 52,00 52,00 SI
Solidos totales mg/L 1600 66,00 326,00 230,00 152,00 210,00 326,00 SI
Sulfatos mg/L 1000 260,00 260,00 SI
pH 6 - 9 6,00 8,00 8,00 8,00 8,00 8,00
Aluminio mg/L 5 38,71 - - - 15,62 38,71 NO
Arsénico total mg/L 0,1 - - - - - 0,00 SI
Calcio mg/L 230,75 253,93 237,20 233,53 225,86 253,93 NO
Cadmio mg/L 0,02 0,38 - - 0,11 0,14 0,38 NO
Cobre mg/L 1 - - - - - 0,00 SI
Cromo total mg/L 0,5 - - - - - 0,00 SI
Manganeso mg/L 2 15,51 1,33 2,86 2,47 2,50 15,51 NO
Hierro mg/L 10 - - - - - 0,00 SI
Mercurio mg/L 0,005 4,35 - - - 3,25 4,35 NO
Niquel mg/L 2 - - 0,08 - - 0,08 SI
Plomo mg/L 0,2 - 4,22 0,98 1,50 3,62 4,22 NO
Zinc mg/L 5 - - 0,09 - - 0,09 SI
Valores Obtenidos
METALES PESADOS
57
Figura 3.1. Esquema toma de muestras de agua de río Amarillo Fuente: El autor Elaboración: El autor
Tabla 3.2. Resultados análisis de agua del río Amarillo
Fuente: El autor Elaboración: El autor
Desgraciadamente la aplicación del ensayo de espectrometría de emisión por plasma, limita
conocer los resultados de todos los elementos deseados por el funcionamiento de dicho ensayo.
PARAMETROS UNIDADLímite Máximo
TULSMA 2015
Muestra aguas
arriba (1)
Muestra agua
residual
Muestra
aguas abajo
(2)
Cumple
DBO5 mg/L 100 - SI
DQO mg/L 200 - SI
Solidos totales mg/L 1600 428,00 326,00 414,00 SI
Sulfatos mg/L 1000 - - SI
pH 6 - 9 9,00 8,00 9,00
Aluminio mg/L 5 0,36 - 0,23 SI
Arsénico total mg/L 0,1 - - - SI
Calcio mg/L 17,26 253,93 24,37 NO
Cadmio mg/L 0,02 - - - SI
Cobre mg/L 1 - - - SI
Cromo total mg/L 0,5 - - - SI
Manganeso mg/L 2 - 1,33 - SI
Hierro mg/L 10 0,08 - - SI
Mercurio mg/L 0,005 - - - SI
Niquel mg/L 2 - - - SI
Plomo mg/L 0,2 1,37 4,22 2,78 NO
Zinc mg/L 5 - - - SI
Valores Obtenidos
METALES PESADOS
58
A pesar de que el agua presentaba tonalidades grises en el momento de su recolección, no posee
una elevada cantidad de sólidos suspendidos. La temperatura se mantenía igual a la temperatura
ambiente del momento de la recolección de las muestras.
En los resultados se observa que el parámetro que resulta problemático es el plomo (Pb) ya que
su valor sobrepasa en un 1390% al valor límite que el Ministerio del Ambiente (2015) permite en
los cuerpos de agua dulce.
Es importante resaltar que el análisis del agua del río Amarillo se realizó en el mes de noviembre
del 2017, en una época que existía un estado de excepción general que impedía el
funcionamiento de todas las plantas de beneficio que existen en la zona. Con este antecedente
se hace indispensable realizar más análisis y con una frecuencia adecuada para obtener un
criterio más concreto de la contaminación del río.
3.3. Dimensionamiento de unidades de tratamiento
3.3.1. Sedimentador secundario.
Al existir un sedimentador primario en la planta de beneficio se propone diseñar un sedimentador
secundario con el objeto de mejorar la calidad del agua en cuanto a la concentración de sólidos.
El caudal proveniente de la relavera que circulará en el sedimentador secundario será de 40 m³/d,
la carga hidráulica será de 16 m³/m², resultando en un área de 2,5 m².
La relación de largo/ancho existente en el sedimentador será de 2:1. La longitud del sedimentador
será 2,25 m y el ancho de 1,15 m con profundidad del sedimentador de 1,00 m.
La pendiente del fondo del sedimentador por donde se evacuarán los lodos deberá ser de 15%.
La tubería de evacuación de lodos es recomendable de 4” de diámetro para que no exista
taponamiento por acumulación de lodos.
Los planos para su construcción se adjuntan en el Anexo N°1.
59
Figura 3.2. Esquema sedimentador secundario Fuente: El autor Elaboración: El autor
Los valores constructivos se presentan en la tabla 3.3.
Tabla 3.3. Valores constructivos sedimentador secundario
Valores constructivos sedimentador secundario
Longitud 2,25 m
Ancho 1,15 m
Profundidad 1,00 m
Volumen 2,60 m³
Tiempo de retención 1,55 h
Fuente: El autor Elaboración: El autor
3.3.2. Reactor de membrana de microfiltración.
El caudal de entrada será de 40 m³/d (1666,67 L/h), y un flux aproximado de 20 L/m²h, el área de
membrana de microfiltración será de 88,65 m².
La membrana de microfiltración que será dispuesta en módulos sumergidos, según
especificaciones técnicas (ver Anexo N°5), tiene un área de 75 m², por lo tanto, se necesitara 2
módulos para completar el área requerida. El tanque donde se colocarán los módulos tienen las
siguientes medidas: Largo 1,67 m; Ancho 1,02 m; Altura 1,82 m.
Para facilidad de construcción las medidas se muestran en la tabla 3.4. Los módulos de
membrana de microfiltración son de forma rectangular, que deben ser colocados uno junto al otro,
la tubería de ingreso al depósito será de 0,025m (1”) y salida del agua de permeado tendrán un
diámetro de 0,05 m (2”). La presión transmembrana necesaria para la filtración es de 6 psi (0,41
1,0
0
0,7 0,2 1,35
0,6
5
0,3
5
15% 15%
2,25
0,150,1
8
S1
S2
S3
S4
S4
Acero inoxidable e=50 mmAcero inoxidable e=50 mm
60
bar). La potencia requerida por la bomba será de 81,42 KW que se obtendrá con la inclusión de
una bomba marca INGCO de 0,5 Hp. Adicionalmente se necesita de una bomba que adicione
aire para la limpieza constante de la superficie de las membranas. El caudal de recuperación
considerando un grado de recuperación de 99% será de 39,79 m³/d.
Los planos de construcción y montaje se muestran en el Anexo N°1.
Figura 3.3. Esquema módulo de membrana de microfiltración Fuente: El autor Elaboración: El autor
Tabla 3.4. Valores constructivos reactor de microfiltración
Valores constructivos microfiltración
Depósito
Longitud 1,70 m
Ancho 1,05 m
Alto 1,85 m
Volumen 3,30 m³
Módulo
Longitud 1,47 m
Ancho 0,46 m
Alto 1,72 m
Cantidad 2,00 U
Fuente: El autor Elaboración: El autor
Salida del filtrado 2"
Entrada de aire 1.5"
Entrada de aire 1.5"
1,7
1,8
5
1,47
Membrana tubular
1,14
0,0
5
M7
M5
M3 M4
M9
M8 M8
M11
M11
M11
M1
M12
M12
Bomba INGCO 0.5 HP
Acero inoxidable e=50 mm
61
3.3.3. Reactor de membrana de ultrafiltración.
El caudal de entrada será de 40 m³/d (1666,67 L/h), y un flux aproximado de 17 L/m²h, por tratarse
de cartuchos, la limpieza se debe realizar en un periodo de tiempo menor entre lavado y lavado.
El área de membrana de ultrafiltración requerida será de 3,20 m². La membrana de ultrafiltración
que será dispuesta en módulos en espiral, según especificaciones técnicas (ver Anexo N°5), tiene
un área de 52 m² por cada módulo, por lo tanto, se necesitara 2 módulos para completar el área.
Los módulos serán dispuestos uno junto al otro, colocados sobre monturas de acero galvanizado
que permita el soporte de la tubería y de los módulos, tendrá las siguientes medidas: montura de
acero de 40x40x2 cm; separación entre montura: 0,60 m; altura de montura: 0,40 m;
adicionalmente los módulos serán sujetados con abrazaderas.
Para facilidad de construcción las medidas son las mostradas en la tabla 3.5.
Las tuberías de ingreso de la cápsula, salida del agua de permeado y salida de rechazo tendrán
un diámetro de 0,05 m (2”). La presión transmembrana necesaria para la filtración será de 92 psi
(6 bar). La potencia requerida por la bomba es de 96,24 KW que se obtienen con la inclusión de
una bomba marca INGCO de 0,5 Hp.
Adicionalmente se necesita de una bomba que adicione aire para la limpieza constante de la
superficie de las membranas. El caudal de recuperación considerando un grado de recuperación
de 95% será de 38 m³/d (1583,34 L/h).
Los planos de construcción y montaje se muestran en el Anexo N°1.
Figura 3.4. Esquema de módulo de membrana de ultrafiltración Fuente: El autor Elaboración: El autor
Bomba INGCO 0.5 HP
Bomba sumergible Evans 30 W
Válvula antirretorno (2")
0,60
1,36
0,4
0
Abrazadera
U1
U2 U2
U2U6 U7U9
Soporte metalico 40x40 e=20mm
62
Tabla 3.5. Valores constructivos reactor de ultrafiltración
Valores constructivos ultrafiltración
Módulo
Longitud 1,14 m
Diámetro 0,25 m
Tub. entrada de agua 0,05 m
Cantidad 2,00 u
Fuente: El autor Elaboración: El autor
3.4. Propuesta
La propuesta de implantación sigue la secuencia de los procesos de acuerdo a su utilización, si
bien lo más común es el proceso de microfiltración previo al proceso de ultrafiltración.
Esquema: Sedimentador secundario – Microfiltración – Ultrafiltración
Figura 3.5. Diagrama de implantación 1, Sedimentador secundario-microfiltración-ultrafiltración Fuente: El autor Elaboración: El autor
Esta disposición puede variar según las necesidades del constructor. Para la elección de la
propuesta se debe considerar el espacio y la calidad de efluente deseado.
Esquema: Sedimentador secundario – Ultrafiltración 1 – Ultrafiltración 2.
Figura 3.6. Diagrama de implantación 2, Sedimentador secundario-ultrafiltración-ultrafiltración Fuente: El autor Elaboración: El autor
RelaveraSedimentadorSecundario
MicrofiltraciónUltrafiltración
Salida Lodos
Reciculación
Efluente
RelaveraSedimentadorSecundario Ultrafiltración
Reciculación
Ultrafiltración
Reciculación
Efluente
Salida Lodos
63
3.5. Remoción por unidad de tratamiento
Lynk, S.V., J.H. Briggs, and M. Petry. (como se citó en AWWA, 2005, pág. 19) considera un
porcentaje de remoción para metales pesados para microfiltración (MF) de 22% y para
ultrafiltración (UF) de 91%.
El porcentaje de remoción puede aumentar si se produce oxidación de los metales ya sea por
aireación o por la adición de oxidantes.
La tabla 3.6 muestra los valores teóricos de rendimiento por unidad de tratamiento y general que
se obtienen con la aplicación de la ecuación 4 y 5 respectivamente, considerando la secuencia
descrita en la implantación 1.
Tabla 3.6. Valores teóricos de remoción de Implantación 1
Fuente: El autor Elaboración: El autor
Figura 3.7. Esquema de implantación 1 Fuente: El autor Elaboración: El autor
Sedimentador S. 1,667 2,5 0,95 0,02
Microfiltración 1,667 88,65 0,95 0,22
Ultrafiltración 1,65 103,2 0,95 0,91
E
PARAMETROS UNIDADLímite Máximo
TULSMA 2015Valor max. Cumple
Rendimiento
(Ec. 4)
contaminantes
en efluente
Rendimiento
(Ec. 4)
contaminantes
en efluente
Rendimiento
(Ec. 4)
contaminantes
en efluente
Rendimiento
general (Ec. 5)Cumple
DBO5 mg/L 100 31,00 SI SI
DQO mg/L 200 52,00 SI SI
Solidos totales mg/L 1600 326,00 SI SI
Sulfatos mg/L 1000 260,00 SI SI
pH 6 - 9 8,00
Aluminio mg/L 5 38,71 NO 0,96 37,93 0,96 29,59 0,96 2,66 93,12% SI
Arsénico total mg/L 0,1 0,00 SI
Calcio mg/L 253,93 NO 1,31 248,85 1,30 194,10 1,30 17,47 93,12% SI
Cadmio mg/L 0,02 0,38 NO 0,96 0,37 0,96 0,29 0,96 0,03 93,12% SI
Cobre mg/L 1 0,00 SI
Cromo total mg/L 0,5 0,00 SI
Manganeso mg/L 2 15,51 NO 0,96 15,20 0,96 11,86 0,96 1,07 93,12% SI
Hierro mg/L 10 0,00 SI
Mercurio mg/L 0,005 4,35 NO 0,96 4,26 0,96 3,32 0,96 0,30 93,12% SI
Niquel mg/L 2 0,08 SI
Plomo mg/L 0,2 4,22 NO 0,96 4,14 0,96 3,23 0,96 0,29 93,12% SI
Zinc mg/L 5 0,09 SI
A (m²)Físico
Químico
Metales
Pesados
AGUA RESIDUAL
Q (m³/h)
Sedimentador Secundario Microfiltración Ultrafiltración
2,55 0,8 1,8 0,62 2,54
8.20
SEDIMENTADOR SECUNDARIO
REACTOR MICROFILTRACIÓN
REACTOR ULTRAFILTRACIÓN
64
La tabla 3.7 muestra los valores teóricos de rendimiento por unidad de tratamiento y general que
se obtienen con la aplicación de la ecuación 4 y 5 respectivamente, considerando la secuencia
descrita en la implantación 2.
Tabla 3.7. Valores teóricos de emoción de Implantación 2
Fuente: El autor Elaboración: El autor
Figura 3.8. Esquema de implantación 2 Fuente: El autor Elaboración: El autor
3.6. Análisis de factibilidad económica
Realizando un análisis de precios unitarios de la construcción de cada unidad de tratamiento se
puede hacer una comparación de cuál sería la mejor opción para ser implantada en las plantas
de beneficio considerando la relación costo/rendimiento.
El análisis de precios unitarios se lo dividió en
Sedimentador S. 1,667 2,5 0,95 0,02
Ultrafiltración 1,65 103,2 0,95 0,91
E
PARAMETROS UNIDADLímite Máximo
TULSMA 2015Valor max. Cumple
Rendimiento
(Ec. 4)
contaminantes
en efluente
Rendimiento
(Ec. 4)
contaminantes
en efluente
Rendimiento
(Ec. 4)
contaminantes
en efluente
Rendimiento
general (Ec. 5)Cumple
DBO5 mg/L 100 31,00 SI SI
DQO mg/L 200 52,00 SI SI
Solidos totales mg/L 1600 326,00 SI SI
Sulfatos mg/L 1000 260,00 SI SI
pH 6 - 9 8,00
Aluminio mg/L 5 38,71 NO 0,96 37,93 0,96 3,41 0,96 0,31 99,21% SI
Arsénico total mg/L 0,1 0,00 SI
Calcio mg/L 253,93 NO 1,31 248,85 1,30 22,40 1,30 2,02 99,21% SI
Cadmio mg/L 0,02 0,38 NO 0,96 0,37 0,96 0,03 0,96 0,00 99,21% SI
Cobre mg/L 1 0,00 SI
Cromo total mg/L 0,5 0,00 SI
Manganeso mg/L 2 15,51 NO 0,96 15,20 0,96 1,37 0,96 0,12 99,21% SI
Hierro mg/L 10 0,00 SI
Mercurio mg/L 0,005 4,35 NO 0,96 4,26 0,96 0,38 0,96 0,03 99,21% SI
Niquel mg/L 2 0,08 SI
Plomo mg/L 0,2 4,22 NO 0,96 4,14 0,96 0,37 0,96 0,03 99,21% SI
Zinc mg/L 5 0,09 SI
Sedimentador Secundario Ultrafiltración Ultrafiltración
Q (m³/h) A (m²)Físico
Químico
Metales
Pesados
AGUA RÍO AMARILLO
2,55
7,7
0,5
REACTOR ULTRAFILTRACIÓNREACTOR ULTRAFILTRACIÓNSEDIMENTADOR SECUNDARIO
2,85 1,79
65
Alternativa 1.
Tabla 3.8. Análisis económico de implantación 1
N° Rubro Unidad Cantidad Costo
unitario ($) Total
1 Sedimentador Secundario U 1 230,17 230,17
2 Reactor de Microfiltración U 1 29713,94 29713,94
3 Reactor de ultrafiltración U 1 6737,72 6737,72
4 Base para bomba INGCO U 1 13,71 13,71
5 Bomba Evans 30W U 4 30,00 120,00
6 Bomba INCO 0,5 hp U 1 45,00 45,00
7 Transporte U 1 80,00 80,00
TOTAL ($) 36940,54
Fuente: El autor Elaboración: El autor
La alternativa 1 basado en el APU (ver Anexo N°6) tiene un costo muy elevado considerando que
posee un porcentaje de remoción menor a la implantación 2 además de necesitar mayor espacio
para ser implantado.
El porcentaje de remoción de la alternativa 1, tal como se muestra en la tabla 3.6 será de 93.12%
permitiendo que el efluente tenga las condiciones necesarias para ser vertido en un cuerpo
receptor de agua dulce.
Alternativa 2.
Tabla 3.9. Análisis económico de implantación 2
N° Rubro Unidad Cantidad Costo unitario
($) Total
1 Sedimentador Secundario U 1 255,34 255,34
2 Reactor de Microfiltración U 0 29739,11 0,00
3 Reactor de ultrafiltración U 2 6762,89 13525,77
4 Base para bomba INGCO U 1 13,71 13,71
5 Bomba Evans 30W U 2 30,00 60,00
6 Bomba INCO 0,5 hp U 1 45,00 45,00
7 Transporte U 1 80,00 80,00
TOTAL ($) 13979,82
Fuente: El autor Elaboración: El autor
66
La mejor opción es la implantación 2 ya que al contar únicamente con módulos de membrana se
reduce significativamente el espacio para ser implantadas.
Según los datos y cálculos que se muestran en la tabla 3.7, el porcentaje de remoción de los
metales pesados será del 99.21% que daría como resultado un efluente de óptimas condiciones
ya sea para ser reutilizado o para ser vertido a un cuerpo receptor de agua dulce.
El tiempo de vida útil de las membranas para cualquiera de los 2 casos es de 5 años en plantas
cuyo flujo de alimentación es constante, al tratarse de una planta piloto que será operada por
tiempos cortos la vida útil aumentará considerando una buena operación y mantenimiento
rutinario.
68
CONCLUSIONES
La caracterización del agua residual industrial de la planta de beneficio “LEÓN” presentó
valores de: Demanda Bioquímica de Oxígeno, Demanda Química de Oxígeno, sulfatos y
sólidos totales bajos que no sobrepasan los límites de las normas TULSMA (2015). Por el
contrario, el contenido de metales pesados disueltos en el agua como Aluminio 38,71 mg/L,
Calcio 253,93 mg/L, Cadmio 0,38 mg/L, Manganeso 15,51 mg/L, Mercurio 4,35 mg/L y Plomo
4,22 mg/L presentan un peligro al ser vertidos en el cauce por su alto impacto contaminante
en el ambiente.
La caracterización del agua del río Amarillo presenta en las muestras, alto contenido de calcio,
ya que en sus procesos se aplica cianuración para la extracción de oro y plata cuyo compuesto
principal es el cianuro de calcio; aunque a pesar de presentarse en cantidades altas (24.37
mg/L), la norma TULSMA (2015) no restringe su contenido. El plomo se encuentra en
cantidades elevadas (2.78 mg/L) que sobrepasan los límites de las normas TULSMA.
Las características del agua aguas abajo del primer punto de muestras (punto 2) como se
muestra en la figura 3.1 presenta valores de sólidos totales menores que puede ser resultado
de la decantación por el caudal del río. Así también los valores de calcio y plomo aumentan
por los vertidos de la planta de beneficio; al ser metales pesados su disolución en agua es
lenta.
El diseño de la planta piloto nos permite facilidad de implantación en cualquier planta de
beneficio por su tamaño compacto. Además, se puede acoplar a las dimensiones del terreno
disponible, con el cambio de longitudes de tubería, ya que las pérdidas de carga serán
menores y la inclusión de las bombas pueden contrarrestar dichas perdidas.
La capacidad de la planta piloto se diseñó para un caudal de entrada de 40 m³/d que lo dispone
el C.E.C (1992). El caudal se logrará con la utilización de la bomba que posee la planta de
beneficio que sirve para enviar el agua de la laguna al tanque de reutilización.
Los módulos de membrana de microfiltración y ultrafiltración se pueden adquirir en la empresa
AQUA-PRO S.A que se encuentra en la ciudad de Guayaquil, pero facilitan el envío a cualquier
parte del Ecuador. La empresa AQUA-PRO S.A, proporcionó la cotización de los módulos de
membrana que se pueden ver en el anexo N° 5. La relación costo/beneficio permitirá la
selección de la mejor implantación, considerando además el tiempo de uso que se le dé a las
membranas, estas poseen vidas útiles de 5 años funcionando en plantas a escala real.
69
El diseño de la planta se lo hizo en etapas por separado para la elección de la implantación
que se prefiera por el constructor. La secuencia de los procesos más común en función de lo
que existe en las plantas de beneficio es: sedimentador secundario – reactor de microfiltración
– reactor de ultrafiltración. Considerando los costos de los módulos de membranas y el
rendimiento de la planta se aconseja que se empleen 2 etapas de ultrafiltración, resultando en
una secuencia: sedimentador secundario - reactor de ultrafiltración – reactor de ultrafiltración.
La implantación y la construcción de cada una de las etapas de la planta piloto se encuentran
detallados en los planos en el anexo N°1.
Ya que la remoción por filtración está restringida por el diámetro de partícula a ser retenida en
la membrana y los metales pesados poseen diámetros pequeños que son difíciles de retener
cuando no se encuentran aglomerados Camarillo (2005), presenta soluciones para hacer
posible la coagulación de las partículas de metales pesados mediante la adición de polímeros
que seleccionan los elementos de interés y los agrupa, aumentando su diámetro y siendo
posible la remoción mediante membranas de ultrafiltración. Los polímeros que pueden
utilizarse son:
Ácido poliacrílico (250.000 g/mol): concentración 0.1 % en peso, fuerza iónica 0.15 M en
NaNO3, temperatura 50°C, presión transmembrana 4 bar, velocidad de alimentación de
2.95 m/s.
Poliacrilato sódico (30.000 g/mol) y Colloid 208 (50000 g/mol): concentración 0.4 % en
peso, fuerza iónica 0.15-0.2M en NaNO3, temperatura 50°C, presión transmembrana 4
bar, velocidad de alimentación de 4,17 m/s.
El tratamiento de los lodos resultantes del sedimentador secundario y de la limpieza de las
membranas será a través del método Landfarming. Los lodos se colocarán en un depósito con
arena y suelo propio del lugar para ser tratados. El método Landfarming permite la degradación
de componentes peligroso gracias al movimiento constante de la torta de fango con la arena
y el suelo, este proceso se puede realizar cada 3 – 5 horas para evitar la acumulación de
metales pesados y la evaporación de los mismos. El método Landfarming es muy utilizado en
los lodos con alto contenido de hidrocarburos y aceites.
70
RECOMENDACIONES
Para la construcción de la planta piloto se recomienda escoger la implantación 2 mostrada en
la figura 3.6 ya que necesita menor espacio de instalación y la remoción teórica de 99.21%
que presenta la secuencia garantizará una mejor calidad de efluente.
El lavado químico que se debe efectuar con frecuencia a las membranas se lo hará con
hipoclorito de sodio (NaOCl) para la membrana de microfiltración como lo especifica el anexo
N° 5.
Para la membrana de ultrafiltración se usará: hipoclorito de sodio (NaOCl), dióxido de cloro
(ClO2) o cloramina (NH2Cl), como lo especifica el anexo N° 5.
Las estructuras utilizadas para la construcción de la planta piloto serán de acero galvanizado
para garantizar su vida útil. La tubería a utilizar será de PVC capaz de resistir presiones de 0.8
Mpa.
Como se indicó en el capítulo 3, el análisis del agua del río Amarillo necesita de un seguimiento
para definir si sus características se encuentran dentro del límite de la norma TULSMA (2015)
y así considerar si se puede aprovechar dicha agua.
La construcción y operación de la planta piloto con tecnología convencional y tecnología de
membrana permitirá definir si los valores teóricos de remoción son reales o si será necesario
modificaciones.
71
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74
ANEXOS
75
ANEXO 1: Planos
76
77
78
79
80
ANEXO 2: Resultado análisis de agua.
81
Tabla 1. Resultados análisis metales pesados en muestra de agua residual industrial.
Fuente: Laboratorio de Minería y Metalurgia. Elaboración: Laboratorio de Minería y Metalurgia.
Tabla 2. Resultados análisis metales pesados en muestra de agua de río Amarillo.
Fuente: Laboratorio de Minería y Metalurgia. Elaboración: Laboratorio de Minería y Metalurgia.
Sample IdAcquisition
TimeDataset File Method File
As 188.979
(mg/L)
Zn 206.200
(mg/L)
Pb 220.353
(mg/L)
Ni 231.604
(mg/L)
Fe 238.204
(mg/L)
Hg 253.652
(mg/L)
Mn 257.610
(mg/L)
Ca 317.933
(mg/L)
Cu 327.393
(mg/L)
Cd 361.051
(mg/L)
Al 396.153
(mg/L)
1 blk 10/18/2017 6:10:35 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2 std1 10/18/2017 6:12:56 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
3 std2 10/18/2017 6:15:25 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
4 std3 10/18/2017 6:17:41 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
5 Muestra 1 10/18/2017 6:20:13 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria38.709 -76.259 -1.610 -0.595 -0.940 4.346 15.513 230.753 -0.806 0.381 -2.406
6 blk 11/28/2017 9:34:06 AMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7 std1 11/28/2017 9:37:10 AMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
8 std2 11/28/2017 9:39:25 AMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
9 std3 11/28/2017 9:41:39 AMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
10 Muestra 2 11/28/2017 9:49:02 AMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria-4.387 -5.512 4.222 -0.570 -0.613 -1.331 1.327 253.929 -0.686 -0.210 -1.504
11 blk 11/29/2017 3:49:33 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
12 std1 11/29/2017 3:51:47 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
13 std2 11/29/2017 3:54:02 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
14 std3 11/29/2017 3:56:20 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
15 Muestra 3 11/29/2017 3:58:55 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria0.000 -1.828 1.503 -0.112 -0.299 -0.023 2.469 233.533 -0.765 0.107 -1.245
16 blk 11/29/2017 3:49:33 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
17 std1 11/29/2017 3:51:47 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
18 std2 11/29/2017 3:54:02 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
19 std3 11/29/2017 3:56:20 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
20 Muestra 4 11/29/2017 4:01:10 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria0.000 0.090 0.985 0.082 -0.295 -1.135 2.860 237.200 -0.774 -0.611 -1.212
21 blk 12/01/2017 16:50 TRAZAS EN AGUAAguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
22 std1 12/01/2017 16:51:47 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
23 std2 12/01/2017 16:54:02 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
24 std3 12/01/2017 16:56:20 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
25 Muestra 5 12/01/2017 17:01:10 PMTRAZAS EN AGUAAguas Mineria0.000 -0.089 3.625 -0.082 -0.295 3.254 2.496 225.860 -0.645 0.135 15.623
Sample Id Method FileAs 188.979
(mg/L)
Zn 206.200
(mg/L)
Pb 220.353
(mg/L)
Ni 231.604
(mg/L)
Fe 238.204
(mg/L)
Hg 253.652
(mg/L)
Mn 257.610
(mg/L)
Ca 317.933
(mg/L)
Cu 327.393
(mg/L)
Cd 361.051
(mg/L)
Al 396.153
(mg/L)
1 blk Aguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
2 std1 Aguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
3 std2 Aguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
4 std3 Aguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
5 Aguas Arriba (Río Amarillo) Aguas Mineria-3.271 -4.488 1.367 -0.642 0.078 -0.258 -0.876 17.256 -0.465 -0.737 0.355
6 blk Aguas Mineria 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
7 std1 Aguas Mineria 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
8 std2 Aguas Mineria 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000 10.000
9 std3 Aguas Mineria 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000 20.000
10 Aguas Abajo (Río Amarillo) Aguas Mineria-8.884 -4.522 2.779 -0.635 -0.127 -1.131 -0.893 24.370 -0.374 -0.395 0.229
82
ANEXO 3: Fotografías.
83
Fotografía 1. Planta de beneficio seleccionada. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 2. Relavera. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 3. Recolección muestra residual. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 4. Medición de temperatura Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 5. Filtrado de muestra. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 6. Preparación de estándares. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
84
Fotografía 7. Encerado equipo ICP. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 8. Análisis de muestra. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 9. Calibración de estándares. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
Fotografía 10. Recolección muestra río. Fuente: Jaramillo M, Jean P. Elaboración: Jaramillo M, Jean P.
85
ANEXO 4: Hojas de cálculo de diseño.
86
CHS 16 m³/m²d
Caudal (Q) 40 m³/d
Área Tanque (A) 2.5 m²
ÁREA TANQUE 2.50 m²
CS 72 kg/m²d
sol. Clarif. 180 kg/d
Área super. 2.50 m²
Caudal (Q) 40 m³/d Relac. L/a
Long. Sedim. 2.24 m 2
Ancho Sedim. 1.12 m
Tr 1 h
Volumen 1.67 m³
Caudal (Q) 40 m³/d
Tirante 0.90 m 2.49 OK
Borde libre 0.10 m Relac. L/p
Profundidad 1.00 m 2.2 OK
Longitud 2.25 m
Ancho 1.15 m
Profundidad 1 m
Volumen 2.6 m³
0.065 d
1.55 h
CARGA HIDRAULICA
CARGA DE SÓLIDOS
SEDIMENTADOR SECUNDARIO
Tiempo retenc.
VALORES CONSTRUTIVOS
TIEMPO DE RETENCIÓN
=
=
=
= ∗ ∗
87
Retrolavado 2.00 min
Tiempo rep. de
retrolavado
(Trl)
40.00 min
Vol agua
retrolavado10.00 L
Lavado
químico1.00 h
Tiempo rep. de
lav químico
(Tlq)
30.00 días
prueba de
integración
directa (Tpid)
10.00 min/dia
ƞ 0.94
Trl 72 min
Tpid 10.00 min
Tlq 2 min
Flux (J) 20.000 L/m²h
Caudal entrada 1666.67 L/h
Área total 88.65 m²
Área módulos 75.00 m²
Número
módulos2.00 u
Número bancos 2.00 u
HSM75-ES-HSE15
Tipo rectangular 1.47m
Altura 1.72 m
Base 1.47 m
esp. Módulo 0.46 mm
Vol. Agua 950.00 L
Bordes Libres 0.10 m
MICROFILTRACIÓN
PRODUCCION DE PERMEADO
AREA MODULOS
SECCION DE MEMBRANA
1.82
1.72
DIMENSION TANQUE
Base tanque 1.67 m
Altura tanque 1.82 m
Prof. Tanque 1.022 m 1.67
1.02
1.82
=
∗
88
Retrolavado 2.00 min
Tiempo rep. de
retrolavado
(Trl)
40.00 min
Vol agua
retrolavado10.00 L
Lavado
químico1.00 h
Tiempo rep. de
lav químico
(Tlq)
30.00 días
prueba de
integración
directa (Tpid)
10.00 min/dia
ƞ 0.94
Trl 72 min
Tpid 10.00 min
Tlq 2 min
Flux (J) 20.000 L/m²h
Caudal entrada 1666.67 L/h
Área total 88.65 m²
Área módulos 75.00 m²
Número
módulos2.00 u
Número bancos 2.00 u
HSM75-ES-HSE15
Tipo rectangular 1.47m
Altura 1.72 m
Base 1.47 m
esp. Módulo 0.46 mm
Vol. Agua 950.00 L
Bordes Libres 0.10 m
PRODUCCION DE PERMEADO
AREA MODULOS
SECCION DE MEMBRANA
1.82
1.72
DIMENSION TANQUE
Base tanque 1.67 m
Altura tanque 1.82 m
Prof. Tanque 1.022 m 1.67
PTM 0.41 bar
Presión
alimentación2.96 bar
Presión
rechazo 0.14 bar
Pa= presión de alimentación
Presion
permeado1 bar
K 48.78 L/m²hbar
r 0.99
Vol. Agua
filtrada950.00 L
Vol. Agua
retrolavado5.00 L
Caudal
permeado1657.90 L/h
Caudal
alimentación1666.67 L/h
Qp= caudal de produccion de la membrana
Caudal 1666.67 L/h
Velocidad 0.3 m/s
Área tuberia 0.00154 m²
Diámetro 44.33 mm
Diám. Comercial 50 mm
Caudal 1657.90 L/h
Velocidad 0.3 m/s
0.00154 m²
44.21 mm
Diám. Comercial 50 mm
0.41 bar
5.95 psi
1657.90 L/h
7.30 gpm
0.03 Kwh/MGD
0.034 HP
BOMBA
Potencia requerida
Presión
permeado
Caudal
TUBERIA ENTRADA
TUBERIA SALIDA
Potencia
Diámetro
TUBERÍA PVC UNIÓN
RIEBER JUNTA
ELASTICA
INTEGRADA JEI 0.80
MPA
TUBERÍA PVC UNIÓN
RIEBER JUNTA
ELASTICA
INTEGRADA JEI 0.80
MPA
PERMIABILIDAD
GRADO DE RECUPERACION
1.02
1.82
PRESION TRASMEMBRANA
=
∗
= + +
= ∗
= ∗
= −
89
f =
0,0
2adim
K =
0,1
5m
mV
elo
cid
ad
de
dis
eñ
o=
0,9
< V
<1,2
m/s
ρ =
996,3
1kg/m
³
g =
9,8
1m
/s²
T°
=28
°C
vc =
8,3
9601E
-07
m²/
s
Q =
0,0
00463
m³/
s1,7
50,6
3
R SS
R-S
S1,5
1,5
0,0
00463
25
RR
MS
S-R
M1,1
52,6
50,0
00463
25
0,9
43216
28085,2
60,0
2368
0,0
494
02
14,2
0,1
904
0,2
398
SS
RU
RM
-RU
35,6
50,0
00463
50
0,2
35804
14042,6
30,0
2813
0,0
048
58
013,5
50,0
384
0,0
432
RM
0,2
830
RU
-4,0
0m
20,0
0m
24,0
0m
0,2
8m
0,1
4m
24,4
3m
110,5
4K
w
90,0
0%
81,4
2K
w
Punto
más a
lto
PE
RD
IDA
S (
Lo
ng
itu
d y
Acce
sori
os)
Va
lor
k
Nu
do
sL
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as
Lo
ng
itu
d
(m)
ΣK
hf
acce
sori
os
Ht
SIM
BO
LO
GIA
Rela
vera
λ
(B
arr
)h
fi (
m)
TC
od
o d
e
90°
Va
lvu
laL
on
git
ud
acu
mu
lad
a
(m)
Ca
ud
al
po
r
lín
ea
(m
³/s
)
Dia
me
tro
Ø
(mm
)
Ve
locid
ad
(m/s
)R
eyn
old
s
Sedim
enta
dor
secundario
Reacto
r M
icro
filtr
ació
nP
ER
DID
AS
TO
TA
L
Reacto
r U
ltra
filtr
ació
n
Bom
ba
Pote
ncia
Pote
ncia
consum
ida
Rendim
iento
(ƞ)
Punto
más b
ajo
Hm
ƩhfT
Hf por
contr
acció
n x
2
HT
= +∑
+ ∑
= ∗ ∗ ∗
=
90
Retrolavado 20.00 min
Tiempo rep.
de retrolavado
(Trl)
480.00 min
Vol agua
retrolavado10.00 L
Lavado
químico1.00 h
Tiempo rep.
de lav
químico (Tlq)
30.00 días
prueba de
integración
directa (Tpid)
10.00 min/dia
ƞ 0.95
Trl 60 min
Tpid 10.00 min
Tlq 2 min
Flux (J) 17.000 L/m²h
Caudal
entrada1666.67 L/h
Área total 103.20 m²
Área módulo 52.00 m²
Número de
modulos2.00 u
Tipo capsula
Diametro 250.00 mm
Largo 1.14 m
Diámetro
poro0.08 micron
Espesor
membrana0.60 mm
ULTRAFILTRACIÓN
PRODUCCION DE PERMEADO
AREA MODULOS
SECCION DE MEMBRANA HYDRAcap® MAX 40
=
∗
91
Retrolavado 20.00 min
Tiempo rep.
de retrolavado
(Trl)
480.00 min
Vol agua
retrolavado10.00 L
Lavado
químico1.00 h
Tiempo rep.
de lav
químico (Tlq)
30.00 días
prueba de
integración
directa (Tpid)
10.00 min/dia
ƞ 0.95
Trl 60 min
Tpid 10.00 min
Tlq 2 min
Flux (J) 17.000 L/m²h
Caudal
entrada1666.67 L/h
Área total 103.20 m²
Área módulo 52.00 m²
Número de
modulos2.00 u
Tipo capsula
Diametro 250.00 mm
Largo 1.14 m
Diámetro
poro0.08 micron
Espesor
membrana0.60 mm
PTM 2 bar OK
Presión
alimentación6.35 bar
Presión
rechazo 0.35 bar
Pa= presión de alimentación
Presion
permeado1 bar
K 8.50 L/m²hbar
r 0.950
Vol. Agua
filtrada6777.3 L
Vol. Agua
retrolavado5.00 L
Caudal
permeado1583.34 L/h
Caudal
alimentación1666.67 L/h
Qp= caudal de produccion de la membrana
1666.67 L/h
0.000462964 m³/s
50.8 mm
0.0508 m
Velocidad 0.22841773 m/s
1583.34 L/h
0.000439816 m³/s
50.8 mm
0.0508 m
Velocidad 0.216996844 m/s
6.35 bar
92.10 psi
1583.34 L/h
6.97 gpm
0.37 Kwh/MGD
0.510 HP
ULTRAFILTRACIÓN
Potencia requerida
TUBERIA SALIDA
BOMBA ENTRADA
Presión
permeado
Caudal
permeado
Potencia
PRESION TRANSMEMBRANA
PERMIABILIDAD
PRODUCCION DE PERMEADO
AREA MODULOS
SECCION DE MEMBRANA
GRADO DE RECUPERACION
TUBERIA ENTRADA
HYDRAcap® MAX 40
Diámetro
comercial
Caudal
alimentación
Caudal
permeado
Diámetro
comercial
=
∗
= ∗
= ∗
.
= −
92
f =
0,0
2adim
K =
0,1
5m
mV
elo
cid
ad
de
dis
eñ
o=
0,9
< V
<1,2
m/s
ρ =
996,3
1kg/m
³
g =
9,8
1m
/s²
T°
=28
°C
vc =
8,3
9601E
-07
m²/
s
Q =
0,0
00463
m³/
s1,7
50,6
3
R SS
R-S
S1,5
1,5
0,0
00463
25
RR
MS
S-R
U2,2
53,7
50,0
00463
25
0,9
43216
28085,2
60,0
3530
0,1
440
25
19,5
0,4
308
0,5
748
SS
RU
RU
-RU
1,7
5,4
50,0
00463
50
0,2
35804
14042,6
30,0
2813
0,0
027
24
05,9
0,0
167
0,0
194
RM
0,5
942
RU
0,0
0m
20,0
0m
20,0
0m
0,5
9m
0,0
7m
20,6
7m
93,5
2K
w
90,0
0%
96,2
4K
w
Lín
ea
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IDA
S T
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Re
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)
Co
do
de
90°
Reacto
r U
ltra
filtr
ació
n
Bom
ba
Punto
más b
ajo
Hm
SIM
BO
LO
GIA
Rela
vera
Sedim
enta
dor
secundario
Reacto
r M
icro
filtr
ació
n
Punto
más a
lto
ƩhfT
Hf por
contr
acció
n
HT
Pote
ncia
Pote
ncia
consum
ida
Rendim
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PE
RD
IDA
S (
Lo
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Acce
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Va
lor
k
Nu
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ΣK
Lo
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itu
d
(m)
Lo
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itu
d
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a
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Ca
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po
r
lín
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(m
³/s
)
Dia
me
tro
Ø
(mm
)
Ve
locid
ad
(m/s
)
= +∑
+ ∑
= ∗ ∗ ∗
=
93
ANEXO 5: Especificaciones técnicas membranas y cotizaciones.
94
Especificaciones técnicas membrana de microfiltración.
95
96
Especificaciones técnicas membrana de ultrafiltración.
97
Cotización de membranas.
98
Cotización bomba INGCO
99
ANEXO 6: Análisis de precios unitarios.
100
Proyecto:
RUBRO: Sedimentador Secundario UNIDAD U
DETALLE:
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
0,00 1,06
1 2,5 2,50 1,00 2,50
SUBTOTAL M 3,56
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
1 3,55 3,55 3,00 10,65
1 3,51 3,51 3,00 10,53
SUBTOTAL N 21,18
CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
m² 11,09 17,30 191,82
Kg 0,45 3,42 1,54
m 0,73 3,42 2,50
m 0,70 8,67 6,07
u 2,00 1,75 3,50
SUBTOTAL O 205,43
230,17
Loja, Marzo 2018
Sr. Jean Pablo Jaramillo Moreno
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
soldadora
Electrodo 6011
Tubo PVC enrroscable 1"
DESCRIPCION
DESCRIPCION
DESCRIPCION UNIDAD
Acero Inox. 6mm N1
ayudante
MATERIALES
MANO DE OBRA
soldador electrico
EQUIPOS
herramienta menor /( 5% mano de obra)
Diseño de planta piloto de depuración de aguas residuales utilizando tecnología
convencional y tecnología de membrana
Tubo PVC enrroscable 4"
INDIRECTOS Y UTILIDADES 20%
OTROS INDIRECTOS %
COSTO TOTAL DE RUBRO
VALOR OFERTADO
TOTAL COSTO DIRECTO
Codo 90° PVC 1"
101
Proyecto:
RUBRO: Reactor de Microfiltración UNIDAD U
DETALLE:
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
0,00 1,06
1 2,5 2,50 1,00 2,50
SUBTOTAL M 3,56
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
1 3,55 3,55 3,00 10,65
1 3,51 3,51 3,00 10,53
SUBTOTAL N 21,18
CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
m² 12,50 17,30 216,25
Kg 0,45 3,42 1,54
m 0,35 3,42 1,20
m 4,03 7,00 28,21
u 6,00 6,00 36,00
u 3,00 6,00 18,00
u 1,00 6,00 6,00
u 1,00 22,00 22,00
u 2,00 14680,00 29360,00
SUBTOTAL O 29689,20
29713,94
Loja, Marzo 2018
Sr. Jean Pablo Jaramillo Moreno
Diseño de planta piloto de depuración de aguas residuales utilizando tecnología
EQUIPOS
DESCRIPCION
herramienta menor /( 5% mano de obra)
soldadora
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
ayudante
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD
MANO DE OBRA
DESCRIPCION
soldador electrico
Codo 90° PVC 2"
T de PVC 2"
Válvula de bola 1"
Membrana sumergida HSM75
Acero Inox. 6mm N1
Electrodo 6011
Tubo PVC autorroscable 1"
Tupo PVC autorroscable 2"
Adaptador cambio de diametro de 2" a 1"
VALOR OFERTADO
TOTAL COSTO DIRECTO
INDIRECTOS Y UTILIDADES 20%
OTROS INDIRECTOS %
COSTO TOTAL DE RUBRO
102
Proyecto:
RUBRO: Reactor de ultrafiltración UNIDAD U
DETALLE:
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
0,00 1,06
1 2,5 2,50 1,00 2,50
SUBTOTAL M 3,56
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
1 3,55 3,55 3,00 10,65
1 3,51 3,51 3,00 10,53
SUBTOTAL N 21,18
CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
m 12,50 2,50 31,25
Kg 0,45 3,42 1,54
m 0,35 3,42 1,20
m 4,57 7,00 31,99
u 9,00 6,00 54,00
u 6,00 6,00 36,00
u 2,00 6,00 12,00
u 1,00 45,00 45,00
u 2,00 3250,00 6500,00
SUBTOTAL O 6712,98
6737,72
Loja, Marzo 2018
Sr. Jean Pablo Jaramillo Moreno
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
Diseño de planta piloto de depuración de aguas residuales utilizando tecnología
EQUIPOS
DESCRIPCION
DESCRIPCION
soldador electrico
ayudante
herramienta menor /( 5% mano de obra)
soldadora
MANO DE OBRA
Tubo PVC autorroscable 1"
Tupo PVC autorroscable 2"
Codo 90° PVC 2"
Adaptador cambio de diametro de 2" a 1"
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD
Tubo acero cuadrado 40x40x2
Electrodo 6011
INDIRECTOS Y UTILIDADES 20%
OTROS INDIRECTOS %
COSTO TOTAL DE RUBRO
VALOR OFERTADO
TOTAL COSTO DIRECTO
T de PVC 2"
Válvula antirretorno 2"
Capsula de membrana de ultrfiltración HYDROCAP
103
Proyecto:
RUBRO: Base para bomba INGCO UNIDAD U
DETALLE:
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
0,00 0,27
0,5 2,5 1,25 1,00 1,25
SUBTOTAL M 1,52
CANTIDAD TARIFACOSTO
HORARENDIMIENTO COSTO
A B C=A*B R D=C*R
0,5 3,55 1,78 3,00 5,33
SUBTOTAL N 5,325
CANTIDAD PRECIO UNIT. COSTO
A B C=A*B
m 0,40 2,50 1,00
Kg 0,45 3,42 1,54
m² 0,25 17,30 4,33
SUBTOTAL O 6,86
13,71
Loja, Marzo 2018
Sr. Jean Pablo Jaramillo Moreno
ANALISIS DE PRECIOS UNITARIOS
Diseño de planta piloto de depuración de aguas residuales utilizando tecnología
EQUIPOS
DESCRIPCION
herramienta menor /( 5% mano de obra)
soldadora
MANO DE OBRA
DESCRIPCION
soldador electrico
MATERIALES
DESCRIPCION UNIDAD
Tubo acero cuadrado 40x40x2
VALOR OFERTADO
TOTAL COSTO DIRECTO
INDIRECTOS Y UTILIDADES 20%
OTROS INDIRECTOS %
COSTO TOTAL DE RUBRO
Electrodo 6011
Acero Inox. 6mm N1