8. escalado de la planta industrial -...

Estudio sobre la depuración de los lixiviados de vertederos de RSU con cenizas volantes zeolitizadas.8. Escalado de la planta industrial.

185

8. ESCALADO DE LA PLANTA INDUSTRIAL


186

8.1. Introducción.

Es bien conocido, que en la industria química y farmacéutica los

procesos comerciales se basan en resultados experimentales, obtenidos a

escala de laboratorio y de planta piloto.

Un cambio de escala satisfactorio podría requerir un aumento progresivo

de la escala hasta alcanzar el nivel industrial pero esto proceso sería muy

costoso. Las diferentes metodologías de cambio de escala tienen el

objetivo de poder anticipar los efectos de cambio de escala, e introducir

las variaciones requeridas en el diseño de los equipos.

Por lo tanto, se comprende que un proceso de cambio de escala, es

complicado, debido a la combinación de múltiples factores: las

ecuaciones representativas del proceso no se pueden resolver, los

parámetros físicos y químicos están interconectados, las soluciones que

se obtienen a nivel de laboratorio o incluso de planta piloto pueden no

ser validas a nivel industrial... etc.

La complejidad del proceso y el nivel de conocimiento previo del

proceso suelen fijar el factor de escala, que será tanto más grande cuanto

menor sea el conocimiento del proceso.

Cuando el conocimiento previo del proceso es grande se suelen utilizar

factores de escala del orden de 10. En reactores químicos se pueden

llegar a utilizar factores de escala de 50-80000, mientras que en el caso

de reactores biotecnológicos, de un desarrollo industrial más reciente los

factores de escala pueden ser mucho mas elevados como puede ser para

el caso de las plantas de tratamiento biológico de aguas residuales.


187

La finalidad del cambio de escala es la selección de las condiciones de

diseño que aseguren que el efecto de las distintas variables sobre el

proceso conduzca a los resultados deseados.

En nuestro caso, vamos a aplicar la teoría de la similitud para determinar

el factor de escala.

Teoría de la similitud.

La base del concepto de similitud se puede expresar con la siguiente

relación lineal:

m´= k m

Donde k es el factor de escala, que relaciona el valor de una variable en

cada una de las escalas utilizadas.

La similitud se clasifica en función de la naturaleza de las variables que

obedecen a la ecuación anterior, de forma que esta puede ser:

- Similitud geométrica.

- Similitud dinámica.

- Similitud térmica.

- Similitud másica.

- Similitud bioquímica.

La similitud estricta entre dos sistemas de distinto volumen es imposible.

La teoría de la similitud conjuntamente con el análisis del régimen de

operación ha guiado a la formulación de una serie de criterios que son

los más utilizados en el cambio de escala. Así, muchos trabajos se han

basado en mantener constante por una parte la proporcionalidad

geométrica, y en mantener constante en ambos reactores una de las

siguientes variables:


188

- Agitación.

- Coeficiente volumétrico de transferencia de materia.

- Tiempo de residencia.

8.2. Escalado de los caudales de operación.

A partir de los resultados obtenidos en la planta piloto se procede al

diseño de la planta que finalmente va a utilizarse para el tratamiento de

los lixiviados a escala industrial.

El caudal de operación de lixiviados sin diluir es de 5 m3/día, o 208 L/h

lo que supone un caudal un 594 veces superior al de operación en la

planta piloto.

Suponiendo que se mantengan las proporciones de las distintas

dosificaciones los distintos caudales con lo que se va a operar son los

siguientes (Tab 8.2.1):

Q (l/h) Q (g/h) Q (Kg/m3)

F0 208 Qr 1871

Suspensión zeolita (10 g/L) 665 6653 32?

Coagulante (30 g/L) 64,2 1925 9,25

Floculante (0,25 g/L) 18,84 4,71 0,023

Fango 125 Tab 8.2.1


189

Para el caso de las zeolitas se plantea la posibilidad de dosificarlas

directamente sin formar una suspensión previa, ya que esta parece una

alternativa más económica y simple.

En cualquier caso, el caudal de zeolitas no puede saberse a priori, ya que

este depende del pH de la alimentación el cual puede sufrir variaciones,

el caudal utilizado para el diseño ha sido el de los resultados obtenidos

en planta piloto, aplicando un factor de escala (Graf 8.2.1).


190

Graf 8.2.1.


231

8.3. Diseño de la planta industrial.

8.3.I Pretratamiento.

El primer paso en la depuración del agua residual ha de consistir,

lógicamente, en una eliminación de materias gruesas cuya presencia en

el efluente perturbaría el tratamiento total y el eficiente funcionamiento

de las máquinas, equipos e instalaciones de la estación depuradora, para ello se

van a utilizar rejillas de desbaste a la entrada al proceso, que retengan estos

cuerpos de gran tamaño.

8.3.I.1 Rejillas de desbaste y tamizado.

En el canal de entrada del agua a la planta depuradora nos encontramos

primero con una reja de gruesos y posteriormente con un tamiz de finos.

Se ha diseñado a la entrada un by-pass general de la instalación en caso

de avería en la estación depuradora.

El desbaste se realiza por medio de rejillas y tiene como objeto retener

y separar los cuerpos voluminosos flotantes y en suspensión, que

arrastra consigo el agua residual.

Se consigue así:

• Eludir posteriores depósitos.

• Evitar obstrucciones en canales, tuberías y conducciones en general.


232

• Interceptar las materias que por sus excesivas dimensiones podrían dificultar

el funcionamiento de las unidades posteriores (medidor de caudal,

decantadores, etc.).

• Aumentar la eficiencia de los tratamientos posteriores.

Las rejillas pueden clasificarse, con arreglo a distintos criterios, en:

• Horizontales, verticales, inclinadas y curvas.

• Finas, medias y gruesas.

• Fijas o móviles.

• De limpieza automática, semiautomática o manual.

Por razones de mantenimiento y explotación es recomendable evitar

la colocación de rejas de limpieza manual. Hoy en día ya existen en

el mercado rejas provistas de sistema automático de limpieza y

extracción de residuos a un contenedor que dan excelentes

resultados. El automatismo del sistema limpiador puede ser regulado.

• Con intervalo de tiempo fijo.

• Con intervalo de tiempo modificado con arreglo al grado de obstrucción de

la rejilla.

Sí se recomienda no obstante la colocación de una reja de seguridad manual

(separación entre barrotes 100 mm) para que en caso de fallo del sistema de lim-

pieza automática de la reja, no se produzcan inundaciones.


233

Aunque no existe un criterio único para la delimitación de los tipos de

rejillas finas medias o gruesas, se pueden considerar como rejillas finas

aquellas en que la separación libre de aberturas es inferior a 1,5 cm.

La distancia entre barras, en las llamadas rejillas de separación media, oscila

entre 1,5 y 5,0 cm. Son las más empleadas en la actualidad, puesto que

retienen la mayor parte de las sustancias arrastradas que no pueden

eliminarse por sedimentación, y son las que se ha decidido instalar.

El parámetro de control fundamental en la comprobación de rejillas es la

velocidad de paso del agua entre los barrotes.

Se recomiendan las siguientes velocidades de paso a caudal medio:

Vr (Qm) > 0,6 m/s.

Vr (Qm) < 1,0 m/s (con limpieza a favor de corriente).

Vr (Qm) < 1,2 m/s (con limpieza en contracorriente).

Calculado el ancho del canal de entrada a la planta en función del caudal de

diseño, para evitar un aumento de la velocidad de paso como

consecuencia de la colocación de unas rejillas (con la consecuente

reducción de la sección de paso) será necesario el establecer un sobreancho

del canal en el punto de colocación de las rejas.

El ancho del canal en la zona de rejillas puede calcularse por la

fórmula, siguiente:


234

Donde:

a: ancho de los barrotes de la rejilla (mm)

b: ancho del canal en la zona de rejilla (mm)

c: ancho del canal de entrada (mm)

s: separación útil entre barrotes (mm)

Se suponen los siguientes datos:

c : 500 mm

s : 30 mm

a : 10 mm

Por lo tanto el ancho del canal en la zona de rejillas resulta el siguiente:

500( 1)(30 10) 30 65730

b mm= − + + =

El número de barras vendrá dado por:

657 30 1510 30

n barras−= =

+

Debe preverse un porcentaje de atascamiento del 10 al 40% y, en redes

unitarias, posibles obstrucciones por aporte elevado de sedimentos

durante el comienzo de las lluvias.

Una vez conocido el caudal de operación la perdida de carga que se

producirá en las rejas puede obtenerse a partir del siguiente gráfico.


235

Si se opera como está previsto con una velocidad de 0.6 m/s para el caudal medio

y un paso libre de 3.0 cm la perdida de carga oscilará entre 1.2 cm para rejas

limpias y 2 cm para rejas sucias.

El sistema cuenta con un dispositivo de limpieza automática con agua de red, que

permite arrastrar aquellas partículas de mayor tamaño que queden retenidas en el

tamiz, y que no llegan a ser arrastradas hasta el depósito de recogida de gruesos.


236

8.3.II. Tanque de homogenización.

El diseño de la planta depuradora industrial debe prever que se

produzcan puntas de máxima y mínima producción de lixiviados, por lo

que para poder operar con seguridad y continuidad se instala un tanque

de homogenización que nos permita operar a un caudal cte, así como

realizar un pretratamiento de dilución y aireación de la alimentación al

proceso.

El volumen del depósito se calcula a partir de la condición de que el

tanque ha de ser capaz de almacenar la producción de todo un día,

operando al caudal nominal, de 5m3/día de lixiviado concentrado.

El volumen del tanque será por lo tanto el producto del tiempo de

residencia hidráulico por el caudal nominal, mas el efluente necesario

para la dilución al 10%.

3

3(5 1 ) 10 50mV día mdía

= × =

Pero además, se va a sobredimensionar el tanque para hacer frente a

caudales superiores al nominal, por lo cual se va a usar un factor

corrector del 30%.

350 1.30 65V m= × =

La geometría del tanque de homogeneización debe evitar diseños

alargados, para facilitar la homogeneización, por lo que se decide que su

sección sea circular.


237

Imponiendo la condición geométrica de que la altura del depósito sea

igual al doble del radio de éste, se ha decidido que las dimensiones del

depósito sean las siguientes:

R = 2 m

H = 6 m

Con estas dimensiones el volumen del deposito es de 75,4 m3, si bien el

volumen efectivo será algo menor.

El depósito será de hormigón debido a su coste y su alta resistencia al

ataque químico.

Se instalará una arqueta de recogida de aguas, para la recogida de aguas

de lavado, rebose, etc…

Instrumentación del tanque de homogenización.

El depósito cuenta con dos sondas de medida de nivel, de tipo flotador,

que informarán al sistema de control de cuando se alcancen los niveles

de máximo y mínimo, para enviar una señal de alarma y parar la planta

respectivamente.

Para conseguir una buena homogeneización y evitar la acumulación de

fangos en el fondo es necesario mezclar los vertidos adecuadamente.

Esto se puede realizar mediante una agitación o mediante una aireación.


238

Se ha decidido utilizar la mezcla por aireación ya que es un método de

mezcla más intensivo que el realizado con agitadores de hélice. Además,

se puede conseguir una pequeña oxidación química mediante la

introducción de oxígeno, presentando menos problemas de olores puesto

que éstos además de agitar introducen oxígeno.

El sistema consiste simplemente en una soplante que impulse aire del

medio a través del lixiviado, funcionando a intervalos de tiempo

periódicos controlados por un reloj.

Por supuesto, hay también una bomba de elevación que bombea el

efluente a tratar desde este tanque de homogenización hasta el depósito

de dosificación del coagulante, y a posteriori, por efecto de la gravedad,

debe de circular hasta el clarificador.

El caudal de operación se regula desde el cuadro de control de la planta,

para evitar el coste de instalar un transductor desde el sensor de caudal

hasta el cuadro eléctrico. Se ha decidido que desde el cuadro eléctrico se

realicen las regulaciones de funcionamiento de la bomba, y así variar

éstas en función de una tabla caudal-revolución de la bomba conocida.

El caudal de operación fijará a su vez, a través del controlador del

proceso, los caudales de dosificación, considerando despreciables las

oscilaciones en la calidad del lixiviado a tratar, por lo que las

dosificaciones serán siempre constantes para un mismo caudal de

alimentación.


239

Esta alternativa permite sintonizar el controlador con un menor tiempo

de respuesta, pero tiene el inconveniente de que no se detectan posibles

errores aguas abajo de la bomba de alimentación.

Para evitar posibles errores, se instala un medidor de caudal

electromagnético, después de la bomba, cuyas especificaciones técnicas

se incluyen en el anexo.

8.3.III. Deposito de recogida de efluente tratado.

Se ha decidido instalar un depósito de recogida del efluente tratado para

utilizar este efluente para disolver el floculante comercial, con la

consiguiente reducción del consumo de agua, y la obtención de un

mayor rendimiento en la depuración de los lixiviados, así como para

labores de mantenimiento como puede ser el lavado.

El depósito dispone de un sensor de nivel superior de tipo flotador para

anular la alimentación a éste cuando se alcance el nivel superior y evitar

así que rebose.

En la parte inferior del depósito se instala un conducto de salida para la

purga del efluente cuando sea necesario para labores de mantenimiento,

así como para la descarga hacia los depósitos de preparación de los

aditivos.

En este conducto se instala una válvula de regulación para regular el

caudal que se recircula.

El depósito tiene una capacidad de 5 m3 y debe ser de un material

resistente como puede ser el poliéster reforzado con fibra de vidrio.


240

8.3.IV. Almacenamiento de las sustancias químicas.

El almacén se ubica lo más cerca posible de los equipos de dosificación,

para ahorrar tiempo y esfuerzo en el traslado de las sustancias químicas.

La capacidad del almacén será suficiente para abastecer la planta por lo

menos durante un mes.

Para el almacenamiento de sustancias secas embolsadas como es el caso

de la cal, deberá disponérselas apiladas y sobre tarimas de madera para

aislarlas de la humedad del piso y de las paredes.

Cuando se trata de una pequeña tolva metálica, puede evitarse que el

material se aglomere si se coloca en la parte exterior de la tolva un

vibrador intermitente, cuya potencia debe adaptarse al volumen de esta.

Cuando se trata de una tolva de almacenamiento de pequeña capacidad,

la extracción puede hacerse manualmente, a través de un simple

obturador de registro.

8.3.5. Dosificación del polielectrolito.

Se va a dosificar una suspensión de 0,25 g/l de Actipol A 401, de base

acuosa, con un caudal estimado de unos 38 l/h, que habrán de ajustarse,

con la bomba de dosificación.

El equipo elegido es suministrado por la empresa TORO SA, y consta de

los siguientes elementos:


241

Tolva dosificadora de polielectrolito, realizada en acero inoxidable y

situada sobre el depósito de la planta. Lleva incorporado el sistema de

dosificación, constituido por un tornillo sinfín de eje hueco accionado

por un motorreductor acoplado a la tolva. En la parte superior existe una

tapa por la que se realiza el llenado de la tolva con el polielectrolito

granulado (Fig 8.3.V.1).

Fig 8.3.V.1

Dispersador de alta capacidad, fabricado en polipropileno. Tiene forma

cilíndrica con base cónica, terminando en un tramo de tubería por la cual

se une al depósito. Dispone de dos entradas de agua a distinta altura para

originar la turbulencia adecuada para realizar la primera mezcla con el

polielectrolito evitando la aparición de grumos. Está situado sobre el

depósito de la planta y debajo de la tolva dosificadora desde la cual cae el

polielectrolito (Fig 8.3.V.2).

Fig 8.3.V.2


242

El circuito de agua dispone de una electroválvula de control y de un

manorreductor con manómetro incorporado para regular la presión

de alimentación según necesidades. Además incorpora las válvulas

de corte correspondientes y las de regulación de entrada de agua al

dispersador. Este circuito se sitúa alrededor de la tolva.

El depósito principal sobre el que van dispuestos el resto de elementos y

en el que tiene lugar la preparación y maduración del poli. Es de

forma rectangular y fabricado en Poliéster Reforzado con Fibra de

Vidrio. Dispone de una boca superior de maniobra y de una boquilla

inferior de desagüe.

El agitador situado en un lateral del depósito realiza la mezcla de agua

y polielectrolito en el depósito.

La dosificadora situada sobre el depósito y junto al agitador realiza la

dosificación de polielectrolito ya preparado.

En el depósito existen boyas de nivel máximo, mínimo y de regulación

para el control de arranque y parada automáticos del agitador, del

alimentador de poli y de la entrada de agua (Fig 8.3.V.3).


243

Foto de conjunto del dosificador Fig 8.3.V.3

Especificaciones técnicas:


244

MODELO PAP 1500

Capacidad máxima de preparación (Kg/h)

Polielectrolito al 0,2 % 256



Polielectrolito al 1 %

127

Depósito

Capacidad (L) 1.500

Altura (mm) 1.330

Longitud L (mm) 1.635

Anchura total A (mm) 1.095

Altura t total B (mm) 2.090

Material P.R.F.V

Dispersador

Material Polipropileno

Tolva

Capacidad (L) 20

Dosificación (L/min) 0,4

Material Acero Inoxidable

Sinfín Acero Inoxidable

Potencia, Kw 0,122


245

Agitador

Potencia, Kw 0.75

Nº Unidades 1

Material AISI 316

Dosificadora

Potencia (Kw) 0,09

Caudal Max (L/h) 115

8.3.VI. Dosificación de las zeolitas.

Para el caso de las zeolitas, si se opta por dosificarlas en forma de

suspensión se consume un volumen mucho mayor (665 l/h) que el de

floculante (37.7 l/h), por lo que sería necesario un equipo de mucho

mayor tamaño que el anterior, además de resultar mas económica la

alternativa de dosificar directamente las zeolitas en forma granular sobre

el efluente a tratar.

A continuación, se detallan las alternativas posibles:

Los dosificadores para sustancias químicas en polvo pueden ser de tipo

volumétrico o gravimétrico. Para seleccionar el tipo de dosificador, se

requiere tener en cuenta la precisión requerida, el tipo de producto que

se va a dosificar y el rango de trabajo que debe tener el equipo, lo cual

depende de las dosis máxima y mínima necesarias y de los caudales por

tratar.

De entre estas dos opciones se ha decidido utilizar un dosificador

volumétrico debido a que nuestro producto tiende a absorber el agua del


246

medio, con lo que se produciría un error usando un dosificador de tipo

gravimétrico.

En el caso de los dosificadores volumétricos la dósis se determina

midiendo el volumen de material liberado por una superficie que se

desplaza a velocidad constante. Los dosificadores de este tipo más

comúnmente utilizados en la práctica son la válvula alveolar, el disco

giratorio, y el de tornillo.

a) Válvula alveolar.

La válvula alveolar es un dosificador de poca precisión que se emplea en

un rango de caudales de 0,5 a 1,0 m3/h.

b) Disco giratorio.

El dosificador de disco giratorio está compuesto de una base que gira a

velocidad constante sobre la cual una cuchilla de ángulo regulable

separa una parte del producto.

Este se vierte a un depósito de preparación de la solución que debe estar

equipado con un agitador.

La precisión del equipo es buena, superior a la de la válvula alveolar.

Se utiliza para dosificar sulfato de aluminio, cal, carbonato de sodio o de

calcio. La dosis se modifica por un botón de regulación que varía el

ángulo de la cuchilla. El motor puede ser de velocidad constante o

variable.


247

Está adaptado para la distribución (al caudal de 10 a 1.000 L/h) de

reactivos que se utilizan normalmente, como sulfato de aluminio, cal,

carbonato cálcico o sódico, etc (Fig 8.3.VI.1).

Fig 8.3.VI.1

c) Dosificador de tornillo.

El dosificador de tornillo está constituido por una tolva de alimentación

y un tornillo de dosificación provisto de un brazo rascador que arrastra

el producto a través de un tubo calibrado.

Previamente, se homogeneiza el producto por medio de un agitador de

paletas de eje horizontal, destinado igualmente a evitar la formación de

zonas muertas a la entrada del tornillo de dosificación.

La variación de la graduación se consigue cambiando la velocidad de

giro del tornillo.


248

La tolva de alimentación debe estar provista de un vibrador o de un

sistema oscilante de frecuencia o amplitud regulables. El rango de

trabajo de un dosificador de tornillo puede variar desde unos cuantos

gramos hasta varios kilos por hora (Fig 8.3.VI.2).

Fig 8.3.VI.2

El dosificador elegido ha sido uno de tornillo por la precisión que

garantiza y costes.

La dosificación de las zeolitas ha de ser una función de la señal recibida

del controlador de pH, por lo que se ha de poder regular la velocidad de

giro del tornillo directamente con la señal del controlador.

El equipo es suministrado por la empresa ALLDOS y las

especificaciones técnicas se han incluido en el anexo.


249

8.3.VII. Dosificación del coagulante (sulfato de aluminio).

Selección del equipo de dosificación:

Estos equipos pueden ser de dos tipos: por bombeo y por gravedad.

a) Sistemas de dosificación por bombeo.

Este tipo de bombas se caracteriza porque su caudal puede regularse

modificando la cilindrada o la velocidad (cadencia de funcionamiento).

Los más usuales son las bombas de doble pistón y de diafragma.

La bomba dosificadora de pistón es muy precisa, pero debe emplearse

con cuidado en el caso de productos abrasivos o muy corrosivos (silicato

de sodio, cloruro férrico,etc.).

Según el tipo de bomba (diámetro del pistón, curva característica y

cadencia de funcionamiento), el caudal de operación puede oscilar entre

varias decenas de mililitros y algunos miles de litros por hora.

La bomba dosificadora de diafragma es de gran precisión —aunque es

ligeramente menos precisa que la bomba de pistón— y se utiliza para

líquidos corrosivos, tóxicos, abrasivos, cargados o viscosos. Puede estar

provista de una membrana simple o doble.

El caudal de este tipo de bombas dosificadoras, a grandes presiones,

puede llegar hasta 2.500 litros por hora (8.3.VII.1).


250

Bomba dosificadora de membrana. 8.3.VII.1

La bomba elegida ha sido una de membrana, capaz de suministrar con

suficiente precisión los 64.2 L/h necesarios.

La elegida ha sido el modelo 221-60 del suministrador alldos cuyas

especificaciones técnicas se han incluido en el anexo.

El coagulante se almacenará en un depósito adecuado para el producto,

el utilizado por el suministrador puede ser válido.

Así mismo se instalará un interruptor de nivel tipo flotador para aviso y

protección de la bomba dosificadora.

8.3.VIII. Dosificación automática para corregir el pH.

Instrumentos necesarios:

- Un analizador del pH del agua con señal de salida 4-20 mA.

- Un dosificador de pH capaz de dosificar zeolitas en función de una señal

recibida de 4-20 mA.

- Un controlador.


251

La marca del medidor de pH que se empleará será Dosapro Milton Roy, con

sonda industrial M-1D y transmisor APP.

Las características del transmisor-regulador de pH empotrable y de la sonda

serán:

• Transmisor-regulador de pH empotrable:

Caja: 96 x 96 mm, empotrable

IP-30 Indicador a ½”

Escala de medición: 0 – 14 pH

Salida analógica: 4 – 20 mA

Alimentación: 230 V – 50 Hz

• Sonda de pH:

Cuerpo de PFS

Bulbo de vidrio protegido por un terminal

pH: 0 – 14

Presión máxima: 6 bares

Conexión mediante tubo

Longitud: 140 mm

Este sistema consiste en la toma de muestra para su análisis con el

pHmetro, esta toma puede hacerse aguas arriba o aguas abajo del punto

de inyección de las zeolitas procedentes del dosificador, según se quiera

implementar un sistema de control anticipativo o por realimentación.

Cada uno de estos sistemas tiene sus ventajas e inconvenientes. Si se usa un

sistema anticipativo, se puede ajustar mejor el pH en todo momento al deseado,

al enviar la orden de dosificar la cantidad de zeolita que se prevé necesaria. Sin

embargo, si se da algún fallo en el proceso aguas abajo del punto de medida, este


252

no será detectado y por lo tanto, no se efectuará la acción correctiva

correspondiente.

En el control por realimentación la toma de muestra se hace aguas abajo, con lo

cual se evita este problema, pero la acción correctora ejecutada no afectará al

proceso hasta transcurrido un tiempo al menos igual al tiempo de residencia del

proceso.

La señal procedente del analizador se envía al controlador, al cual se le ha fijado

un punto de consigna, que en este caso será de un pH aproximado de 8,

y que determina por diferencia con la señal del analizador la señal a la

electroválvula o a la bomba de dosificación correspondiente.

En el caso de que se desease variar la dosis de zeolita por m3 de agua

a tratar, superior o inferior bastaría con cambiar el punto de consigna

del controlador.

De estas dos opciones, se ha elegido operar con un control por realimentación ya

que no se esperan cambios bruscos en el pH de la alimentación al operar con un

tanque de recogida de los lixiviados previo al tratamiento, y contar con un

margen de pH lo suficientemente amplio para poder aceptar pequeñas

oscilaciones de éste.

También puede utilizarse una combinación de ambos sistemas u otros algoritmos

de control más avanzados si bien no es necesario un control tan preciso, y se

reducen de esta forma los costes del sistema.

Sistemas similares de control pueden utilizarse para la dosificación de coagulante

y floculante, si bien, en este caso el coste de los analizadores en línea es muy

superior por lo que en un principio se ha optado por fijar los valores óptimos que

han sido obtenidos por ensayos previos de Jar-test.


253

8.3.IX Tanques de mezcla.

Los tanques deben proyectarse en una sola hilera. La altura a la que se

coloquen los tanques depende del tipo de dosificador.

Si se va a aplicar la solución por bombeo, los tanques pueden estar

ubicados directamente sobre el piso de la sala, pero si la aplicación es

por gravedad, el fondo del tanque debe coincidir con el nivel de la

tubería de entrada al dosificador. Como en nuestro caso la dosificación

es por bombeo, se han colocado directamente sobre el tramex metálico

del suelo.

Se van a utilizar dos tanques de mezcla, uno para la dosificación del

coagulante y las zeolitas en el que se operará con una fuerte agitación y

un segundo para la dosificación del floculante con una agitación menos

intensa.

El volumen de ambos se determina a partir del tiempo de residencia con

el que se desea operar en cada uno.

• Volumen del tanque de coagulante y zeolitas.

rV Q t= ×

20min 0,33rt h= =

2.204 / 0,33 7.35V L h h l= × =

El volumen de tanque más próximo suministrado es de 1.000 L que es el

que se ha decidido usar.


254

• Volumen del tanque del floculante.

rV Q t= ×

5min 0,083rt h= =

2.268 / 0,083 189V L h h L= × =

El de tanque más próximo suministrado es de 200 L que es el que se ha

decidido usar.

Las especificaciones de cada uno de estos tanques, suministrados por la

compañía ALLDOS, se han incluido en el anexo de equipos.

Los tanques se han de montar con la salida a una altura sucesivamente

menor para facilitar el flujo del efluente, para lo cual se han usado

soportes de distinta altura sobre los que instalar los depósitos.

8.3.X. Tuberías y accesorios.

Las tuberías se han seleccionado de forma que se opere a una velocidad

de 0,5 m/s para el caudal medio, así que el diámetro de diseño es el

siguiente:

33

int

4 6,39 104 0,04 4 1,57" 1,5"0,5

mQ s m cmmv sφ

π π

−× ×= = = = =

×;


255

El diámetro interno más próximo es el de una pulgada y media y es el

que se ha seleccionado ya que un diámetro superior aumentaría los

problemas de atascos.

El material de construcción ha sido el polietileno reforzado de vidrio

suministrado por la empresa Uralita, cuyas características se detallan en

el anexo.

Además de las tuberías de operación se han instalado las tuberías

necesarias para el correcto funcionamiento de la arqueta de la

depuradora.

Las válvulas, suministradas por el mismo fabricante, se han

seleccionado de bola y roscadas.

8.3.XI. Bombas de alimentación y recirculación.

Para el bombeo de la alimentación y la recirculación de efluentes y

fangos se van a emplear dos tipos de bombas del catálogo de la empresa

HYDREUTES con el que se pueden realizar todas estas operaciones.

Los dos modelos elegidos son:

§ Bomba RW: bomba vortex. De extraordinaria calidad para bombear

sólidos, hace que esta bomba sea elegida para aplicaciones difíciles.

Pueden bombear sólidos muy grandes y pesados. Materiales fibrosos,

grasas y fangos son bombeados con facilidad.

Esta ha sido la bomba elegida para el bombeo de los fangos.


256

§ Bomba RT: bomba turbotex. El impulsor de canal espiral cerrado

con diseño antiatasco y autolimpiante proporciona un bombeo efectivo

en particular para materiales fibrosos y al mismo tiempo simplifica los

coste de mantenimiento y de servicio.

Esta ha sido la bomba elegida para el bombeo de la alimentación y la

recirculación del efluente.

• Bombas rt.

Las bombas con el turbotex autolimpiable son una versión mejorada de

las de impulsor en espiral.

Combinan el mejor bombeo de sólidos con el más bajo consumo de

energía, y son de aplicación en líquidos altamente cargados como en los

que están ligeramente contaminados.

Su capacidad de reducir el riesgo de destrucción de los sólidos

bombeados las hacen válidas para trabajar con fangos biológicos.

La pala del impulsor se extiende hasta el lado de succión. Esto

proporciona a la pala el mantener su filo casi paralelo a la dirección del

flujo que es introducido a través del impulsor.

Los materiales fibrosos no se enganchan en la pala, sino que se deslizan

por el filo hacia el paso del impulsor, haciendo que la bomba se

autolimpie.

El rendimiento obtenido es elevado, por lo que requieren un motor

mínimo-optimizado y un consumo de energía moderado.

El impulsor cerrado con dos anillos de desgaste en serie elimina

completamente la necesidad de reajustes.


257

El anillo de desgaste externo protege al interno de la abrasión y del

desgaste.

El anillo interno tiene la misión de no retener los sólidos y prevenir los

atascos.

Para la elección del modelo dentro el tipo de bombas RT podemos

utilizar el siguiente diagrama (Fig 8.3.XI.1):

Fig 8.3.XI.1

Para un caudal nominal de operación de 0,5 L/sec es suficiente utilizar

el modelo RT20 que garantiza también que se pueda operar con un

caudal mucho mayor.


258

• Bombas rw.

Este impulsor esta diseñado para bombear una amplia variedad de

líquidos con sólidos en suspensión.

Su construcción estándar es fundición. Se usa para agua residual y otras

aplicaciones de agua sucia, para bombear grandes sólidos o grandes

concentraciones de sólidos, materiales fibrosos, medios viscosos y

pesados y fangos.

Las partes hidráulicas o la bomba completa están disponibles en

materiales especiales medio agresivos o corrosivos.

El impulsor ofrece un paso libre a través de la voluta, en la cual un

fuerte vortex se crea para impulsar la mayoría de los sólidos.

Los materiales fibrosos son repelidos radialmente desde las palas del

impulsor y no pueden engancharse en él.

El fuerte vortex no queda confinado en la voluta, también alcanza al

agua cercana. Los sólidos pesados no quedan abajo en el pozo, son

elevados y bombeados, incluso en el caso de bajo caudal. Los fangos

pesados son removidos y se hacen así bombeables.

La ausencia de pasos estrechos elimina los problemas de un posible

bloqueo.

No se requieren reajustes o reemplazamiento de los anillos de desgaste

para recuperar las características. Esto garantiza una curva Q-H estable a

largo plazo sin el más mínimo mantenimiento.

Para la elección del modelo dentro el tipo de bombas RT podemos

utilizar el siguiente diagrama (Fig 8.3.XI.2):


259

Fig 8.3.XI.2

Para un caudal nominal de operación de 0,6 L/sec es suficiente utilizar

el modelo RW20 que garantiza también que se pueda operar con un

caudal mucho mayor.


260

8.3.XII. Clarificador.

Se ha seleccionado un clarificado con lamelas que nos permite una gran

superficie de contacto para favorecer la formación de flóculos de gran tamaño

que sedimenten por gravedad, recogiendo por rebose en la parte superior el

efluente clarificado, todo ello con un área proyectada del equipo mínima.

El proceso es el siguiente, los flóculos formados en el depósito de dosificación

del floculante previo al decantador, fluyen hacia el equipo a través de un canal

entre la pared y las placas inclinadas, cuyo rebose representa la entrada al

clarificador, evitándose así que pudiera darse un retroflujo que devolviese

parte de los flóculos al depósito previo.

El agua llega a la zona central del fondo del sedimentador y asciende

verticalmente depositándose los floculos sobre la superficie de las placas

deflectoras, deslizándose hacia abajo finalmente cuando alcanzan un

tamaño suficiente, hasta el fondo donde se concentran y purgan de

forma intermitente, para evitar que puedan devolverse parte de éstos en

el proceso (Fig 8.3.XII.1).

El levantamiento de los fangos puede darse también por otras causas,

como una nitrificación si se deja demasiado tiempo parado el proceso,

una modificación importante en la calidad del efluente alimentado o

cambios de temperatura y caudal.


261

Fig 8.3.XII.1 Fotografía del clarificador

El relleno en forma de placas inclinadas instalado para aumentar la

superficie de contacto y densidad de los fangos está fabricado en

polietileno reforzado con un soporte de acero inoxidable instalado a con

ángulo de 55º y una separación de una pulgada (Fig 8.3.XII.2).

Fig 8.3.XII.2 Relleno del clarificador


262

El agua clarificada escapa por la parte superior vertiendo en un canal

construido a lo largo de todo el perímetro, a través de un vertedero de

entallas triangulares de 60º y 60 mm de altura, protegido con pantalla de

detención de flotantes. De esta manera se evita la creación de corrientes

preferenciales de salida.

El equipo es suministrado por la empresa DINOTEC que proporciona

los siguiente modelos de entre los que se ha seleccionado el primero por

tratar un caudal mas próximo al deseado.

Dispositivos de extracción de fangos

Los fangos obtenidos en el tratamiento se concentran en el fondo del

clarificador. Estos fangos pueden extraerse mediante un dispositivo de

purga continua, pero es preferible evacuar de forma intermitente, los

fangos que sedimentan.

La frecuencia de las purgas puede regularse mediante un aparato de

relojería o por un programador regulable, adaptado a las condiciones de

funcionamiento del decantador.


263

El caudal instantáneo, es mayor con las purgas discontinuas, siendo

necesario disponer de una carga suficiente para conseguir velocidades

elevadas en las tuberías y evitar así todo riesgo de obstrucción.

Generalmente, las válvulas automáticas de extracción son válvulas de

membrana, de asiento o de paso directo, con accionamiento

neumático, o hidráulico. Por su paso sin obstrucciones, se usan

mucho las válvulas tipo PIC de DOSAPRO, constituidas

esencialmente por un manguito cilíndrico sujeto por dos bridas (Fig

8.3.XII.3).

Fig 8.3.XII.3

El cierre se consigue aplicando, en la parte exterior del manguito la

presión creada por un fluido (agua o aire), la cual, al aplastar el

manguito, garantiza su perfecta estanqueidad.

En nuestro caso la válvula funcionará con accionamiento

automático.

8. escalado de la planta industrial -...

Documents