CAP-3 TRATAMIENTO-DE-AGUA-EN-LA-INDUSTRIA.pdf

DISEO DE PROCESOS INDUSTRIALES I

1

1 CONTENIDO

1. OBJETIVOS .................................................................................................................... 4

1.1 OBJETIVO GENERAL .............................................................................................. 4

1.2 OBJETIVO ESPECIFICO ......................................................................................... 4

2 INTRODUCCION ............................................................................................................. 4

3 CONTAMINACION QUIMICA, FISICA Y MECANICA DEL AGUA EN LA NATURALEZA 5

3.1 CONTAMINANTES DE NATURALEZA QUMICA .................................................... 5

3.2 CONTAMINANTES FSICOS ................................................................................... 9

4 POTABILIZACION DEL AGUA ...................................................................................... 10

4.1 CAPTACIN ........................................................................................................... 11

4.2 CONDUCCIN ....................................................................................................... 11

4.3 FLOCULACIN ...................................................................................................... 11

4.4 SEDIMENTACIN .................................................................................................. 11

4.5 FILTRACIN .......................................................................................................... 12

4.6 DESINFECCIN .................................................................................................... 12

5 METODOS DE ELIMINACION DEL SILICE ................................................................... 12

6 DESAIREACION, OXIGENACION, EVAPORACION ..................................................... 13

7 CLARIFICACIN DEL AGUA ........................................................................................ 14

7.1 SEDIMENTACIN .................................................................................................. 14

7.2 COAGULACIN ..................................................................................................... 14

7.2.1 PRUEBAS DE LABORATORIO ....................................................................... 15

7.2.2 COAGULANTES ............................................................................................. 16

7.3 FILTRACIN .......................................................................................................... 18

7.3.1 FILTROS DE PRESION .................................................................................. 18

7.3.2 FILTROS DE GRAVEDAD ............................................................................... 19

7.4 CLORACIN .......................................................................................................... 19

7.5 ESTERILIZACIN .................................................................................................. 20

8 FORMACIN DE INCRUSTACIONES .......................................................................... 21

8.1 SUS CAUSAS ........................................................................................................ 22

8.2 MECANISMOS DE FORMACION ........................................................................... 23

8.3 REACCIONES QUIMICAS ..................................................................................... 26

9 FRAGILIDAD CAUSTICA, CAUSAS .............................................................................. 26

10 PROCESOS DE ABLANDAMIENTO DEL AGUA, DUREZA TEMPORAL Y

PERMANENTE, UNIDADES ................................................................................................. 27

10.1 ABLANDAMIENTO DEL AGUA .............................................................................. 27


2

10.1.1 APLICACIN DEL ABLANDADOR DE AGUA ................................................. 27

10.1.2 FUNCIN DEL ABLANDADOR DEL AGUA .................................................... 28

10.2 DUREZA DEL AGUA. ............................................................................................. 28

10.2.1 DUREZA TEMPORAL ..................................................................................... 29

10.2.2 DUREZA PERMANENTE ................................................................................ 29

11 METODO DE CAL-SODA, PROCESOS EN CALIENTE ............................................ 30

11.1 DOSIFICADORES QUIMICOS ............................................................................... 31

11.2 CALENTADOR PRIMARIO, CONDENSADOR DE PURGA, DESAEREADOR ...... 32

11.3 TANQUES DE ASENTAMIENTO ........................................................................... 33

11.4 FILTROS ................................................................................................................ 34

11.5 DOSIS DE REACTIVOS ......................................................................................... 34

11.6 ABLANDADORES PARA PROCESOS EN CALIENTE: TIPOS Y DISEOS .......... 35

12 METODO DEL AMONIACO, FOSFATOS DE SODIO ................................................ 38

13 PROCESOS POR INTERCAMBIO IONICO, ZEOLITAS, RESINAS SINTETICAS ..... 38

13.1 APLICACIONES ..................................................................................................... 39

14 DISEO DE LOS EQUIPOS PARA TRATAMIENTO DE AGUA, ANALISIS

QUIMICOS DEL AGUA PARA LA INDUSTRIA, CONTROL DIARIO. ................................... 40

14.1 DISEO DE EQUIPOS PARA TRATAMIENTO DE AGUAS ................................... 40

14.2 ANALISIS QUIMICO PARA LA INDUSTRIAL ......................................................... 40

15 TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS Y RESIDUALES ......................................... 41

15.1 TRATAMIENTO DE AGUAS SERVIDAS ................................................................ 41

15.1.1 SUSTANCIAS QUMICAS ............................................................................... 41

15.1.2 PRINCIPALES PARMETROS ....................................................................... 42

15.1.3 ANLISIS MS FRECUENTES PARA AGUAS RESIDUALES ....................... 42

15.2 TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL ................................................................ 43

15.2.1 ETAPAS DEL TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL ................................... 44

15.2.2 PRINCIPALES PASOS DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ....... 46

15.3 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR PROCESOS

BIOTECNOLGICOS ....................................................................................................... 47

16 IMPACTO AMBIENTAL .............................................................................................. 50

16.1 IMPACTOS AMBIENTALES POSITIVOS ............................................................... 51

16.2 IMPACTOS AMBIENTALES NEGATIVOS ............................................................. 51

17 APLICACIN EN LA INDUSTRIA .............................................................................. 51

17.1 INDUSTRIA TEXTIL ............................................................................................... 54

17.1.1 CARACTERSTICAS DE LOS RESIDUOS ...................................................... 54


3

17.1.2 CICLO TOXICO DE LA INDUSTRIA TEXTIL ................................................... 55

17.1.3 MTODOS ELECTROQUMICOS PARA TRATAMIENTO DE AGUAS

RESIDUALES ................................................................................................................ 55

17.1.4 DESCRIPCIN DEL PROCESO ..................................................................... 56

17.1.5 APLICACIONES .............................................................................................. 58

18 CONCLUSION ........................................................................................................... 58

19 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 59


4

DISEO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA LA

INDUSTRIA

1. OBJETIVOS

1.1 OBJETIVO GENERAL

Conocer las principales operaciones, mtodos y tecnologas que se involucran en el

diseo de una planta de tratamiento de agua para la industria.

1.2 OBJETIVO ESPECIFICO

Conocer el impacto ambiental del tratamiento de aguas en la industria.

Mostrar la aplicacin del tratamiento de aguas en la industria de textil.

Conocer el proceso del tratamiento de aguas residuales.

2 INTRODUCCION

El agua, fundamental para los procesos industriales, que es usada en mltiples aplicaciones

tales como refrigeracin, lquido intermediario, produccin de vapor, lavaderos, produccin de

aguas gaseosas, industria de la alimentacin, etc,en su estado natural y dependiendo cul es

su procedencia (de ros, deshielos, lagunas o napas subterrneas) posee distintos tipos de

impurezas, sales minerales o material orgnico, as mismo el agua de lluvia al caer puede

absorber oxgeno, CO2, nitrgeno, polvo y otras impurezas contenidas en el aire, y tambin

disolver substancias minerales de la tierra.

Esta contaminacin puede acrecentarse adems con cidos procedentes de la

descomposicin de materias orgnicas, residuos industriales y aguas spticas descargadas

en lagos y ros.

Dentro del tratamiento de aguas la clarificacin de esta consiste principalmente en:

Sedimentacin: La cual puede llevarse a efecto en lagos, estanques, depsitos o tanques,

cuyos tamaos y periodos de retencin pueden variar ampliamente, los periodos usados en

sedimentacin pueden variar desde algunas horas hasta un mes. Donde se emplean tanques

o estanques, se recomienda el uso de deflectores para evitar los cortos circuitos.

Coagulacin: Tanto el color o la turbidez estn formados por partculas coloidales por eso es

necesario tratar el agua antes de filtrarla, de manera que estas partculas se aglomeren

formando grumos, este tratamiento se llama coagulacin

Filtracin: Los tipos de filtros usados para la filtracin de agua casi todos son del diseo que

emplea material granulado como medio filtrante, tales como arena fina o antrafilt.

Cloracin: El efecto letal del cloro y sus derivados, se debe a una accin combinada de su

efecto oxidante sobre los constituyentes de la clula y a la interaccin con algunas sustancias

celulares y la consiguiente intoxicacin de los microorganismos.


5

Sin embargo hace que exista formacin de incrustaciones en tubos de la planta de tratamiento

de agua se debe por perturbar el estado natural de este puede ser con el cambio de

temperatura o presin, la liberacin de un gas, una modificacin del PH o el contacto con agua

incompatible, existe aguas de produccin que a pesar de encontrarse sobresaturadas y ser

proclives a las incrustaciones minerales, no presentan problema alguno. Las incrustaciones se

desarrollan a partir de una solucin. El primer desarrollo dentro de un fluido saturado es una

formacin de grupos de tomos inestables, proceso denominado nucleacin homognea. Los

grupos de tomos forman pequeos cristales (semillero de cristales) provocado por

fluctuaciones locales en el equilibrio de la concentracin de iones en las soluciones

sobresaturadas

En el agua aparte de que tenga impurezas, tambin tiene un grado de dureza que est

determinada por la cantidad de sales de calcio y magnesio que contenga. Por eso es necesario

ablandar el agua entre los mtodos empleados para lograr esto podemos mencionar al

procedimiento de agua cruda con cal-soda en caliente que es un proceso continuo en el cual

el agua se calienta se trata con una cantidad dada de reactivo qumico, se asienta y se filtra.

Las sustancias qumicas usadas son cal hidratada y soda ash. En lugar de comprar cal

hidratada se puede comprar cal viva y se apaga antes de usarse. Cuando se requiere para la

eliminacin de slice, pueden usarse tambin cal dolomtica hidratada y/o magnesia activada.

El equipo usado consiste en los siguientes cuatro elementos: dosificador, calentador primario,

tanque de asentamiento, filtros. Adems se puede usar un desaereador como parte integral

del tanque de asentamiento o como una unidad separada.

3 CONTAMINACION QUIMICA, FISICA Y MECANICA DEL AGUA EN LA

NATURALEZA

Considerando que los contaminantes del agua son muy heterogneos, tanto por su diversidad, naturaleza, comportamiento, importancia de cada uno, as como por sus efectos o riesgos para la salud derivados de su presencia en el agua, se pueden establecer las siguientes categoras en relacin con su naturaleza:

Contaminantes de naturaleza qumica (inorgnicos y orgnicos).

Contaminantes de naturaleza biolgica (por organismos patgenos).

Contaminantes de naturaleza fsica (mecnica, trmica, radiactiva)

3.1 CONTAMINANTES DE NATURALEZA QUMICA

CONTAMINANTES INORGNICOS: Los contaminantes inorgnicos son diversos productos disueltos o dispersos en el agua que provienen de descargas domsticas, agrcolas e industriales o de la erosin del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. Tambin desechos cidos, alcalinos y gases txicos disueltos en el agua como los xidos de azufre, de nitrgeno, amonaco, cloro y sulfuro de hidrgeno (cido sulfhdrico). Buena parte de la fraccin inorgnica est en forma soluble, aunque tambin es significativa la parte insoluble que se presenta en forma de partculas en suspensin. Por su impacto


6

ambiental son ms relevantes las especies solubles dado que en esta forma las sustancias son ms mviles y su alcance txico es mayor.

Entre los contaminantes inorgnicos de las aguas pueden destacarse:

Iones nitrogenados: se encuentran en forma de NO3-, NO2-, NH4+ y N orgnico. Los nitritos y el amonio son muy inestables y tienden a oxidarse a nitrato.

Una excesiva carga de nutrientes nitrogenados en cuencas vertientes a lagos o embalses puede provocar la eutrofizacin de los mismos, o en los ros con la posible incidencia de las aguas subterrneas.

La presencia de cantidades excesivas de nitratos en las aguas puede provocar en los lactantes efectos mortales (cianosis) por la formacin de metahemoglobina, y en adultos, nitrosaminas, cancergenas, por la reaccin de nitratos con aminas y aminocidos.

Generalmente son indicadores de contaminacin agrcola.

Iones cianuro: Su presencia en el agua indica siempre una contaminacin de tipo industrial, procede usualmente de galvanoplastias, altos hornos y coqueras. Su toxicidad es muy elevada.

Iones sulfato: La contaminacin por estos iones se debe mayoritariamente al aporte de la lluvia (lluvia cida) y origina una acidificacin del medio acutico provocando graves alteraciones sobre la vida del mismo. La disminucin del pH, por ejemplo, puede ser particularmente devastadora para las salamandras y las ranas, durante los primeros ciclos de vida, as como tambin para algunos peces.

Metales pesados: Aunque muchos de los elementos metlicos son necesarios para el desarrollo de los organismos vivos, al exceder de una determinada concentracin pueden resultar perjudiciales. Muchos de estos elementos tienen afinidad por el azufre, con lo que atacan los enlaces que conforman este elemento en las enzimas produciendo su inmovilizacin. Otros, como el cadmio, el cobre o el plomo (en forma inica) forman complejos estables con los grupos amino y carboxlico, dificultando los procesos de transporte a travs de las paredes celulares.Los metales pesados constituyen un importante problema mundial. Esta problemtica se encuentra relacionada con su persistencia en el medio, y el consecuente factor de acumulacin.

Origen de algunos metales traza en las aguas y principales efectos sobre la salud (Manahan, 1991; Lpez Vera, 1991; Vandecateele y Block, 1993).

Contaminante Origen Toxicidad (individuo de 80 kg)

Otros efectos

Plata Medio geolgico, procesado fotogrfico, electrodeposicin, desinfeccin del agua

Coloracin azul-griscea en piel, membranas mucosas, ojos


7

Arsnico Medio geolgico, pesticidas, minera, residuos qumicos

Dosis letal 130 mg. Acumulativo

Posible cancergeno en concentraciones menores, inhibe la produccin de ATP, coagula protenas, forma complejos con enzimas

Bario Acumulativo Dosis letal 600 mg.

Alta DBO. Agua sin oxgeno. Olores por HS

Boro Carbn, detergentes, algunas plantas(ctricos), residuos industriales

Dosis letal 5-20 g

Nuseas y calambres intestinales en dosis menores

Berilio Carbn, industrial espacial y nuclear

Toxicidad aguda y crnica, posiblemente cancergeno, beriliosis, (fibrosis pulmonar y pneumonitis)

Calcio Posibles clculos biliares a elevadas concentraciones. No acumulativo

Cadmio Medio geolgico, minera, electrodeposicin, tuberas

Dosis letal 9 g Reemplaza bioqumicamente al Zn, causa elevada presin en la sangre y problemas renales, destruye el tejido testicular y los glbulos rojos, txico para la biota acutica, afecta a enzimas importantes; acumulativo en hgado, rin y pncreas

Cobalto Medio geolgico, minera, metalurgia

Elemento esencial, forma parte de la vitamina B-12, txico para las plantas a pH cido

Cromo Electrodeposicin, curtido

Dosis letal 0.5 g Efectos corrosivos en el intestino.

Posible cancergeno como Cr(VI)

Cobre Medio geolgico, minera, electrodeposicin, residuos industriales

Elemento esencial para la hemoglobina. Baja toxicidad para animales (vmitos a elevadas concentraciones), txico para plantas y algas a niveles moderados

No acumulativo

Mercurio Medio geolgico, minera, pesticidas

Toxicidad aguda y crnica, especialmente complejos organometlicos, sntomas psicopatolgicos

Hierro Medio geolgico, corrosin de

Nutriente esencial, componente de la


8

metales, residuos industriales

hemoglobina, deficiencia provoca anemia, no muy txico, perjudica materiales

Manganeso Medio geolgico, minera

Elemento esencial, baja toxicidad para animales, txico para las plantas a altas concentraciones, mancha materiales

Molibdeno Medio geolgico, minera

Elemento esencial, txico en altas concentraciones

Magnesio Sabor desagradable.

Posiblemente relacionado con encefalitis a elevadas concentraciones

Nquel Residuos industriales

Posiblemente esencial, interfiere con la absorcin

Plomo Medio geolgico, minera, fundiciones, gasolina, tuberas

Veneno acumulativo

Sabor desagradable.

Inhibicin de la sntesis de hemoglobina. Txico (anemia, riones, sistema nervioso). Posiblemente relacionado con encefalitis a elevadas concentraciones

Selenio Medio geolgico Esencial a baja concentracin, txico a altas concentraciones. Posible cancergeno

Estao Residuos industriales

Posiblemente esencial, interacciones metablicas poco conocidas

V Medio geolgico Posiblemente esencial, interfiere con la absorcin del hierro

Cinc Medio, geolgico, residuos industriales

Esencial en algunas metalo-enzimas, ayuda a cicatrizar heridas

Fuente: M. lvarez Cobelas & F. Cabrera Capitn, Eds., 1995,"La calidad de las aguas continentales espaolas. Estado actual e Investigacin", Geoforma ediciones

CONTAMINANTES ORGNICOS: Como compuesto orgnico se designa a un amplio grupo de compuestos qumicos que tienen en comn el hecho de que en su composicin interviene siempre el carbono. Son, pues, los compuestos del carbono, aunque haya que exceptuar el propio carbono en sus distintas formas, sus xidos, el cido carbnico y sus sales, los carburos, los cianuros y algunos otros compuestos carbonados que son completamente inorgnicos.


9

Los contaminantes orgnicos tambin son compuestos disueltos o dispersos en el agua que provienen de desechos domsticos, agrcolas, industriales y de la erosin del suelo. Son desechos humanos y animales, de rastros o mataderos, de procesamiento de alimentos para humanos y animales, diversos productos qumicos industriales de origen natural como aceites, grasas, breas y tinturas, y diversos productos qumicos sintticos como pinturas, herbicidas, insecticidas, etc.

Los contaminantes orgnicos consumen el oxgeno disuelto en el agua y afectan a la vida acutica. De entre los contaminantes orgnicos merece la pena destacar a los plaguicidas. Se trata de agentes que combaten los organismos que atacan al alimento y a otros materiales esenciales para los seres humanos, por lo que tienen un uso fitosanitario, ganadero, domstico, ambiental (desinfeccin y desratizacin), en la industria alimentaria e incluso en la higiene personal. Muchos de ellos tienen un origen sinttico de modo que en el medio son difcilmente biodegradables por los microorganismos, si adems tenemos en cuenta su amplia toxicidad con los organismos, nos daremos cuenta de la importancia que tiene su control.

Contaminantes de naturaleza biolgica: El principal problema de la contaminacin microbiolgica de las aguas, consiste en la propagacin de enfermedades producidas por virus y bacterias que sean introducidos al ro y/o acufero por vertidos de aguas fecales de origen humano o animal.

Grupo Agente Efecto

Virus

Bacterias

Virus A de la hepatitis drmica

Coxackia

Adenovirus

Salmonella typhi

Salmonella paratyphi

Shigella disenteriae

Vibrio cholerae

Escherechia coli

Yersinia enterocolitica

Campylobacter fetus

Hepatitis epidrmica

Afeccin gastrointestinal

Conjuntivitis

Fiebre tifoidea

Fiebre partifica

Disentera bacilar

Clera

3.2 CONTAMINANTES FSICOS

Sustancias radiactivas. Istopos radiactivos solubles pueden estar presentes en el agua y, a veces, se pueden ir acumulando a lo largo de las cadenas trficas, alcanzando


10

concentraciones considerablemente ms altas en algunos tejidos vivos que las que tenan en el agua.

CONTAMINACIN TRMICA: El agua caliente liberada por centrales de energa o procesos industriales eleva, en ocasiones, la temperatura de ros o embalses con lo que disminuye su capacidad de contener oxgeno disuelto y por tanto afecta a la vida de los organismos.

Indicadores de la contaminacin del agua

Indicadores fsico-qumicos:

Slidos totales: comprende la materia (orgnica e inorgnica) disuelta, coloidal

Color: debe ser incolora; las aguas residuales tienen un color entre gris y negro.

Olor: ser inodora; las aguas residuales domsticas tienen un olor desagradable.

Temperatura: influye en el desarrollo de la vida acutica, el oxgeno disuelto.

Turbidez: es mayor cuanto mayor es la contaminacin del agua.

pH: mide la concentracin de hidrogeniones; pH del agua potable entre 6,5-8,5.

(DBO): determina midiendo la cantidad de oxgeno consumido por los microorganismos.2mg/l

Indicadores microbiolgicos:

Coliformes: Escherichia coli; sirven como indicadores de contaminacin fecal.

Otros indicadores: Elementos no deseables y/o txicos: Al, As, Fe, Mn, Ti, Zn, Sb, Ag, Ba, Cr, Sn, F, Hg, Ni, Pb, Se,Micro contaminantes orgnicos: hidrocarburos clorados, hidrocarburos aromticos poli cclicos, aceites y grasas, pesticidas, detergentes, cianuros, fenoles, etc.

4 POTABILIZACION DEL AGUA

Al proceso de conversin de agua comn en agua potable se le denomina potabilizacin. Para confirmar que el agua ya es potable, debe ser inodora (sin olor), incolora (sin color) e inspida (sin sabor).

Los procesos de potabilizacin son muy variados, por ejemplo una simple desinfeccin, para eliminar los patgenos, que se hace generalmente mediante la adicin de cloro, mediante la irradiacin de rayos ultravioletas, mediante la aplicacin de ozono, etc. Estos procedimientos se aplican a aguas que se originan en manantiales naturales o para las aguas subterrneas.

Si la fuente del agua es superficial, agua de un ro arroyo o de un lago, ya sea natural o artificial, el tratamiento suele consistir en un stripping de compuestos voltiles seguido de la precipitacin de impurezas con floculantes, filtracin y desinfeccin con cloro u ozono. El caso extremo se presenta cuando el agua en las fuentes disponibles tiene presencia de sales y/o metales pesados. Los procesos para eliminar este tipo de impurezas son generalmente complicados y costosos. En zonas con pocas precipitaciones y zonas de y disponibilidad de

http://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/falta-oxigeno/falta-oxigeno.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/contamagua/contamagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/proteinas/proteinas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/derecho-al-agua/derecho-al-agua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/valoracion/valoracion.shtml#TEORICAhttp://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#hidro


11

aguas marinas se puede producir agua potable por desalinizacin. Este se lleva a cabo a menudo por smosis inversa o destilacin.

Sin embargo, la potabilizacin del agua puede resumirse en los siguientes pasos:

4.1 CAPTACIN

La captacin de aguas superficiales se realiza por medio de tomas de agua que se hacen en los ros o diques.

El agua proveniente de ros est expuesta a la incorporacin de materiales y microorganismos requiriendo un proceso ms complejo para su tratamiento. La turbiedad, el contenido mineral y el grado de contaminacin varan segn la poca del ao (en verano el agua de nuestros ros es ms turbia que en invierno).

La captacin de aguas subterrneas se efecta por medio de pozos de bombeo perforaciones.

4.2 CONDUCCIN

Desde la toma de agua del ro hasta los presedimentadores, el agua se conduce por medio de aqueductos canales abiertos.

Esta etapa se realiza en piletas preparadas para retener los slidos sedimentables (arenas), los slidos pesados caen al fondo. En su interior las piletas pueden contener placas o seditubos para tener un mayor contacto con estas partculas. El agua pasa a otra etapa por desborde.

Agregado de productos qumicos:El agregado de productos qumicos (coagulantes) se realiza para la desestabilizacin del coloide o turbiedad del agua.

4.3 FLOCULACIN

En los floculadores, que pueden ser mecnicos o hidrulicos, se producen la mezcla entre el producto qumico y el coloide que produce la turbiedad, formando los floculos.

Los floculadores mecnicos son paletas de grandes dimensiones, y velocidad de mezcla baja. Son hidrulicos con canales en forma de serpentina en la cual se reduce la velocidad de ingreso del agua produciendo la mezcla.

4.4 SEDIMENTACIN

La sedimentacin se realiza en decantadores o piletas de capacidad variable, segn la Planta Potabilizadora. En ellos se produce la decantacin del floculo, que precipitan al fondo del decantador formando barros. Normalmente la retencin de velocidad del agua que se produce en esta zona es de 40 minutos a una hora.


12

Los decantadores o sedimentadores es su tramo final poseen vertederos en los cuales se capta la capa superior del agua que contiene menor turbiedad por medio de estos vertederos el agua pasa a la zona de filtracin.

4.5 FILTRACIN

Un filtro est compuesto por un manto sostn: piedras, granza y arena.

La filtracin se realiza ingresando el agua sedimentada o decantada por encima del filtro. Por gravedad el agua pasa a travs de la arena la cual retiene las impurezas o turbiedad residual que queda en la etapa de decantacin.

Los filtros rpidos tienen una carrera u horas de trabajo de aproximadamente 30 horas.

Una vez que el filtro colmat su capacidad de limpieza, se lava ingresando agua limpia desde la parte inferior del filtro hacia arriba, esto hace que la suciedad retenida en la arena, se despegue de la misma.

4.6 DESINFECCIN

Una vez que el agua fue filtrada, pasa a la reserva, all se desinfecta segn distintos mtodos. El ms usado es el agregado de cloro lquido. El cloro tiene la caracterstica qumica de ser un oxidante, lo cual hace que se libere oxgeno matando los agentes patgenos, por lo general bacterias anaerbicas.

Otros desinfectantes utilizados son: hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio (pastillas), ozono, luz ultravioleta, etc.

Durante todo el proceso de potabilizacin se realizan controles analticos de calidad.

5 METODOS DE ELIMINACION DEL SILICE

El silicio es el segundo elemento ms abundante del planeta y se encuentra en la mayora de las aguas. Es el constituyente comn de las rocas gneas, el cuarzo y la arena. La slice existe normalmente como oxido (como Si02 en la arena y como silicato Si03= ). Puede estar en forma insoluble, soluble y coloidal. Muchas aguas naturales contienen menos de 10 mg/l de slice, algunas pueden llegar a contener hasta 80 mg/l. Las aguas volcnicas la contienen abundancia. El anlisis de la slice en el agua de alimentacin de las calderas de alta presin, es de gran importancia para evitar la formacin de depsitos duros de slice en los tubos de las calderas y en las aspas de las turbinas de vapor. Es importante conocer el contenido de la slice en aguas de uso industrial y aguas de desecho. Los anlisis de la slice, tambin proporcionan un mtodo sensitivo para el control de la operacin los desmineralizadores de agua, ya que la slice es una de las primeras impurezas que salen a travs de una unidad agotada. Se puede eliminar la slice del agua por:

intercambio inico

destilacin


13

tratamientos con cal

carbonato y magnesio

En ocasiones es usado para formar capas protectoras internas en las tuberas para inhibir la corrosin. No tiene efectos txicos conocidos.

6 DESAIREACION, OXIGENACION, EVAPORACION

DESAIREACION: Tambin llamada desgasificacin. Consiste en extraer los gases disueltos

(oxgeno, anhdrido carbnico). Se consigue calentando el agua de alimentacin,

proporcionando una gran rea de contacto agua-aire (ducha o agitacin).

La desaireacin se basa en los siguientes dos principios cientficos:

a) El primero puede ser descrito por la ley de Henry, el cual afirma que la solubilidad de

un gas en una solucin disminuye, cuando la presin parcial sobre la solucin

disminuye.

b) El segundo principio que gobierna la desaireacion, es la relacin que existe entre la

solubilidad y la temperatura. La solubilidad de un gas en una solucin disminuye a

medida que la temperatura de la solucin aumenta y alcanza la temperatura de

saturacin.

El tipo ms comn de agua corrosiva es la que tiene disuelto aire. Ya que es el contenido de

oxgeno disuelto la causa de la corrosin, esta se conoce como corrosin por oxgeno

disuelto. En atmosfera seca, el hierro no se oxida. Si un espcimen de hierro se coloca dentro

de agua perfectamente desaireada con un PH no demasiado bajo, no se aprecia una corrosin

notable. Pero si la muestra se sumerge en agua que contenga oxgeno disuelto, la corrosin

se hace rpidamente evidente.

La velocidad de la corrosin por el oxgeno disuelto se aumenta bajando el PH del agua y se

disminuye elevndolo. Consecuentemente, cuando estn presentes aire y gran cantidad de

bixido de carbono libre en aguas de baja alcalinidad, la corrosin toma lugar ms rpidamente

que en aguas de la misma alcalinidad pero de menor contenido de bixido de carbono. Si hay

suficiente CO2 libre para bajar el PH, el agua puede ser corrosiva aun cuando est libre de

oxgeno disuelto. De una manera general, se puede decir que el oxgeno es 10 veces ms

corrosivo que el CO2.

La velocidad de la corrosin por oxgeno disuelto en los calentadores de agua aumenta

rpidamente con los aumentos en la temperatura, hasta un mximo de 76,7 C. Inversamente,

bajando la temperatura, la velocidad de corrosin baja prontamente. En general, podemos

suponer que esta reaccin, de acuerdo con la regla qumica, se dobla en velocidad por cada

10 C de aumento en la temperatura. Generalmente se puede esperar que a altas

temperaturas la corrosin por el oxgeno sea 200 veces mayor que a 0C.

Sin embargo es conocido en la prctica, que las lneas de agua caliente de baja dureza se

corroen ms rpidamente que las que transportan agua fra, y la peor agua roja se obtiene


14

de las purgas de lneas de agua caliente (con aguas de alta dureza de bicarbonato, la pelcula

de carbonato de calcio que se forma de una proteccin definitiva al metal que recubre).

Obviamente deben evitarse depsitos muy fuertes de carbonato de calcio; sin embargo en

muchos sistemas municipales de distribucin de agua, de sistemas de enfriamiento, donde el

agua se recircula a travs de torres de enfriamiento abiertas, etc. Muy a menudo se emplean

estas delgadas capas de carbonato de calcio para reducir la corrosin. Tambin en las

calderas antiguas de baja presin, los operadores frecuentemente confiaban en estos

dispositivos para reducir la corrosin de la caldera, naturalmente esto no evita la corrosin en

las lneas de retorno de condensado

7 CLARIFICACIN DEL AGUA

Para eliminar materia orgnica, color, y turbidez del agua se emplean los siguientes

procedimientos:

7.1 SEDIMENTACIN

Se refiere a la remocin (mover, que cambia la situacin) sin ayuda de coagulantes, de materia

suspendida, reduciendo la velocidad del agua hasta que sea prcticamente nula.

Usualmente la eliminacin que se logra es solo parcial, dependiendo de la materia que se

trate, temperatura del agua y la amplitud de los tiempos de retencin. Como las partculas

pueden variar en un amplio margen, desde material relativamente grueso hasta materia

coloidal

Debe hacerse una serie de pruebas en las cuales el grado de sedimentacin efectuado en

ciertos periodos se determine cuidadosamente. Estas pruebas servirn para mostrar que tanto

el material suspendido puede ser removido en varios periodos de sedimentacin y determinar

si puede haber economa en el uso de coagulantes mediante sedimentacin primaria.

La sedimentacin puede llevarse a efecto en lagos, estanques, depsitos o tanques, cuyos

tamaos y periodos de retencin pueden variar ampliamente, los periodos usados en

sedimentacin pueden variar desde algunas horas hasta un mes. Donde se emplean tanques

o estanques, se recomienda el uso de deflectores para evitar los cortos circuitos.

En los grandes lagos y depsitos el periodo de retencin puede ser tan largo que no solo se

elimina la materia gruesa sino tambin los sedimentos muy finos

Ocasionalmente las aguas de pozo profundo que han sido claras, se vuelven arenosas. Esta

arena usualmente se elimina en equipo de sedimentacin relativamente pequeo, conocido

como desarenador. Por lo tanto, en algunos casos, los slidos suspendidos pueden ser

eliminados por sedimentacin simple, pero esto es una cosa excepcional y generalmente se

requiere la combinacin de varios procesos.

7.2 COAGULACIN

El color o la turbidez estn formados por partculas coloidales por eso es necesario tratar el

agua antes de filtrarla, de manera que estas partculas se aglomeren formando grumos, este


15

tratamiento se llama coagulacin, las sustancias qumicas usadas son coagulantes y los

precipitados gelatinosos que se obtiene se llama floculos. Si los floculos se producen en

condiciones apropiadas, capturaran ya sea electroforesis o por entrampamiento simple los

suspensoides y formaran, por aglomeracin, grumos suficientemente grandes que sern

retenidos por el filtro, dando efluentes claros. La gran mayora de los floculos se asientan

fcilmente, de manera que con el uso de equipo apropiado para su manejo, la carga de los

filtros se reduce grandemente.

Las sustancias que se usan en la coagulacin son compuestos de hierro y aluminio,

usualmente sus sulfatos. Debido a su naturaleza acida, estas sustancias reaccionan con la

alcalinidad natural o aadida del agua para formar hidrxidos y sulfatos respectivos.

Generalmente se admite que los floculos los forman los hidrxidos de hierro o aluminio, pero

en realidad son sulfatos bsicos de composicin compleja. La mayora de las partculas

coloidales que forman el color y turbidez, tiene cargas elctricas negativas, mientras que los

hidrxidos mencionados tienen carga positiva. De aqu que en la coagulacin se encuentren

involucrados fenmenos mecnicos y elctricos

Las dosis de coagulante y el PH ptimo varan para cada agua en particular. De una manera

general, se puede decir que la dosis de coagulante vara desde fracciones de ppm hasta ms

de 80 ppm

COAGULANTE PH

Condicin general Aguas muy altas en color

aguas altas en solidos disueltos

Coagulante de aluminio 5.5 a 6.8 PH< 5.5 7.5

Coagulante de hierro 3.5 a 5.5 - -

Fuente: Nordell, Eskel,Eds.,Mexico continental,1965-64,"Tratamiento de agua para la industria y otros usos

Las aguas ms difciles de coagular son las aguas altas en color, libres de turbidez y de bajo

contenido de materia inorgnica disuelta, para esto el rango de PH para una buena

coagulacin puede ser muy estrecho, pero puede ampliarse aadiendo una ayuda de la

coagulacin, tal como arcilla, slice activada o polielectrolitos. El color se elimina a PH debajo

de 6.5.

Una agitacin controlada tambin sirve para ampliar el margen de coagulacin y el grado de

agitacin debe ser tal que permita una buena formacin de cogulos y su siguiente

asentamiento, pero no debe ser excesiva, ya que una agitacin violenta evita la formacin de

floculos.

7.2.1 PRUEBAS DE LABORATORIO

Para efectuar una buena coagulacin, se deben determinar en el laboratorio mediante

cuidadosas pruebas que se efectan en frascos de vidrio de boca ancha, es preferible efectuar

varias pruebas simultaneas empleando un agitador mecnico mltiple de velocidad variable.


16

La iluminacin de los frascos de vidrio es probablemente la mejor manera de determinar el tipo

de coagulacin que se forma y el mejor mtodo de lograr esto es dirigir un rayo luminoso por

la parte inferior de los frascos, dirigido hacia arriba. Deben evitarse los efectos de

calentamiento que esto podra acarrear.

Una vez agitndolas vigorosamente y midiendo la cantidad deseada antes de que se asiente.

Este procedimiento no es muy exacto, pero es suficientemente rpido y aproximado para

indicar los rangos de dosificacin.

Se registra el tiempo para la formacin de los floculos. Se detiene la agitacin y se anota el

tiempo necesario para el asentamiento. Esto generalmente se expresa como porcentaje sobre

lo que se asienta en periodos de 5, 10 y 15 minutos. No hay un mtodo bueno y precio de

determinar estas constantes. Ya que esto se hace por estimacin del observador, lleva

implcito un error humano.

Las primeras determinaciones usualmente no se hacen con mucha exactitud, sino que solo se

busca determinar el grado de magnitud de los factores que interviene en el proceso de

coagulacin, posteriormente se refinan las determinaciones hasta alcanzar un grado de

exactitud satisfactorio para cada caso.

Con los volmenes que se manejan en los equipos de coagulacin, se obtienen mejores

coagulaciones con menos dosis de coagulantes que las que usualmente se obtienen en los

pequeos volmenes de los frascos de boca ancha. Por lo que las pruebas en los frascos

indican solamente las dosificaciones aproximadas y ptimos PH. Los ajustes finales se hacen

en el equipo.

7.2.2 COAGULANTES

Los coagulantes ms comnmente usados son:

7.2.2.1 SULFATO DE ALUNIMIO

Este tipo de coagulante es el de uso mas amplio. Se dispone en formas acida y bsica con

contenido de 23 de 14.5 a 17.5 % (el contenido terico de 23 en el sulfato puro es

15.3%).El contenido de agua de las formas industriales es de 14 moleculas de agua, se puede

comprar en forma granular, cristales, polvo o solucin. Al disolver las formas solidas se

recomiendan contar con agitacin mecnica. Este reactivo se puede dosificar con

dosificadores en seco, electroqumicos, de gravedad por orificio, de presin,etc.

7.2.2.2 SULFATO FERRICO

2(4)3 En EEUU se conocen 2 formas comerciales,Ferrisul y Ferrifloc, difieren los

grados de este producto en su contenido de sulfato frrico que generalmente varia de 70 a

90%. Algunos tipos tienen cantidades apreciables de sulfato de aluminio. En el mercado se

encuentran en forma granular. El sulfato frrico es muy soluble y sus soluciones se preparan

fcilmente por agitacin con dos partes de agua y una parte de sulfato. La solucin

concentrada se diluye a la cantidad deseada. Las soluciones diluidas se hidrolizan a hidrxido

frrico. No se recomienda guardar soluciones concentradas por mucho tiempo.


17

El sulfato frrico puede dosificarse tanto en solucin como solido; en la dosificacin como

liquido deben emplearse materiales no corroibles tales como hule, plomo, cermica, durion y

acero inoxidable. El PH ptimo para la coagulacin debe determinarse por experimentos en el

laboratorio. Sus reacciones con sustancias alcalinas usualmente se indican para mostrar la

precipitacin del hidrxido frrico.

7.2.2.3 SULFATO FERROSO

4 72.Comunmente se conoce como coperas. En el mercado se encuentra en forma

granular o formando cristales, es fcilmente soluble en agua. Reacciona con la alcalinidada

para formar hidrxido ferroso que tiene una solubilidad de 4 ppm como Fe que es muy alta.

Debe por lo tanto oxidarse a la forma ferrica Fe (OH)3 que tiene una solubilidad despreciable

(menos de 0.01 ppm). A valores de PH arriba de 7, esta oxidacin debe llevarse a efecto

aireando el agua, o por clorinacion a valores de PH mucho ms bajos. Tericamente, cada

parte por milln de sulfato ferroso aadido, requiere solamente 0.03 ppm de oxgeno para

oxidarse. De manera que si un agua superficial contiene nicamente 6 ppm de oxgeno

disuelto, contendr cerca del doble de la cantidad terica necesaria para oxidar 104 ppm de

sulfato ferroso, siempre que el PH sea alto

7.2.2.4 COPERAS CLORINADA

Cuando el ion ferroso de sulfato ferroso se oxida con cloro hasta ion frrico, el tratamiento se

llama clorinacion de coperas, la frmula de esta sustancia qumica puede ser Fe S4, 72 +1

2 2. Sin embargo, en el tratamiento del agua, tanto el sulfato como el cloro se alimentan

separadamente. Tericamente, cada ppm de sulfato ferroso requiere 0.126 ppm de cloro para

oxidarse.

7.2.2.5 ALUMBRE DE POTASIO O AMONIO

Estos dos coagulantes, ya sea en forma cristalina o en forma de grumos, son los nicos que

se pueden usar en los alimentadores de tipo presin de solucin. Las frmulas para estos

compuestos son: Al (S4)3 *(N4)2S4* 24 2. Las reacciones del alumbre de amonio son

similares, solo que se produce sulfato de amonio, (N4)2 4 en lugar de sulfato de potasio.

7.2.2.6 ALUMINATO DE SODIO

El aluminato de sodio NaAl2 difiere de los anteriormente descritos, en que tiene carcter

alcalino en sus reacciones. Cuando se usa para coagular aguas turbias o coloreadas,

usualmente se dosifica junto con sulfato de aluminio. Tambin reacciona con el C2 libre.

La composicin del aluminato de sodio varia, pero de una manera general puede esperarse

que contenga el 88% de NaAl2, el resto es bicarbonato de sodio de hidrxido de sodio. Esta

sustancia puede dosificarse tanto con dosificadores en seco coom aparatos para manejas

soluciones. Es muy en agua, 30 partes por cada 100 partes de agua partes de agua a 0C.

Generalmente se recomienda calentar para facilitar la solucin. No se preparen soluciones que

deban almacenarse por periodos de tiempos mayores de 24 horas, ya que a menos de que

tengan una fuerte alcalinidad residual, estas soluciones depositan un residuo difcil de eliminar.


18

El aluminato de sodio se vende en sacos o cuetes que deben abrirse inmediatamente antes

de usarse. Su peso es de 53 a 60 lb/pie2 y una tonelada requiere de 35 a 38 pies3

7.3 FILTRACIN

Los tipos de filtros usados para la filtracin de agua casi todos son del diseo que emplea

material granulado como medio filtrante, tales como arena fina o antrafilt, a travs de los

cuales el agua se filtra en flujo descendente. A este tipo de filtros se le conoce genricamente

como filtros de arena. Al tipo antiguo de filtro de baja velocidad se le llamaba filtro ingls. No

se agregaba coagulante y deban madurarse por algn tiempo hasta que apareciera el

schmutzdecke, especie de sedimento formado por desarrollo bacteriano en la superficie del

filtro, una vez que esto se lograba se iniciaba la filtracin del agua. La velocidad de filtracin a

travs de este tipo de filtro era muy lenta, y se expresaba en galones por acre de rea de

filtracin.

3 a 8 millones de galones por acre por dia 0.048 a 0.128 gpm/pie2

Aun cuando un buen nmero de estos filtros se encuentran en operacin, no se han hecho

nuevas instalaciones usando este tipo de filtracin.

Modernamente se usa el filtro rpido o americano. A este filtro no es necesario someterlo a

procesos de maduracin. En su operacin se usan coagulantes, y usualmente es suficiente un

periodo de dos a tres minutos al iniciar el ciclo para que el efluente este completamente claro.

La velocidad de filtracin por este tipo de filtro es de 3 gpm/pie2. Para uso municipal se disean

con dos gpm/pie2

Los filtros rpidos se pueden dividir en dos clases:

1.- de presin

2.- de gravedad

En las instalaciones industriales se usa casi siempre el primer tipo. Pero cuando se manejan

grandes volmenes de agua se usa el tipo de gravedad, principalmente en el proceso de

ablandamiento de cal en frio.

7.3.1 FILTROS DE PRESION

Los filtros de presin se fabrican en el tipo vertical y horizontal, los filtros estn formados por

una coraza metlica cilndrica con tapas abombadas que contienen una capa de medio filtrante

(arena o antrafilt) soportado por capas de grava o antrafilt, equipados con los accesorios

necesarios para llevar a efecto las operaciones de filtracin, retrolavado, y enjuague. Los filtros

verticales varan de 30 cm a 3 m de dimetro y tienen capacidades de 2.5 a 235 gpm a una

velocidad de filtracin de 3 gpm/pie2 de superficie filtrante. La altura de los filtros verticales es

usualmente de 1.60 m en la parte cilndrica, aunque ocasionalmente es usan de 1.20 m. Los

filtros horizontales tiene 2.5 m de dimetro y su longitud varia de 3.5 a 8.5 m y tiene

capacidades de 201 a 516 gpm.


19

En estas unidades, la filtracin se efecta pasando el agua en flujo descendente a travs de

un lecho de arena fina soportada por lechos de grava graduadas. El material ms ampliamente

usado y tambin el ms antiguo es la arena. En segundo lugar la antracita lavada y graduada.

En los filtros neutralizadores se emplea calcita. La ventaja de usar un medio filtrante granular

es que en la operacin de lavado, el lecho se expande provocando que la materia insoluble

retenida en el filtrado sea puesta en libertad.

7.3.2 FILTROS DE GRAVEDAD

Estos filtros no se emplean tan extensamente como los filtros de presin, sin embargo tambin

se usan. Para las aplicaciones industriales generalmente se operan a 3 gpm/pie2 ; en la

prctica municipal se emplea una velocidad de filtracin de 2 gpm/pie2. Recientemente se ha

aumentado la velocidad de filtracin como resultado de una mejor coagulacin y asentamiento.

Los filtros de gravedad pueden constituirse, de concreto acero o madera, pero el concreto es

el material que ms se usa. Tambin la forma ms usada es la rectangular

El filtro generalmente se monta sobre una cisterna, de la cual se toma para el servicio general

y para retrolavado. Las canaletas de lavado ya sean de concreto o de fierro, que estn situadas

en la parte superior del filtro, tiene el doble propsito de distribuir el agua durante la filtracin

y colectar el agua de retrolavado cuando se efecta esta operacin. En el fondo del filtro est

el sistema colector que sirve para recoger el agua durante la filtracin y distribuirla durante la

operacin de retrolavado.

7.4 CLORACIN

Desinfectante es el producto qumico que destruye las formas vegetativas de los

microorganismos patgenos y no patgenos. Los desinfectantes qumicos ms corrientes son

aquellos con propiedades oxidantes, de los cuales el cloro es el ms universalmente usado.

El efecto letal del cloro y sus derivados, se debe a una accin combinada de su efecto oxidante

sobre los constituyentes de la clula y a la interaccin con algunas sustancias celulares y la

consiguiente intoxicacin de los microorganismos.

Los principales compuestos que se emplean para la cloracin de aguas son: 1) cloro gaseoso,

2) hipoclorito, 3) cloraminas y otros compuestos clorados de menor difusin.


20

La cloracin permite el control de gusto y olores reducindolos, esto se debe que el cloro oxida

sustancias que se presentan naturalmente, nos referimos a las secreciones de algas

malolientes y olores de vegetacin que se encuentra en proceso de descomposicin; el cloro

le otorga al agua atributos inodoros y modifica favorablemente su sabor.

El contener partculas microscpicas en la dilucin del agua son suficientes para que se

ubiquen entre 10.000 y 20.000 colonias de bacterianas . de todo esto lo bueno debe ser

que no dejan residuos txicos para el mantener a largo plazo este efecto debe de estar

bsicamente esterilizado el conducto en donde circule el agua y en todo esto siempre se

debe de contener bien controlado la luz ultravioleta para que esto tenga siempre buenas

prcticas y el agua siempre sea un xito.

El cloro es un elemento halgeno, no metlico, no se encuentra libre en la naturaleza, es un

componente importante de minerales hlito (sal de rocas o cloruro sdico) Silvita (cloruro

potsico) y carnalita, y un cloruro en el agua de mar. Es una agente oxidante extremadamente

fuerte, ligeramente soluble en agua fra. Cuando se adiciona cloro al agua se forma una mezcla

de cido hipocloroso (hocl) y cido clorhdrico. cl2+h2o=hocl+hcl (h++c-).

En caso del cloro gas o una cloramina acidificada cuanto ms compuesto clorado se

adicione, mayor seria la velocidad de destruccin de las bacterias. Sin embargo en el caso de

los hipocloritos la cantidad adicionada no es un indicador de la letalidad de la solucin; en

razn de que en la formulacin de los hipocloritos deben estar presentes compuestos alcalinos.

Una solucin que contiene 1000 ppm de hipoclorito tiene un PH de 11 a 12, mientras que de

una de 25 ppm tiene un PH de 8 a 9

El cloro se aplica al agua filtrada para eliminarle los microorganismos patgenos an

presentes en ella. Entre ellos el bacilo de Cook causante de la tuberculosis. Se busca que el

residual de cloro en el ltimo tanque servido por la planta sea al por menos 0.05 p.m. de cloro.

El cloro libre se busca que sea de 1 a 1.3 p.m. en la planta y el cloro combinado de 0.05 a 0.08

p.m. al cloro que existe en forma de cido hipocloroso y de ion hipoclorito se le denomina cloro

libre, la suma del cloro libre y el combinado es el cloro total.

Otra forma de oxidar la materia orgnica del agua filtrada es por medio del ozono pero es un

proceso caro, difcil de manejar y el ozono es muy inestable. Por ello en se prefiere manejar

este parmetro con cloro gaseoso.

7.5 ESTERILIZACIN

La remocin, destruccin o prevencin del crecimiento de microorganismos puede llevarse a

efecto por varios medios. Las algas y otras plantas clorofilianas necesitan de la luz del sol para

crecer. De aqu que si el agua se puede almacenar en depsitos cerrados, se previene el

crecimiento de estos organismos. A veces se han usado balsas flotantes, pero no son de

recomendarse ya que usualmente no son satisfactorias. En los depsitos abiertos, algunas

veces se han usado el carbn activado para aprovechar su accin selectora de la luz, pero

obviamente, estas son aplicaciones limitadas. En los depsitos de gran tamao,


21

frecuentemente se emplean ciertas dosis de sulfato de cobre para impedir el crecimiento de

los microorganismos.

Sin embargo, en muchas plantas industriales la destruccin y remocin de los crecimientos

orgnicos se lleva a efecto en los depsitos de sedimentacin de la planta de tratamiento de

agua. Esto usualmente se hace con cloro y coagulacin seguido de sedimentacin y filtracin.

Cuando el cloro se usa de esta manera, el proceso se llama preclorinacin y es frecuentemente

de gran valor para reducir las dosis de coagulantes requerido. En muchos casos, la mayora

de la materia orgnica se remueve por coagulacin, sedimentacin y filtracin, siguiendo la

postclorinacion. En otros casos, se usa post preclorinacion.

Los crecimientos del crenothrix se previenen mejor removiendo el hierro y manganeso,

siguiendo luego por clorinacion. En el caso de aguas azufrosas, la reduccin de sulfuro de

hidrogeno debe primero llevarse a efecto, despus de lo cual el agua se clorina para remover

las ultimas trazas de sulfuro de hidrogeno y matar las bacterias que puedan estar presentes.

Donde las cantidades de agua que se deben manejar son relativamente pequeas y el

contenido de microorganismos y turbidez es poco, generalmente no se usan recipientes de

sedimentacin y los coagulantes y el cloro se inyectan a las lneas que conducen a los filtros.

En tales casos, especialmente si la demanda de agua no es muy grande, un tanque de presin

en el que se lleve a efecto la reaccin que se le conoce como tanque de sedimentacin a

presin, es de cierta ventaja el colocarlo antes de los filtros. En las plantas en que se emplean,

los procesos de cal sodada o soda en frio, la coagulacin y asentamiento pueden muy bien

efectuarse en el equipo que se usa. Si el tratamiento se lleva a efecto en la fase caustica, se

puede lograr considerable reduccin en el contenido de bacterias, pero se aconseja la

postclorinacion.

El agua de desinfeccin antes de que entre el sistema de distribucin para asegurar que los

microbios potencialmente peligrosos se mueran. El cloro, clramelos, o dixido de cloro que

son usados ms frecuentemente porque son desinfectantes ms efectivos, no solo en la planta

de tratamiento pero tambin en las tuberas que distribuyen el agua a nuestros hogares y

negocios. El ozono es un desinfectante potente, y una radiacin ultravioleta es un

desinfectante eficaz y un tratamiento para una fuente de aguas relativamente limpia; pero

ninguna de estas es efectiva para controlar contaminantes biolgicos en las tuberas de

distribucin.

8 FORMACIN DE INCRUSTACIONES

En las incrustaciones (minerales) el agua juega un papel importante dado que es un buen

solvente para muchos materiales y puede transportar grandes cantidades de minerales. Todas

las aguas naturales disuelven distintos componentes cuando contactan fases minerales en su

estado natural. Esto da lugar a fluidos complejos, ricos en iones, algunos de los cuales se

encuentran en su lmite de saturacin para ciertas fases minerales. Dependiendo del lugar de

donde provenga el agua su composicin qumica es diferente.


22

Agua de mar Rica en iones

agua de suelo o de ambiente Suele ser ms diluida

Aguas subterrneas de ambientes profundos

Enriquecida con iones mediante la alteracin de los minerales sedimentados

8.1 SUS CAUSAS

La formacin de las incrustaciones en el agua se debe por perturbar el estado natural puede

ser con el cambio de temperatura o presin, la liberacin de un gas, una modificacin del PH

o el contacto con agua incompatible, existe aguas de produccin que a pesar de encontrarse

sobresaturadas y ser proclives a las incrustaciones minerales, no presentan problema alguno.

Las incrustaciones se desarrollan a partir de una solucin. El primer desarrollo dentro de un

fluido saturado es una formacin de grupos de tomos inestables, proceso denominado

nucleacin homognea. Los grupos de tomos forman pequeos cristales (semillero de

cristales) provocado por fluctuaciones locales en el equilibrio de la concentracin de iones en

las soluciones sobresaturadas. A continuacin los cristales crecen por adsorcin de iones

sobre las imperfecciones de los cristales. Esto implica que los cristales grandes tienden al

continuo crecimiento de los mismos y adems que los cristales pequeos se pueden

redisolver. El semillero de cristales de hecho acta como un catalizador de la formacin de

incrustaciones.

El crecimiento de cristales tambin tiende a iniciarse sobre una superficie preexistente de lmite

de fluidos, proceso denominado nucleacin heterognea. Los sitios en que se produce la

nucleacin heterognea incluye los defectos en las superficies, como las asperezas en las

superficie de los tubos o caoneos en las tuberas cortas de produccin, o incluso en las juntas

y las costuras de las tuberas de produccin y en los tubos de conduccin. Un alto grado de

turbulencia tambin puede hacer las veces de un catalizador para el depsito de sedimentos.

Causando el crecimiento en espesor de una capa calcrea/magnsica acarreando graves

consecuencias econmicas y de produccin.


23

8.2 MECANISMOS DE FORMACION

El agua, recurso utilizado prcticamente en toda actividad humana, contiene naturalmente carbonatos de calcio, magnesio (compuestos inicos) y otras sales, as como microorganismos y elementos varios en solucin.

Las sales presentes en el fluido de un circuito se adhieren a sus paredes interiores debido a

las cargas elctricas naturales de sus molculas y a las propiedades de sus estructuras

cristalinas.

La formacin de incrustaciones se deben fundamentalmente a las sales de calcio y magnesio,

presentes en el agua en cantidades apreciables, que por calentamiento se concentran y

precipitan, formando depsitos duros y trmicamente aislantes. Est compuesto de calcio y

magnesio, ocasionalmente se cementan con slice. Incluso en condiciones severas se pueden

construir silicatos complejos y xidos de hierro y cobre mezclados

Los efectos directamente ocasionados son:

Reduccin de coeficiente de transmisin de calor.

Reduccin de la seccin libre del paso del fluido.

Rotura de tubos de agua por sobrecalentamiento.

Debido al mal uso de productos qumicos para mitigarlas, combinado con una inadecuada

prevencin y mantenimiento, que agravan an ms los problemas. Este es entonces una

dificultad por considerar en la industria por su incidencia econmica ya que es responsable de

la sustitucin de equipos, del mantenimiento y de prdidas de tiempo y dinero por paradas de

planta, seguridad, corrosin, entre otras. Adems, las incrustaciones formadas son un gran

inconveniente debido a que actan como aislante trmico, disminuyendo de esta manera, la

transferencia de calor y, por tanto, la productividad del equipo

Formador de incrustacin dura, blanda o corrosin tales como: Silicato clcico Bicarbonato

clcico Nitrato clcico Silicato clcico Carbonato clcico Cloruro clcico Silicato magnsico

Hidrxido clcico Cloruro magnsico Slice Bicarbonato magnsico Sulfato magnsico

Carbonato magnsico Nitrato de magnesio Hidrxido magnsico Almina Fosfato clcico

Silicato sdico Carbonato de hierro xido de hierro

La solucin preventiva consiste en eliminar o reducir al mximo, el contenido de estas sales

en el agua de alimentacin, mediante procedimientos adecuados.

Las tcnicas utilizadas para eliminar las incrustaciones deben cumplir ciertas condiciones: ser

rpidas, no daar el pozo, las tuberas, ni el ambiente de la formacin, y ser efectivas en la

prevencin de nuevas precipitaciones en el futuro. En los tratamientos de estimulacin de la

matriz de la formacin, por lo general, se emplean disolventes de incrustaciones con el fin de

detener la cada de la produccin. Para poder decidir cul es la mejor tcnica, es necesario

conocer el tipo y la cantidad de incrustaciones y su composicin fsica o su textura, ya que si

se eligi un mtodo inadecuado se puede llegar, en realidad a incentivar el depsito de

incrustaciones.


24

El grado de resistencia y la textura de las incrustaciones presentes en las tuberas revisten

gran importancia en la eleccin de la tcnica de remocin. La resistencia y las texturas pueden

variar desde hilos delicados y quebradizos o cristales de alta microporosidad hasta capa de

aspecto rocoso de baja permeabilidad y porosidad. La pureza de las incrustaciones afecta su

resistencia a los mtodos de limpieza. Puede ocurrir que se trate de fases de un solo mineral,

si bien, por lo general, son una mezcla de compuestos similares y compatibles. El sulfato de

bario puro es normalmente de baja porosidad y totalmente impenetrable con agentes qumicos,

y solo se puede quitar lentamente utilizando alguno de los mtodos mecnicos ms

tradicionales. Las mezclas de sulfato de bario, que por lo general contienen sulfato de

estroncio, sulfato de calcio o incluso carbonato de calcio, con frecuencia ceden frente a

diversos mtodos de limpieza, tanto qumicos como mecnicos.


25

ANTES DESPUES

Eliminacin de incrustaciones de carbonato de calcio con chorros de agua. La tubera de produccin recibi un chorro de agua a razn de 2,4 pulg/min [1 mm/seg]. Si bien se ha logrado remover los sedimentos de carbonatos, todava se observa una cantidad remanente considerable.

Eliminacin de incrustaciones de carbonato de calcio con chorro de agua abrasivo. La tubera recibi un solo chorro de agua con arena abrasiva a razn de 2.4 pulg/min [1 mm/seg].Durante el ensayo se mantuvo el chorro en la misma posicin durante 3 min y el chorro de arena penetra casi el 80% de la pared del tubo

Tubera sometida a la limpieza con abrasivos de partculas de vidrio. La tubera recibi un solo chorro de agua con partculas de vidrio a razn de 1 mm/seg. Las incrustaciones de carbonato fueron eliminadas. Durante el ensayo se mantuvo el chorro en la misma posicin por espacio de 3 minutos y las partculas de vidrio cortaron un agujero hasta una profundidad de casi un 30 % de la pared de tubo.

Incrustaciones eliminadas con el abrasivo Sterling Beads. El tubo recibi un solo chorro de agua con Sterling Beads a razn de 2.4 pulg/min 1 mm/seg para eliminar las incrustaciones de carbonatos. Durante el ensayo se mantuvo el chorro en la misma posicin durante 3 minutos y menos del 2% del acero fue removido de las paredes del tubo.


26

8.3 REACCIONES QUIMICAS

CONSTITUYENTES MINERALES QUE USUALMENTE SE DETERMINAN EN UN ANALISIS

DE AGUA

Nombre formula Expresado como Nombre comn

Calcio Magnesio Sodio Bicarbonato Carbonato Hidrxido Cloruro Sulfato Nitrato Acidez mineral Fluoruro Slice Hierro manganeso

Ca Mg Na HCO3 CO3 OH Cl SO4 NO3 - F SiO2 Fe Mn

CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 CaCO3 F SiO2 Fe Mn

Dureza de calcio + Dureza de magnesio Alcalinidad de carbonato Alcalinidad de carbonato Alcalinidad caustica - - - Acidez mineral - - - -

Fuente: Nordell, Eskel,Eds.,Mexico continental,1965-64,"Tratamiento de agua para la industria y otros usos

9 FRAGILIDAD CAUSTICA, CAUSAS

Estas impurezas deben ser retiradas casi en su totalidad antes del ingreso a la caldera,

sometindose a un proceso de filtracin.

Incrustaciones: Son depsitos en forma de costras duras producidos por las sales de calcio y

magnesio que se adhieren en las superficies metlicas de la caldera.

Por su carcter de aislante, afectan la transferencia de calor al agua reduciendo la capacidad

de la caldera, provocan recalentamiento de los tubos con el consiguiente peligro de

deformaciones o roturas y restringen el paso del agua (calderas acuotubulares).

Los depsitos tambin pueden originarse en la precipitacin de slidos en suspensin,

recibiendo el nombre de lodos adheridos.

Corrosiones: Es el deterioro progresivo de las superficies metlicas en contacto con el agua,

debido a la accin de oxgeno, anhdrido carbnico y algunas sales como el cloruro de sodio.

Tambin pueden ser causadas por compuestos qumicos derivados de tratamientos de agua

mal aplicados (desincrustantes).

Arrastre: Ocurre cuando el vapor que sale de la caldera lleva partculas de agua en suspensin.

El arrastre se puede dividir en dos partes:

Elementos transportados mecnicamente por el vapor y agua


27

Elementos que se volatilizan en el vapor

Los slidos disueltos en esas partculas se depositan en los elementos y equipos donde

circulan y se utilizan el vapor, provocando problemas de funcionamiento de los sistemas de

vapor. Este fenmeno est muy asociado a la formacin de espuma en la superficie del agua.

Entre sus causas se tiene la presencia excesiva de slidos totales disueltos, alta alcalinidad,

materiales oleosos, sustancias orgnicas y detergentes.

FRAGILIDAD CAUSTICA: Es el agrietamiento (pequeas fisuras) del metal de los tubos y

elementos sometidos a esfuerzos mecnicos. Se produce cuando el agua contiene hidrxido

de sodio en exceso.

Esta se produce en puntos donde el metal trabaja a altas tensiones y adems existe una

elevada concentracin de hidrxidos alcalinos.

Generalmente se produce una rotura inter cristalina del metal. Se evita con un

acondicionamiento adecuado del agua en el interior de la caldera (tratamiento coordinado)

INHIBIDORES DE FRAGILIDAD CAUSTICA: - Nitratos y nitritos de sodio (NaNO3-NaNO2):

Debe usarse donde el agua tiene caractersticas de fragilidad.

10 PROCESOS DE ABLANDAMIENTO DEL AGUA, DUREZA TEMPORAL Y

PERMANENTE, UNIDADES

10.1 ABLANDAMIENTO DEL AGUA

Cuando el agua contiene una cantidad significante de calcio y magnesio, es llamada agua dura. El agua dura es conocida por taponar las tuberas y complicar la disolucin de detergentes en agua.

El ablandamiento del agua es una tcnica que sirve para eliminar los iones que hacen a un agua ser dura, en la mayora de los casos iones de calcio y magnesio. En algunos casos iones de hierro tambin causan dureza del agua. Iones de hierro pueden tambin ser eliminados durante el proceso de ablandamiento. El mejor camino para ablandar un agua es usar una unidad de ablandamiento de aguas y conectarla directamente con el suministro de agua.

EL ABLANDADOR DE AGUA: El ablandador de agua es una unidad que se utiliza para ablandar el agua, eliminando los minerales que hacen a dicha agua ser dura.

10.1.1 APLICACIN DEL ABLANDADOR DE AGUA

El ablandamiento del agua es un proceso importante porque la dureza del agua en las casas y en las compaas es disminuida durante este proceso.

Cuando el agua es dura, puede atascar las tuberas y el jabn se disolver menos fcilmente. El ablandamiento del agua puede prevenir estos efectos negativos.


28

El agua dura causa un alto riesgo de depsitos de cal en los sistemas de agua de los usuarios. Debido a la deposicin de la cal, las tuberas se bloquean y la eficiencia de las calderas y los tanques se reduce. Esto incrementa los costes de calentar el agua para uso domstico sobre un 15 a un 20%.

Otro efecto negativo de la precipitacin de la cal es que tiene un efecto daino en las maquinarias domsticas, como son las lavadoras. El ablandamiento del agua significa aumentar la vida media de las maquinarias domsticas, como son las lavadoras, y aumentar las vida de las tuberas, incluso contribuye a incrementar el trabajo, y una expansin en la vida de los sistemas de calefaccin solar, aires acondicionados y muchas otras aplicaciones basadas en agua.

10.1.2 FUNCIN DEL ABLANDADOR DEL AGUA

Los ablandadores de agua son especficos intercambiadores de iones que son diseados para eliminar iones, los cuales estn cargados positivamente. Los ablandadores mayormente eliminan los iones de calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2). Calcio y magnesio son a menudo referidos como minerales duros.

Los ablandadores son algunas veces incluso aplicados para eliminar hierro, cuando el hierro causa la dureza del agua. Los mecanismos de ablandamiento son capaces de eliminar ms de cinco miligramos por litro (5 mg/l) de hierro disuelto. Los ablandadores pueden operar de forma automtica, semiautomtica, o manual. Cada tipo tiene un ratio de actuacin.

Un ablandador de agua colecta los minerales que causan la dureza y los contiene en un tanque colector y este es de vez en cuando limpiado de su contenido.

Intercambiadores inicos son a menudo usados para ablandar el agua. Cuando un intercambiador inico es aplicado para ablandar el agua, este reemplazar los iones de calcio y magnesio por otros ines, por ejemplo sodio y potasio. Los intercambiadores inicos son aadidos desde un tanque de intercambiadores de inones que contiene sales

TIEMPO DE DURACIN EN LA FUNCIN DEL ABLANDADOR DE AGUA: Un buen ablandador de agua durar muchos aos. Los ablandadores que fueron provistos en los aos 80 trabajan actualmente, y muchos necesitan poco mantenimiento, solamente requieren llenarlos con la sal de vez en cuando.

10.2 DUREZA DEL AGUA.

La dureza del agua est determinada por la cantidad de sales de calcio y magnesio que contenga. Mientras ms sales de calcio y magnesio tengan, mayor ser su dureza,y en menor proporcin por el hierro, el aluminio y otros metales. La que se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se denomina dureza temporal y puede eliminarse por ebullicin, que al mismo tiempo esteriliza el agua. La dureza residual se conoce como dureza no carbnica o permanente. Las aguas que poseen esta dureza pueden ablandarse aadiendo carbonato de sodio y cal, o filtrndolas a travs de ceolitas naturales o artificiales que absorben los iones metlicos que producen la dureza, y liberan iones sodio en el agua. Los detergentes contienen ciertos agentes separadores que inactivan las sustancias causantes de la dureza del agua.


29

El hierro, que produce un sabor desagradable en el agua potable, puede extraerse por medio de la ventilacin y, o pasando el agua a travs de filtros de ceolita. Tambin se puede estabilizar el hierro aadiendo ciertas sales, como los poli fosfatos. El agua que se utiliza en la sedimentacin laboratorios, se destila o se desmineraliza pasndola a travs de compuestos que absorben los iones.

Si se pone en contacto con calizas, agua que contenga CO2, se transformar paulatinamente en hidrogeno carbonato, con lo que se disolver:

CaCO3 + H2O + CO2 == Ca(HCO3)2

El proceso real es:

CO3 - + CO2 +H2O == 2HCO3-

El CaCO3 se disuelve tanto ms, cuanto mayor sea la cantidad de CO2 que contiene el agua.

De esta forma se produce la dureza debida a los carbonatos de las aguas naturales, es decir, debida a su contenido en iones HCO3-. Las aguas subterrneas y que discurren por campos calizos son particularmente duras. Por el contrario, el agua de los grandes lagos suele ser relativamente blanda, puesto que las algas y las plantas superiores durante los procesos de asimilacin (verano) substraen CO2 a los iones HCO3- y con ello se puede producir la precipitacin del carbonato clcico (por inversin de la reaccin anterior).

El contenido de iones Ca2+ y Mg2+ recibe el nombre de dureza total.

De esta manera podemos decir que existen dos tipos de durezas:

10.2.1 DUREZA TEMPORAL

Es la formada por sales de calcio y magnesio. Cuando el agua hierve se precipitan a fondo.

10.2.2 DUREZA PERMANENTE

Es la formada por sales solubles en el agua. Durante la ebullicin no sufren cambios, pero a medida que esta se evaporiza sufre el grado de concentracin decantando y formando incrustaciones.

La suma de la dureza temporal y la permanente se llama dureza total.

Generalmente las industrias controlan la cantidad del agua de sus calderas por anlisis de muestras que realizan en sus propios laboratorios y/o a travs de la asesora externa de alguna firma especializada.

Sin embargo, algunas empresas, adems de estos mtodos, poseen un equipo porttil que maneja el propio operador de la caldera para controlar diariamente tanto la dureza (salinidad) como el pH (alcalinidad y acidez) del agua.


30

Los envases en que se toman las muestras de agua deben estar totalmente limpios y enjuagarse con la misma agua que se analizar.

La muestra de agua debe tomarse del interior de la caldera (del tubo de nivel o del fondo), teniendo la precaucin de purgar bien, hasta que salga el agua que represente realmente la que contiene la caldera.

11 METODO DE CAL-SODA, PROCESOS EN CALIENTE

El procedimiento de agua cruda con cal-soda en caliente se aplica en los siguientes casos:

Cuando se desea tratar grandes cantidades de agua y se dispone de un espacio

reducido.

Cuando se dispone de vapor de baja presin.

Cuando se desea reducir la slice como en las teroelctricas de vapor.

Cuando se requiere eliminar gases no condensables.

La finalidad del procedimiento de una agua cruda con cal-soda en caliente es la de disminuir

el contenido de calcio, magnesio y slice, reducir los slidos totales y la alcalinidad total,

eliminar el bixido de carbono disuelto y reducir el contenido de oxgeno disuelto.

Se usa como un pretratamiento que debe ser afinado mediante suavizadores, evaporadores,

etc. Ya que la calidad obtenida no es suficiente para muchos procesos y operaciones unitarias.

La calidad de agua obtenida debe estar de acuerdo con los siguientes valores:

Alcalinidad a la fenolftalena: 15-30 ppm. Como CaC3

Alcalinidad al anaranjado de metilo: 40-55 ppm. Como CaC3

Dureza total:20-55 ppm. Como CaC3

Potencial hidrogeno Ph: 8.5-9.5

El proceso de cal soda en caliente es un proceso continuo en el cual el agua se calienta se

trata con una cantidad dada de reactivo qumico, se asienta y se filtra.

Las sustancias qumicas usadas son cal hidratada y soda ash. En lugar de comprar cal

hidratada se puede comprar cal viva y se apaga antes de usarse. Cuando se requiere para la

eliminacin de slice, pueden usarse tambin cal dolomtica hidratada y/o magnesia activada.

Los precipitados formados con carbonato de calcio CaCO3 e hidrxido de magnesio Mg(OH)2

que se pueden eliminar por asentamiento y filtracin. El grado de ablandamiento que se puede

llevar a efecto en este proceso directo cal sodada, con la cantidad usual de reactivos qumicos,

es a una dureza residual de menos de 25 ppm.

El equipo usado consiste en los siguientes cuatro elementos: dosificador, calentador primario,

tanque de asentamiento, filtros. Adems se puede usar un desaereador como parte integral

del tanque de asentamiento o como una unidad separada.


31

11.1 DOSIFICADORES QUIMICOS

Dosificador cal sodada. Los dosificadores usados en el proceso cal sodada en caliente, son

casi invariablemente, del tipo de operacin proporcional hmedos equipados con un agitador

mecnico continuo. Cuando se emplea cal hidratada, es prctica usual mezclar la cal y la soda

y alimentarlas con el mismo dosificador. Cuando se emplea cal viva, se usa un tanque

separado equipado con agitador mecnico para apagar la cal, despus de lo cual se aade la

cantidad indicada de soda ash y se alimentan juntos al reactor. Este tanque apagador

usualmente se encuentra montado sobre el tanque alimentador, de manera que este ltimo

puede llenarse por gravedad a partir del tanque superior. En ocasiones este tanque se parado

tambin se emplea cuando se usa cal hidratada.

Se emplean varios diseos o tipos de dosificadores para alimentar cal y soda ash a los

procesos en caliente. Todos ellos deben de proveerse con un agitador mecanico para

mantener la cal en suspensin y alimentador deben ser del tipo proporcional para qu dosifique

el reactivo en razn directa al flujo de agua, segn la demanda de las calderas. Un diseo

tpico es el alimentador electroqumico, que se conecta elctricamente a un medidor de flujo

en la lnea de agua cruda, de manera que la dosificacin es proporcional al flujo de agua cruda

al tanque asentador del reactor.

Puesto que las sustancias qumicas deben alimentarse a la parte superior del reactor, se hace

necesario una bomba. Esta se conecta al tanque dosificador mediante una lnea de

recirculacin que tiene como objeto prevenir la formacin de depsitos en la tubera que va

del tanque al reactor. Se conecta por medio de una T a cierta altura de esta tubera y se

estrangula precisamente arriba del embudo de descarga mediante una vlvula manual. Esta

vlvula se cierra de manera que la cantidad recirculada es insufiente para interferir con el gasto


32

mximo de sustancias qumicas descargadas por el cabezal de salida del tanque dosificador.El

tanque de reactivos tambin se provee, comnmente, con un indicador de nivel que se conecta

a una segunda polea en la unidad de control de alimentacin. Otro accesorio que es de valor

en la prevencin de molestias causadas por el polvo, es el eliminador de polvo, que consiste

de una tubera conectada a la tapa y drenaje. Esta tubera contiene un eductor, de manera

que chupa el aire que contiene polvo, eliminando este ltimo con agua a travs del drenaje.

11.2 CALENTADOR PRIMARIO, CONDENSADOR DE PURGA, DESAEREADOR

Calentador primario, se monta en la parte superior del reactor. El calentador de tipo de rocio

es ampliamente usado en estos procesos y prcticamente no presenta problemas de

incrustacin , aun con aguas duras que tiene altos contenidos de dureza de bicarbonato. Las

vlvulas de rocio son de resortes calibrados, de manera que se obtienen buenas eficiencias

en todo el rango de calibracin. En el calentamiento, usualmente se emplea vapor de

desperdicio y la presin ms usual es de 4 a 10 lb/plg2 g.

El equipo usualmente se basa en una presin de trabajo de 10 lb/plg2 g, pero ocasionalmente

se trabaja a 20.

El vapor llena la parte superior del reactor arriba del nivel de agua, al ser rociada el agua en

este espacio se calienta, hasta de 2 a 3 C la temperatura del vapor. A esta temperatura, se

desprende el bixido de carbono libre y cualquier cantidad de aire que el agua contenga. Estos

gases (nitrgeno, oxgeno y CO2) pueden purgase directamente a la atmosfera a travs de la

tubera de ventilacin o preferiblemente, se pasan primero a travs del condensador hmedo

que est a la cabeza de la tubera de ventilacin. Cuando el condensador de purga se usa en

estos equipos, parte del agua de compensacin pasa por el recuperado as calor que de otra

manera se desperdicia. La tubera de purga se equipa con una vlvula estranguladora que se

calibra de tal manera que los gases se purgan a la atmosfera desperdiciando solo una

pequesima cantidad de vapor.

El calentador primario desaireara a menos de 0.3 ml/lt de oxgeno disuelto por litro. Si el agua

fra estuviera saturada con aire disuelto a 50 F, esto representa una remocin de ms del

96% del oxgeno disuelto. Para instalaciones con calderas de baja presin, que no estn

equipadas con economizadores, este grado de desaeracin es por lo general suficiente. En la

prctica se encontrara que el contenido actual de oxgeno disuelto ser entre 0.1 y 0.2 ml/lt.

Calentador desaireadores

Para calderas de alta presin o para las equipadas con economizadores de tubos de acero, el

contenido de oxgeno disuelto debe ser reducido bajo 0.005 ml/lt (mtodo modificado de

Schwartz-Gurney), usando calentadores desaireadores adems del calentador primario. Este

tipo de equipo, usualmente es una parte integral del equipo de ablandamiento, pero en algunos

casos, es una pieza aparte del equipo. En cualquier caso, el principio de operacin es el

mismo: el volumen de vapor requerido para el calentador primario, primero se burbujea a

travs del agua blanda en el desairedor, despus de lo cual pasa al calentador primario.


33

El agua blanda caliente que entra al desaireador esta solo unos grados debajo de la

temperatura del vapor, de manera que hay poca compensacin de vapor es este departamento

y puesto que el contenido de oxgeno disuelto es de solo 0.1 a 0.3 ml/lt al entrar al desaireador,

la presin parcial de esta traza de oxgeno en tan grande volumen de vapor, es despreciable,

por lo que su remocin es casi completa, siendo la cantidad residual el mnimo garantizado

de 0.005 ml/lt.

11.3 TANQUES DE ASENTAMIENTO

El diseo de los reactores para ablandamiento de cal sodada en caliente, varan de acuerdo

con el grado de desaeracin requerida, de si se requiere o no desairear y calentar los

condensados y de las proporciones relativas de condensado y agua de compensacin que se

deba manejar; y si se requiere o no eliminar la slice. Por ejemplo si la instalacin cuenta con

calderas de baja presin y no usa economizadores, el grado de desaeracion efectuado por los

calentadores primarios es suficiente, no necesitndose desaireador integral.

Por otra parte, si una planta utiliza calderas de alta presin con recuperadores, entonces el

grado de desaeracion debe ser casi completo, y usualmente se requiere el empleo de

desaireadores integrales construidos en el tanque de asentamiento o de reaccin, tambin,

cuando se manejan condensados estos requieren un compartimiento separado, de manera

que todos los condensados se resan y solamente la cantidad de agua blanda necesaria para

los usos de compensacin se alimenta a las calderas. Por otra parte, los condensados pueden

requerir desaeracion completa y solamente parcial, como la que se logra con calentadores de

esprea.

El tanque de asentamiento de reaccin en el que se efecta el ablandamiento , es un tanque

alto, vertical, construido de acero, con tapa abombada y fondo cnico invertido, montado en

cuatro patas a suficiente elevacin para proporcionar una presin hidrosttica suficiente para

la operacin adecuada de los filtros. El tamao del tanque se basa en una capacidad

equivalente a aproximadamente un periodo de retencin de una hora a flujo mximo,

usualmente se provee de una capa de aislante externo para disminuir las prdidas de calor.

Las capacidades se basan en el volumen total del efluente caliente y en la prctica americana

usualmente se indican en galones por hora. Un galn de agua a 100 C pesa 8 lb.

El agua en la parte superior del reactor se calienta rocindola a travs de una cmara llena de

vapor. Para prevenir la formacin de vacio si accidentalmente llegara a faltar el vapor, se

proveen con una valvula rompedora de vacio. Las sustancias qumicas se aaden al calentador

de agua en la parte superior del tanque, donde rpidamente reaccionan con los constituyentes

de la dureza, formando floculos grandes y fcilmente asentables.

En los ltimos modelos de este tipo de equipo que usan el principio de lecho suspendido, el

agua tratada fluye hacia abajo a travs del tubo central que llega casi hasta el fondo del tanque.

Aqu, invierte su trayectoria subiendo y filtrndose a travs de un lecho suspendido formado

por lodos cuya altura se controla cuidadosamente. Se obtiene un agua comparativamente

clara. De la salida de efluente, si no se requiere otra desaeracion, el agua fluye directamente

a los filtros. Si se requiere una desaeracion a menos de 0.005 ppm de oxgeno disuelto,


34

entonces el agua fluye a travs de un desaireador integral o una unidad separada antes de ir

a los filtros.

En los tipos antiguos de reactores, en lugar del tubo interior de bajada se empleaba una

seccin conica o cilndrica, que estaba centralmente dispuesta, cuyo fondo llegaba a corta

distancia de la seccin recta del tanque. El agua tratada fluye hacia abajo entre la pared del

tanque y la de la seccin cilndrica. Cuando llega al fondo de la seccin cilndrica invierte su

trayectoria subiendo hasta la salida, mientras que los lodos se asientan en el tanque asentador.

Todos los tanques asentadores se proveen con entradas de agua y salidas de efluente,

vlvulas de vapor, vlvulas rompedoras de vacio reguladas, niveles de control y sellos para

prevenir inundaciones; termmetros, ya sea del tipo indicador o registrador; y medios

CAP-3 TRATAMIENTO-DE-AGUA-EN-LA-INDUSTRIA.pdf

Documents

Transcript of CAP-3 TRATAMIENTO-DE-AGUA-EN-LA-INDUSTRIA.pdf