M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D I. GLOSARIO DE TERMINOS IMPORTANTES Parte de la información que aparece a continuación fue tomada de una publicación de la WQA.
Agente Segregador: Un compuesto químico que se alimenta a veces en el agua para inmovilizar los iones indeseables, los mantiene en solución y elimina o reduce los efectos normales de estos iones. Por ejemplo, los polifosfatos pueden segregar la dureza y prevenir las reacciones con el jabón. Aguafuerte: La deterioración por medio de cambio químico en la superficie de la cristalería o loza causada por la acción de altas temperaturas y detergentes, y prevalece más o se intensifica en suministros suministr os de agua suave o suavizada. Las muy altas temperaturas del agua en las lavadoras de trastes automáticas pueden ocasionar que los compuestos de detergentes fosfatados cambien a formas aún más agresivas. Si se tienen suficientes desperdicios en los platos o dureza en el agua, esto hará reacción con los más agresivos de estos fosfatos de segregación. Por otra parte, sin embargo, los excesivos agentes detergentes pueden en realidad extraer elementos directamente de la composición de la cristalería cristaler ía o loza. En las etapas tempranas, un incipiente aguafuerte aparece como una película iridizada similar a la que se ve en aceite-sobre-agua. aceite-sobre- agua. A medida que avanza el aguafuerte, éste cambia cambia a opacidad, la cual se ve parecida a la película excepto que no puede quitarse o repararse ya que el aguafuerte es en realidad una carcomida del vidrio. Algunas veces se le denomina como “película formada por el ag ua suave”. La solución al aguafuerte químico es utilizar menos detergente,
temperaturas del agua por abajo abajo de 60 oC (140oF) y suficientes cantidades de agua durante el ciclo de enjuagado. (Un mal enjuagado puede ser ocasionado también por sobrecarga de la lavadora de platos). El aguafuerte mecánico puede ocurrir cuando los platos rozan uno contra el otro en la lavadora de platos. (Ver también Manchas de Agua). Agua). Ariete Hidráulico (golpe de ariete o de agua): La onda de choque o serie de ondas ocasionadas por la resistencia de la inercia a un cambio abrupto (aceleración o desaceleración) del flujo del agua a través de un sistema de tuberías de agua. El ariete hidráulico puede producir una presión instantánea muchas veces mayor que la presión normal. Es por esta razón que muchos códigos de construcción actualmente requieren de la instalación de un “supresor de ariete hidráulico”, un aparato que absorbe
estas ondas de choque y previene daños a los aparatos domésticos, como por ejemplo las lavadoras de ropa. Bacterias Ferrosas: Organismos capaces de utilizar el hierro ferroso, ya sea del agua o del tubo de acero, en su metabolismo y precipitar hidróxido férrico en sus cubiertas y en sus depósito gelatinosos. Estos organismos tienden a recolectarse en las tuberías y en los tanques durante los períodos de bajo flujo y a soltarse en pedazos deformes de agua turbia para crear problemas de manchas, de sabor y de olor. Coeficiente de Uniformidad: El grado de variación en el tamaño de los granos que forman un material materi al granular; el radio de (a) el diámetro de un tamaño de grano que es escasamente demasiado grande para pasar a través de un tamiz o cedazo que permite pasar el 60 porciento del material (por peso), a (b) el diámetro de un grano de un tamaño escasamente demasiado grande para pasar a través de un tamiz que permite pasar el 10 porciento del material (por peso). El coeficiente es la unidad para cualquier material que tenga granos todos del mismo tamaño y se incrementa por arriba de la unidad con la variación en el tamaño del grano. Flux: Galones por día de la infiltración que pasa a través de cada pie cuadrado de superficie de la membrana. Indice de Langelier: Un número calculado que se utiliza para predecir si un agua se precipitará o no, si estará en equilibrio con o disolverá el carbonato de calcio. A veces se da por sentado de manera 1
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D equivocada que cualquier agua que tienda a disolver el carbonato de calcio es automáticamente corrosiva. Manchas de Agua: Una película lechosa, manchas, rayas o pesados depósitos blancosos que quedan en las superficies después de que el agua se ha secado, especialmente notables en la cristalería transparente y en los carros después de lavarlos. Las manchas son causadas por minerales que se han disuelto en el agua, los cuales permanecen una vez que el agua se ha evaporado. Las manchas de agua suave pueden limpiarse fácilmente con un lienzo húmedo o pueden enjuagarse con un poco de agua fresca. Los depósitos de agua dura, por otro lado, contienen sales de calcio y magnesio que son de las más resistentes. resistent es. Típicamente, para remover las películas de agua dura se requiere de abrasivos ásperos o de un limpiador ácido. Un tercer tipo de película residual del agua se debe a depósitos de sílice o dióxido de silicio (SiO 2). Las manchas de sílice son raras, pero es más difícil o impráctico removerlas cuando se llegan a presentar. Si las películas de la cristalería cristaler ía o loza no disuelven en ácidos como el vinagre o el jugo de limón, pueda que se deban a manchas de sílice o a aguafuerte. aguafuerte . Si la mancha no se disuelve en ácido pero puede ser raspada con una navaja de afeitar, lo más probable es que se trate de una película de sílice. (Ver también Aguafuerte). Micrón o Micra: Una medida lineal equivalente a una millonésima de un metro ó .00003937 de pulgada. El símbolo del micrón o micra es la letra griega “µ”.
Unidad Angstrom: Una unidad de longitud de onda de luz equivalente a un décimo de un milimicrón o una diezmillonésima de un milímetro. Unidad Jackson de Turbidez (JTU): Una unidad arbitraria de turbidez, basada originalmente en una suspensión de un tipo específico de sílice (o dióxido de silicio) midiendo la turbidez en un Turbímetro de Vela Jackson. Actualmente se le denomina Nefelómetro. Virus: La forma más pequeña de vida conocida capaz de producir enfermedad o infección, usualmente se considera que sea de un tamaño molecular grande. Se multiplican por medio de la congregación de fragmentos de componentes en células vivas, en vez de por medio de división de células, como la mayoría de las bacterias. Notas _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ ______________ _____________ _____________ ______________ _________ __ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___
2
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D equivocada que cualquier agua que tienda a disolver el carbonato de calcio es automáticamente corrosiva. Manchas de Agua: Una película lechosa, manchas, rayas o pesados depósitos blancosos que quedan en las superficies después de que el agua se ha secado, especialmente notables en la cristalería transparente y en los carros después de lavarlos. Las manchas son causadas por minerales que se han disuelto en el agua, los cuales permanecen una vez que el agua se ha evaporado. Las manchas de agua suave pueden limpiarse fácilmente con un lienzo húmedo o pueden enjuagarse con un poco de agua fresca. Los depósitos de agua dura, por otro lado, contienen sales de calcio y magnesio que son de las más resistentes. resistent es. Típicamente, para remover las películas de agua dura se requiere de abrasivos ásperos o de un limpiador ácido. Un tercer tipo de película residual del agua se debe a depósitos de sílice o dióxido de silicio (SiO 2). Las manchas de sílice son raras, pero es más difícil o impráctico removerlas cuando se llegan a presentar. Si las películas de la cristalería cristaler ía o loza no disuelven en ácidos como el vinagre o el jugo de limón, pueda que se deban a manchas de sílice o a aguafuerte. aguafuerte . Si la mancha no se disuelve en ácido pero puede ser raspada con una navaja de afeitar, lo más probable es que se trate de una película de sílice. (Ver también Aguafuerte). Micrón o Micra: Una medida lineal equivalente a una millonésima de un metro ó .00003937 de pulgada. El símbolo del micrón o micra es la letra griega “µ”.
Unidad Angstrom: Una unidad de longitud de onda de luz equivalente a un décimo de un milimicrón o una diezmillonésima de un milímetro. Unidad Jackson de Turbidez (JTU): Una unidad arbitraria de turbidez, basada originalmente en una suspensión de un tipo específico de sílice (o dióxido de silicio) midiendo la turbidez en un Turbímetro de Vela Jackson. Actualmente se le denomina Nefelómetro. Virus: La forma más pequeña de vida conocida capaz de producir enfermedad o infección, usualmente se considera que sea de un tamaño molecular grande. Se multiplican por medio de la congregación de fragmentos de componentes en células vivas, en vez de por medio de división de células, como la mayoría de las bacterias. Notas _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ ______________ _____________ _____________ ______________ _________ __ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___ _____________ ____________________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _____________ ______________ _____________ _________ ___
2
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D II. SUGERENCIAS DE CALIDAD DEL AGUA Características y Componentes (expresados como ppm)
Cloruros (como CaCo 3) Color (como unidades APHA) Fluoruro (como F) Sulfuro de Hidrógeno (H 2S) Hierro (como Fe) SAAM1 Manganeso (como Mn) pH Sulfatos (como CaCo 3) SDT2 (como CaCo 3) Plomo Radio 226/228 1= 2=
EXCELENTE
BUENA
UTILIZABLE
PASABLE
menos de 100 menos de 3 menos de 0.1 menos de 0.05 menos de 0.05 menos de 0.2 menos de 0.01 7.5-8.0 menos de 100 menos de 200 -------
100-250 3-5 0.1-.0.3 0.05-0.1 0.05-0.3 0.2-0.5 0.01-0.05 7.0-8.5 100-250 200-500 -------
250-500 15-30 0.3-0.8 0.1-0.2 0.3-0.4 0.5-1.0 0.05-0.10 6.5-9.0 250-500 500-1,000 -------
500-1,000 30-50 0.8-1.2 0.2-0.5 0.4-0.5 1-2 0.10-0.15 6.5-9.5 500-750 1,000-2,000 -------
APROB. GENERALMENTE ACTL. INACEPTABLE EN MEX más 1,000 más de 50 más de 1.3 más de 0.5 más de 0.5 más de 2.0 más de 0.15 < 6.5 o >9.5 más de 750 más de 2,000 más de 0.05 más de 5.0
250 15 0.7 0.3 0.5 0.05 6.5-8.5 250 500 0.02 -
Substancia activa al azul de metileno (detergentes, etc.) Sólidos disueltos totales
Otros requisitos de calidad de agua potable según norma mexicana Fisicoquímicos
Alcalinidad total Aluminio Arsénico Bario Cadmio Cianuros como CN Cloro residual libre después de un tiempo de contacto 30 min. Cobre Cromo total Dureza total Fenoles o compuestos fenólicos Mercurio Nitratos Nitritos Nitrógeno amoniacal Nitrógeno orgánico total Oxígeno consumido en medio ácido Ozono al envasar Plata Trihalometanos totales Turbiedad Zinc
300 ppm como CaCO CaCO3 0.2 ppm 0.05 ppm 0.7 ppm 0.005 ppm 0.05 ppm 0.1 ppm 1 ppm 0.05 ppm 200 ppm como CaCO3 0.001 ppm 0.001 ppm 10 ppm como N 0.05 ppm como N 0.5 ppm como N 0.1 ppm como N 2 ppm 0.4 ppm 0.05 ppm 0.1 ppm 5 unidades de UTN 3 ppm
Microbiológicas
Mesofílicos aerobios Coliformes totales Coliformes totales Vibrio cholerae (cólera)
100 UFC/ml No detectable NMP/100 ml (Técnica de número más probable) Cero UFC/ 100 ml (Método de filtración por membrana) Negativo
Pesticidas
Aldrín y Dieldrín(separados Dieldrín(separados o comb.) comb.) Clordano (total de isómeros) DDT (Dicloro difenil tricloro etano) Gamma-HCH (lindano) Hexaclorobenceno Heptaclor y epóxido de heptacloro Metoxicloro (1,1,1-Tricloro, 2,2 bis (p-metoxifenil-fenil) etano) 2, 4-D (ácido 2, 4-diclorofenoxiacético) 4-diclorofenoxiacético)
0.03 ppm 0.3 ppm 1 ppm (total de isómeros) 2 ppm 0.01 ppm 0.03 ppm 20 ppm 30 ppm
3
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D III. RECOMENDACIONES PARA TRATAMIENTO DE AGUA Las Concentraciones, la Capacidad de Flujo, Múltiples Contaminantes y la Temperatura pueden afectar los resultados.Comunicarse para recomendaciones. CONTAMINANTES
METODOS DE TRATAMIENTO
Agentes Espumantes (SAAM) (Substrato Activo alAzul de Metileno) Aluminio (Al+3) Antimonio +3 Arsénico (As+5) Arsénico (As+6) Arsénico (As ) Asbesto
a) c) a) a) a) a) a) a) c) a) c) e) g)
Bacterias Coliformes
Bario (Ba+2) Berilio
a) a) c) Cadmio (Cd+2) a) Cianuro a) Cloraminas+2(amoníaco-cloro) a) Cobre (Cu ) a) Coloides a) c) Color a) c) e) Complejos Orgánicos de Arsénico a) Complejos Orgánicos de Cromo a) Compuestos Orgánicos Volátiles a) pH>7 a) pH<7 y >5.8 a) pH<5.8 +3 a) Cromo (Cr +6) a) Cromo (Cr ) a) Fierro (Fe+2) (Ión ferroso) a) c) Fierro (Fe+31) (Ión férrico) a) Fluoruro (F ) a) Manganeso (Mn+2) +4 Manganeso (Mn ) Oxidante +2 Mercurio (Hg ) Inorgánico Orgánico -1 Mercurio (HgCl 3 ) Nitrato (NO3-1)
Olor
a) c) a) a) a) a) a)
Sulfato (SO4-2)
a) c) a) a) c) a) c) a) c) a) a) c) a)
Talio
a)
Plata (Ag+1+2) Plomo (Pb ) Radón Selenio (Se+4) Selenio (Se+6) Sólidos disueltos totales
Cloración b) Osmosis Inversa Carbón Activado d) Ozonización Intercambio de Iones (Catión) b) Osmosis Inversa Floculación/Filtración b) Filtración a Submicrones Intercambio de Iones (Anión) b) Osmosis Inversa Osmosis Inversa Carbón Acivado Floculación/Filtración b) Filtración a Submicrones Osmosis Inversa d) Ultrafiltración Cloración b) Ozono Bióxido de Cloro d) Radiación Ultravioleta Yodo (como I2 + KI2) f) Microfiltración Ultrafiltración. (con tamaño del poro menor a 0.45 micras) Intercambio de Iones (Catión) b) Osmosis Inversa Floculación/Filtración b) Carbón Extruído Intercambio de Iones (Catión) Intercambio de Iones (Catión) b) Osmosis Inversa Intercambio de Iones (Anión) b) Osmosis Inversa Bióxido de Cloro b) Carbón Activado Intercambio de Iones(Catión)20-90% b) Osmosis Inversa Filtración de Tierra Diatomácea (TD) b) Floculación Multimedia (multicama) d) Intercambio de Iones (Adsorción) Filtración b) Floculación Cloración d) Carbón Activado Osmosis Inversa f) Resinas Acrílicas de Aniones Osmosis Inversa Carbón Activado Carbón Activado b) Aeración (Llamar a su Rep.Vtas.) Alimentación de Acido Filtros Neutralizantes Alimentación Cáustica Intercambio de Iones (Catión) b) Osmosis Inversa Intercambio de Iones (Anión) b) Osmosis Inversa Aeración/Filtración b) Filtración (filtros oxidantes) Cloración - Precipitación/Filtración Filtración Osmosis Inversa b) Adsorción con Alúmina Activada (Correr la Prueba de Jarras) Aeración/Filtración b) Cloración - Precipitación/Filtración Filtración Carbón Activado b) Carbón Activado Intercambio de Iones (Anión) b) Intercambio de Aniones b) (c/agua suave) Carbón Activado b) Cloración/Filtración d) Intercambio de Iones b) Osmosis Inversa b) Intercambio de Iones (Catión)20-90% Aeración b) Carbón Activado Intercambio de Iones (Anión) b) Carbón Activado d) Intercambio de Iones (Anión) b) Osmosis Inversa b) Floculación/Filtración Intercambio de Iones (Anión) b) (debe no ser suave) Intercambio de Iones (Catión)
Filtración (filtros oxidantes) Osmosis Inversa Osmosis Inversa Osmosis Inversa (sensible a la presión) Osmosis Inversa Osonización Floculación/Filtración Carbón Extruído Intercambio de Iones Osmosis Inversa Floculación/Filtración Osmosis Inversa Desionización por Intercambio de Iones Osmosis Inversa
4
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Turbidez
a) Filtración por Medios Dobles Granulares c) Floculación/Filtración a) Intercambio de Iones (Catión)
Zinc (Zn+2)
b) Filtración de Tierra Diatomácea b) Osmosis Inversa
IV. INFORMACIÓN PARA SELECCIÓN DE SUAVIZADOR, FILTROS, DEALCALIZADORES Y DESMINERALIZADORES. A. CALCULOS DE REQUERIMIENTOS DE AGUA. REQUERIMIENTOS DE AGUA PARA SISTEMAS DE AGUA PUBLICOS PEQUEÑOS Buscar ayuda profesional de un ingeniero. Muchas áreas varían. SISTEMA DE AGUA TIPO COMUNITARIO TIPO DE REQUERIMIENTO MENOS DE 50 CONEXIONES O MENOS DE 150 DE POBLACION Almacenamiento en tierra (mín.de agua limpia) Capacidad del tanque de presión (mínima) Capacidad del Pozo Capacidad de la planta de tratamiento Bombas de Servicio DE 50 A 150 CONEXIONES O DE 150 A 450 DE POBLACION Almacenamiento cubierto (mín.) Cap. del tanque de presión (o Alm.Elevado) Cap. del pozo (bombas de trans.de agua cruda) Cap. de la planta de tratamiento Bombas de Servicio 1 4
3780 lt. (1000 gal.) mín. 25% del total
SISTEMA DE AGUA TIPO NOCOMUNITARIO TIERRA SUPERFICIE Por Unidad Por Unidad
TIERRA Por Conexión
SUPERFICIE Por Conexión
No requerido
757 l (200 gal.) 1
No requerido
132 l (35 gal.)1
189 l(50 gal.) 5.7 lpm(1.5 gpm)
189 l(50 gal.)2 2 @ 2.3 lpm (.6 gpm)
38 l (10 gal.) 2 5.7 lpm (1.5 gpm)
38 l (10 gal.)2 2 @ 2.3 lpm (.6 gpm)
N/A N/A
2.3 lpm (0.6 gpm) 2 @ 7.6 lpm (2 gpm)
N/A N/A
2.3 lpm (0.6 gpm) 2 @ 3.8 lpm (1 gpm)
757 l (200 gal.)
757 l (200 gal.) 4
132 l (35 gal.)
95 l (25 gal.) 3
95 l (25 gal.) 3
38 l (10 gal.)
2.3 lpm (0.6 gpm)
2 @ 2.3 lpm (.6 gpm)
2.3 lpm (0.6 gpm)
N/A 2 @ 7.6 lpm (2 gpm)
2.3 lpm (0.6 gpm) 2 @ 7.6 lpm (2 gpm)
N/A 2 @ 3.8 lpm (1 gpm)
2
946 lt. (250 gal.) mín.
3
9460 lt. (2500 gal.) mín. o 757 lt. (200 gal.) de Alm.Elev. /conexión
Un sistema debe mantener una presión residual mínima de 1.4 kg/cm 2 (20 PSI) con una presión de operación normal de 2.5 kg/cm2 (35 PSI). Los No-Comunitarios son alojamientos tales como cuartos de hotel, cuartos de motel, espacios de c arros-remolque, campamentos, etc.
REQUERIMIENTOS DE AGUA DE VARIOS TIPOS DE ESTABLECIMIENTOS Para utilizarse sólo como una guía.
5
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D ESCUELAS Basándose en 95 lt. (25 gal.) por día por estudiante NUMERO DE ESTUDIANTES 100 200 Uso de agua total lt. 9,462 18,925 gal. 2,500 5,000 Flujo máx. con válvulas de enjuague lpm 227 341 gpm 60 90 Flujo máx. con tanques de sanitarios lpm 114 189 gpm 30 50 Agua caliente solamente litros por día 2,270 4,540 galones por día 600 1,200 Agua caliente solamente litros por min. 57 87 galones por min. 15 23
300 28,388 7,500 454 120 303 80 6,810 1,800 114 30
400 37,850 10,000 568 150 341 90 9,084 2,400 151 40
500 47,313 12,500 681 180 379 100 11,360 3,000 227 60
800 75,700 20,000 946 250 492 130 18,168 4,800 265 70
1,000 94,625 25,000 1,136 300 606 160 22,710 6,000 303 80
APARTAMENTOS/PARQUES DE REMOLQUES Lavandería central incluida. Basándose en 3 personas a 227 lt. (60 gal.) por día. NUM. DE UNIDADES 4 Uso total de agua lpd 2,725 gpd 720 Flujo máx. – lpm y gpm con tanques de san. (sin riego de jardines)lpm 83 gpm 22 Sólo agua caliente – lpd 908 gpd 240 Sólo agua caliente – lpm 45 gpm 12
5 3,406 900
6 3,785 1,000
8 5,450 1,440
10 6,813 1,800
15 20 30 40 50 100 10,220 13,626 20,439 27,252 34,065 68,130 2,700 3,600 5,400 7,200 9,000 18,000
95 25 1,140 300 57 15
114 30 1,363 360 76 20
151 40 1,817 480 98 26
189 50 2,270 600 114 30
284 75 3,410 900 170 45
341 90 4,540 1,200 208 55
416 110 6,810 1,800 246 65
473 125 9,084 2,400 284 75
530 140 11,360 3,000 322 85
833 220 22,710 6,000 416 110
MOTELES (No Hoteles) Basándose en 151 lt. (40 gal.) por persona por día, y 2.5 personas por unidad con baño. Calcular lo del restaurante o bar s eparadamente. NUMERO DE UNIDADES 10 Litros (galones) máximos por minuto con válvulas de enjuague lpm 246 gpm 65 Litros (galones) máximos por minuto con tanques de sanitarios lpm 98 gpm 26 Sólo agua caliente – lpd y gpd (un estimado de 61 lt. ó 16 gal. por persona) lpd 1,514 gpd 400 Sólo agua caliente – lpm y gpm lpm 64 gpm 17 ANIMALES – LPD (GPD)
SALONES DE ACTOS PELUQUERIAS SALONES DE BELLEZA BOILERS
BOLICHES HOTELES CASINOS CLUBES TORRES DE ENFRIAMIENTO
20
30
40
50
75
100
125
150
341 90
413 109
484 128
549 145
681 180
795 210
908 240
1,022 270
163 43
208 55
246 65
284 75
397 105
492 130
575 152
651 172
3,028 800
4,540 1,200
6,810 1,600
7,570 2,000
11,360 3,000
15,140 4,000
18,925 22,710 5,000 6,000
95 25
136 36
163 43
182 48
235 62
276 73
322 85
363 96
Cada Caballo –38(10) (agregar 19 (5) en establos); Cada Vaca Lechera –57(15) (agregar 57(15) con bebederos); Cada Vaca Seca –38(10) (con bebedero agregar 38(10)); Cada Cerdo –11(3); Cada Oveja –7.6(2); 100 Gallinas en gallineros iluminados –19(5); 100 Pavos –68(18). 7.6 lt. (2 gal.) por asiento. 208 lt. (55 gal.) por silla por día. 760 lt. (200 gal.) por día por operador. Para determinar el gasto diario en litros (galones): 1) Multiplicar los caballos de fuerza del boiler por 16 (4.25 para galones). 2) Luego multiplicar el resultado del punto (1) por las horas de operación por día. 3) Luego multiplicar por el porcentaje de la capacidad de operación. 4) Luego restar el porcentaje del condensado de retorno. 662 lt. (175 gal.) por hilera. 1,703 lt. (450 gal.) por cuarto, por día. Regaderas x 2,271 LPD (600 GPD). Lavabos y sanitarios x 568 LPD (150 GPD). Comidas x 15 lt. (4 galones). Para determinar el gasto diario en litros (galones): 1) Multiplicar el tonelaje por 15 (4 para galones) (esto incluye 7.6 lt. (2 galones) por tonelada hora de evaporación y 7.6 lt. (2 galones) por tonelada hora de purgado; 2) Luego multiplicar el resultado de (1) por las horas por día de operación.
6
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D TIENDAS DE DEPARTAMENTOS 8.7 lt. por día por metro cuadrado (0.215 gal. por día por pie cuadrado) del área de ventas. DORMITORIOS Estimar 151 lt. (40 gal.) por persona por día de uso de agua total. Estimar 61 lt. (16 gal.) por persona por día de agua caliente solamente. CLUB DE GOLF / GIMNASIO Regaderas x 4920 LPD (1300 GPD). Lavabos y sanitarios x 568 LPD (150 GPD). Comidas x 15 lt. (4 galones). / FABRICA Fábrica – 61 LPD (16 GPD) por empleado, no incluyendo el proceso. HOTELES 1,325 LPD (350 GPD) por cuarto de huéspedes (caliente y fría). Sólo caliente 852 LPD (225 GPD) por cuarto. HOSPITALES 946 LPD (250 GPD) por cama para uso de agua total. 643 LPD (170 GPD) por cama para agua caliente solamente. LAVANDERIAS COMERCIALES Flujo lpm o gpm - dividir la capacidad de las máquinas en volumen (litros o galones) entre 2. Litros (galones) por ciclo - multiplicar kg. de carga de lavado por 20.8 (para galones multiplicar libras de carga de lavado por 2.5). Uso total diario – litros (galones) por ciclo x 2 cargas por hora x horas de operación x número de máquinas. ASILOS Y ORFANATORIOS 284 LPD (75 GPD) por cama para el uso de agua total. 189 LPD (50 GPD) por cama para agua caliente solamente. EDIFICIO DE OFICINAS 57 LPD (15 GPD) por persona para uso de agua total. 7.6 LPD (2 GPD) por persona para agua caliente solamente. NOTA: No-médico. REFINERIA DE ACEITE 302,800 lt. (80,000 gal.) por día por cada 100 barriles de crudo procesados. EMPACADORAS DE CARNES 23 LPD (6 GPD) por Cerdo a 45 LPD (12 GPD) por cada Res sacrificada. EMPACADORAS DE AVES 3.8 LPD (1 GPD) por cada ave. RESIDENCIA 227 LPD (60 GPD) de uso interno por persona. 378 LPD (100 GPD) por persona uso interno y externo. RESTAURANTES Estimar 38 LPD (10 GPD) por persona (uso de agua total) o bien estimar 15 LPD (4 GPD) por persona (sólo agua caliente). Agregar 30% del uso de agua para restaurantes de 24 horas, agregar 7.6 LPD (2 GPD) por pe rsona para instalaciones de bares. ESCUELAS Con cafetería y regaderas estimar 95 LPD (25 GPD) por estudiante (uso de agua total) o estimar 38 LPD (10 GPD) por estudiante (sólo agua caliente). Con cafetería y sin regaderas, estimar 57 LPD (15 GPD) por estudiante (uso de agua total) o estimar 15 LPD (4 GPD) por estudiante (agua caliente solamente). Internados – 303 LPD (80 gpd) por estudiante. GASOLINERAS 3785 lt. (1000 gal.) - 1a. nave por día; 1893 lt. (500 gal.) por cada nave adicional por día. PLAZAS COMERCIALES 651 lt. por día/metro cuadrado (16 galones por día/pié cuadrado). CORRALES DE GANADO 1,497-1877 lt. por el total de hectáreas (160-200 gal. por el total de acres) por día. REFINERIAS DE AZUCAR 8.3 lt. por kg (1 galón por libra) de azúcar. BARES O CANTINAS 76 lt. (20 gal.) por asiento. CINES 7.6 lt. (2 gal.) por asiento. CAPACIDADES DE FLUJO EN TUBOS - Normal a máxima 1” = 61-114 LPM (16-30 GPM) 3” = 454-1022 LPM (120-270 GPM) 1-1/4” = 114-132 LPM (30-35 GPM) 4” = 946-1893 LPM (250-500 GPM) 1-1/2” = 151-265 LPM (40-70 GPM) 6” = 1893-4164 LPM (500-1100 GPM) 2” = 246-454 LPM (65-120 GPM) 8” = 3780-7560 LPM (1000-2000 GPM) 2-1/2” = 303-643 LPM (80-170 GPM) 10” =5678-11355 LPM (1500-3000 GPM) CALCULO RAPIDO - CAPACIDAD DE FLUJO Capacidad de Flujo Normal de un Tubo mm para lpm = D2 x 0.117 (Tubo en pulg. para gpm = D 2 x 20) (Diámetro al Cuadrado en mm x 0.117) Dos veces el Diámetro = 4 veces el flujo
B. SELECCIÓN DE SUAVIZADORES 7
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D 1. AGUA DE CALIDAD PARA CALDERAS DE VAPOR PRODUCCION DE VAPOR La mayoría de las calderas tienen varias cosas en común. Usualmente, en la parte inferior está un fogón o cámara de combustión (horno) a donde se alimenta el combustible más barato o más disponible a través de un quemador para formar una flama. El quemador está controlado automáticamente para pasar sólo el combustible suficiente para mantener una presión de vapor deseada. La flama o calor es dirigida y distribuída a las superficies de calentamiento, las cuales usualmente son tubos, tiros de chimenea o serpentines de diámetro bastante pequeño. En algunos diseños el agua fluye a través de los tubos o serpentines y el calor es aplicado al exterior. A éstas se les denominan calderas acuotubulares. En otras calderas los tubos o tiros de chimenea están inmersos en el agua y el calor pasa a través del interior de los tubos. Estas son calderas humotubulares. Si el agua es sometida a los gases calentados más de una vez, la caldera es de “dos -pasos”, de “tres-pasos”, o de “pasos múltiples”.
El agua calentada o vapor se eleva hasta la superficie del agua, vaporiza y es recolectada en una o más cámaras o “tambores”. Mientras más grande la capacidad del tambor, mayor es la capacidad de la caldera para producir grandes y repentinas demandas de vapor. En la parte superior del tambor de vapor está una salida o “cabezal de vapor” desde la cual el vapor es entubado hasta los puntos de uso. En la parte superior del fogón está una chimenea de metal o de ladrillo o “inductor de tiro”,
el cual se lleva los subproductos de la combustión y las variables cantidades de combustible no utilizado. En la parte inferior de la caldera, y usualmente al lado opuesto del fogón, está una válvula de salida denominada como “purga”. Es a través de esta
válvula que la mayor parte del polvo, lodo, cieno y otros materiales indeseables son purgados de la caldera. Adheridos a la caldera hay múltiples controles de seguridad para liberar la presión si ésta se eleva demasiado, para apagar e l quemador si el agua baja demasiado o para controlar automáticamente el nivel del agua. Se incluye una columna de agua (vidrio de nivel) para que el nivel interior del agua quede visible para el operador.
AGUA DE ALIMENTACION A LA CALDERA El agua para la caldera se almacena usualmente en un tanque “de relleno o reposición” de m anera que se tenga disponible un
volumen de agua suficiente para demandas mayores a las acostumbradas. Se mantiene un nivel constante por medio de una válvula flotadora similar en principio al flotador en el tanque de un sanitario. Una bomba de alta presión saca el agua del tanque de relleno y la vacía en la caldera. Debido a que la mayoría de las calderas operan a presiones más altas que las del suministro de agua, la bomba debe elevar la presión del agua de alimentación un poco por encima de la presión de operación de la caldera. El vapor limpio es agua pura en forma de gas. Cuando se enfría y se condensa es agua pura y se le denomina “condensado”.
A medida que se condensa en agua contiene considerable calor, el cual puede ser utilizado. Es un agua de relleno o de alimentación casi perfecta, ya que ha sido despojada de minerales disueltos y materia extraña en el proceso de evaporación. Siempre que es posible, el condensado es regresado a la caldera y recolectado en un tanque denominado “receptor o t anque de condensado”. Cuando se recupera el condensado, el receptor puede también desempeñar la función de tanque de relleno.
8
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D En algunas instalaciones, el retorno del condensado puede suministrar tanto como el 99% del agua de alimentación y mientras más alto sea el porcentaje de condensado, se requiere menos tratamiento de agua. Otras instalaciones pueden requerir del 100% de reposición si por alguna razón el condensado no puede ser recuperado o si está muy contaminado. PRESIONES DE LA CALDERA La temperatura y la presión a las cuales opera una caldera tienen una relación definida, según se muestra en la siguiente tabla: PUNTO DE EBULLICION DEL AGUA A DIFERENTES PRESIONES TEMPERATURA o
F 212 300 400 500 600 700 705
o
C 100 149 204 260 316 371 374
PRESION Kg/cm2 0 3.7 16 47 108 217 225
PSI 0 52 232 666 1529 3080 3200
A presión atmosférica normal, el agua hierve a 100 oC (212 oF); a presiones más altas se incrementa el punto de ebullición, alcanzando un máximo de 374 oC (705 oF) a una presión de 225 kg/cm 2 (3200 psi). Arriba de esta temperatura el agua no puede existir como un líquido. CAPACIDADES DE LA CALDERA Las calderas son clasificadas por la cantidad de vapor que pueden producir en un cierto período de tiempo a una cierta temperatura. Las unidades más grandes producen 454,545 kg (1,000,000 lb) de vapor por hora. Las calderas se clasifican a 1 HP (0.745 kilowatts) de fuerza por cada 15.7 kg (34.5 lb) de agua que pueda evaporar por hora. Otra definición es 1 HP (0.745 kilowatts) por cada 0.93 m 2 (10 pie2)de superficie de calentamiento en una caldera acuotubular o 1.11 m 2 (12 pie 2) de superficie de calentamiento en una caldera humotubular. EQUIVALENCIAS: 1 HP (0.745 kilowatts) hr de caldera = 15 lt. (4 gal.) de agua evaporada por hora. 1 kg (2.2 lb) de evaporación por hora = 1 lt.(0.26 gal )evaporado por hora. 1 galón de evaporación por hora = 8.34 lbs de agua por hora. 1 HP de caldera = 15 kg (33.36 lb) de agua por hora. SELECCION DEL SUAVIZADOR PARA CALDERAS En el proceso de seleccionar un adecuado suavizador del agua para el tratamiento de agua de alimentación de una caldera deben revisarse varias áreas. Esto implica básicamente la necesidad de obtener un análisis del agua, los HP de la caldera y la información referente a la recuperación del vapor. Cada una de estas áreas deberá revisarse previo al proceso de selección de un suavizador. La dureza se compone de calcio y magnesio. La dureza en las aguas naturales variará considerablemente, dependiendo de la fuente de donde se obtenga el agua. Las secciones del país que tienen formaciones de piedra caliza generalmente tienen un alto contenido de dureza en el agua. Dado que las aguas superficiales son diluidas por las lluvias, el agua de pozo en la misma área normalmente tendrá una dureza mucho más alta que la del agua superficial, dado que el flujo es subterráneo sobre capas de rocas. Nunca debe suponerse el grado de dureza en una ubicación dada. Deben hacerse todos los esfuerzos posibles para obtener un análisis del agua en el sitio de la instalación. Esto garantizará la precisión en el proceso de selección. Para poder determinar el tamaño de un suavizador de agua el primer procedimiento en el proc eso de selección es determinar la cantidad de dureza. Muchos de los reportes de análisis de agua expresan la dureza total en partes por millón (PPM). La expresión PPM debe ser convertida, si se usa sistema inglés, a granos por galón (GPG) para poder seleccionar el tamaño de un sistema suavizador. Para convertir la dureza expresada en PPM a GPG, dividir PPM entre 17.1. Ejemplo: Un reporte de dureza total de 400 PPM se convierte como sigue: 400 PPM ÷ 17.1 = 23 GPG de dureza. DETERMINANDO EL VOLUMEN DE REPOSICIÓN
9
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Para poder determinar la cantidad de agua utilizada para alimentar a una caldera, se necesita hacer cálculos para convertir la capacidad de la caldera a la cantidad máxima de agua de reposición en litros (galones). Las capacidades de la caldera se dan en varias formas. Sin embargo, todas pueden y deben ser convertidas a un factor común de caballos de fuerza. Por cada caballo de fuerza (0.745 kilowatts) se requiere un volumen de agua de alimentación de 16 lt (4.25 gal.) por hora. Para convertir otras capacidades de la caldera a caballos de fuerza debe consultarse la siguiente tabla.
CAPACIDADES DE LA CALDERA Kg (o Libras) de vapor por hora BTU’s
Metros 2 (Pies2 ) del área - acuotubulares Metros 2 (Pies2 ) del área - humotubulares
FACTORES UTILIZADOS PARA CONVERTIR A CABS.DE FZA. (HP) Dividir entre 15.7 (para libras dividir entre 34.5) Dividir entre 33.475 Dividir entre 0.93 (para pies2 dividir entre 10) Dividir entre 1.11 (para pies2 dividir entre 12)
Para determinar los caballos de fuerza de la caldera deben conocerse dos factores adicionales para poder obtener la cantidad neta de agua de relleno requerida en un período de 24 horas. El primero de éstos es determinar la cantidad de retorno de condensado a la caldera. La cantidad del condensado regresado a un sistema de caldera es información vital para seleccionar un suavizador de agua. Esta información normalmente la conoce el operador de la caldera o el ingeniero de diseño. La cantidad del condensado regresado se resta de la cantidad máxima del volumen de agua de relleno calculado de la capacidad en caballos de fuerza. La cantidad neta a la que se hace referencia es la diferencia entre la máxima agua de relleno menos la cantidad de condensado regresado al sistema. Un método muy preciso para determinar la cantidad neta del agua de relleno por hora, o el porcentaje de condensado regresado, puede ser calculando simplemente de las operaciones existentes, comparando un análisis del agua del tanque receptor del condensado y el agua cruda de relleno. Al comparar estas dos aguas, uno puede ser muy preciso en la cantidad de condensado regresado al sistema. Ejemplo: Un tanque receptor de condensado con un agua que contenga 300 PPM de sólidos disueltos totales (SDT) y un factor conocido de 600 PPM de SDT en el suministro de agua cruda de relleno nos indicaría un retorno de condensado del 50%. Según se describió antes en esta publicación, el condensado es agua casi perfecta (cero SDT) cuando entra al tanque receptor del condensado. Por lo tanto, cuando el suministro de agua cruda de 600 PPM de SDT es diluida con agua con 0 PPM de SDT en relación 1:1, el resultado sería 300 PPM de SDT o una dilución del 50% o un retorno de condensado del 5 0%. El paso final en nuestra recolección de información para el proceso de selección del suavizador es obtener el número de horas que la caldera es operada en un día. Esto no es importante sólo para poder determinar el volumen total de agua de relleno, también es información requerida para determinar el diseño de nuestro sistema suavizador. Una caldera que opera 24 horas al día requerirá agua suave en todo momento. Por lo tanto, el diseño requerirá el uso de dos unidades. En los sistemas que operan 16 horas al día, el uso de un solo suavizador llenará las necesidades de la operación. Típicamente, el tiempo requerido para regenerar un suavizador es menos de tres horas.
CALCULOS PARA SELECCIONAR SUAVIZADOR DE CALDERAS
Ahora estamos listos para proceder con un enfoque típico para seleccionar un suavizador de agua. Primero se reúne la información acerca de todos los aspectos del sistema de caldera discutidos en esta sección. Primero habrá que hacer un listado de todos los factores de nuestro diseño. La siguiente representa una planta de caldera típica de la cual podemos calcular la demanda para un suavizador. (1) DETERMINAR LA DUREZA DEL AGUA El análisis recibido o tomado está en partes por millón (PPM) o mg/l. Si se usa sistema inglés convertir a granos por galón (GPG). 400 ppm ÷ 17.1 = 23 GPG (2) DETERMINAR LOS HP DE LA CALDERA La capacidad de la caldera es en kg (libras) por hora de vapor. Convertir a HPs. 784 kg (1,725 lbs) por hor a ÷ 15.7 (34.5) = 50 HP (3) DETERMINAR EL MAXIMO DE LITROS (GALONES) POR HORA DE AGUA DE RELLENO La capacidad de la caldera es de 50 HP. Convertir los HP a litros (o galones) por hora de agua de relleno. 50 HP x 16 lt (4.25 gal.) por hora de relleno (4) DETERMINAR LA CANTIDAD DE CONDENSADO REGRESADO AL SISTEMA Y CALCULAR EL REQUERIMIENTO NETO DE AGUA DE RELLENO El relleno por hora es de 800 litros (211 galones). El condensado regresado es del 50% o 400 litros (105.5 galones) por hora. 800-400= 400 litros (211 – 105.5 = 105.5 galones) de relleno ne tos por hora
(5) DETERMINAR LOS REQUERIMIENTOS TOTALES DIARIOS DE RELLENO 400 litros (105.5 galones) de relleno netos por hora. El sistema de caldera opera 16 horas al día. 400 litros (105.5 galones) por hora x 16 horas = 6,400 litros (1,688 galones) por cada día de operación.
10
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D (6) DETERMINAR LOS GRAMOS COMO CaCO3 (o GRANOS) DE DUREZA TOTALES QUE DEBERAN SER REMOVIDOS DIARIAMENTE 6,400 litros (1,688 galones) por día con una dureza de 400 ppm o 400 mg/l o 0.4 g/l (23 granos por galón). 6,400 litros x 0.4 g/lt = 2,560 g (1,688 galones x 23 GPG = 38,824 granos) de dureza seca necesitan ser removidos del agua cada día. La respuesta en nuestro sexto paso de 2,560 gramos (38,824 granos) de dureza seca para ser removidos del agua diariamente, nos lleva a nuestro enfoque final al seleccionar un suavizador de agua. Debido a la naturaleza de la importancia de obtener agua suave para el agua de alimentación de la caldera, debemos dejar un margen de error en nuestro proceso de selección. Comúnmente, este margen es del 15%. La multiplicación de 2,560 gramos (38,824 granos) por día x 1.15 da por resultado una demanda total de remoción de 2,944 gramos (44,648 granos) por día que necesitan ser removidos.
2. SELECCION DE SUAVIZADORES RESIDENCIALES Y COMERCIALES Utilizar esta tabla para determinar el modelo y tamaño del suavizador para una determinada dureza y un determinado número de personas en la casa o edificio, lo establecido requerido para el ciclo de regeneración y lo establecido (en litros o galones) para el medidor opcional. Ver las notas al pie de la tabla para las CLAVES para leer la tabla. Número de personas utilizando agua suavizada en la casa (consumo en m 3 y gal.) Dureza ppm CaCO 3 (granos por galón)
17.1-86 (1-5)
103-170 (6-10)
188-256 (11-15)
274-340 (16-20)
359-428 (21-25)
445-513 (24-30)
530-599 (31-35)
616-684 (36-40)
701-770 (41-45)
787-855 (46-50)
1
3
0.28 m 75gal
989 15 12 1700 989 15 12 800 989 15 6 500 989 15 4 375 989 15 4 250 1978 30 6 450 1978 30 6 400 1978 30 4 400 2967 45 6 500 2967 45 6 500
2
3
0.57 m 150gal
989 15 12 1600 989 15 4 750 989 15 3 400 989 15 2 300 1978 30 4 600 1978 30 3 400 1978 30 3 350 2967 45 4 525 2967 45 3 400 3956 60 4 600
3
3
0.85 m 225gal
989 15 6 1500 989 15 3 650 1978 30 4 950 1978 30 3 675 1978 30 3 500 2967 45 3 550 2967 45 3 550 2967 45 2 450 3956 60 3 500 5934 90 4 950
4
3
1.14 m 300gal
989 15 6 1500 1978 30 4 1500 1978 30 3 900 2967 45 4 1100 2967 45 3 800 2967 45 2 500 3956 60 3 700 3956 60 2 600 5934 90 3 900 5934 90 3 850
5
3
1.4 m 375gal
989 15 4 1400 1978 30 4 1400 1978 30 3 800 2967 45 3 1000 2967 45 2 700 3956 60 2 700 5934 90 4 1200 5934 90 3 975 5934 90 3 800 7912 120 3 1100
6
3
1.7 m 450gal
1978 30 6 3500 1978 30 3 1300 2967 45 3 1300 2967 45 3 900 3956 60 3 1000 5934 90 3 1200 5934 90 3 1100 7912 120 3 1350 7912 120 3 1000 -
7
3
2 m 525gal
1978 30 4 3400 1978 30 3 1200 2967 45 3 1200 3956 60 3 1200 3956 60 2 900 7912 120 3 1600 7912 120 3 1500 7912 120 3 1200 -
8
3
2.3 m 600gal
1978 30 3 3300 2967 45 4 2100 2967 45 2 1100 3956 60 2 1100 5934 90 3 1600 7912 120 3 1500 7912 120 3 1400 -___ -___ -
11
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D CLAVE PARA CADA SEGMENTO HORIZONTAL DE LA TABLA: Primer renglón = capacidad del suavizador en gramos de dureza como CaCO3 Segundo renglón= capacidad del suavizador en kilogranos de dureza Tercer renglón = número de DIAS entre los ciclos de regeneración (cuando se instala un timer ) Cuarto renglón = lo establecido para el medidor (en GALONES utilizados entre regeneraciones, para LITROS multiplicar x 3.785) cuando se instala un medidor opcional.
Lo establecido para el medidor está basado en las capacidades del suavizador al mínimo de salmuera: 96 g por litro de resina (6 lbs/pie 3 de resina)
DUREZA COMPENSADA: Al seleccionar el equipo de acondicionamiento de agua, la dureza debe basarse en la dureza compensada. La dureza compensada toma en consideración los minerales y otros factores que reducen la capacidad de suavizado de un suavizador. Estas partidas no pueden sacarse de una prueba de dureza estándar. Para llegar a la dureza compensada, multiplicar la cifra de la derecha por la dureza en ppm (mg/l) como CaCO3 o granos por galón. PRUEBA ESTANDAR DE DUREZA ppm (granos/gal) 17.1-342 (1 - 20) 359-684 (21 -40) 701-1197 (41- 70) 1214-1710 (71-100) 1727 (101) - Más
MULTIPLICAR POR 1.1 = 1.2 = 1.3 = 1.4 = 1.5 =
DUREZA COMPENSADA
DETERMINAR SIEMPRE (1) CAPACIDAD DE FLUJO Y (2) CAPACIDAD TOTAL EN GRAMOS o GRANOS.
3. METODOLOGIA PARA SELECCIÓN DE SUAVIZADORES AQUOR DE NOVEM a. DETERMINAR LA CAPACIDAD Y EL TAMAÑO DEL TANQUE. Se utiliza la siguiente fórmula para determinar la cantidad de resina y el tamaño del tanque: Vol.Res. (pie3) = (gasto o flujo en gpm) / (5 gpm/pie3 de resina). Ejemplo: si tenemos un flujo pico a usar de 10 gpm; entonces, Vol.Res. = 10 gpm / 5 gpm/pie3 resina = 2 pies3. Nota: el flujo mínimo de servicio para un suavizador es de 3 gpm/pie 2 de área del tanque. Esto para evitar la canalización del flujo a través de la resina. Se usa esta tabla para determinar el tamaño del tanque: 0.75 pie3 – 8” x 44” 1.0 pie3 – 9” x 48” 1.5 pie3 – 10” x 54” 2.0 pie3 – 12” x 52” 2.5 pie3 – 13” x 54” 3.0 pie3 – 14” x 65” 4.0 pie3 – 16” x 65” 5.0 pie3 – 18” x 65” 7.0 pie3 – 21” x 62” 10.0 pie3 – 24” x 65” 15.0 pie3 – 30” x 72” 20.0 pie3 – 36” x 72” 30.0 pie3 – 42” x 72” 40.0 pie3 – 48” x 72” Entonces, en el ejemplo anterior escogeríamos el tanque 12” x 52”
12
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D b. DETERMINAR EL NÚMERO DE REGENERACIONES POR DÍA Y LA VÁLVULA A USAR. -Determinar la capacidad de la resina usando la tabla siguiente. Libras de sal x pie resina 4.5 6.0 8.5 10.0 12.0 15.0
Capacidad en granos/pie de resina 17,500 20,000 24,000 26,000 28,000 30,000
Siguiendo el ejemplo anterior tenemos que 2 pie 3 de resina tienen una capacidad máxima de 60,000 granos (2 pie 3 resina x 30,000 granos/pie 3 resina) al regenerarse la resina con 15 lb. por pie3. -Se usa el dato de dureza del agua, primero convirtiendo la dureza expresada en ppm c omo CaCO3 a granos/galón y esto se hace dividiendo la dureza del agua en ppm entre 17.1. Siguiendo el mismo ejemplo, entonces, si tenemos que la dureza del agua es de 500 ppm... Dureza en granos/gal. = 500 ppm/ 17.1 = 29.24 granos/gal. -Ya que se obtuvo la dureza en granos/galón se le aplica el factor de co mpensación, que se explicó anteriormente en la página 12: De 1-20 granos/gal De 21-40 granos/gal De 41-70 granos/gal De 71-100 granos/gal De 101 + granos/gal
Multiplicar por 1.1 Multiplicar por 1.2 Multiplicar por 1.3 Multiplicar por 1.4 Multiplicar por 1.5
Siguiendo el mismo ejemplo, entonces, multiplicamos 29.24 granos/gal. x 1.2 y obtenemos la dureza compensada que es 35.09 granos/gal. -Entonces para obtener el volumen de agua entre regeneraciones y por consecuencia el tiempo entre regeneraciones, se hace lo siguiente: *Volumen de agua entre regeneraciones(galones) = capacidad total en granos/dureza compensada en granos por galón. Siguiendo el ejemplo: Volumen de agua entre regeneraciones = 60,000 granos / 35.09 granos/gal. = 1709.9 galones. *Tiempo entre regeneraciones(días) = Volumen de agua entre regeneraciones (gal.) / volumen de agua(gal.) usado por día. Siguiendo el ejemplo y suponiendo que se tiene un volumen de uso de agua de 500 galones/día, entonces, el Tiempo entre regeneraciones = (1709.9 galones) / (500 galones / día) = 3.4 días. Esto quiere decir que el equipo se regenerará cada 3.4 días. Este dato es importante si se quiere escoger entre una válvula con cuenta galones de regeneración inmediata (twin o duplex, p.ej.) o una electromecánica de reloj, ya que la mayoría de las válvulas electromecánicas de reloj solo se pueden regenerar una vez al día. Y también este dato es importante a la hora de programar las válvulas. Por otra parte, si se cuenta con una válvula que no se puede cambiar y que se regenera una sola vez al día, se requiere una capacidad mayor de resina (un tanque más grande) para lograr una regeneración al día como máximo. Lo anterior, siempre y cuando esta mayor capacidad (tanque) sea adecuada a la capacidad de retrolavado e inyección de la válvula y que el flujo a través de la cama de resina no sea menor a 3 gpm / pie 2 de área del tanque.
13
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D -Se calcula el retrolavado del tanque para un suavizador y para esto se usa la siguiente formula (para agua con temperaturas de México): Flujo de retrolavado para un suavizador(gpm) = área del tanque en pie 2 x 5.5 gpm/ pie 2 Siguiendo con el ejemplo ant erior, entonces, Flujo de retrolavado suavizador 12” = 0.79 pie 2 x 5.5 gpm/pie2 = 4.34 gpm *Esta tabla se puede usar para agilizar el proceso: Tanque 8” 9” 10” 12” 13” 14” 16” 18” 21” 24” 30” 36” 42” 48”
Retrolavado (GPM) 1.9 2.4 3.0 4.3 5.1 5.9 7.7 9.7 13.2 17.3 27.0 38.9 52.9 69.1
-Una vez determinados el flujo de servicio, el tiempo entre regeneraciones y el retrolavado se procede a escoger la válvula según las características mencionadas. Ver tabla de válvulas en la última página.
4. DETALLES SOBRE CAPACIDADES DE SUAVIZADORES AQUOR DE NOVEM Capacidad Pies2 Tanque
Area
8" x 44" 9" x 48" 10" x 54" 12" x 52" 13" x 54" 14" x 65" 16" x 65" 18" x 65" 21" x 62" 24" x 65" 30" x 72" 36" x 72" 42" x 72" 48" x 72" 63" x 67"
0.35 0.44 0.54 0.78 0.92 1.07 1.39 1.77 2 .41 3 .14 4.91 7.07 9.62 12.57 2 1.65
66" x 60" 23.76 72" x 60" 28.27 78" x 60" 33.18 84" x 60" 38.48 90" x 60" 44.18 96" x 60" 50.27 102" x 60" 56.75 108" x 60" 63.62 114" x 60" 70.88 120" x 60" 78.54 126" x 60" 86.59 132" x 60" 95.03 1 38 " x 6 0" 10 3. 87 1 44 " x 6 0" 11 3. 10
Pies3
Pies3
Tanque Resina
Económica Cap. (gr.)
Cap. (Granos)
Flujo de Servicio
Normal Cap. (gr.)
Cap. (Granos)
Máxima Cap. (gr.)
Cap. (Granos)
Normal GPM
LPM
Pico GPM
Retrolavado LPM
GPM
LPM
1.16 1.58 2.19 3.00 3.68 5.10 6.60 8.30 11.00 13.40 25.00 35.30 46.10 6 1.90 80.20
0.75 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 7.00 10.00 1 5.00 20.00 30.00 40.00 55.00
989 1319 1979 2639 3298 3958 5937 7256 9235 13193 19789 26385 39578 52770 72559
15000 20000 30000 40000 50000 60000 90000 110000 140000 200000 300000 400000 600000 800000 1100000
1286 1715 2573 3430 4288 5145 7718 9433 12005 17150 25726 34301 51451 68602 94327
19500 26000 39000 52000 65000 78000 117000 143000 182000 260000 390000 520000 780000 1040000 1430000
1385 1979 2968 3958 4947 5937 8905 10884 13852 19789 29683 39578 59367 79156 108839
21000 30000 45000 60000 75000 90000 135000 165000 210000 300000 450000 600000 900000 1200000 1650000
2.25 3.00 4.50 6.00 7.50 15.30 19.80 24.90 33.00 40.20 75.00 105.90 90.00 120.00 165.00
8.52 11.36 17.03 22.71 28.39 57.91 74.94 94.25 124.91 152.16 283.88 400.83 340.65 4 54.20 624.53
3.75 5.00 7.50 10.00 12.50 15.00 20.00 25.00 35.00 50.00 75.00 100.00 150.00 2 00.00 275.00
14.19 18.93 28.39 37.85 47.31 5 6.78 75.70 94.63 1 32.48 1 89.25 283.88 378.50 567.75 757.00 1040.88
1.92 2.43 2.97 4.29 5.06 5.88 7.65 9.72 13.23 17.28 27.00 38.89 5 2.91 69.14 119.06
7.27 9.20 11.24 16.24 19.15 22.25 28.94 36.79 50.07 65.40 102.18 147.18 200.26 2 61.68 450.64
118.80 141.35 1 65.90 1 92.40 2 20.90 2 51.35 2 83.75 3 18.10 3 54.40 3 92.70 4 32.95 4 75.15 5 19 .3 5 5 65 .5 0
80.00 9 5.00 110. 00 130. 00 150. 00 170. 00 190. 00 215. 00 240. 00 260. 00 300. 00 315. 00 3 50 .0 0 3 80 .0 0
105520 125305 145090 171470 197850 224230 250610 283585 316560 342940 395700 415485 4 61 65 0 5 01 22 0
1600000 1900000 2200000 2600000 3000000 3400000 3800000 4300000 4800000 5200000 6000000 6300000 7 00 00 00 7 60 00 00
137200 162925 188650 222950 257250 291550 325850 368725 411600 445900 514500 540225 6 00 25 0 6 51 70 0
2080000 2470000 2860000 3380000 3900000 4420000 4940000 5590000 6240000 6760000 7800000 8190000 9 10 00 00 9 88 00 00
158311 187995 217678 257256 296834 336412 375989 425462 474934 514512 593668 623351 6 92 61 2 7 51 97 9
2400000 2850000 3300000 3900000 4500000 5100000 5700000 6450000 7200000 7800000 9000000 9450000 1 05 00 00 0 1 14 00 00 0
240.00 285. 00 330. 00 390. 00 450. 00 510. 00 570. 00 645. 00 720. 00 780. 00 900. 00 945. 00 1 05 0. 00 1 14 0. 00
908.80 1079.20 1 249.60 1 476.80 1 704.00 1 931.20 2 158.40 2 442.40 2 726.40 2 953.60 3 408.00 3 578.40 3 97 6. 00 4 31 6. 80
240.00 285.00 3 30.00 3 90.00 4 50.00 5 10.00 5 70.00 6 45.00 7 20.00 7 80.00 9 00.00 9 45.00 1 05 0. 00 1 14 0. 00
908.40 1078. 73 1249. 05 1476. 15 1703. 25 1930. 35 2157. 45 2441. 33 2725. 20 2952. 30 3406. 50 3576. 83 3 97 4. 25 4 31 4. 90
2 85.12 339. 24 398. 16 461. 76 530. 16 603. 24 681. 00 763. 44 850. 56 942. 48 1039.08 1140.36 1 24 6. 44 1 35 7. 20
1079.18 1284.02 1507.04 1747.76 2006.66 2283.26 2577.59 2889.62 3219.37 3567.29 3932.92 4316.26 4 71 7. 78 5 13 7. 00
Nota: la columna “Económica” está basada en una regeneración con 6 lb de sal por pie cúbico de resina. La columna “Normal” está basada en una regeneración con 10 lb de sal por pie cúbico d e resina. Y la columna “Máxima” está basada en una
regeneración con 15 lb de sal por pie cúbico de resina.
LISTA DE VERIFICACION: Espacio en piso (área de presión) disponible para el sistema. Ancho:___________ Largo:__________ Alto:___________
14
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Puerta:____ Ancho de Escaleras:____ Ancho Pasillo:_____ ¿Hay obstrucciones para el equipo en la entrada? Sí No ¿Piso suficientemente fuerte para soportar el piso del equipo? Si No Tamaño del dren de piso (¿puede manejar el agua de retrolavado?) Sí No ¿Hay agua disponible para el retrolavado en esa ubicación? Sí No
FUGA CONTINUA DE DUREZA en ppm como CaCO 3 DOSIFICACION DE SAL EN GRAMOS/ LITRO (O LIBRAS POR o PIE 3) DE RESINA
SDT*
96 g/l o 6 lb/pie3
250 500 750 1000 1500 2000 2500 3000
1.25 5 12 20 45 -
160 g/l o 10 lb/pie3
192 g/l o 12 lb/pie3
0.6 2.5 6 10 23 40 -
0.2 0.8 1.75 3 7 13 20 30
*Sólidos Disueltos Totales en el Agua Cruda como CaCO 3
DEFINICION DE TERMINO Suave Ligeramente dura Moderadamente dura Dura Muy dura
TERMINOS GRANOS POR GALON
MILIGRAMOS POR LITRO
1.0 o menos 1.0 a 3.5
17.0 o menos 17.1 a 60
3.5 a 7.0 7.0 a 10.5 10.5 o más
60 a 120 120 a 180 180 o más
CAPACIDAD DEL TANQUE DE SALMUERA E INFORMACION DEL AREA DE SALMUERA DIAM.DEL AREA DEL SALMUERA POR TANQUE TANQUE PULG.DE ALTURA (PULGS.) (PIES2) (GALONES)* 18 24 30 42 48
1.76 3.14 4.90 9.62 12.57
1.10 1.95 3.04 5.97 7.8
SAL POR PULG. DE SOLUCION DE SALMUERA SATURADA (LBS) 2.86 5.07 7.90 15.5 20.2
*galones sin sal en el tanque (sólo salmuera) NOTAS: 1. La salmuera saturada es cuando la sal se disuelve en el agua a un 26% por peso. 2. Un litro de salmuera al 26% tiene 0.31 kg (un galón tiene 2.6 lbs) de sal a 27 oC (80oF). 3. Un litro de solución de salmuera al 26% pesa 1.2 kg (un galón pesa 10 lb). 4. Un metro cúbico de salmuera al 26% tiene 313 kg (un pie cúbico tiene 19.5 lbs) de sal. 5. Un metro cúbico de solución de salmuera al 26% pesa 1205 kg (un pie cúbico pesa 75 lbs). 6. El peso específico de la salmuera al 26% a 16 oC (60oF) es de 1.2. 7. La sal en grano grueso #2 es ±46% y los huecos son del 54% del espacio en un tanque de sal. UTILES FACTORES DE CONVERSIÓN GPG (granos por galón) = PPM ÷ 17.1 PPM (partes por millón) = MG/L (miligramos/litro)
15
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D PSI = Elevación en Pies x .434 es decir: un edif.de 5 pisos = 50’ x .434
= 22 PSI de pérdida en el 5o. piso Pie Cuadrado de Area de Cama = D2 x .7850
5. PARA SELECCIONAR SUAVIZADORES ES RECOMENDABLE CONTAR CON LA SIGUIENTE INFORMACIÓN: 1)Dureza del agua en ppm o mg/l como CaCO3 o en granos por galón 2)Flujo de agua tratada en lps, lpm o gpm (si no se tiene el dato usar tablas de consumo de agua anteriores para estimar) 3)Contenido de Hierro (Fe) 4)Sólidos Disueltos Totales (SDT) en ppm o mg/l o granos/galón 5)Origen del agua (pozo, ciudad, río presa, etc.) 6)Temperatura y pH del agua 7)Tipo de sistema deseado por el cliente (duplex, simple, etc.) 8)Diámetro de la tubería en mm o pulgadas 9)Opciones de timer electromecánico de reloj o con medidor 10)Rango de capacidad del medidor 11)Tipo de flujo (continuo o con retrolavados) 12)Horas de operación 13)Tipo de establecimiento donde se va a instalar
C. SELECCION DE FILTROS 1. INFORMACION NECESARIA a) MUESTRA Y PRUEBA DEL AGUA Debe obtenerse una muestra representativa del agua, debe examinarse visualmente y hacerse una prueba para conocer la turbidez, tamaño de partícula, color, fierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno.
b) TIPO Y SECUENCIA DE FILTRACION El o los tipos de métodos de filtración y la secuencia serán determinados por el análisis del agua. Generalmente, esto se hará de lo más sucio a lo más limpio, de lo más áspero a lo más fino, de lo físico a lo químico.
c) CAPACIDADES DE FLUJO El promedio continuo y el pico máximo de las capacidades de flujo deberán determinarse o estimarse. También ayuda saber cuándo ocurren los flujos pico. Ver sección de “Información para Selección de Suavizador o Filtro de Agua”.
d) HORAS DE OPERACION Y TIPO DE CONTROLES Debe saberse cuántas horas de uso de agua se requieren: 8, 16 ó 24 horas al día. Las horas de operación determinarán si se requieren unidades sencillas o múltiples. Las unidades pueden ser retrolavarse basándose en el tiempo, el volumen de agua utilizado, la presión diferencial y otros datos adecuados.
e) SELECCION DEL FILTRO 1) Seleccionar el tipo de medios de filtrado que llenen los requerimientos. El tipo de medios de filtrado que se van a utilizar deben ser seleccionados de la sección Especificaciones de Medios de este manual o en el catálogo. 2) El tamaño del filtro se selecciona basándose en las capacidades de flujo requeridas dentro de los parámetros para cada medio. Las capacidades de flujo de servicio recomendadas para cada medio también se detallan en las Especificaciones de Medios . 3) Al seleccionar un filtro, las capacidades de flujo de retrolavado deben tomarse en cuenta porque pueden ser más altas que las capacidades de flujo de servicio. Las Especificaciones de Medios muestran también las capacidades de flujo de retrolavado requeridas para el tipo de medio en litros por minuto por metro cuadrado o galones por minuto por pie cuadrado (gpm/pie 2).
16
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Nota: En sistemas de tanques múltiples, la bomba de pozo o el abastecimiento de agua debe ser capaz de proporcionar la capacidad de flujo de servicio y la capacidad de flujo de retrolavado de los filtros al mismo tiempo. El o los filtros en servicio también deben ser capaces de suministrar la capacidad de flujo de servicio y la capacidad de flujo de retrolavado de los filtros en la regeneración, cuando se hace el retrolavado con agua filtrada.
2. GUIA PARA SELECCIONAR EL TAMAÑO DEL FILTRO Análisis del Agua:
Apariencia Turbidez Tamaño de Partícula Color Fierro Manganeso Sulfuro de Hidrógeno pH Otros Contaminantes
Tipo y Secuencia de Filtración Requeridos:
____________________________ _______________________ UNT’s
_____________________ micrones _____________________________ _________________________ ppm _________________________ ppm _________________________ ppm _____________________________ _____________________________
____________________________________
Cap. de Flujo Requerida: _______ galones por minuto (gpm) Tamaño de Tubo: ________ Horas de Operación por Día: ____________ Tipo de Controles: __________________________________________________________ Filtro Seleccionado (Modelo y Tipo): ___________________________________________ Otras cosas a considerar:
a) b) c) d) e)
Espacio Disponible Altura del Techo Aberturas de Puertas Salidas Eléctricas Ubicación del dren de piso f) Unidades múltiples g) Alimentación Química
__________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________ __________________________
Croquis del área de instalación del sistema:
3. PARAMETROS DE APLICACION DE LOS FILTROS (PARA EL TRATAMIENTO DE FIERRO, MANGANESO Y SULFURO DE HIDROGENO)
17
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D La Tabla que aparece abajo debe utilizarse sólo como una guía para el tratamiento de fierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno. La remoción de fierro no siempre se hace de manera directa, ya que cuando se detecta fierro, éste usualmente existe en tres estados: soluble (en solución), insoluble (en suspensión) y orgánico. Estos tres estados se traslapan en la naturaleza y pudiesen requerirse varios tipos de tratamiento para remover todo el fierro que exista en un abastecimiento de agua en particular. Existen limitaciones para cada tipo de tratamiento, según se indica en la tabla que aparece a continuación. Nota: Al alimentar cloro se producen Trihalometanos. Si esto es motivo de preocupación, debe instalarse un filtro de carbón después del sistema de alimentación de cloro. Contaminante Tratamiento
Hierro Ferroso
Hierro Férrico (Fe. de agua roja)
Hierro Manganeso Hematita (Fe. orgánico)
Sulfuro de Hidrógeno
(Fe.de agua clara)
Aereación
Reducción pH>7
NO
NO
Reducción pH>8.0
Reducción
Suavizador
< 10ppm pH > 6.8
< 5ppm
NO
< 0.5ppm pH > 6.8
NO
SI (oxígeno 15%>Fe & Mn) pH>7.0
SI
NO
Reducción 8.0-8.5 pH
NO
Barredor de Orgánicos con Resina Aniónica
NO
SI
NO
NO
Filtro Birm
NO
(absorbe aniones orgánicos (ensucia la resina grandes) aniónica)
(ensucia la resina aniónica)
Pyrolox
SI
NO
< 5 ppm 7.0 - 8.5 pH
< 3 ppm 7.0-8.5pH
SI
NO
Reducción 8.0-8.5 pH
< 3 ppm pH > 7
SI sólo se requiere filtración mecánica (Multicama)
Ligero
< 10 ppm pH > 8.0
< 5ppm 6.2-8.8pH
Alimentación de Cloro, 20 mins. de Retención y Retención Filtro de Carbón
SI sólo se requiere filtración mecánica (Multicama)
SI
> 3ppm 20 mins.de Retención
> 5ppm 30 mins.de Retención
Alim.Química, Retención, más Filtro de Turbidez, Arena Verde o Filtro Birm
SI sólo se requiere filtración mecánica (Multicama)
SI
> 3ppm 8.0-10.0 pH 20 mins.de Retención
>5ppm pH>8.0 30 mins.de Retención
< 10ppm
(alimentación química es 7.0 - 8.5 pH
un beneficio agregado) Inyección de Aire más Filtro Birm
< 10 ppm 6.8 - 7.5 pH
Filtro Arena Verde
< 10 ppm (el volumen usado de reg .6.2-8.8 pH con KMnO4)
> 10 ppm 6.5-8.0 pH 20 mins.de Retención
4. PARAMETROS PARA LA APLICACION DE FILTROS MULTICAMA
18
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Los filtros multicama se utilizan para la remoción de turbidez hasta a 10 micrones en tamaño y se clasifican según el tamaño basándose en la capacidad de flujo. Están construidos de varias capas de medios de filtración. Los filtros multicama de Grupo Novem tienen una cama de tres capas, más una cama de soporte de grava. La cama de filtración está estructurada de gránulos grandes de los menos densos de antracita; de arena de tamaño medio, más densa; y de tamaño más fino del granate más denso. La camá más baja de grava está en el fondo del recipiente y cubre el sistema distribuidor. La siguiente capa es una capa de 10 cm (4”) de granate de 0.30 -0.40 mm. Una capa de 23 cm (9”) de arena de 0.44-0.55 mm deberá colocarse encima del g ranate. La capa superior es una capa de 46 cm a 60 cm (18” a 24”) de antracita de 0.60-0.80 mm.
5. REQUERIMIENTOS DE RETROLAVADO: El retrolavado de la cama se requiere cuando la retención de partículas se acumula hasta el punto en que da un diferencial de presión de 15 psi mayor que la presión inicial. El retrolavado es crítico al remover turbidez para asegurar el que la cama esté limpia. La capacidad de flujo de retrolavado es de 12 a 15 gpm por pie cuadrado del tanque. El tiempo de retrolavado requerido es de 10 a 20 minutos.
6. REQUERIMIENTOS AUXILIARES: a)
b)
c)
El agua que se va a filtrar debe probarse pasándola a través de un papel de filtro de 8 micrones. Si el agua que pasa a través del papel de filtro es satisfactoria para su uso, entonces no se requiere un sistema de alimentación química para coagulación. Colocar una muestra del agua que se va a filtrar en un contenedor transparente y agitarla. Si se asientan sólidos en un lapso de 15 segundos, utilizar un separador ciclónico o centrífugo antes del filtro multicama para extender el tiempo entre los ciclos de retrolavado. Al remover turbidez que sea viscosa (o pegajosa) o fácilmente compactada, extender el tiempo de retrolavado a un mínimo de 30 minutos. El fierro orgánico o las substancias aceitosas (o grasosas) son ejemplos de este tipo de turbidez.
7. CAPACIDADES DE FLUJO BASADAS EN LA APLICACION Y EN EL NIVEL DE UNT. La tabla que aparece a continuación muestra el rango de capacidades de flujo recomendadas para las diferentes aplicaciones, así como para los niveles de UNT. Los filtros multicama están clasificados a un máximo de 15 gpm por pie cuadrado a menos que se indique lo contrario en la tabla. Ver tabla de FILTRACIÓN en las tablas del final.
APLICACION
CAPACIDAD DE FLUJO - GPM/PIE 2 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20
Pretratamiento por OI {--------------------------------} Prefiltro de Intercambio de Iones {-----------------------------------------------------} Torre de Enfiamiento {-----------------------------------------} Intercambiador de Calor {-----------------------------------------} Abastecimiento de Pozo de Bajos-Coloides {--------------------------------} Abastecimiento de Superfice con Alto contenido de SST* {------------------} < 50 NTU {-----------------------------------------} 50-100 NTU {----------------------} 100-200 NTU {-------------} > 200 NTU {--------------------------} *SST = Sólidos Suspendidos Totales
8. METODOLOGÍA PARA SELECCION DE FILTROS MULTICAMA AQUOR DE NOVEM a. DETERMINAR TAMAÑO DEL TANQUE. Ya que se tiene el flujo de agua que se va a tratar, se hace lo siguiente:
19
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Se usa la siguiente fórmula para obtener el área del tanque y de esta forma su diámetro: Área del tanque = (flujo a tratar (gpm)) / (12.5* gpm/pie2), después se obtiene el diámetro del tanque en pulgadas.
*Este
flujo puede variar como vimos en la tabla anterior titulada CAPACIDADES DE FLUJO BASADAS EN LA APLICACION Y EN EL NIVEL DE UNT.
Ejemplo: si tenemos un flujo de 10 gpm, entonces, el área del tanque = 10 gpm / 12.5 gpm/pie 2 = 0.8 pie2. Y después obtenemos el diámetro... La siguiente tabla puede agilizar el proceso. Diam.Tanque 8” 9” 10” 12” 13” 14” 16” 18” 21” 24” 30” 36” 42” 48”
rea (pie ) 0.35 0.44 0.55 0.79 0.92 1.07 1.4 1.77 2.41 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57
Vol. De Medio Filtrante (pie3)* 0.75 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4.0 5.0 7.0 10 15 20 30 40
*El medio filtrante no incluye la grava. ...esto significa que escogeríamos el tanque de 12” para el ejemplo.
b. DETERMINAR RETROLAVADO. Una vez que se tiene el diámetro y área del tanque, se obtiene, mediante la siguiente fórmula, el retrolavado necesario del mismo para un filtro multicama o multimedia: Retrolavado (gpm) = Área del tanque(pie2) x 15 gpm/pie2. Para el ejemplo sería: Retrolavado = 0.79 pie2 x 15 gpm/pie 2 = 11.85 gpm c. ESCOGER LA VÁLVULA USANDO LA TABLA DE LA ÚLTIMA PÁGINA.
Escoger la válvula según el flujo requerido y el retrolavado necesario.
20
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D d. DATOS GENERALES FILTROS MULTICAMA O MULTIMEDIA AQUOR
Flujo de Servicio Tanque 8" x 44" 9" x 48" 10" x 54" 12" x 52" 13" x 54" 14" x 65" 16" x 65" 18" x 65" 21" x 62" 24" x 65" 30" x 72" 36" x 72" 42" x 72" 48" x 72" 63" x 67" 66" x 60" 72" x 60" 78" x 60" 84" x 60" 90" x 60" 96" x 60" 102" x 60" 108" x 60" 114" x 60" 120" x 60" 126" x 60" 132" x 60" 138" x 60" 144" x 60"
Area Tanque Vol. Tanque Vol. Mat. Fil. Excelente Pies2 Pies3 Pies3 GPM LPM 0.35 0.44 0.54 0.78 0.92 1.07 1.39 1.77 2.41 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57 21.65 23.76 28.27 33.18 38.48 44.18 50.27 56.75 63.62 70.88 78.54 86.59 95.03 103.87 113.10
1.16 1.58 2.19 3.00 3.68 5.10 6.60 8.30 11.00 13.40 25.00 35.30 46.10 61.90 80.20 118.80 141.35 165.90 192.40 220.90 251.35 283.75 318.10 354.40 392.70 432.95 475.15 519.35 565.50
0.75 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 7.00 10.00 15.00 20.00 30.00 40.00 55.00 80.00 95.00 110.00 130.00 150.00 170.00 190.00 215.00 240.00 260.00 300.00 315.00 350.00 380.00
3.49 4.42 5.40 7.80 9.20 10.69 13.90 17.67 24.05 31.42 49.09 70.70 96.20 125.70 216.47 118.80 141.35 165.90 192.40 220.90 251.35 283.75 318.10 354.40 392.70 432.95 475.15 519.35 565.50
13.21 16.72 20.44 29.52 34.82 40.46 52.61 66.88 91.04 118.91 185.79 267.60 364.12 475.77 819.34 449.66 535.01 627.93 728.23 836.11 951.36 1073.99 1204.01 1341.40 1486.37 1638.72 1798.44 1965.74 2140.42
Normal GPM LPM 4.36 5.52 6.75 9.75 11.50 13.36 17.38 22.09 30.07 39.27 61.36 88.38 120.25 157.13 270.59 166.32 197.89 232.26 269.36 309.26 351.89 397.25 445.34 496.16 549.78 606.13 665.21 727.09 791.70
Pico GPM LPM
16.5 5.24 19.8 20.9 6.63 25.1 25.5 8.10 30.7 36.9 11.70 44.3 43.5 13.80 52.2 50.6 16.03 60.7 65.8 20.85 78.9 83.6 26.51 100.3 113.8 36.08 136.6 148.6 47.12 178.4 232.2 73.63 278.7 334.5 106.05 401.4 455.1 144.30 546.2 594.7 188.55 713.7 1024.2 324.71 1229.0 629.5 237.60 899.3 749.0 282.70 1070.0 879.1 331.80 1255.9 1019.5 384.80 1456.5 1170.5 441.80 1672.2 1331.9 502.70 1902.7 1503.6 567.50 2148.0 1685.6 636.20 2408.0 1878.0 708.80 2682.8 2080.9 785.40 2972.7 2294.2 865.90 3277.4 2517.8 950.30 3596.9 2752.0 1038.70 3931.5 2996.6 1131.00 4280.8
Retrolavado GPM LPM 5.24 6.63 8.10 11.70 13.80 16.03 20.85 26.51 36.08 47.12 73.63 106.05 144.30 188.55 324.71 285.12 339.24 398.16 461.76 530.16 603.24 681.00 763.44 850.56 942.48 1039.08 1140.36 1246.44 1357.20
19.8 25.1 30.7 44.3 52.2 60.7 78.9 100.3 136.6 178.4 278.7 401.4 546.2 713.7 1229.0 1079.2 1284.0 1507.0 1747.8 2006.7 2283.3 2577.6 2889.6 3219.4 3567.3 3932.9 4316.3 4717.8 5137.0
los filtros de 8” a 63” los flujos de servicio están basados de la siguiente forma, el “Excelente” a 10 Nota: para 2 2 2
gpm/pie , el “Normal” a 12.5 gpm/pie y el “Pico” a 15 gpm/pie . Para los filtros de 66” en adelante los flujos de 2
2
servicio están basados de la siguiente forma, el “Excelente” a 5 gpm/pie , el “Normal” a 7 gpm/pie y el “Pico” a 10 2
gpm/pie .
21
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D e. TABLA DE MATERIALES PARA FILTROS MULTICAMA AQUOR DE NOVEM: Tanque FIBRA
8" x 44" 9" x 48" 10" x 54" 12" x 52" 13" x 54" 14" x 65" 16" x 65" 18" x 65" 21" x 62" 24" x 65" 30" x 72" 36" x 72" 42" x 72" 48" x 72" 63" x 67"
Grava Vol. pie3 Peso Kg 0.15 6.8 0.19 8.5 0.23 10.5 0.33 15 0.39 18 0.45 20.5 0.59 27 0.99 45 1.34 61 1.76 80 2.73 124 3.9 179 5.34 243 7 319 14 636
Granate Vol. pie3 Peso Kg 0.11 6.4 0.15 8.6 0.22 12.8 0.29 17.3 0.37 21.6 0.43 25.5 0.59 34.6 0.73 43 1.0 60.2 1.5 86 2.2 129 2.9 172 4.4 258 5.9 344 8.0 473
Arena 30-40 Vol. pie3 Peso Kg 0.20 9 0.26 12 0.40 18 0.53 24 0.66 30 0.79 36 1.1 48 1.3 60 1.8 84 2.6 120 4.0 180 5.3 240 7.9 360 10.6 480 14.5 660
Antracita Vol. pie3 Peso Kg 0.45 10 0.60 14 0.90 21 1.2 27 1.5 34 1.8 41 2.4 55 3.0 68 4.2 96 6.0 137 9.0 205 12 274 18 410 24 547 33 752
ACERO
60" x 60" 66" x 60" 72" x 60" 78" x 60" 84" x 60" 90" x 60" 96" x 60" 102" x 60" 108" x 60" 114" x 60" 120" x 60" 126" x 60" 132" x 60" 138" x 60" 144" x 60"
20 24 35 42 48 55 63 71 80 89 131 144 158 172 188
909
1091
1591 1909 2182 2500 2863 3227 3636 4045 5954 6545 7181 7817 8545
10 12 14 16 19 22 25 28 31 35 38 44 46 51 56
559 688 817 946 1118 1290 1462 1634 1849 2064 2236 2580 2709 3010 3268
17 21 25 29 34 40 45 50 57 63 69 79 83 92 100
780 960 1140 1320 1560 1800 2040 2280 2580 2880 3120 3600 3780 4200 4560
39 48 57 66 78 90 102 114 129 144 156 180 189 210 228
889 1094 1300 1505 1778 2052 2326 2599 2941 3283 3557 4104 4309 4788 5198
9. METODOLOGÍA PARA SELECCION DE FILTROS DE CARBÓN ACTIVADO AQUOR DE NOVEM Se usa la misma metodología que con el multicama, solo que en la sección “a” en luga r de usar flujos de servicio de entre 5 y 15 gpm/pie 2, se usan flujos de 5 a 8 gpm/pie 2 y en la sección “b” se en lugar de usar flujos de
retrolavado de 15 gpm/pie 2 se usan flujos de retrolavado de 10 gpm/pie 2. Usar Tabla de Válvulas Montables Novem en la última página de este manual para seleccionar la válvula adecuada.
22
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D DATOS GENERALES FILTROS DE CARBON ACTIVADO AQUOR DE NOVEM
Flujo de Servicio Tanque
Area Tanque Pies2
Vol. Tanque Pies3
Vol. Mat. Fil. Pies3
8" x 44" 9" x 48" 10" x 54" 12" x 52" 13" x 54" 14" x 65" 16" x 65" 18" x 65" 21" x 62" 24" x 65" 30" x 72" 36" x 72" 42" x 72" 48" x 72" 63" x 67" 66" x 60" 72" x 60" 78" x 60" 84" x 60" 90" x 60" 96" x 60" 102" x 60" 108" x 60" 114" x 60" 120" x 60" 126" x 60" 132" x 60" 138" x 60" 144" x 60"
0.35 0.44 0.54 0.78 0.92 1.07 1.39 1.77 2.41 3.14 4.91 7.07 9.62 12.57 21.65 23.76 28.27 33.18 38.48 44.18 50.27 56.75 63.62 70.88 78.54 86.59 95.03 103.87 113.10
1.16 1.58 2.19 3.00 3.68 5.10 6.60 8.30 11.00 13.40 25.00 35.30 46.10 61.90 80.20 118.80 141.35 165.90 192.40 220.90 251.35 283.75 318.10 354.40 392.70 432.95 475.15 519.35 565.50
0.75 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 7.00 10.00 15.00 20.00 30.00 40.00 55.00 80.00 95.00 110.00 130.00 150.00 170.00 190.00 215.00 240.00 260.00 300.00 315.00 350.00 380.00
Olores y Sabores GPM LPM 2.09 2.65 3.24 4.68 5.52 6.41 8.34 10.60 14.43 18.85 29.45 42.42 57.72 75.42 129.88 142.56 169.62 199.08 230.88 265.08 301.62 340.50 381.72 425.28 471.24 519.54 570.18 623.22 678.60
7.93 10.03 12.26 17.71 20.89 24.28 31.57 40.13 54.62 71.34 111.47 160.56 218.47 285.46 491.60 539.59 642.01 753.52 873.88 1003.33 1141.63 1288.79 1444.81 1609.68 1783.64 1966.46 2158.13 2358.89 2568.50
Declorinar GPM LPM 3.49 4.42 5.40 7.80 9.20 10.69 13.90 17.67 24.05 31.42 49.09 70.70 96.20 125.70 216.47 237.60 282.70 331.80 384.80 441.80 502.70 567.50 636.20 708.80 785.40 865.90 950.30 1038.70 1131.00
13.2 16.7 20.4 29.5 34.8 40.5 52.6 66.9 91.0 118.9 185.8 267.6 364.1 475.8 819.3 899.3 1070.0 1255.9 1456.5 1672.2 1902.7 2148.0 2408.0 2682.8 2972.7 3277.4 3596.9 3931.5 4280.8
Nota:
Osmosis Inversa GPM LPM 1.75 2.21 2.70 3.90 4.60 5.34 6.95 8.84 12.03 15.71 24.54 35.35 48.10 62.85 108.24 118.80 141.35 165.90 192.40 220.90 251.35 283.75 318.10 354.40 392.70 432.95 475.15 519.35 565.50
6.6 8.4 10.2 14.8 17.4 20.2 26.3 33.4 45.5 59.5 92.9 133.8 182.1 237.9 409.7 449.7 535.0 627.9 728.2 836.1 951.4 1074.0 1204.0 1341.4 1486.4 1638.7 1798.4 1965.7 2140.4
Retrolavado GPM LPM 3.49 4.42 5.40 7.80 9.20 10.69 13.90 17.67 24.05 31.42 49.09 70.70 96.20 125.70 216.47 237.60 282.70 331.80 384.80 441.80 502.70 567.50 636.20 708.80 785.40 865.90 950.30 1038.70 1131.00
13.2 16.7 20.4 29.5 34.8 40.5 52.6 66.9 91.0 118.9 185.8 267.6 364.1 475.8 819.3 899.3 1070.0 1255.9 1456.5 1672.2 1902.7 2148.0 2408.0 2682.8 2972.7 3277.4 3596.9 3931.5 4280.8
2
los flujos de servicio están basados de la siguiente forma, el “Osmosis Inversa” a 5 gpm/pie , el “Olores y 2 2 Sabores” a 6 gpm/pie y el “Declorinar” a 10 gpm/pie .
10. FILTRO ARENA VERDE DE MANGANESO (MANGANESE GREENSAND) Los Filtros de arena verde de arena verde se utilizan para la eliminación de hierro soluble, manganeso y sulfuro de hidrógeno de abastecimientos de agua de pozo. La arena verde es un medio de filtrado de color púrpura-negro procesado de la arena verde de glauconita. La arena verde de manganeso es una tecnología comprobada para la eliminación de hierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno. Sus inigualables características químicas y físicas permiten la utilización de dos métodos diferentes de operación: el método de regeneración continua (RC) y el método de regeneración intermitente (RI). a. EL METODO DE OPERACION DE REGENERACION CONTINUA (RC): La operación de Regeneración Continua (RC) se recomienda para aguas de pozo en donde el principal objetivo es la eliminación de hierro con o sin la presencia de manganeso. El permanganato de potasio (KMnO4) y/o el cloro (Cl 2) se alimentan directamente en el agua cruda antes del filtro de arena verde. El cloro debe alimentarse a contracorriente del permanganato de potasio por al menos 10-20 segundos. El cloro residual debe medirse en el efluente del filtro. El permanganato de potasio, si se requiere, debe a limentarse para producir un color “apenas rosa” en la entrada del filtro. Este ligero exceso de permanganato de potasio o un cloro residual transportado a través del filtro mantendrá a la arena verde en un estado continuamente regenerado. El baño de bióxido de manganeso de la arena verde tiene la capacidad de oxidar catalíticamente el hierro y/o el manganeso bajo ciertas condiciones. La sola pre-cloración sin el permanganato de potasio pudiese ser todo lo que se requiera para llevar a cabo el proceso de oxidación. El proceso RC del de arena verde ha resultado satisfactorio en la eliminación de radio y arsénico de abastecimientos de agua de pozo. Los precipitados de hierro y/o de manganeso que se forman adsorben el radio y el arsénico. La eliminación de radio requiere que el manganeso soluble esté presente en el abastecimiento de agua cruda. La eliminación de arsénico se ha logrado habiendo en el abastecimiento de agua cruda la presencia ya sea de hierro o de manganeso. Se recomienda una prueba piloto para las aplicaciones de eliminación de radio o de arsénico.
23
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Calculando la Demanda Química: 1)
La dosificación de Cl2 y de KMnO4 que deberán alimentarse debe calcularse de la siguiente manera: mg/l de (Cl2) = mg/l de Fe mg/l de (KMnO 4) = (0.2 x mg/l de Fe) + (2 x mg/l de Mn) + (5 x mg/l de H 2S)
2)
La demanda de KMnO4 (sin Cl2) puede calcularse de la siguiente manera: mg/l de KMnO 4 = (1 x mg/l de Fe) + (2 x mg/l de Mn) + (5 x mg/l de H 2S)
b. LONGITUD DE LA CORRIDA DE SERVICIO PARA LOS SISTEMAS RC: La longitud de la corrida de servicio es la cantidad de tiempo que el filtro puede proveer de agua antes de que requiera el retrolavado. La ecuación que aparece abajo ofrece una una manera de calcular esa longitud longitud de tiempo en minutos. Para convertir a horas dividir entre 60. La Demanda Química debe convertirse de mg/l a gpg dividiendo dividiendo entre 17.1 (17.1 mg/l = 1 gpg).
Capacidad (700 granos/pie2) ----------------------------------------------------------------------------- / Capacidad de Flujo de Servicio (gpm/ pie2) = Corrida Corrid a de Servicio (minutos) (minu tos) Demanda Química (gpg) c. PARAMETROS DE OPERACION DEL SISTEMA RC: Tipo de Cama------------------
La arena verde se utiliza comúnmente como una cama de filtrado de un solo medio. La profundidad mínima de la cama para un filtro con sólo arena verde es de 24”. Se recomienda que se coloque una capa de antracita encima de la arena verde en los filtros más grandes siempre que resulte práctico. La profundidad de la cama en un filtro filtro de doble medio es de 15” -24” para la arena verde y 12”-18” para la capa de antracita.
Capacidad-----------------------
La capacidad de eliminación de la arena verde es de 500-700 granos de hierro y manganeso oxidados por pie cuadrado de área de cama, basándose en una demanda de permanganato de potasio y una caída de presión máxima de 8-10 psi durante la corrida de servicio. En algunos casos, el agua de pozo contiene hierro que se filtra filtra en la profundidad y la caída de presión puede ser de sólo 4-6 psi antes de que aparezca hierro en el efluente del filtro, señalando que ya se requiere el retrolavado.
Retrolavado----------------------
El retrolavado es normalmente de 10-12 gpm/pie2, dependiendo de la temperatura del agua, y deberá efectuarse con agua filtrada. La expansión de la cama debe ser al 40%. Se puede utilizar una válvula de alivio de aire cuando se usa un retrolavado de agua con aire en los filtros grandes grandes comerciales o industriales. industriales. El aire debe fluir a una velocidad de 0.8-2.0 pies cúbicos por minuto/pie 2 con un retrolavado simultáneo con agua tratada a una capacidad de 4-5 gpm/pie 2 . El retrolavado debe durar de 10 a 15 minutos o hasta que el agua corra clara. El enjuagado se recomienda recomienda a capacidad de flujo de servicio durante 3-5 minutos.
Capacidad de Flujo-----------
Las capacidades de flujo de servicio con la operación RC son de 2-5 gpm/ pie2 . Las capacidades de flujo intermitente de 8-10 gpm/ pie 2 de ser posible. Mientras más altas sean las concentraciones de hierro y manganeso, más baja debe ser la capacidad de flujo para lograr longitudes de corridas de servicio equivalentes. equivalentes. Se logran capacidades de flujo más altas con concentraciones muy bajas de hierro y manganeso, pero deben correrse pruebas de las unidades para comprobar que el sistema funcionará según lo requerido.
24
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D d. EL METODO DE OPERACION DE REGENERACION INTERMITENTE (RI) La operación de Regeneración Intermitente (RI) es el proceso por medio del cual el Filtro “Arena Verde” es retrolavado,
luego regenerado flujo abajo con una solución de permanganato de potasio (KMnO 4) en un proceso por volumen usado, después de que se ha tratado un volumen de agua predeterminado. El manganeso y el hierro soluble son removidos cuando entran en contacto con la superficie de los gránulos de arena verde. A este proceso se le denomina oxidación por contacto. El Sulfuro de Hidrógeno (ácido sulfhídrico) es oxidado por la arena verde, con los precipitados resultantes removidos por medio de filtración dentro de la cama. cama. Si hay hierro presente en el agua cruda que se va a tratar, puede utilizarse la antracita en conjunción con la arena arena verde. El proceso de regeneración por volumen usado se hace al final del ciclo de servicio. servicio. La unidad unid ad es retrolavada y luego regenerada con una solución de permanganato de potasio para restaurar la capacidad oxidante de la arena verde. El nivel de regeneración debe ser de 2-4 onzas (57-114 gramos) de permanganato de potasio potasio por pie cúbico del 3 medio (0.028 m ).
Capacidad de Remoción o de Eliminación Capacidad total de KMnO 4* = 10,000 mg/l de KMnO4 por pie3 Fierro (Fe2+) solamente = 10,000 mg/l de Fe por pie 3 Manganeso (Mn+) solamente = 5,000 mg/l de Mn por pie 3 Sulfuro de Hidrógeno (H 2S) solamente = 2,000 - 3,000 mg/l de H 2S por pie3 ---------------------------------------------------------------------------------1) Demanda de KMnO KMnO4 = (1 x mg/l de Fe) + (2 x mg/l de Mn) + (5 x mg/l de H2S)
2) Capacidad
=
10,000 mg/l de KMnO4 por pie3 ---------------------------------------- = galones / regeneración / pie3 Demanda de KMnO4
* La Capacidad total de KMnO 4 es la capacidad total del medio de filtrado Arena verde por pie cúbico.
e. PARAMETROS DE OPERACION DEL SISTEMA RI: Tipo de Cama------------------
La mayoría de los filtros de arena verde de regeneración intermitente se utilizan para aplicaciones domésticas más que para aplicaciones comerciales o industriales y son unidades de filtrado filtrado con profundidad profundidad para un solo medio. Se ha establecido establecido una profundidad mínima de cama de 30” para los filtros arena ver de de un solo medio. La cama debe regenerarse con permanganato de potasio antes de ponerse en servicio. No se requiere una capa de antracita, pero puede utilizarse para mejorar la eliminación de hierro al actuar como un medio de filtración para el hierro oxidado.
Capacidad---------------------
La arena verde tiene la capacidad de eliminar 550 granos (9.405 g) por pie cúbico de hierro solo de un abastecimiento de agua. Si existen hierro hierro y manganeso juntos, entonces la capacidad de eliminación eliminación es de 400 granos (6.84 g) por pie cúbico. Si el manganeso existe sin el hierro, entonces la capacidad es de sólo 300 granos (5.13 g) por pie cúbico. La arena verde puede eliminar solamente solamente hasta 175 granos (2.99 g) de sulfuro de hidrógeno.
Retrolavado--------------------
Normalmente, el retrolavado es de 10-12 gpm/pie2, dependiendo de la temperatura del agua, y deberá efectuarse con agua filtrada. La expansión de la cama debe ser ser al 40%. El retrolavado debe durar de 10 a 15 minutos o hasta que el agua corra clara. El enjuagado se recomienda a capacidad de flujo de servic io durante 3 a 5 minutos.
25
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Capacidad de Flujo-----------
Las capacidades de flujo de servicio recomendadas con la operación RI son de 2-5 gpm/pie2 o de 1-2 gpm/pie 3. Mientras más altas las concentraciones concentraciones de hierro y manganeso, más baja debe ser la capacidad de flujo para lograr longitudes de corridas de servicio equivalentes. Se logran capacidades de flujo más más altas con concentraciones muy bajas de hierro y manganeso, pero deben correrse pruebas de las unidades para comprobar que el sistema funcionará según lo requerido.
Regeneración------------------
Debe efectuarse una regeneración por volumen usado sobre una base regular. La frecuencia de la regeneración la dicta la capacidad de la arena verde en relación a la cantidad de contaminantes (hierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno) presentes en el agua que va a tratarse. El nivel de regeneración es de 2-4 onzas (57-114 gramos) de KMnO4 por pie3 (0.028 m3) de arena verde. verde. Un galón de agua disuelve de 2-4 onzas onzas (57-114 gramos) de permanganato de potasio dependiendo de la temperatura del agua. El tiempo óptimo de regeneración es de 30 minutos. minutos. El volumen del enjuagado enjuagado es de 40-50 galones/pie3 o hasta que hayan desaparecido todos l os indicios del potasio.
Acondicionamiento Inicial--Inicial---
La arena verde NO se embarca en una forma regenerada; por lo tanto, es necesario regenerarla con una solución que contenga 1 galón de agua y de 2 a 4 onzas de permanganato de potasio por cada pie cúbico del medio. El medio de filtrado debe debe empaparse en esta solución por un mínimo de 1 hora, y luego se le deben enjuagar todos los indicios del permanganato de potasio antes de poner la unidad en servicio.
Eliminando los Finos--------
Antes de poner el filtro en servicio, la arena verde debe ser retrolavada completamente y la capa superior (de aproximadamente 1”) de material material fino debe ser removida. Esto es
especialmente importante si se coloca antracita encima de la cama de arena verde.
f. DATOS GENERALES DE FILTROS DE ARENA VERDE AQUOR DE NOVEM FLUJO DE SERVICIO Pies2
Pies3
Pies3
Tanque
Tanque
Área
Tanque
Arena Ver.
Perm.
8" x 44"
0.35
1.16
0.75
11" x 11" x 36"
Capacidad
Capacidad de Remoción
Perm/Reg.
Tanque Perm. Granos Fe Granos Mn Gr Granos Fe+Mn Granos H2S 71 Kgs
450
225
300
131
Flujo Normal
(Kgs)
GPM
0.04
1.75
Flujo Pico
LPM 6.61
GPM 2.79
LPM 10.57
Retrolavado GPM 4.19
LPM 15.85
9" x 48"
0.44
1.58
1.00
11" x 11" x 36"
71 Kgs
600
300
400
175
0.06
2.21
8.36
3.53
13.38
5.30
20.07
10" x 54"
0.54
2.19
1.50
11" x 11" x 36"
71 Kgs
900
450
600
263
0.08
2.70
10.22
4.32
16.35
6.48
24.53
12" x 52"
0.78
3.00
2.00
18" x 33"
170 Kgs
1200
600
800
350
0.11
3.90
14.76
6.24
23.62
9.36
35.43
13" x 54"
0.92
3.68
2.50
18" x 33"
170 Kgs
1500
750
1000
438
0.14
4.60
17.41
7.36
27.86
11.04
41.79
14" x 65"
1.07
5.10
3.00
18" x 33"
170 Kgs
1800
900
1200
525
0.17
5.34
20.23
8.55
32.37
12.83
48.55
16" x 65"
1.39
6.60
4.00
18" x 33"
170 Kgs
2400
1200
1600
700
0.22
6.95
26.31
11.12
42.09
16.68
63.13
18" x 65"
1.77
8.30
5.00
18" x 33"
170 Kgs
3000
1500
2000
875
0.28
8.84
33.44
14.14
53.51
21.21
80.26
21" x 62"
2.41
11.00
7.00
18" x 33"
170 Kgs
4200
2100
2800
1225
0.39
12.03
45.52
19.24
72.83
28.86
109.24
24" x 65"
3.14
13.40
10.00
18" x 33"
170 Kgs
6000
3000
4000
1750
0.56
15.71
59.45
25.13
95.12
37.70
142.69
30" x 72"
4.91
25.00
15.00
18" x 40"
205 Kgs
9000
4500
6000
2625
0.84
24.54
92.90
39.27
148.63
58.90
222.95
36" x 72"
7.07
35.30
20.00
18" x 40"
205 Kgs
12000
6000
8000
3500
1.12
35.35
133.80
56.56
214.08
84.84
321.12
42" x 72"
9.62
46.10
30.00
24" x 50"
408 Kgs
18000
9000
12000
5250
1.68
48.10
182.06
76.96
291.29
115.44
436.94
48" x 72"
12.57
61.90
40.00
24" x 50"
408 Kgs
24000
12000
16000
7000
2.24
62.85
237.89
100.56
380.62
150.84
570.93
63" x 67"
21.65
80.20
55.00
24" x 50"
408 Kgs
33000
16500
22000
9625
3.08
108.24
409.67
173.18
655.47
259.76
983.21
Nota: los flujos de servicio están calculados de la siguiente manera, “Flujo Normal” es a 5 2
2
gpm/pie y “Flujo Pico” es a
8 gpm/pie .
11. FILTROS DE KDF-85 26
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D La función del filtro de KDF-85 es la de remover del agua hierro, ácido sulfhídrico (olor a huevo podrido) y metales pesados, como el mercurio, plomo, cromo, etc. Y además, es un germicida. El KDF es una aleación de cobre y cinc. En cuanto a los metales pesados en el agua, estos implican efectos más serios en el consumo humano o animal, ya que pueden gravemente afectar la salud. El plomo se acumula en la sangre y causa trastornos en niños y bebés. Una forma del cromo causa cáncer. El mercurio es altamente tóxico. Etc. Este tipo de filtro hace su función de cuatro formas: 1)oxida el hierro y el ácido sulfhídrico disueltos y luego éstos se precipitan. Para este tipo de filtro no se usan regenerantes. 2)Retiene por adhesión a su estructura a los metales pesados. 3)Este filtro tiene capacidad de filtración mecánica de los precipitados (suspendidos) de hasta 15 micrómetros. Aunque no es precisamente para este uso. Y 4)controla microorganismos de 2 formas; la primera, mediante el proceso de oxidación reducción, en donde se crea un campo electrolítico adverso a los microorganismos; y la segunda, formando radicales hidroxilos y peróxidos que intervienen en el funcionamiento vital de éstos. Para hacer su función el filtro de KDF-85 requiere un flujo pico (en usos no críticos) no mayor a 30 gpm/pie 2 de área transversal del tanque o recipiente que lo aloja. Siendo el flujo óptimo de 15 gpm/pie 2. El retrolavado debe ser de 30 gpm/pie 2. Y la cama debe tener una profundidad mínima de 38 cm (15”).
DATOS DE FILTROS DE KDF-85 AQUOR DE NOVEM
Flujo de Servicio Tanque
Area Tanque Pies2
Vol. Tanque Pies3
Vol . M at. Fil. Pies3
8" x 44" 9" x 48" 10" x 54" 12" x 52" 13" x 54" 14" x 65" 16" x 65" 18" x 65" 21" x 62" 24" x 65"
0.35 0.44 0.54 0.78 0.92 1.07 1.39 1.77 2.41 3.14
1.16 1.58 2.19 3.00 3.68 5.10 6.60 8.30 11.00 13.40
0.25 0.33 0.50 0.66 0.83 0.99 1.32 1.65 2.31 3.33
Alta Calidad GPM LPM 5.24 6.63 8.10 11.70 13.80 16.03 20.85 26.51 36.08 47.12
Mediana Calidad GPM LPM
19.82 25.08 30.66 44.28 52.23 60.69 78.92 100.33 136.56 178.36
7.85 9.94 12.15 17.55 20.70 24.05 31.28 39.76 54.12 70.68
29.7 37.6 46.0 66.4 78.3 91.0 118.4 150.5 204.8 267.5
Baja Calidad GPM LPM
Retrolavado GPM LPM
10.47 13.25 16.20 23.40 27.60 32.07 41.70 53.01 72.16 94.25
10.47 13.25 16.20 23.40 27.60 32.07 41.70 53.01 72.16 94.25
39.6 50.2 61.3 88.6 104.5 121.4 157.8 200.7 273.1 356.7
39.6 50.2 61.3 88.6 104.5 121.4 157.8 200.7 273.1 356.7
Nota: los flujos de servicio están c alculados de la siguiente manera, “Alta Calidad” es a 15 gpm/pie2, “Mediana 2
2
Calidad” es a 22.5 gpm/pie y “Baja Calidad” es a 30 gpm/pie .
D. DEALCALIZADOR ANIONICO POR CLORUROS 1. CAPACIDADES DE UN DEALCALIZADOR ANIONICO POR CLORUROS Los dealcalizadores aniónicos por cloruros eliminan del 90-95% de la alcalinidad, el 99% de los sulfatos (SO 4) y Nitratos (NO3) cuando son regenerados con sal. Los dealcalizadores eliminarán sólo una porción del bióxido de carbono (CO2) cuando es regenerado con sal solamente, pero lo eliminarán todo cuando se les regenera con sal y sosa cáustica (NaOH). La resina dealcalizadora debe protegerse de la obstrucción por dureza instalando un suavizador de agua adelante del dealcalizador. Al seleccionar el suavizador de agua para la aplicación, hay que asegurarse de incluir la cantidad de agua que el dealcalizador utilizará durante la regeneración en el total de uso de agua. Esto representa un incremento aproximado del 510% en el uso de agua. Una capacidad de flujo de servicio de 2 gpm por pie cúbico de resina es la capacidad de flujo continuo estándar aceptada.
2. INSTRUCCIONES PARA DETERMINAR EL TAMAÑO Y LISTA DE VERIFICACION a)
MUESTRA Y PRUEBA DEL AGUA Debe obtenerse una muestra representativa del agua, la cual debe examinarse visualmente y enviarse a un laboratorio reconocido para que efectúen lo que se denomina un Análisis para Desionización. El Análisis para
27
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Desionización nos dará la información requerida para determinar el tamaño de un dealcalizador. Deben conocerse los aniones totales, el tipo y cantidad de alcalinidad presente, sulfatos, nitratos, bióxido de carbono (CO2), hierro, turbidez y dureza para determinar adecuadamente el tamaño de un dealcalizador. b)
CAPACIDADES DE FLUJO Deben determinarse las capacidades de flujo promedio continuo y flujo máximo, y cuándo ocurren los flujos máximos. La resina aniónica tiene una capacidad de flujo máximo de 16 gpm/pie2 o 5 gpm / pie 3 y una capacidad de flujo continuo de 6 gpm / pie 2 o 2 gpm / pie 3.
c)
HORAS DE OPERACION Y TIPO DE CONTROLES Deben conocerse las horas requeridas de uso de agua: 8, 16 o 24 horas por día. Las horas de operación determinarán si se requieren unidades sencillas o múltiples. La(s) unidad(es) puede(n) regenerarse por medio de reloj, volumen de agua utilizada u otros métodos aplicables.
d)
PRESION DE OPERACION DEL AGUA a) Revisar las programaciones de arranque y paro, si se trata de un abastecimiento de agua de pozo. b) Instalar un indicador de presión y tomar la lectura con el agua fluyendo.
e)
DETERMINAR LOS ANIONES INTERCAMBIABLES TOTALES Determinar los aniones totales que serán intercambiados por cloruros sumando las cantidades de los aniones que aparecen abajo. La cantidad de cada anión será dada en el reporte del análisis del agua, pero puede ser en ppm o mg/l. Dividir entre 17.1 para convertir a gr/gal. Alcalinidad del Hidróxido (cuando el pH >9.6) Alcalinidad del Carbonato (cuando el pH >8.2) Alcalinidad del Bicarbonato (pH 4.4-9.6) Sulfatos Nitratos Bióxido de Carbón (si se utiliza regen. c/NaOH) Aniones Intercambiables Totales (AIT)
OH________ gr/gal como CaCO3 CO3 _______ gr/gal como CaCO3 HCO3 _______ gr/gal como CaCO3 SO4 _______ gr/gal como CaCO3 NO3 _______ gr/gal como CaCO3 CO2 _______ gr/gal como CaCO3 = _______ gr/gal como CaCO3
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Calculando el CO2 cuando se está regenerando con NaOH (Sosa Cáustica): pH 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8
Factor 10.00 8.33 6.67 5.26 4.00 3.33
pH 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4
Factor 2.70 1.92 1.49 1.18 0.91 0.80
pH 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0
Factor 0.62 0.45 0.38 0.30 0.23 0.18
pH 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
Factor 0.14 0.11 0.08 0.07 0.05 0.04
pH 7.7 7.8 7.9 8.0 8.1 8.2
Factor 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01
Alcalinidad del Bicarbonato (HCO3) _____ gr/gal X Factor _____ = _______gr/gal CO 2 f)
DETERMINANDO LA CAPACIDAD DEL DEALCALIZADOR La capacidad máxima de la resina aniónica depende del porcentaje de cloruros en relación a los Aniones Intercambiables Totales (AIT) en el agua influyente. Calcular el porcentaje de cloruros utilizando la siguiente ecuación. Cloruros ______ gr/gal/AIT _______ gr/gal X 100 = ________ % Cloruros/AIT Las capacidades en la siguiente tabla están basadas en regenerar la resina con 6 lbs de sal y 0.6 lbs de sosa cáustica por pie cúbico. Si sólo se va a utilizar la salmuera como regenerante, las capacidades en la tabla se reducen un 30%. % Cloruros / AIT
5
Capacidad / Pie3 12,500
10
15
20
25
12,250 12,000 11,500 10,700
30
35
40
45
50
9,750
8,600
7,500
6,000
4,250
28
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Para minimizar la fuga de alcalinidad cuando la capacidad sea por arriba de 11,000 granos / pie 3, incrementar la dosificación del regenerante a 8 lbs de sal y 0.8 lbs de sosa cáustica por pie cúbico. g)
DESEMPEÑO DEL DEALCALIZADOR Un dealcalizador aniónico por cloruros no reduce los Sólidos Disueltos Totales, cambia casi todas las sales a cloruro de sodio. Es decir, reemplaza los aniones con cloruro. Los dealcalizadores tendrán una pequeña cantidad de fuga en forma de Alcalinidad de Bicarbonato (HCO 3). La curva normal de operación se muestra abajo en la Fig. A.
% de Fuga
% de la Corrida Figura A La Figura A muestra una ligera fuga al inicio de la corrida de servicio y una ligera fuga al final de la corrida de servicio. Esto indica adecuados procedimientos y dosificaciones de regeneración. Si la primera parte de la corrida muestra alta fuga de bicarbonato, según se ilustra en la Fig. B, esto indica una eliminación incompleta del bicarbonato durante la regeneración previa. Esto puede corregirse incrementando la dosificación de sal. % de Fuga
% de la Corrida Figura B Alta fuga de Bicarbonato al inicio de la corrida de servicio. Corregir incrementando la dosificación de sal. Un alto pH o fuga de carbonato e hidróxido hacia el final de la corrida de servicio, según se ilustra en la Fig. C, es una indicación de canalización o de sobredosis de sosa cáustica (NaOH) durante la regeneración. Si este problema persiste, pudiese corregirse reduciendo la cantidad de sosa cáustica utilizada para la regeneración.
% de Fuga
% de la Corrida
Figura C Alto pH o fuga prematura de carbonato e hidróxido. Corregir disminuyendo la sosa cáustica.
29
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D E. SISTEMAS DE DESMINERALIZACION Debido a que las condiciones varían, esta información deberá utilizarse sólo como una guía. 1. SISTEMAS SIMULTANEOS VS SECUENCIALES Simultáneo - Tanto los recipientes catiónicos como los aniónicos se regenerarán al mismo tiempo. No es inusual el mezclar el agua de desecho de ambos para poder neutralizar la corriente y reducir el tamaño y gasto del sistema de neutralización. Debe contarse con una fuente de agua suavizada para la regeneración de la cama de aniones, ya que la dureza tiende a precipitar y a contaminar el medio.
Secuencial - La cama de cationes se regenera primero en esta configuración y surte de agua descationizada a la cama de aniones para la regeneración. No se necesita una fuente separada de agua suave; sin embargo, la corriente de desecho requerirá de algunas consideraciones. En la mayoría de las aplicaciones, tanto el desecho con bajo pH de la cama de cationes como el desecho de alto pH de la cama de aniones requieren de neutralización para poder ser alimentados directamente al drenaje. Se recomienda el uso de un tanque de almacenamiento con un sistema de neutralización química.
2. LIMITES DEL AGUA INFLUYENTE Para obtener una larga vida de la resina y del equipo y poder brindar la más alta calidad de agua que se puede obtener de los desionizadores, se especifican los siguientes límites:
Temperatura - 7oC-40oC (45oF-105oF), el agua fría tiende a inhibir el intercambio de iones y la alta temperatura degrada la resina aniónica.
Presión - 40 psi mínimo, para asegurar una adecuada educción (inyección) de los regenerantes. Límites de Calidad del Agua sin Pretratamiento Sólidos disueltos totales..................... 600 ppm (35 gpg) Sulfuro de Hidrógeno............................0.01 ppm Manganeso...........................................5.0 ppm Orgánicos (DQO) .................................1.0 ppm Aceite....................................................0 ppm Cloro libre..............................................0.2 ppm Fierro.....................................................1.0 ppm Turbidez.................................................5 UJT Color.......................................................5 unidades Si cualquiera de las substancias arriba citadas está presente y excede los parámetros sugeridos, se recomienda un pretratamiento (ósmosis inversa) para su eliminación o reducción previo a la desionización.
30
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D SISTEMAS TIPICOS DE DESIONIZACION
APLICACION
VENTAJAS Y LIMITACIONES
TIPICO
CAF
ABD
Sílice y CO 2 son No Objetables
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: Sin cambio
CAF CAF
ABF
Agua cruda de baja alcalinidad, Sílice y CO 2 Eliminación Requerida Agua de alta alcalinidad, Sílice y CO 2 Eliminación Requerida
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: eliminación
CAF
DD
CAF CAF
DD
CAD
CAF
ABF
Agua cruda con Cloruro y Sulfato de Alta Alcalinidad, Sílice y CO 2 Eliminación Requerida
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: eliminación
Agua cruda con Cloruro y Sulfato de Alta Alcalinidad y Dureza, Sílice y CO 2 Eliminación Requerida
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: eliminación Regenerante
Agua cruda c/Alto Sodio, Baja Fuga Requerida
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: eliminación
Agua cruda c/Alto Sodio, Sistema existente de 2-camas Baja Fuga Requerida
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: eliminación
CM
Agua cruda baja en Sólidos Alta Pureza Requerida
Conductividad: 1-10 µS/cm Sílice: eliminación
CAF
atención Agua cruda baja en Sólidos Alta Pureza Requerida
CF CF
ABD ABD
Conductividad: 10-40 µS/cm Sílice: eliminación
D D
CAF CAF
ABF
ABD
ABF
ABF ABF
ABF ABF
ABF
D Desgasificador
CAF
CM
CF Catión de Contraflujo
CM Cama Mixta
Conductividad: 0.06-1 µS/cm Sílice: eliminación
CAF Intercambiador de Cationes Acido Fuerte
ABF Intercambiador de Aniones Base Fuerte
Bajos Costos Eq. Bajos Costos de Regenerante de Aniones Bajos Costos Eq. Costos Medios de Regenerante Bajos Costos de Regenerante de Aniones Se requiere rebombeo Costo Eq. + Alto + Bajo Costo de Regenerante Se requiere Rebo Costo Eq. + Alto + Bajo Costo de Se requiere rebombeo Costo Eq. Medio + Bajo Costo de Acido por Goteo Obtenido Sistema de Fácil Retroajuste Peligro de Agua Acida en la Irrupción de los Aniones Bajos Costos Eq. Altos Costos de Químicos Requiere de más Costo Eq.Medio Altos Costos de Químicos Requiere de más atención CAD ABD Intercambiador Intercamb. de Cationes de Aniones Acido Débil Base Débil
31
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D F. PROCEDIMIENTO PARA CARGAR O REPONER MEDIOS Algunas veces se requiere cargar o reponer medios para los suavizantes de agua o los filtros en el campo. La reposición de los medios es relativamente simple si se sigue el procedimiento descrito a continuación: 1. Reposición de Medios a. Unidad Simple •
Abrir la válvula de bypass y cerrar las válvulas de aislamiento de entrada/salida.
b. Unidad Duplex •
Cerrar la válvula de aislamiento de entrada/salida de la unidad a la que se le va a reponer la cama.
Después hacer lo siguiente con ambas unidades. •
Girar manualmente el disco del timer a la posición de retrolavado (Regeneración Manual) para liberar la presión del tanque.
•
Desconectar la conexión eléctrica de la unidad. Desconectar las líneas de entrada, de salida, del drenaje y de la salmuera. Destornillar la cabeza de la válvula del tanque. Quitar el tubo de distribución del tanque e inspeccionar visualmente si hay daño o desgaste - reponer si es necesario.
•
Vaciar el medio en un recipiente con colador, para retener el medio y permitir que se drene el agua. Desechar el medio usado (ver Nota 1). Reubicar el tanque en su posición original.
NOTA 1: • El desecho de los medios usados debe hacerse según las regulaciones locales y estatales. 2. Cargando el Medio •
Instalar el tubo de distribución en el tanque mineral. Colocar una tapa o cinta sobre el extremo abierto del distribuidor para evitar que entre el medio.
•
Llenar el tanque aproximadamente a un tercio con agua para que ésta actúe como un amortiguador.
•
Vaciar lentamente la cantidad requerida del medio en cada recipiente: La grava debe cargarse primero. Y los demás medios después. En los filtros multicama, después de la grava se descarga el granate, la arena y la antracita, en ese orden.
•
Limpiar la parte superior del tanque y las roscas del tanque de cualquier residuo de medio o grava. Quitar la tapa o cinta del tubo de distribución y limpiar. Revisar visualmente y limpiar la válvula y el Anillo “O” de distribución de cualquier
materia extraña y lubricar con silicón o jabón.
NOTA 2: • • • •
No utilizar vaselina o grasa. Colocar la válvula de control sobre el tanque, asegurándose de que el tubo central esté centrado. Apretar la válvula al tanque. Reposicionar y nivelar el tanque si es necesario para asegurar un alineamiento adecuado. Conectar las conexiones de entrada, salida, drenaje y salmuera. Conectar la alimentación eléctrica.
32
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D V. OSMOSIS INVERSA A. TERMINOS BASICOS Diagrama Básico del Proceso de Osmosis Inversa AGUA DE ALIMENTACION AGUA CRUDA
MEMBRANA
AGUA PRODUCTO (PERMEADO)
BOMBA
RECIRCULACION CONCENTRADO (RECHAZO) 1)
AGUA DE ALIMENTACION El agua cruda pretratada que está siendo alimentada a la membrana de ósmosis inversa. En los sistemas de ósmosis inversa con recirculación, el agua de alimentación es una mezcla de agua cruda y una cierta cantidad de agua concentrada.
2)
PRESION DEL AGUA DE ALIMENTACION La presión del agua de alimentación cuando llega a la membrana. La presión del agua de alimentación es igual a la presión del agua cruda si no se utiliza una bomba. Cuando se utiliza una bomba, la presión del agua de alimentación es la presión producida después de la bomba de alta presión.
3)
AGUA PRODUCTO El agua producto es el agua que ha pasado a través de la membrana, habiéndosele eliminado la mayoría de los contaminantes. Al agua producto también se le denomina como permeado.
4)
CONCENTRADO La corriente de desperdicio que contiene la mayoría de los sólidos disueltos contenidos originalmente en el agua de alimentación, en forma concentrada. Al concentrado también se le llama el rechazo, porque la mayoría, si no es que todo, es encauzado hacia abajo al drenaje. Otros términos usados para el concentrado son salmuera o purgado.
5)
RECIRCULACION Algunas veces, parte del concentrado es recirculado hacia el agua de alimentación según lo que se muestra en el diagrama que aparece arriba. La recirculación incrementa la concentración de salmuera (sólidos disueltos totales) en el agua de alimentación y también incrementa la capacidad de flujo después de la membrana. La circulación hace posible lograr porcentajes de recuperación más altos de lo acostumbrado.
6)
RECUPERACION EXTERNA La Recuperación es el porcentaje de Agua Cruda que pasa a través de la membrana para convertirse en Agua Producto o Permeado. Agua Producto (gph o gpm) Recuperación (%) = ------------------------------------- x 100 Agua Cruda (gph o gpm)
33
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D 7)
RECUPERACION INTERNA La Recuperación Interna es apenas relevante si parte del Concentrado es recirculado. La Recuperación Interna es el porcentaje de Agua de Alimentación que pasa a través de la membrana para convertirse en Agua Producto. Recuperación Interna (%) =
8)
Agua Producto (gph o gpm) ---------------------------------------------- x 100 Agua de Alimentación (gph o gpm)
CAPACIDAD NOMINAL La Capacidad Nominal es la cantidad de Agua Producto producida bajo determinadas condiciones. La capacidad se establece normalmente en Galones por Día de Agua Producto producida. Hay varios factores que pueden influenciar la cantidad de Agua Producto producida, como lo son: a) Sólidos Disueltos Totales en el Agua de Alimentación b) Temperatura del Agua de Alimentación c) Porcentaje de Recuperación d) Presión del Agua de Alimentación La Capacidad Nominal de un sistema puede establecerse después de conocer los SDT, la Temperatura del Agua de Alimentación, el Porcentaje de Recuperación deseado y la Presión del Agua de Alimentación. También la capacidad normal de las membranas se establece con estos criterios designados. Ver información del fabricante de la membrana que se va a usar.
9)
PORCENTAJE DE RECHAZO DE SALES Es el porcentaje de Sólidos Disueltos Totales en el Agua Cruda a los que no se les permite pasar a través de la membrana. Es una medida de la calidad del Agua Producto en términos de porcentaje eliminado. Porcentaje de Rechazo =
10)
SDT (ppm) en Agua Cruda - SDT (ppm) en Agua Producto ------------------------------------------------------- ----------------------- x 100 SDT (ppm) en Agua Cruda
PASO DE SAL (O SALMUERA) El Paso de Sal o Salmuera es una medida de la calidad de Agua Producto en términos del porcentaje de SDT en el Agua Cruda que permean por (que pasan a través de) la membrana. Porcentaje de Paso de Sal =
SDT (ppm) en Agua Producto ---------------------------------------- x 100 SDT (ppm) en Agua Cruda
11) LIMITES DE DISEÑO SUGERIDOS PARA LA OSMOSIS INVERSA
a. Agua de Alimentación
SDI*
FLUX1
%DE CAIDA DE FLUJO/AÑO
De Superficie 3 - <5 8-14 gfd 1 7.3 - 9.9 1 De Pozo <3 14-18 gfd 4.4 - 7.3 1 De Osmosis Inversa 0 20-30 gfd 2.3 - 4.4 (Estos son lineamientos generales. Siempre debe tomarse en consideración el análisis del agua y la aplicación total) *SDI = Indice de Ensuciamiento (Silt Density Index). Medida de sólidos suspendidos en el agua de alimentación comentada anteriormente. FLUX = La Capacidad de Flujo del agua producto a través de la filtrac ión de flujo cruzado, normalmente dada en términos de unidades por tiempo y filtración del área de la membrana, es decir GPD por pie cuadrado del área de superficie de la membrana = GFD.
1
b. Compensación de SDT (Sólidos Disueltos Totales): Por cada 1,000 ppm, deben superarse 11 psi de presión osmótica. Ejemplo: Una Osmosis Inversa de 1,800 GPD está operando a 150 psi con 500 ppm de SDT. Si los SDT se incrementan a 1,500 ppm, el incremento en la presión para mantener la misma salida sería de aproximadamente 161 psi.
34
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D c. Compensación por Temperatura: A medida que la temperatura disminuye, el agua se vuelve más densa o su viscosidad se incrementa y las capacidades de flujo caen. Una disminución de un grado centígrado significa una caída aproximada de un 5.4% en la capacidad de flujo (3% por cada °F). La presión de la bomba se incrementa en aproximadamente 2.16 psi por grado centígrado abajo de 25oC (77oF) (1.2 psi por cada °F).
d. Consideraciones: Agua de Alimentación: Análisis, gpm y tamaño de tubería. (Ver también la forma para seleccionar el tamaño en la siguiente página). PreTratamiento: Filtros, suavizadores, químico o mecánico. Bombas de Alta Presión: Voltaje, acero inoxidable, fierro vaciado o latón. Instrumentación y Controles: Manual/automático, medidores de flujo, nivel de presión y sensores, etc. Almacenamiento de Agua Producto: Fibra de vidrio, polietileno, presión, atmosférico. Unidad de Limpieza: Limpiar en el lugar, unidad de limpieza, o enviarla a limpiar fuera.
B. OSMOSIS INVERSA INFORMACION PARA SELECCION DE TAMAÑO 1)
Análisis del Agua - ( mg/l o ppm como CaCO3 ) Calcio – Ca Magnesio - Mg Sodio - Na Fierro - Fe Manganeso - Mn Bario - Ba Turbidez Otro
_______________ _______________ _______________ _______________ _______________ _______________ _______________ _______________
Alcalinidad - HCO3 Sulfato - SO4 Cloruro - Cl Sílice - SiO2 Nitratos - NO3 Bióxido de Carbono - CO3 Orgánicos Otro
_______________ _______________ _______________ _______________ _______________ _______________ _______________ _______________
SDT* SDI**
_______________ _______________
Cloro Libre - Cl2 pH
_______________ _______________
*Sólidos disueltos totales **Indice de Densidad de Sedimentación
2)
Temperatura del Agua de Alimentación ________________ oF o _______________ oC.
3)
Producto (Permeado) Requerido _________ ( gpd ) x .052 = ___________ ( gph )
(oC x 9/5) + 32 = oF o bien 5/9 x (oF - 32) = oC)
_________ ( gph ) x .017 = ___________ ( gpm )
4)
Presión del Agua de Alimentación ____________ ( psi )
5)
Calidad Deseada del Agua Producto _______________ ( SDT ) y/o el Contaminante que deberá reducirse _______________ a un nivel de _____________ ( ppm ).
6)
Aplicación: _____________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________
7)
Tipo de Pretratamiento: _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________
35
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D C. OSMOSIS INVERSA OPERACION Y DESEMPEÑO 1. CAPACIDADES DE LOS SISTEMAS DE OSMOSIS INVERSA Un Sistema de Osmosis Inversa consiste de Pre-tratamiento, la unidad de ósmosis inversa y en algunos casos Posttratamiento, dependiendo del uso final del agua de ósmosis inversa. La filtración con un post-tratamiento de Carbón Activado se utiliza cuando el sistema va a suministrar agua potable (de ciudad). La membrana de ósmosis inversa no puede tolerar altas concentraciones de hierro, manganeso, sulfuro de hidrógeno, dureza, ni turbidez. Por lo tanto, el pre-tratamiento es esencial para el desempeño del sistema de OI. Una unidad de OI combinada con filtración de Carbón Activado es capaz de reducir todo el espectro de impurezas encontradas en el agua potable, incluyendo contaminantes orgánicos e inorgánicos. Las membranas de OI más populares son las de el Compuesto de Película Delgada de Poliamida (TFC) y las de Triacetato de Celulosa (CTA). Las membranas CTA son utilizadas para unidades de agua potable para residencias si el pH está dentro de los límites, así como en la industria farmacéutica, donde se utiliza la inyección de cloro para mantener bajos conteos de bacterias, los cuales representan una consideración primaria. Las membranas TFC son las más ampliamente utilizadas debido a sus muy altos porcentajes de rechazo y sus altas capacidades de flujo. La tabla a continuación muestra una comparación de las membranas CTA yTFC.
TABLA DE COMPARACION ENTRE MEMBRANAS CTA Y TFC TriAcetato de Celulosa (CTA) Máx.Temp. de Operación Máx.Turbidez en la Alimentación Tolerancia de Cloro Libre Continuo Sanitización (30 mins.) Rango del pH Operación Continua Exposición por un corto tiempo Indice de Ensuciamiento (Silt Density Index) (máx.)
Compuesto de Película Delgada (TFC)
35oC (95oF) < 1 UNT
45oC (113oF) < 1 UNT
1 ppm 30 ppm
< 0.1 ppm N/A
5 - 5.6 3-8 < 5 SDI
2 - 11 1 - 12 <5 SDI
La ósmosis inversa es una tecnología de separación por medio de una membrana, pero no puede hacer una completa separación del 100% de los contaminantes. Los rechazos de contaminantes dependerán del tipo de contaminante y del tipo de membrana de OI que se esté utilizando. Pueden lograrse rechazos de membrana del 70 al 99.99%, pero nunca del 100%. Muchos presuponen que las bacterias y los virus son totalmente rechazados por las membranas de OI. Se han medido rechazos de bacteria del 99.7 al 99.9999% en membranas en es piral, dependiendo de la calidad del elemento de la membrana. Pero no se pudo demostrar un rechazo perfecto del 100% de las bacterias. La tabla que aparece a continuación nos brinda porcentajes aproximados de rechazo de contaminantes por medio de una membrana de ósmosis inversa. El porcentaje debe utilizarse sólo como un referencia y nos da un rango general de eliminación de cada ion. Estos porcentajes de rechazo no deberán interpretarse como una garantía, ya que la química del agua de alimentación, la temperatura y los SDT varían en cada abastecimiento de agua
VER TABLA EN LA SIGUIENTE PAGINA.
36
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D
PORCENTAJES APROXIMADOS DE RECHAZO DE VARIOS CONTAMINANTES POR MEDIO DE OSMOSIS INVERSA Ion
% de Rechazo
Aluminio 97- 98 Amonio 85 - 95 Bacterias 99+ Borato 40 -70 Boro 60 - 70 Bromuro 93 - 96 Cadmio 95 - 98 Calcio 95 - 98 Cianuro 90 - 95 Cloruro 90 - 95 Cobre 97 - 98 Comps.Orgánicos Volátiles 70 - 80 Cromato 90 - 97 Dureza (Ca y Mg) 95 - 98 Fierro 97 - 98 Fluoruro 93 - 95 Fosfato 97 - 98 Insecticidas 97 - 99
Ion Magnesio Manganeso Mercurio Niquel Nitrato Orgánicos Ortofosfato Plata Plomo Polifosfato Potasio Radioactividad Silicato Sílice Sodio Sulfato Tiosulfato Zinc
% de Rechazo 95 - 98 97 - 98 95 - 97 97 - 98 92 - 95 98 - 99 + 98 - 99 95 - 97 94 - 98 98 - 99 94 - 97 95 - 98 94 - 96 85 - 90 94 - 98 97 - 98 97 - 98 97 - 99
Los porcentajes de rechazo que aparecen arriba están basados en 200 psi y 25 oC (77oF). La información contenida en esta tabla deberá utilizarse sól o para referencia y no deberá consid erarse como una garantía ya que la química del agua, la temperatura y los SDT varían con cada abastecimiento de agua.
37
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D D. OBSTRUCCION DE LA MEMBRANA La obstrucción de la membrana es el problema más crítico al que se enfrentan los sistemas de ósmosis inversa. La obstrucción de la membrana ocurre cuando los compuestos químicos se precipitan sobre la superficie de la membrana y tapan los poros. Un adecuado pretratamiento es esencial para prevenir la obstrucción de la membrana. Las fuentes de obstrucción son las siguientes: 1)
Precipitación de hierro y manganeso. Si el agua de alimentación contiene hierro ferroso o manganeso disueltos, es altamente probable que se oxiden en óxidos insolubles de hierro férrico o de manganeso, los cuales obstruyen rápidamente la membrana. El agua de alimentación deberá contener menos de 0.05 ppm de hierro y menos de 0.02 ppm de manganeso.
2)
Incrustación de los contaminantes del agua cruda después de la concentración en la membrana. Los contaminantes del agua de alimentación se concentran en la membrana, lo cual puede exceder los límites de solubilidad de ciertos compuestos químicos, dando por resultado la precipitación de los compuestos. Este precipitante puede ser removido por el flujo del concentrado; por lo tanto, si existe el potencial de precipitación, esto no significa que la membrana se obstruirá. Sin embargo, si el concentrado es detenido por un concentrado sobresaturado, eventualmente la membrana quedará obstruida. Los compuestos encontrados normalmente en el agua cruda que pueden ocasionar obstrucción son: Carbonato de Calcio, Sulfato de Calcio, Sulfato de Bario, Sulfato de Estroncio y Sílice. Básicamente existen tres maneras de prevenir la incrustación: a) Reducir la recuperación hasta el punto en el cual no se excedan los límites de solubilidad b) Eliminación de uno de los iones que forman los compuestos. c) Convertir uno de los iones a nuevos compuestos por medio de dosificación química.
3)
Obstrucción de la membrana con sólidos suspendidos. Los sólidos suspendidos obstruirán los canales de agua de alimentación de la membrana. Normalmente éstos son imposibles de remover debido a su insolubilidad en las soluciones químicas de limpieza. El agua de alimentación no debe contener sólidos suspendidos; por lo tanto, debe haber una filtración de 1 a 5 micrones previa a la membrana.
4)
Precipitación de materiales coloidales. Los coloides son la fuente de obstrucción más peligrosa, dado que un análisis de agua estándar no revelará la contaminación por coloides. Los coloides son partículas más grandes que las moléculas, pero no lo suficientemente grandes como para ser vistas a través de un microscopio convencional. Cualquier coloide de menos de 1 micrón debe ser considerado como una amenaza para la membrana. Los coloides se componen de partículas de arcilla (o barro) mezcladas con ácidos orgánicos y microorganismos. A la medición de la cantidad de contaminación por coloides se le denomina Indice de Ensuciamiento o Indice de Densidad de Sedimentos (Silt Density Index SDI). Los procedimientos detallados los proporciona la American Society for Testing and Materials (ASTM) bajo el número D 4189-82 “Método de Prueba Estándar para el Indice de Ensuciamiento (SDI) del Agua” y puede resumirse como sigue:
Una muestra del agua es pasada a través de un filtro de 0.45 micrones a una presión constante de 30 psi, y se registra el tiempo que tardan 500 ml para fluir a través del filtro de 47 mm de diámetro. El SDI se calcula a partir del porcentaje de obstrucción. La prueba debe hacerse en el sitio. El aparato de la prueba se muestra en el dibujo que aparece en la siguiente página.
38
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D
Válvula de Bola Manual Regulador de Presión
Indicador de Presión
Filtro de 0.45 micrones
Medidor del SDI Tomar nota de que todas las partes en contacto con el líquido deben estar hechas de acero inoxidable de alta calidad o de plástico para evitar la contaminación por corrosión. Además de los componentes que aparecen en la ilustración, se requiere lo siguiente: un Cilindro Graduado de 500 ml, un Reloj de Segundos Muertos y un Termómetro de vidrio (adecuado para medir la temperatura del agua y que se pueda leer lo más cercano a 1 oC). Un valor máximo de SDI de 5 es lo recomendado para la mayoría, si no es que para todos, los elementos de Osmosis Inversa. Una obstrucción coloidal mínima ocurre a niveles por abajo de este límite. Los procedimientos de prueba SDI completos se incluyen en la sección Información Técnica de este Manual de Ingeniería.
5)
Contaminación por Desarrollo Biológico. Las bacterias son capaces de adherirse y desarrollarse sobre las superficies de la membrana. Su desarrollo y sus derivados son capaces de obstruir la membrana. Las membranas de Triacetato de Celulosa son destruídas por el desarrollo bacterial, en tanto que las membranas de Compuesto de Película Delgada de Poliamida son resistentes al ataque bacterial, pero el desarrollo lamoso obstruye la superficie de la membrana. Eventualmente, el desarrollo bacterial penetra la membrana y contamina el agua producto.
----------------------------------
E. PRETRATAMIENTO El pretratamiento es esencial para prevenir la obstrucción de la membrana. A continuación se mencionan varios tipos de pretratamientos que pueden utilizarse para combatir la obstrucción de la membrana provocada por los contaminantes enlistados bajo obstrucción de membrana. Todos los sistemas de ósmosis inversa se surten con prefiltros de 5 micrones para eliminar la turbidez de la fuente del agua.
1)
Clorinación, Retención y Desclorinación. Se requiere una alimentación de cloro con un tiempo de contacto de 20 a 30 minutos para prevenir la contaminación bacterial de la membrana. Las membranas de Triacetato de Celulosa deben ser protegidas del ataque bacterial. Las bacterias pueden destruir la membrana. Por lo tanto, se requiere que el agua sea clorada. Por otra parte, el Compuesto de Película Delgada de
39
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Poliamida no es susceptible al ataque bacterial., sin embargo, el desarrollo bacterial y sus derivados obstruyen la membrana. El cloro libre no debe estar contenido en el agua de alimentación porque esto acorta la vida de la membrana. Por lo tanto, si hay bacterias presentes en el agua de alimentación, deberá emplearse una alimentación de cloro seguida por un tiempo de retención y luego una filtración de carbón activado, sin importar el tipo de membrana que se utilice.
2)
Alimentación Acida. La alimentación ácida se utiliza principalmente sólo en grandes sistemas de ósmosis inversa comerciales o industriales debido al gasto y a las restricciones del manejo del ácido. La alimentación ácida se utiliza para limitar los problemas por incrustaciones asociados con las sales de calcio en el agua de alimentación. Cuando se agrega ácido clorhídrico o sulfúrico al agua de alimentación, parte del bicarbonato se convierte en bióxido de carbono libre. De este modo, una concentración más alta de bicarbonato de calcio puede quedarse en la solución. La mayor desventaja es que el bióxido de carbono pasa a través de la membrana hacia el agua producto haciéndola muy agresiva. Normalmente, el bióxido de carbono es removido por medio de desgasificación para volver a n eutralizar el agua.
3)
Alimentación de Polifosfato e Inhibidores de Incrustación.
El polifosfato (Hexametafosfato de Sodio) también se puede utilizar para evitar que las sales de calcio se incrusten en la membrana. Debe utilizarse el agua producto de la ósmosis inversa para mezclar la solución de polifosfato, porque el polifosfato hará reacción con el agua cruda para producir fosfato de calcio, el cual se precipita justo en el tanque de mezclado. Debe hacerse una solución fresca de polifosfato diariamente. Siempre que se detenga el flujo del agua de alimentación, la membrana debe enjuagarse con agua libre de fosfato para prevenir la precipitación de las sales de calcio hacia la superficie de la membrana. Normalmente la precipitación del sulfato de calcio no es un problema en agua de alimentación que contenga menos de 1500 mg/l SDT. El bicarbonato de calcio requiere una cierta cantidad de bióxido de carbono libre en el agua para poder permanecer disuelto. Cuando el bióxido de carbono libre fluye a través de la membrana hacia el agua producto, quedan cristales de carbonato de calcio sobre la superficie de la membrana. El polifosfato debe alimentarse a una dosificación de 10 mg/l. Además del polifosfato, también existen otra serie de productos que sirven de inhibidor de incrustaciones, hablar a Grupo Novem.
4)
Coagulación, Floculación y Sedimentación. A la coagulación, floculación y sedimentación se le llama comúnmente clarificación (o aclaración), y es el único pretratamiento realista para los coloides. Los coloides son substancias gelatinosas que se componen de partículas finamente divididas suspendidas en el agua. Tienen carga negativa, de manera que tienden a repelerse unas a otras, en vez de formar partículas más grandes. La coagulación involucra neutralizar las cargas negativas con un polielectrolito catiónico, de manera que las partículas ya no se repelan. Una vez que las cargas son neutralizadas, las partículas empiezan a chocar unas con otras y a crecer en tamaño formando masas lanuginosas. A este proceso se le conoce como floculación. El proceso final de la clarificación es la sedimentación o filtración mecánica. Un filtro multicama es ideal para este propósito, brindando altas capacidades de flujo de servicio con bajas caídas de presión, y una eliminación de hasta 10 micrones.
5)
Suavizado. Puede impedirse la incrustación de calcio, bario y estroncio al suavizar el agua. Si el agua suave es concentrada por una membrana de ósmosis inversa, el valor del pH se incrementa y puede exceder los 7.5 en el concentrado. El suavizado se recomienda como pretratamiento para las membranas de compuesto de película delgada de poliamida, a menos que el contenido de sal en el agua sea muy alto. Al suavizar el agua también se estabilizan los coloides y se impide la coagulación. Los iones de sodio reemplazan a los iones de valencia más alta e incrementan la capa protectora en la membrana. Los fabricantes de la membrana de ósmosis inversa permiten valores más altos del SDI en agua de alimentación suavizada que en agua de alimentación no tratada.
40
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D F. DESINFECCION DE LA MEMBRANA A las membranas de Compuesto de Película Delgada (TFC) no las descomponen los ataques bacteriales como sucede con las membranas de Triacetato de Celulosa (CAT). Sin embargo, un desarrollo lamoso sobre la superficie de la membrana puede tapar u obstruir la membrana. Durante períodos largos de paro de operación o de almacenamiento los elementos deben ser sumergidos en una solución bacteriostática para impedir el desarrollo de bacterias. Si el usuario final requiere de agua libre de bacterias, el sistema debe ser enjuagado periódicamente con un desinfectante. Los desinfectantes utilizados para almacenamiento de largo plazo difieren de los que se utilizan para desinfección periódica. 1)
Paro de operación y Almacenamiento de Largo Plazo. Los paros de operación de hasta una semana requieren que la membrana se llene con 0.33 onzas/gal de solución acuosa de metabisulfito de sodio y que el pH se ajuste a 3.5 con ácido clorhídrico. El almacenamiento de largo plazo requiere que se llene la membrana con una solución que se prepara agregando 32 onzas de glicerina y 1.37 onzas de metabisulfito de sodio a 1 galón de agua.
2)
Desinfección Periódica. El químico más adecuado para la desinfección periódica es un peróxido de hidrógeno al 0.1%. Se recomienda que la solución de peróxido de hidrógeno sea utilizada una vez por semana, que la temperatura máxima sea de 77 oF (25oC) y que el tiempo máximo de contacto sea de 20 minutos. Sin embargo, si la desinfección se hace sólo una vez al mes, entonces el tiempo de contacto debe incrementarse por un factor de cuatro, a 80 minutos. Debe tomarse nota de que el uso continuo del peróxido de hidrógeno en la concentración arriba citada descompondrá la membrana. El formaldehido también se puede utilizar como un desinfectante periódico, sin embargo no debe utilizarse hasta que la membrana esté totalmente saturada con agua (un proceso que usualmente se lleva entre 6 y 24 horas). Las soluciones de formaldehido al 0.5 a 3.0% se utilizan para propósitos de desinfección. La primera vez que se utilice el formaldehido, se experimentará una caída del 5-10% en la productividad, y ésta es una pérdida permanente. Las subsecuentes desinfecciones resultan en una pérdida temporal de producción del 5-10%, la cual se recupera después de 2 a 4 horas. El cloro o los compuestos que contengan cloro no son recomendados para desinfección de membranas de Compuesto de Película Delgada, sin embargo las membranas de TriAcetato de Celulosa pueden desinfectarse con hasta 10 ppm por 30 minutos.
--------------------------------------------
G. LIMPIEZA DE LA MEMBRANA Se recomienda la limpieza de la membrana cuando sea más económico limpiarla que reemplazarla. Las pequeñas membranas de agua potable generalmente son reemplazadas más que limpiadas. La frecuencia de la limpieza de las membranas más grandes depende del pretratamiento del agua de alimentación y la composición del agua de alimentación. La obstrucción de las membranas está asociada con una disminución en la productividad y en la calidad, así como en un incremento en la caída de la presión a través de los elementos. Una reducción del 10-15% ya sea en la productividad o en la calidad del agua es indicativo de que se requiere la limpieza. Es importante recordar que un cambio en la temperatura del agua de alimentación, en el contenido m ineral o en la presión, afectará también la calidad del agua producida, la cantidad de agua producida y la caída de presión a través de la(s) membrana(s). Los procedimientos de limpieza deben seguirse cuidadosamente, ya que un químico equivocado o una concentración equivocada p ueden destruir la membrana.
41
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D 1. TABLA DE SOLUCIONES QUIMICAS PARA LIMPIAR CONTAMINANTES PEGADOS A LA MEMBRANA Al utilizar cualquiera de los químicos enlistados abajo, seguir los procedimientos de seguridad que vienen en el envase del químico. Si existen dudas, comunicarse con el proveedor del químico con respecto al manejo y al desecho. Asegurarse de que todos los químicos estén bien disueltos y bien mezclados antes de recircularlos a través de la membrana. No exceder una temperatura de la solución de 50 oC (122oF) si el pH es de 2-10, o de 35 oC (98oF) si el pH es de 10-11, o si el pH es de 11-12 no exceder los 30oC (86oF). La solución de limpieza es recirculada a través de la membrana a una capacidad de flujo de 3-5 gpm para membranas de 2.5” de diámetro, 8 -10 gpm para membranas de 4” de diámetro, y 30 -40 gpm para membranas de 8” de diámetro. La presión durante la limpieza debe mantenerse entre 20 y 60 psi. La membrana debe enjuagarse con agua producto de OI hasta que el agua corra clara por al menos 10 minutos después de la limpieza. El agua producto debe dirigirse hacia el drenaje también durante este tiempo. Inicialmente, la unidad debe ser operada a presiones y flujos reducidos para asegurarse de que todos los químicos de limpieza hayan sido enjuagados de la membrana antes de reanudar con las presiones de operación y las capacidades de flujo normales. La siguiente tabla muestra los diferentes químicos que se utilizan para limpieza y los contaminantes que son removidos de la membrana.
QUIMICO PARA LIMPIEZA Acido Cítrico - C3H4(OH)(CO2H) 3 0.5-1.0% ajustar el pH a 4.0 con hidróxido de sodio (NaOH) - Mezclar 17.0 lbs de Acido Cítrico con 0.45 cuartos de galón de detergente líquido no-iónico concentrado y 100 gals de agua producto de OI Tripolifosfato de Sodio + Acido etileno diamino tetracético de Sodio (EDTA) Ajustar el pH a 7.5 con ácido sulfúrico (H2SO4) - Mezclar 17.0 lbs de Tripolifosfato con 7.0 lbs de Sodio EDTA, 0.43 cuartos de galón de detergente líquido no-iónico concentrado y 100 gals de agua producto de OI Tripolifosfato de Sodio + Duodecilbenceno sulfonado de Sodio Ajustar el pH a 7.5 con ácido sulfúrico (H2SO4) - Mezclar 17.0 lbs de Tripolifosfato de Sodio y 2.13 lbs de Duodecilbenceno sulfonado de Sodio y 100 gals de agua producto de OI Hidróxido de Sodio + Acido etileno diamino tetracético de Sodio (EDTA) Mezclar 0.1% por peso de Hidróxido de Sodio (NaOH) con 0.1% por peso de Acido etileno diamino tetracético de Sodio (EDTA) (Na-EDTA). Corregir el pH a 12.0, 86oF (30oC) máx. Acido Clorhídrico (HCl) Mezclar 0.3-0.5% por volumen de Acido Clorhídrico. Diluir con agua producto de OI y luego ajustar el pH a 4.0 con hidróxido de sodio.
CONTAMINANTE Sales Inorgánicas - Carbonatos y Fosfatos Carbonato de Calcio - CaCO 3 S Sulfato de Bario - BaSO 4 Oxidos de Metales - tales como Oxido de Fierro, Oxido de Cobre u Oxido de Niquel Coloides Mixtos - tales como fierro, orgánicos y silicatos Sulfato de Calcio - CaSO4 Películas Biológicas - Orgánicos
Bacterias
Sílice Películas Biológicas - Orgánicos
Sales Inorgánicas - Carbonatos y Fosfatos Carbonato de Calcio - CaCO 3 Sulfato de Bario - BaSO 4 Sulfato de Calcio - CaSO 4
42
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Acido Fosfórico (H 3PO4) Mezclar 0.1-0.5% por volumen de Acido Fosfórico. Diluir con agua producto de OI y luego ajustar el pH a 4.0 con hidróxido de sodio.
Hidrosulfito de Sodio (Na 2S2O4) Mezclar 2.0-4.0% de solución por peso de Hidrosulfito de Sodio y agua producto de OI
Sales Inorgánicas - Carbonatos y Fosfatos Carbonato de Calcio - CaCO 3 Sulfato de Bario - BaSO 4 Oxidos de Metales - tales como Oxido de Fierro, Oxido de Cobre u Oxido de Niquel Oxidos de Metales - tales como Oxido de Fierro, Oxido de Cobre u Oxido de Niquel
Nota: Los criterios arriba citados fueron tomados de información suministrada por Hydranautics, Desal y Filmtec. Al intentar limpiar una membrana debe consultrarse al fabricante de la misma y deben seguirse los procedimientos de limpieza para esa membrana en particular. La lista arriba citada no pretende ser completa, existen numerosos agentes limpiadores disponibles en el mercado; pero la mayoría son alguna forma de los químicos arriba mencionados. Preguntar en Novem por productos comerciales disponibles epeciales para limpieza de membranas.
2. EQUIPO DE LIMPIEZA SUGERIDO El equipo de limpieza mostrado en el diagrama de esta página necesita manejar tanto soluciones ácidas como alcalinas, por lo tanto deben seleccionarse materiales adecuados para este propósito. El procedimiento de limpieza es más efectivo cuando se aplica a una temperatura elevada. No se recomienda utilizar una temperatura de limpieza abajo de 15oC (59oF), debido a la baja velocidad de limpieza a bajas temperaturas. El tanque de mezclado debe construirse de polietileno o de fibra de vidrio, debe tener una abertura de acceso en la parte superior del tanque, así como las aberturas laterales mostradas en el diagrama. El tamaño del tanque de mezclado se determina de acuerdo al tamaño del sistema de OI que se va a limpiar. La bomba centrífuga debe ser fabricada de un material resistente a la corrosión también, y debe seleccionarse para mantener una presión entre 20 y 60 psi. Las capacidades de flujo son determinadas por el tamaño de la membrana según lo indicado en la página 40. Es recomendable instalar medidores de flujos, válvulas e indicador de presión para poder controlar adecuadamente las presiones y las capacidades de flujos. Nunca exceder una velocidad de 10 pies/segundo (3.04 m/seg) a través de la tubería.
43
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D
Diagrama de Flujo del Sistema de Limpieza 1) 2) 3) 4) 5) 6)
Tanque Mezclador Control de Temperatura Interruptor de Bajo Nivel Filtro Malla 100 Bomba Filtro de 5-10 Micrones
7) Calentador de Inmersión 8) Manómetro de Dif.de Presión 9) Indicador de Flujo 10) Transmisor de Flujo 11) Indicador de Presión 12) Válvula de la Bomba de Recirc.
13) 14) 15) 16) 17) 18)
Indicador de Temperatura Vál.de Control de Flujo Válvula de Concentrado Válvula de Agua Producto Vál.de Entrada Ag.Prod. Vál.de Drenaje del Tanque
3. PROCEDIMIENTOS DE LIMPIEZA RECOMENDADOS La solución de limpieza debe ser bombeada en la membrana a las siguientes capacidades de flujo: si la membrana es de 2.5” de diámetro la capacidad de flujo debe ser de 1.5 -2.5 gpm; si la membrana es de 4” diám. la capacidad de flu jo debe ser de 4-5 gpm; o si la membrana es de 8” de diám. entonces la capacidad de flujo debe ser de 15 -20 gpm. Estas capacidades de flujo son aproximadamente la mitad de las capacidades de recirculación durante el proceso de limpieza. La presión debe reducirse hasta el punto en que no se produzca ningún permeado durante el proceso de llenado. Descargar el concentrado al drenaje hasta que la solución química sea detectada, luego abrir la válvula y empezar el proceso de recirculación. Recircular la solución a través de la membrana hasta que se estabilice la temperatura, luego apagar la bomba y dejar la membrana remojando durante la noche (8 horas). La temperatura puede mantenerse por medio de recirculación lenta (aproximadamente .5 gpm para membranas d e 2.5”, 1.0 gpm para membranas de 4” y 4.0 gpm para membranas de 8”). Incrementar la velocidad de recirculación después de 10-15 horas a las siguientes capacidades de flujo: 3-5 gpm para membranas de 2.5” diám., 8 -10 gpm para membranas de 4” diám. o 30 -40 gpm para membranas de 8” diám. Mantener las capacidades de flujo altas durante 30-60 minutos. No permitir que la caída de presión a través de las membranas exceda de 20 psi. Después, enjuagar el químico de limpieza de la membrana utilizando agua de alimentación. Nota: si se está limpiando con ácido, monitorear el pH de la solución y no permitir que se incremente a más de 0.5 unidades de pH.
44
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D VI. CALCULANDO LA CONCENTRACION DE LA SOLUCION QUIMICA Y SELECCIONANDO LA BOMBA DE DOSIFICADORA DE QUIMICOS La siguiente tabla muestra ciertos contaminantes que pueden tratarse por medio de inyección química y muestra también los químicos que pueden utilizarse para este tratamiento. Seleccionar el contaminante que se va a tratar, la forma en que está expresada la concentración del contaminante en el análisis del agua (gpg o ppm) y el tipo de químico que desea utilizarse como tratamiento. La tabla además da la forma del tratamiento químico según lo surte el fabricante, la concentración máxima de la solución y el Factor de Cálculo que se utiliza en las siguientes fórmulas. La fórmula A se utiliza para calcular la concentración de la solución del químico que se va a inyectar en el agua. Después de que se ha calculado la concentración de la solución, puede seleccionarse la bomba de alimentación química utilizando la fórmula B.
A. TABLA DE TRATAMIENTO QUÍMICO CONTAMINANTE Hierro (Fe)
CONC. TRATAMIENTO EXPRESADA QUIMICO EN ppm 5-1/4% de Cloro Líquido 12-1/2% de Cloro Líquido 15% de Cloro Líquido Permanganato de Potasio
FORMA DEL TRAT.QCO.
CONCENTRACION FACTOR MAX.DE SOLUCION DE CALCULO
Líquido Líquido Líquido Polvo
128 onzas líqs. / galón 51 onzas líqs. / galón 38 onzas líqs. / galón 6 onzas secas / galón
650 1600 1660 10700
Azufre de Acido Sulfhídrico (H2S)
ppm
5-1/4% de Cloro Líquido 12-1/2% de Cloro Líquido 15% de Cloro Líquido Permanganato de Potasio
Líquido Líquido Líquido Polvo
128 onzas líqs. / galón 51 onzas líqs. / galón 38 onzas líqs. / galón 6 onzas secas / galón
100 250 290 4000
Bajo pH (CO2)
ppm
50% de Sosa Cáustica Hojuelas de Sosa Cáustica Carbonato de Sodio
Líquido Hojuelas Hojuelas
53 onzas líqs. / galón 32 onzas secas / galón 16 onzas secas / galón
6600 8200 3100
Bajo pH (CO2) gpg como CaCO3 50% de Sosa Cáustica Hojuelas de Sosa Cáustica Carbonato de Sodio
Líquido Hojuelas Hojuelas
53 onzas líqs. / galón 32 onzas secas / galón 16 onzas secas / galón
440 550 210
Turbidez
gpg
Alumbre para Filtros Alumbre Potásico Alumbre de Amonio
Hojuelas Hojuelas Hojuelas
8 onzas secas / galón 8 onzas secas / galón 8 onzas secas / galón
72 220 220
Corrosión
ppm
Silicato de Sodio Hexametafosfato de Sodio
Líquido Granular
32 onzas líqs. / galón 50 onzas secas / galón
310 6400
Líquido Líquido Líquido
20 onzas líqs. / galón 3 onzas líqs. / galón 64 onzas líqs. / galón
600 440 440
Alcalinidad
gpg como CaCO3 Acido Muriático a 20oBaumé Acido Sulfúrico a 66 oBaumé Acido Fosfórico al 50%
B. CALCULANDO LA CONCENTRACION DE LA SOLUCION QUIMICA Seleccionar la bomba de alimentación química requiere que se calcule primero la Concentración de la Solución. Se requieren cuatro (4) cosas para calcular la Concentración de la Solución del químico que se va a inyectar en el abastecimiento de agua.
45
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D 1)
La Concentración del Contaminante. Esta puede encontrarse en un análisis del agua y debe expresarse en ppm o gpg según lo indicado en la segunda columna de la Tabla de Tratamiento Químico de la página anterior. 2) El Uso de Agua Tratada Entre Rellenados del depósito del químico debe conocerse. Si el depósito debe llenarse cada día, entonces los galones de agua tratada requerida por día debe conocerse. Si el depósito debe llenarse una vez a la semana, entonces debe conocerse el uso semanal. 3) Se requiere el Factor de Cálculo de la Tabla de Tratamiento Químico. Buscar el contaminante en la primera columna, luego elegir el tratamiento químico en la tercera columna y seguir la línea hasta la última columna, que es el Factor de Cálculo. 4) Elegir la Capacidad del Depósito en Galones del tanque químico que se vaya a utilizar para mezclar el Tratamiento Químico. Se requiere el tamaño del tanque en galones. Entrar los valores de los cuatro puntos anteriores en la Fórmula A que aparece abajo para obtener la Concentración de la Solución que debe estar presente en el depósito químico para la bomba de alimentación química. No exceder la Máxima Concentración de la Solución mostrada en la Tabla de Tratamiento Químico.
Fórmula A: (Concentración del Contaminante) x (Uso de Agua entre Rellenados) ------------------------------------------------------------------------------------------- =Concentración de (Factor de Cálculo) x (Capacidad del Depósito en Galones) la Soluc ión
C. SELECCIONANDO EL TAMAÑO DE LA BOMBA DE DOSIFICACION QUIMICA Las bombas de dosificación química se especifican normalmente por la salida máxima de la bomba en forma de galones por día (gpd). Utilizar la Fórmula B para obtener la programación de la bomba de alimentación en galones por día; esto se utilizará para seleccionar el tamaño de la bomba. La Capacidad del Flujo del Agua Tratada en GPM debe utilizarse en la ecuación. Esta es la capacidad de la bomba de pozo o puede calcularse utilizando las TABLAS DE CALCULO DE LA CAPACIDAD DE FLUJO. La Concentración del Contaminante, la Concentración de la Solución y el Factor de Cálculo de la Fórmula A deben utilizarse también en la Fórmula B.
Fórmula B: (Capacidad de Flujo en GPM) x (Concentración del Contaminante) x (1440) Programación ---------------------------------------------------------------------------------------------------- = de la (Concentración de la Solución) x (Factor de Cálculo) Bomba de A limentación
Ahora ya podemos seleccionar el tamaño de la bomba de alimentación. Las bombas de alimentación química tienen un rango en galones por día (litros por día) en el cual se pueden programar. El tamaño adecuado de bomba de dosificación química tendrá la programación que se calculó justo enmedio de su rango. La Concentración de la Solución deberá modificarse de ser necesario para permitir que la bomba química opere en su rango medio.
D. CALCULANDO LA CONCENTRACION QUIMICA EN PPM La concentración química en ppm puede utilizarse también para seleccionar el tamaño de la bomba de alimentación química. Si se conoce el porcentaje de la concentración o las onzas por galón de concentración , entonces los dos factores de conversión que aparecen abajo pueden utilizarse para convertir a partes por millón (ppm). 1)
% de la solución x 10,000 = ppm
2)
onzas / galón x 7,812.5 = ppm 46
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D El tamaño de la bomba de alimentación química puede seleccionarse ahora con la Fórmula C que aparece abajo. La Fórmula C dará la capacidad de bombeo requerida en Galones por Día (GPD) al igual que la Fórmula B. Tomar nota que el cloro residual o el polifosfato residual debe sumarse al nivel de Concentración del Contaminante al calcular la Programación de la Bomba de Alimentación.
Fórmula C: (Capacidad de Flujo en GPM) x (ppm del Contaminante) x (1440) --------------------------------------------------------------------------------------- =Programación (Concentración de la Solución en ppm) de la Bom ba de A limentación
La Programación de la Bomba de Alimentación será dada como Galones por Día.
E. REQUERIMIENTOS DE DOSIFICACION QUIMICA La siguiente tabla debe utilizarse sólo como una guía para la cantidad de químico requerido para tratar el contaminante enlistado. CONTAMINANTE
TRATAMIENTO QUIMICO Y CANTIDAD
Hierro
1 ppm de Cloro ó 0.7 ppm de Permanganato de Potasio por 1 ppm de Fierro
Sulfuro de Hidrógeno (H2S)
3 ppm de Cloro ó 0.7 ppm de Permanganato de Potasio por 1 ppm de H 2S
Dureza y Fe de Agua Clara
2 a 5 ppm de Hexametafosfato de Sodio (Polifosfato)
Bajo pH
Elevar el pH a 8.1-8.5 con Carbonato de Sodio o Sosa Cáustica
Corrosión
10 ppm mínimo de Polifosfato
Algas, Bacterias o Lama
3 a 5 ppm de Cloro
Sabor y/u Olor
1 a 3 ppm de Cloro
Reducción de D.B.O.
10 ppm de Cloro
F. PROPORCIONES DE DILUCION QUIMICA Pueden utilizarse las siguientes proporciones de dilución para preparar las soluciones químicas que van a ser alimentadas por la bomba química. Al preparar las soluciones utilizando químicos del tipo seco, leer cuidadosamente todas las instrucciones y dar un tiempo para que se asiente el sedimento de la solución. Separar la solución del sedimento transfiriéndolo a otro contenedor. Al preparar o diluir soluciones fuertemente básicas (soluciones de alto pH) tales como el hipoclorito de sodio, carbonato de sodio, etc., utilizar agua desionizada, destilada o suave, en ese orden de preferencia. Otros diluyentes ocasionarán precipitados, los cuales pueden alojarse en los componentes del sistema de bombeo. Nunca agregar agua al ácido concentrado o soluciones cáusticas, siempre agregar el químico al agua y hacerlo lentamente.
47
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D Hipoclorito de Calcio [ Ca(ClO)2 ] 0.214 lbs por 1 galón de agua = 2.5% = 25,000 ppm Hipoclorito de Sodio [ NaOCl ] 0.926 lbs por 1 galón de agua = 10% = 100,000 ppm 5-1/4% de Cloro Líquido ........= 52,500 ppm 12-1/2% de Cloro Líquido........= 125,000 ppm Acido Muriático (Clorhídrico) [ HCl ] 1 galón por 9 galones de agua = 4% = 40,000 ppm Sosa Cáustica (Hidróxido de Sodio) [ NaOH ] 0.925 lbs por 1 galón de agua = 10% = 100,000 ppm Carbonato de Sodio [ Na2CO3 ] 0.920 lbs por 1 galón de agua = 10% = 100,000 ppm Polifosfato (Hexametafosfato de Sodio) [ NaPO 3 ] 0.5 lbs por 5 galones de agua = 1.2% = 12,000 ppm Permanganato de Potasio [ KMnO 4 ] 0.250 lbs (4 onzas) por 1 galón de agua = 3% = 30,000 ppm 0.125 lbs (2 onzas) por 1 galón de agua = 1.5% = 15,000 ppm
G. EQUIVALENCIAS QUIMICAS 1 galón de ácido muriático = 3.2 lbs de Acido Clorhídrico 8.4 lbs de Acido Sulfámico 12 lbs de Bisulfato de Sodio (monohidratado) 10.3 lbs de Bisulfato de Sodio (anhídrido)
1 libra de Hidróxido de Sodio = 1.3 lbs de Carbonato de Sodio, grado técnico 2.3 lbs de Carbonado de Sodio (58%) 3.1 lbs de Fosfato trisódico, grado comercial
48
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D VII. DESINFECCIÓN ULTRAVIOLETA Y OZONO Los equipos UV tienen la capacidad de desinfectar el agua al aplicar una dosis de radiación ultravioleta que inactiva a los microorganismos al no poderse reproducir por alterarse la información de los genes. Mientras que el ozono oxida la membrana celular de los microorganismos interrumpiendo el intercambio de nutrientes y como consecuencia provoca la muerte de éstos.
A. SELECCION DE LAMPARA ULTRAVIOLETA 1. Lámparas con longitud de onda de 185 Nanómetros: Permiten la trasmisión de luz con longitud de onda de 185 nm así como de 254 nm. Esta lámpara se utiliza típicamente para el control de COT (carbón orgánico total) y produce ozono.
2. Lámparas con longitud de onda de 254 Nanómetros: Impiden la transmisión de longitud de onda de 185 nm utilizando un vidrio o recubrimiento especial en la lámpara. Esta lámpara se utiliza típicamente para desinfección o control de bacterias. La 254 nm se utiliza también para la destrucción de ozono. Para la aplicación como desinfectante es recomendable usar equipos que nos proporcionen la dosis suficiente de radiación UV para la desinfección, que según la ANSI/NSF debe ser de 40 mJ/cm 2 para aguas que no hayan sido previamente desinfectadas como lo es el caso del agua de pozo (Estándar 55, Clase A). Es importante para que esta radiación sea efectiva que el agua sea pretratada para reducir al máximo los sólidos suspendidos, el hierro y la dureza; ya que los sólidos suspendidos hacen sombra a la radiación UV, mientras que el hierro y la dureza obstruyen el paso de la UV p or la camisa de cuarzo al acumularse en esta sus precipitados.
NOTA: Al seleccionar el tamaño de un sistema UV para reducción de COT o destrucción de O 3, debe seleccionarse de 4-8 veces más grande que para la reducción de bacterias.
49
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D B. PREOXIDACION DE OZONO PARA TRATAMIENTO DE FIERRO, MANGANESO Y SULFURO DE HIDRÓGENO (ACIDO SULFHIDRICO) La Selección del Tamaño del Equipo está basada en la cantidad de generación de ozono requerida para reaccionar completamente con el hierro, el manganeso y el sulfuro en solución. Para tratar (típicamente): 1 ppm de Fierro (Fe++) 1 ppm de Marganeso (Mn++) 1 ppm de Sulfuro (S 2)
Cálculo:
requiere de requiere de requiere de
TEORICAMENTE
PRACTICAMENTE
0.43 ppm de Ozono 0.88 ppm de Ozono 0.60 ppm de Ozono
0.50 - 14 ppm de Ozono 1.50 - 0.6 ppm de Ozono 1.50 - 0.5 ppm de Ozono
Flujo de Agua a 20 gpm con 1.5 ppm de hierro y 0.27 ppm de Manganeso Dosificación de Ozono Requerida
1.5 (Fe) x 0.27 (Mn) x Ozono Requerido Dosificación Agregada por Demanda Desconocida Dosificación Total de Ozono Recomendada 1.78 (dosificación)
x
=
20 gpm
x
0.012*
0.43 (O3) = 0.88 (O3)= = = = x
19*
=
0.65 ppm 0.24 ppm 0.89 ppm 0.89 ppm 1.78 ppm 8.12 g/h
*0.012 es la constante para conversión de galones por minuto (gpm) a libras por día (ppd), en tanto que 19 es el número de gramos por hora en libras por día. En este ejemplo, 8.12 g/h es la salida del generador requerida.
Otro ejemplo con diferente método: ¿Cuánto ozono disuelto se requiere para la oxidación completa de agua con 3 mg/l de ion hierro ferroso y 0.5 mg/l de manganeso, a un flujo de 10 gpm? Fórmula: (Flujo de agua en gpm) x (Concentración del contaminante en mg/l) x (Demanda Estoquiométrica) x (Factor de conversión) = Ozono a disolver Factor de Conversión: 0.227 = en gramos/hr 0.0121 = en libras/día (10 gpm) x (3 mg/l Fe) x (0.43 demanda) x (0.227) + (10 gpm) x (0.5 mg/l Mn) x (0.88 demanda) x (0.227) = 3.93 gramos/hora PARA OZONO PARA DESINFECCIÓN VER TABLA DE SECCION VIII, SUBSECCION “J” DE ESTE MANUAL.
50
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D VIII. INFORMACIÓN GENERAL Y TABLAS A. INFORMACION SOBRE QUIMICOS PARA ALIMENTACION Debido a que las condiciones varían, esta información debe utilizarse sólo como una guía . HIPOCLORITO DE CALCIO EQUIVALENCIAS DE MEDIDAS Peso Seco Medidas Caseras* 1/6 de onza 1 cucharadita rasa 1/2 onza 1 cucharada rasa 1 onza 2 cucharadas rasas 8 onzas 16 cucharadas rasas (1 taza) *Estas equivalencias a medidas caseras son sólo valores aproximados dados para conveniencia del usuario. EQUIVALENCIAS UTILES: ACIDOS: 1 galón de ácido muriático (20 Baumé) equivale aproximadamente a: • 3.2 lbs de Acido Clorhídrico • 8.4 lbs de Acido Sulfámico • 12.0 lbs de Bisulfato de Sodio
(monohidrato)
• 10.3 lbs de Bisulfato de Sodio
(anhídrico)
BASES: 1 lb de Hidróxido de Sodio equivale aproximadamente a: • 1.3 lbs de Carbonato de Sodio,
grado técnico
• 2.3 lbs de Carbonato de Sodio
(sosa comercial al 58%)
• 3.1 lbs de Fosfato Trisódico
grado comercial
Polifosfato 1 lb/10 galones...........= 12,000 ppm Cloro líquido 5.25%.. = 52,500 ppm Cloro líq. 12.5%...... = 125,000 ppm Permanganato de Potasio 0.25 lb/galón............= 30,000 ppm Cloro 3 ppm .. /1 ppm de s ulfuro de hidrógeno Cloro 1 ppm ........./1 ppm de fierro Permanganato de Potasio 0.7 ppm.../1 ppm de sulfuro de hidrógeno Máx. solubilidad del KMnO.............. ......= 0.25 lbs/gal de concentración No descuidar la cantidad residual requerida para aplicaciones de cloro.
PREPARANDO SOLUCIONES DE HIPOCLORITO DE CALCIO Para aplicaciones que requieren de concentraciones específicas medidas en ppm o en un porcentaje de cloro disponible. Seguir estas sencillas instrucciones: Como una medida de seguridad, preparar sólo la cantidad de solución que se necesite. Nunca almacenar una solución de hipoclorito de calcio. 1.
Ejemplo: Capacidad de la bomba de pozo = 10 gpm Residual del Polifosfato = 4 ppm (10 x 4 x 1440) ÷ 12,000 = 57,600 ÷ 12,000 = 4.8 gpd (salida de la bomba)
Utilizar un contenedor limpio, no-metálico, libre de grasa, aceite o residuos. Agregar hipoclorito de calcio granular al agua tibia. Revolver durante tres a cinco minutos. Utilizar inmediatamente.
Es aconsejable correr lentamente el sistema inicialmente a 10 ppm durante unos 30 días para limpiar las líneas a una velocidad más rápida.
La tabla de abajo indica la cantidad de hipoclorito de calcio requerida para hacer varias cantidades de solución conteniendo de 5 a 10,000 ppm de cloro disponible. Peso del Hipoclorito de Calcio Requerido para Hacer una Solución Cloro Disponible 1 Galón 10 Gals 50 Gals. 100 Gals. (PPM)* lbs oz lbs oz lbs oz lbs oz 5 0 0.001 0. 0.01 0 0.05 0 0.10 10 0 0.002 0 0.02 0 0.10 0 0.21 25 0 0.005 0 0.05 0 0.26 0 0.51 50 0 0.01 0 0.10 0 0.51 0 1.03 100 0 0.02 0 0.21 0 1.03 0 2.05 150 0 0.03 0 0.31 0 1.54 0 3.08 200 0 0.04 0 0.41 0 2.05 0 4.11 300 0 0.06 0 0.62 0 3.08 0 6.16 500 0 0.11 0 1.03 0 5.13 0 10.27 600 0 0.12 0 1.23 0 6.16 0 12.32 1,000 0 0.21 0 2.05 0 10.26 1 4.53 2,500(.25%) 0 0.51 0 5.13 1 9.66 3 3.32 5,000 (.5%) 0 1.03 0 10.26 3 3.32 6 6.65 10,000 (1%) 0 2.05 1 4.53 6 6.65 12 13.29
ADVERTENCIA: Las afirmaciones y métodos presentados acerca de los productos mencionados en este escrito están basados en la mejor información disponible y prácticas conocidas por Grupo Novem hasta el momento, pero no son representaciones del desempeño, de los resultados o del alcance de dicha información.
2. 3. 4.
*Partes disponibles - cloro por millón de partes de agua. SELECCIONANDO LA BOMBA DE ALIMENTACION DE POLIFOSFATO: Para seleccionar el tamaño de la bomba de alimentación de polifosfato es necesario saber o calcular lo siguiente: a. el residual de polifosfato (ppm), y b. la capacidad de la bomba de pozo (gpm). REGLA 1: Una libra de polifosfato por 10 galones de agua = 12,000 ppm (concentración de la solución). REGLA 2: Una libra de polifosfato típicamente trata 40,000 galones de agua a una concentración de 2 ppm (residual). FORMULA: [Capacidad de la bomba de pozo (gpm) x residual de polifosfato (ppm) x 1440 (factor de conversión) ] ÷ concentración de la solución = salida de alimentación requerida (gpd).
Los productos aquí mencionados, si no se utilizan adecuadamente pueden ser peligrosos. Grupo Novem recomienda que cualquiera que utilice o maneje los productos aquí mencionados lea exhaustivamente y comprenda las instrucciones y la información precautoria que aparece en la etiqueta del producto antes de utilizar el producto. Los productos aquí mencionados, al igual que todos los materiales potencialmente peligrosos, deben mantenerse fuera del alcance de los niños.
51
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D DOSIFICACIONES (VARIOS QUIMICOS OXIDANTES) RANGO DE pH CLORO FAVORABLE COMO Cl2 Fierro (Fe) 6.5 - 7.5 0.6 - 1.0 ppm Retención 20 minutos Manganeso (Mn) 8.0 - 9.5 1.7 - 2.0 ppm Retención 20 minutos Sulfuro Hidrógeno (H2S) 8.5 - 10.0 2.0 - 3.0 ppm Retención 30 minutos
PERMANGANATO DE POTASIO 0.75 - 1.0 ppm 25 minutos 2.0 - 2.7 ppm 30 minutos 4.0 - 6.0 ppm 45 minutos
YODO COMO I3 2.2 - 3.6 ppm 25 minutos 6.1 - 7.2 ppm 30 minutos 7.2 - 10.8 ppm 45 minutos
OZONO COMO O3 0.1 - 0.7 ppm 20 minutos 1.0 - 1.6 ppm 20 minutos 1.3 - 2.0 ppm 30 minutos
B. GUÍA DE RESISTENCIA QUÍMICA La siguiente tabla muestra el grado de resistencia de ciertos materiales a (una lista de) varios químicos. Ver CLAVE al pie de la tabla. TUBOS, ACCESORIOS, VALVULAS, etc.
PVC GFPPL POLI- SAN TEFLON A.I.316 EPDM CERAMICA HYPALON VITON ETILENO
ACEITE LUBRICANTE C ACEITES COMBUSTIBLES A ACEITES Y GRASAS A ACETALDEHIDO E ACETATO AMILICO E ACETATO DE BUTILO E ACETATO DE ETILO E ACETATO DE PLOMO A ACETONA E ACIDO ACETICO, 20% B ACIDO ACETICO, 80% E ACIDO ACETICO, GLACIAL E ACIDO ARSENICO A ACIDO BENZOICO A ACIDO BORICO A ACIDO BROMHIDRICO, 20% A ACIDO BUTIRICO D ACIDO CARBONICO A ACIDO CIANHIDRICO O PRUSICO A ACIDO CITRICO A ACIDO CLORHIDRICO, 0-25% A ACIDO CLORHIDRICO, 25-37% A ACIDO CLOROACETICO A ACIDO CRESILICO B ACIDO CROMICO, 10% Ó 30% A ACIDO CROMICO, 50% E ACIDO ESTEARICO A ACIDO FLUOBORICO A ACIDO FLUORHIDRICO, 10% C ACIDO FLUORHIDRICO, 30% C ACIDO FLUORHIDRICO, 60% D ACIDO FLUOSILICICO A ACIDO FORMICO C ACIDO FOSFORICO, 0-50% A ACIDO FOSFORICO, 50-100% B
C C A C E E C A B A C C A A A A A A A A A A D X A A C A A B B A A A B
D X X X E X X X D A B B X A A B X X B A B B X X A B E E A D E A B A B
A X X E E X E A E A E E A C A X D A B A A B E X A D E B B E E B E B D
A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A
A A A A A B B A A A A A X B A E B B A B E E E A B C A B C C C B B B B
E E E A A C D A A A B B A X A B B X B A C C E E E E D B B C D X B D E
A A A A A A A A A A A A A A A C A A C A C C A A A A A E E E E E A A A
D B X E E E E E D A B E X E B A E B X A A A A X A A D B A A D X B A A
A B A A E E E A E E E E A A B A D B A A B A A A A A A X A A A B E B B 52
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D TUBOS, ACCESORIOS, VALVULAS, etc.
PVC GFPPL POLI- SAN TEFLON A.I.316 EPDM CERAMICA HYPALON VITON ETILENO
ACIDO HIDROFLUOSILICICO, 20% ACIDO LACTICO ACIDO MALEICO ACIDO NITRICO, 10% ACIDO NITRICO, 20% ACIDO NITRICO, 50% ACIDO NITRICO, ANHIDRO ACIDO OLEICO ACIDO OXALICO ACIDO SULFURICO, 0-10% ACIDO SULFURICO, 10-75% ACIDO SULFURICO, 75-95% ACIDO SULFURICO, 95-100% ACIDO TANICO ACIDO TARTARICO ACIDOS GRASOS ADELGAZADORES DE LACA AGUA DE BROMO AGUA DE CLORO AGUA REGIA ALCOHOL AMILICO ALCOHOL METILICO AMONIACO, 10% ANIHIDRICO ACETICO ANILINA BENCENO (BENZOL) BENZALDEIDO BICARBONATO DE POTASIO BICARBONATO DE SODIO BICROMATO DE POTASIO BISULFATO DE SODIO BISULFITO DE CALCIO BISULFITO DE SODIO BORAX (BORATO DE SODIO) BROMURO DE POTASIO CARBONATO DE POTASIO CARBONATO DE SODIO CERVEZA CETONAS CIANURO DE COBRE CIANURO DE POTASIO CIANURO DE SODIO CLORATO DE POTASIO CLORATO DE SODIO CLOROBENCENO CLOROFORMO CLORURO DE ALUMINIO CLORURO DE AMILO
A B A A A A E A A A A C D A A A D C A E B C A E E E E A A A A A A A A A A A E A A A A A E E A E
A A A A A C E C A A A C C A A A C E E X X A A A C C C A A A A A A A A A A A E A A A A A C E A X
A A X A B C E E B A C C C B X E X X B D X E B X D E X B A B A A A D B B A B X X X X B A X E A X
D E E C E E E E D E E E E X E D E X X E E E A E E E E A A A A X A X A A A A E A A A A A E E A E
A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A
B B B C B C B B C E E E B B B A A E E E A A A D A A A B B A A B B A B B B A A A A A A B A D D C
A A E D E E X D B D E E E B D X E D B D B B B B A E A A A B A E A A A A B A X B B B B B E E A A
E A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A
X B A A A D E D A D D D D B B X X E B B B B A A B E E B B B B A B B B B B A E X B B B B E X A E
B B A A A A B D A A A A A B B B X A A A B D A E A D E B B B B A B B B B B A E B B B B B A E A A 53
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D TUBOS, ACCESORIOS, VALVULAS, etc. PVC GFPPL POLI- SAN TEFLON A.I.316 EPDM CERAMICA HYPALON VITON ETILENO
CLORURO DE AMONIO CLORURO DE BARIO CLORURO DE CALCIO CLORURO DE COBRE CLORURO DE ETILO CLORURO DE MAGNESIO CLORURO DE METILENO CLORURO DE NIQUEL
A A A A E A E A
A A A A E A E A
A X A B X A X A
A A A A E A E A
A A A A A A A A
D C C B A B A B
A A A B B A E A
A A A A A A A A
A B A B D A E B
A B A B A A D B
CLORURO DE POTASIO CLORURO DE SODIO CLORURO DE ZINC CLORURO ESTANNICO CLORURO FERRICO CLORURO FERROSO CLORURO METILICO ETILENGLICOL FENOL FLUORURO DE ALUMINIO FORMALDEHIDO, 40% FOSFATO DE AMONIO FREON 12 (HUMEDO) FURFURAL O FURFUROL GASOLINA GLICERINA (GLICEROL) HEPTANO HEXANO HIDROXIDO DE POTASIO HIDROXIDO DE SODIO, 20% HIDROXIDO DE SODIO, 50% HIPOCLORITO DE CALCIO HIPOCLORITO DE SODIO
A A A A A A E A C A B A C E C A A C A A A A A
A A A A A A E A B A A A A E E A C C A A A A A
A A A A A A X X C X B X X X X X X X A A B A A
A A A A A A E A A A A A X X E A X X E B B A A
A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A
D B B E E E A B B C A A E B A A A A B A A D D
A B A D A B D B D A A A D D E A X E D B C B B
A A A A A A A A A X A A A A A A A A E B B A A
B B B D B B E B E A B A E X E B B B B B B A A
B B B B B B A B A A E A A E A B B B B E E D D
LICOR BLANCO (ACIDO) A LICORES TANICOS A METIL ETIL CETONA E METIC ISOBUTIL CETONA E NAFTA B NAFTALINA E NITRATO DE AMONIO A NITRATO DE COBRE A NITRATO DE MAGNESIO A NITRATO DE POTASIO A NITRATO DE SODIO A NITRATO FERRICO A NITROBENCENO E OLEO, 25% E PERMANGANATO DE POTASIO A PEROXIDO DE HIDROGENO, 30%’ A
X A C C C C A A A A A A C X A A
X A X X X X X X X A A E X E A B
E X E E E E A A A A A A E E A B
A A A A A A A A A A A A A A A A
A A A A A A A A A B A B B X B B
X E B D E E A B B B A A E X B D
A A A A A A A A A A A A A A A X
X X E E E E A B A B B B E E B A
A A E E A D A B A B B B A A B A 54
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D TUBOS, ACCESORIOS, VALVULAS, etc.
PVC GFPPL POLI- SAN TEFLON A.I.316 EPDM CERAMICA HYPALON VITON ETILENO
PEROXIDO DE HIDROGENO, 50% PEROXIDO DE HIDROGENO, 90% PERSULFATO DE AMONIO SILICATO DE SODIO SOLVENTE DE STODDARDS SULFATO DE ALUMINIO SULFATO DE AMONIO SULFATO DE BARIO SULFATO DE CALCIO SULFATO DE COBRE SULFATO DE MAGNESIO SULFATO DE NIQUEL SULFATO DE POTASIO SULFATO DE SODIO SULFATO DE ZINC SULFATO FERRICO SULFATO FERROSO SULFURO DE HIDROGENO,SOL.AC. SULFURO DE SODIO TETRACLORURO DE CARBONO TETRA HIDROFURANO TOLUENO (TOLUOL) TREMENTINA (AGUARRAS) TRICLOROETILENO TRICRESILFOSFATO UREA VINAGRE XILENO (XILOL) YODO (EN ALCOHOL), 10%
C E A A E A A A A A A A A A A A A C A C E E B E E A A E A
X X A A X A A A A A A A A A A A A A A C C C C C X A A E C
B D X A X A A X X A A A A A A E B X A E X E X E X X A E X
X E A A X A A A A A A A A A A A A B A X E E X X X X A E X
A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A
B B C B A D B B B B A B B A A A D B B B A A A B A B A A A
E E A A E A A A B B A A A A A A B A B X D E E E B X A E E
X X A A X A A A A A A A A A A A A X A A A A A A A A A A A
A D A A X A B A A B A B A B A B B B B E X E E E E A B E E
A A A A A A B A A B A B E B A B B B B A X E A A A E B A A
CODIGO: A - Excelente B - Buena C - Buena a 80 oF (26oC) D - Efecto Moderado (Usese bajo condiciones limitadas) E - No Recomendado F - Autocatalitico X - Desconocido
PVC = Polyvinyl Chloride (Cloruro de Polivinilo) SAN = Styrene Acrylonitrile (Acrilonitrilo de Estireno) EPDM = Ethylene Propylene Dimonomer (Dimonómero de Etileno Propileno) GFPPL = Glass-Filled Polypropylene (Polipropileno con relleno de Fibra de Vidrio)
55
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D C. INFORMACIÓN SOBRE METALES UTILIZADOS EN VALVULAS Y ACCESORIOS ACERO AL CARBON - Muy buenas propiedades mecánicas; buena resistencia a la corrosión a tensión y a los sulfuros. El acero al carbón tiene resistencia a altas y bajas temperaturas; es muy duro y tiene una excelente resistencia a la fatiga. Usado principalmente en válvulas de compuerta, de globo y de retención (o de check) para aplicaciones de hasta 454oC (850oF), y en válvulas de bola de una, de dos y de tres piezas. ACERO INOXIDABLE SERIE 400 - Una aleación de fierro, carbón y cromo. Este acero inoxidable es normalmente magnético debido a su estructura martensítica y su contenido de fierro. El acero inoxidable serie 400 es resistente a la oxidación por altas temperaturas y tiene mejores propiedades físicas y mecánicas que el acero al carbón. La mayoría de los aceros inoxidables serie 400 se pueden tratar a fuego. Las aplicaciones más comúnes en válvulas son para material en vástagos de las válvulas de mariposa, bujes traseros o secundarios y cuñas en válvulas de acero fundido o vaciado. ACERO INOXIDABLE 316 - Una aleación de fierro, carbón, niquel y cromo. Un acero inoxidable no-magnético con más ductilidad que el Ac.Inox.400. Austenítico en estructura, el Acero Inox. 316 tiene muy buena resistencia a la corrosión a un amplio rango de ambientes, no es susceptible al agrietado por corrosión a tensión y no es afectado por el tratamiento a calor. Los usos más comúnes en las válvulas son: material para vástagos, cuerpo y bolas. ACERO INOXIDABLE 17-4 PH ® - es un acero inoxidable martenístico de endurecimiento por precipitación y por envejecimiento que ofrece alta resistencia y dureza. El 17-4 PH soporta mejor el ataque corrosivo que cualquiera de los acs. inoxs. de la serie 400 y en la mayoría de las condiciones su resistencia a la corrosión es muy cercana a la de los aceros inoxs. de la serie 300. El 17-4 PH se utiliza principalmente como un material para vástagos en las válvulas de mariposa y de bolas. ALEACION 20Cb-3 ® - Esta aleación tiene mayores cantidades de niquel y de cromo que los acs.inoxs. de la serie 300 y con la adición del columbio, esta aleación retarda el agrietado por corrosión a tensión y tiene una mejor resistencia al ácido sulfúrico. La aleación 20Cb-3 es ampliamente utilizada en todas las fases del proceso químico. Comúnmente se utiliza como material para interiores de las válvulas de mariposa. ALUMINIO - Un metal no-ferroso, de peso muy ligero, aproximadamente un tercio del peso del acero. El aluminio tiene una excelente resistencia a la corrosión atmosférica, pero puede ser muy reactivo con otros metales. En las válvulas, el aluminio se utiliza principalmente como un componente de las vestiduras exteriores, tales como una llave de mano (o manija) o la placa de identificación. BRONCE - Una de las primeras aleaciones desarrolladas en la era de bronce es aceptada generalmente como el estándar de la industria para válvulas de bronce de presión nominal y accesorios. El bronce tiene una mayor resistencia que el cobre puro, se puede fundir fácilmente, se puede maquinar mejor y se puede unir fácilmente por medio de soldadura. El bronce es muy resistente a las picaduras por corrosión, con una resistencia general a la mayoría de los químicos menor que la del cobre puro. BRONCE CON SILICIO - Tiene la ductilidad del cobre pero mucho mayor resistencia. La resistencia a la corrosión del bronce con silicio es igual o mayor que la del cobre. Comúnmente utilizado como material de los vástagos en las válvulas de presión nominal, el bronce con silicio tiene una mayor resistencia al agrietado por corrosión a tensión que los latones comúnes. BRONCE DE ALUMINIO - El material más ampliamente aceptado para discos utilizado en las válvulas de mariposa, el bronce de aluminio puede ser tratado al calor (o térmicamente) y tiene la resistencia del acero. La formación de una capa de óxido de aluminio sobre las superficies expuestas hace que este metal sea muy resistente a la corrosión. No recomendado para sistemas húmedos con alto pH. COBRE - Entre las más importantes propiedades de los materiales de cobre forjado están su conductividad térmica y eléctrica, su resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y ductilidad. El cobre forjado se
56
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D desempeña bien en aplicaciones de alta temperatura y se puede unir fácilmente por medio de soldadura. El cobre forjado se utiliza exclusivamente para accesorios. FIERRO GRIS - Una aleación de fierro, carbón y sílice; de fácil fundición; buen ajuste a presión en la condición de molde. El fierro gris tiene excelentes propiedades de amortiguación y se maquina fácilmente. Es el material estándar para los cuerpos y casquetes de las válvulas con cuerpo de fierro Clase 125 y 250. El fierro gris tiene una resistencia a la corrosión que es mejor que la del acero en ciertos ambientes. FIERRO DUCTIL - Tiene una composición similar a la del fierro gris. Un tratamiento especial modifica su estructura metalúrgica, la cual brinda mejores propiedades mecánicas; algunos grados son tratados al calor para mejorar la ductilidad. El fierro dúctil tiene las propiedades de resistencia del acero utilizando técnicas de fundición similar a las del fierro gris. FIERRO AL 3% NIQUEL - mejor resistencia a la corrosión que el fierro gris y el fierro dúctil. Resistencia a la corrosión a más altas temperaturas y propiedades mecánicas. Muy resistente a ambientes oxidantes. FIERRO DUCTIL NIQUELADO - Los recubrimientos de niquel han sido ampliamente aceptados para utilizarse en procesos químicos. Estos recubrimientos tienen una resistencia a la tensión muy alta, de 50 a 225 ksi (kilogramos por pulg.2). Hasta cierto punto, la dureza de un material es indicativa de su resistencia a la abrasión y al desgaste. El niquelado se especifica mucho como un recubrimiento del disco para válvulas de mariposa. HASTELLOY C ® - Una aleación de alto niquel-cromo molibdeno, la cual tiene una sobresaliente resistencia a una gran variedad de ambientes de proceso químico, incluyendo oxidantes fuertes como el cloro húmedo, gas cloro y cloruro férrico. El Hastelloy C también es resistente a los ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico a temperaturas moderadas. LATON (BRONCE AMARILLO) - Generalmente con buena resistencia a la corrosión. Susceptible a la desgalvanización en aplicaciones específicas; excelente para el maquinado. Los principales usos para el latón forjado son: para vástagos y bolas de las válvulas de bolas y para los vástagos de válvulas de fierro. Un latón grado forja se utiliza en los cuerpos y piezas terminales de las válvulas de bola. MONEL ® - Es una aleación niquel-cobre utilizada principalmente como material para interiores de las válvulas de mariposa y de bolas. Uno de los materiales más especificados por su resistencia a la corrosión al agua de mar o agua salada. El Monel también es muy resistente a las soluciones cáusticas fuertes. STELLITE ® - Esta aleación a base de cobalto es una de las mejores aleaciones para revestimientos con metal duro de uso múltiple. Muy resistente al calor, a la abrasión, a la corrosión, al impacto, al desgaste, a la oxidación, al choque térmico y a la erosión. El Stellite acepta un pulido alto y se utiliza en los anillos de asientos de válvulas de acero. Normalmente aplicado con arco de plasma, la dureza del Stellite no es afectada por el tratamiento a calor. NOTAS: Ac.Inox.17-4 PH es una marca registrada de Armco Steel Co. Aleación 20Cb3 es una marca registrada de Carpenter Technology. Hastelloy C es una marca registrada de Cabot Corp. Monel es una marca registrada de International Nickel. Stellite es una marca registrada de Cabot Corporation.
57
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D D. TABLA DE ACOPLAMIENTO DE TUBERÍAS Y VALVULAS TAM.
D.E.
1/8 1/4 3/8 1/2 3/4 1 1-1/4 1-1/2 2 2-1/2 3 4 6 8
0.405 0.540 0.675 0.840 1.050 1.315 1.660 1.900 2.375 2.875 3.500 4.500 6.625 8.625
ROSCA ROSCA ENCHUFE ESTANDAR AC.INOX. PVC Céd.80/40 1/4 3/8 3/8 1/2 9/16 11/16 11/16 11/16 3/4 15/16 1 1-1/8 1-5/16 1-7/16
--------1/2 9/16 5/8 5/8 9/16 7/8 7/8 15/16 -----
--5/8 3/4 7/8 1 1-1/8 1-1/4 1-3/8 / 1-5/16 1-1/2 / 1-3/8 1-3/4 / 2 1-7/8 / 2 2-1/4 / 2 3-1/2 4-1/2
E. MATERIALES TERMOPLASTICOS Y ELASTOMEROS Los termoplásticos no son recomendados para servicio de aire comprimido o de gas. ABS - (Acrilonitrilo-Butadieno-Estireno) Clase 4-2-2 en conformidad con el ASTM D1788 es un material que ha sido probado desde hace mucho tiempo. Su superficie interior lisa y su resistencia superior a la formación de depósitos hace que el ABS utilizado como material de dren, de desechos y de ventilación sea ideal para sistemas sanitarios residenciales y comerciales. El sistema residencial DWV (Drain, Waste, Vent = dren, desechos y ventilación) puede ser expuesto en servicio a un amplio rango de temperaturas. El ABS-DWV ha comprobado ser satisfactorio para utilizarse de -40 a 82 oC (-40 a 180oF). Estas variaciones de temperatura pueden ocurrir debido a la temperatura ambiente o a la descarga de líquidos calientes en el sistema. El ABSDWV es muy resistente a una enorme variedad de materiales que van desde el drenaje hasta formulaciones químicas comerciales para uso residencial. El ABS-DWV puede unirse por medio de un cemento solvente o conexiones roscadas y puede conectarse fácilmente al acero, al cobre o al fierro vaciado por medio de coples. CPVC - (Cloruro de Polivinilo Clorinado) Clase 23447B, antigüamente denominado como Tipo IV, Grado 1, de conformidad con el ASTM D-1784, a 22oC (73oF) tiene propiedades físicas similares a las del PVC y su resistencia química es similar o mejor que la del PVC. El CPVC, con una tensión de diseño de 2000 psi y una temperatura máxima de servicio de 98oC (210oF), ha
comprobado ser un excelente material para líquidos corrosivos calientes, distribución de agua fría y caliente, y aplicaciones similares por arriba del rango de temperatura del PVC. El CPVC puede unirse por medio de cemento solvente, roscado o bridado. P.P. - (Polipropileno) - (PP) El polipropileno Tipo 1 es una poliolefina de peso ligero y generalmente de una alta resistencia química. Aún cuando el polipropileno Tipo 1 de conformidad con el ASTM D-2146 está ligeramente abajo en propiedades físicas comparado con el PVC, es químicamente resistente a solventes orgánicos, así como también a los ácidos y los álcalis. Generalmente, el polipropileno no debe utilizarse en contacto con ácidos oxidantes fuertes, hidrocarburos clorinados y aromáticos. Con una tensión de diseño de 1000 psi a 22 oC (73oF), el polipropileno ha obtenido mucha aceptación ya que su resistencia a los compuestos conteniendo azufre es particularmente útil en líneas de desecho de aguas saladas, tuberías de petróleo crudo y sistemas que acumulan gas a baja presión. Se ha comprobado también que el polipropileno es un excelente material para los drenajes de laboratorios e industriales en los que haya mezclas de ácidos, bases y solventes. El polipropileno puede unirse por medio del proceso de termofusión, roscado o bridado. A 82oC (180oF)., o cuando sea roscado, el PP debe usarse para drenaje sólo a una presión que no exceda 20 psi.
58
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D PVC - (Cloruro de Polivinilo) Clase 12454-B, antigüamente denominado Tipo 1, Grado 1. De todos los materiales termoplásticos, el PVC es el que más frecuentemente se especifica. Ha sido utilizado con éxito por más de 30 años en áreas tales como el procesamiento químico, el niquelado industrial, distribución de agua fría, líneas de agua desionizada, drenaje químico y sistemas de irrigación. El PVC se caracteriza por sus altas propiedades físicas y resistencia a la corrosión y al ataque químico por parte de ácidos, álcalis, soluciones salinas y muchos otros químicos. Es atacado, sin embargo, por solventes polares como las acetonas, algunos hidrocarburos clorinados y los aromáticos. La temperatura máxima de servicio del PVC es de 60oC (140oF). Con una tensión de diseño de 2000 psi, el PVC tiene la más alta resistencia hidrostática a largo plazo a 22oC (73oF) que cualquiera de los principales termoplásticos que se utilizan en sistemas de tuberías. El PVC puede unirse por medio de un cemento solvente o roscado o bridado.
recomienda para exposición a ácidos oxidantes concentrados, ésteres, acetonas, hidrocarburos clorinados, aromáticos y nitros. El Hypalon tiene un rango normal de temperatura de -28 a 71oC (-20oF a 160oF).
PVDF(SYGEF®) (KYNAR®) (Fluoruro de Polivinildeno) es un fluorocarburo resistente, duro y resistente a la abrasión. Resiste la distorsión y retiene la mayoría de su resistencia a 137oC (280oF). Es químicamente resistente a la mayorìa de los ácidos, bases y solventes orgánicos y es ideal para manejar cloro húmedo o seco, bromo y otros halógenos. Ningun otro de los componentes de tuberías plásticas sólidas puede alcanzar la combinación de resistencia, resistencia química y temperaturas de trabajo del PVDF. El PVDF puede unirse por medio del proceso de termofusión, roscado o bridado.
NITRILO (NBR) - El (BUNA-N) es un polímero resistente al aceite de uso general conocido como goma de nitrilo. El nitrilo es un copolímero de butadieno y acrilonitrilo y tiene un rango de temperatura moderado de -28 a 82oC (-20oF a 180oF). El nitrilo tiene buene resistencia a los solventes, a los aceites, al agua y a los fluidos hidráulicos. Muestra buena compresión, resistencia a la abrasión y resistencia a la tensión. El nitrilo no debe utilizarse con solventes altamente polares como son la acetona y metil etil cetonas, ni debe utilizarse tampoco con hidrocarburo clorinado, ozono ni con nitro hidrocarburos.
EPDM - El EPDM es un elastómero terpolímero hecho de un monómero de etileno-propileno dieno. El EPDM tiene buena resistencia a la abrasión y a las roturas y ofrece excelente resistencia química a una variedad de ácidos y alcalinos. Es susceptible al ataque de aceites y no es recomendable en aplicaciones en las que se utilicen aceites del petróleo, ácidos fuertes o alcalinos fuertes. Tiene una resistencia excepcionalmente buena a la intemperie y al ozono. Es bastante bueno con acetonas y alcoholes y tiene un excelente rango de temperatura de -28 a 121oC (-20oF a 250oF). HYPALON ® (CSM) - El Hypalon tiene muy buena resistencia a la oxidación, al ozono y buena resistencia a las flamas. Es similar al neopreno, excepto que tiene mejor resistencia a los ácidos, ya que resiste ácidos oxidantes como el nítrico, el fluorhídrico y el sulfúrico. La resistencia a la abrasión del Hypalon es excelente, equivalente a la de los nitrilos. Su resistencia a los aceites y a los solventes está entre la del neopreno y la del nitruro. Las sales tienen poco o nulo efecto sobre el Hypalon. El Hypalon no se
NEOPRENO (CR) - Los neoprenos fueron unas de las primeras gomas de plástico desarrolladas. El Neopreno es un polímero para usos múltiples con muchas características deseables y presenta una alta resiliencia (elasticidad) a baja compresión, resistencia a las flamas y es resistente al aceite animal y vegetal. El Neopreno se recomienda especialmente para servicio de alimentos y bebidas. Generalmente, el neopreno no es afectado por químicos moderados, grasas y muchos aceites y solventes. El neopreno es atacado por ácidos oxidantes fuertes, la mayoría de los solventes clorinados, ésteres, acetonas, hidrocarburos aromáticos y fluidos hidráulicos. El neopreno tiene un rango de temperatura moderado de -28 a 71oC (-20oF a 160oF).
FLUOROCARBURO (FKM) (Viton®) (Fluorel®) - Los elastómeros de fluorocarburo son inherentemente compatibles con un amplio espectro de químicos. Debido a esta extensa compatibilidad química, que cubre rangos considerables de concentraciones y temperaturas, los elastómeros de fluorocarburo se han ganado una amplia aceptación como material de construcción para anillos-O y asientos de válvulas de mariposa. Los elastómeros de fluorocarburo pueden utilizarse en la mayoría de las aplicaciones que incluyan ácidos minerales, soluciones de sal, hidrocarburos clorinados y aceites del petróleo. Son particularmente buenos en servicio de hidrocarburos. Los elastómeros de fluorocarburo tienen un rango de temperatura más amplio que cualquier otro de los elastómeros, -28 a 148oC (-20oF a 300oF), sin embargo no son adecuados para servicio de vapor. TEFLON ® (PTFE) - El politetrafluoroetileno tiene una sobresaliente resistencia al ataque químico de la mayoría de los químicos y de los solventes. El PTFE 59
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D tiene un rango de temperatura de -28 a 204oC (-20oF a 400oF) en aplicaciones de válvulas. El PTFE, un compuesto auto-lubricante, se utiliza como material de los asientos de las válvulas de bolas. NOTAS: Fluorel es una marca registrada de 3M Company. Hypalon es una marca registrada de la DuPont Co. Kynar es una marca registrada de la Pennwalt Co. Teflon es una marca registrada de la DuPont Co. Viton es una marca registrada de la DuPont Co.
F. GOLPE DE ARIETE 1. EFECTOS Y FORMULA DEL GOLPE DE ARIETE
Una fórmula que predice cercanamente los efectos del Golpe de Ariete es: p = v( SG - 1 C +C) 2 p = presión máx. de onda pico, psi v = velocidad del fluido en pies por segundo (Ver Capacidad de Flujo y Pérdida por Fricción para Céd. 40 y 80) C = constante de onda pico p/agua a 73 oF (22oC) SG = peso específico del líquido *Si SG es 1, entonces p = vC EJEMPLO: Un tubo de PVC cédula 80 de 2” transporta un
fluido con peso específico de 1.2 a una capacidad de 30 gpm y a una presión de línea de 160 psi. ¿Cuál sería la presión de onda pico si de pronto se cerrara una válvula? C = 24.2 (Ver la Tabla de Constante de Onda Pico) p = (3.35) ( (1.2 - 1) ) 24.2 + 24.2) 2 p = (3.35) (26.6) = 90 psi Total de presión de línea = 90 + 160 = 250 psi PVC Céd. 80 de 2” de la tabla de Rangos de
Presión: El Tubo y los Accesorios tienen una presión de 400 psi a temperatura del cuarto. Por lo tanto, el tubo de PVC céd. 80 de 2” es
aceptable para esta aplicación.
2. RECOMENDACIONES PARA AYUDAR A ELIMINAR LOS EFECTOS DEL GOLPE DE ARIETE:
a. En un sistema de tubería plástica, una velocidad del fluido que no exceda los 5 pies por segundo minimizará los efectos del golpe de ariete, aún con válvulas de cierre rápido, como las válvulas solenoides.
b. El utilizar válvulas con actuador que tengan un tiempo específico de cierre eliminará la posibilidad de que alguien inadvertidamente abra o cierre de golpe una válvula demasido rápido. Con los actuadores neumáticos o de resorte de aire pudiese requerirse colocar una válvula en la línea de aire para desacelerar el ciclo de operación de la válvula. c. De ser posible, al arrancar una bomba, cerrar parcialmente la válvula en la línea de descarga para minimizar el volumen del líquido, el cual se está acelerando rápidamente a través del sistema. Una vez que la bomba esté a toda velocidad y la línea esté completamente llena, la válvula puede abrirse. d. Una válvula de check instalada cerca de una bomba en la línea de descarga mantendrá la línea llena y ayudará a prevenir el golpe de ariete excesivo durante el arranque de la bomba. Ref. “Manual de Tubería Plástica NIBCO Chemtrol”,
NIBCO Inc., Elkhart, IN. TABLA DE CONSTANTE DE ONDA PICO TAM. PVC CPVC POLIPRO PVDF TUBO CED.40 CED.80 CED.40 CED.80 CED.80 CED.80 1/4” 3/8” 1/2” 3/4” 1’ 1-1/4” 1-1/2” 2” 2-1/2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14”
31.3 29.3 28.7 26.3 25.7 23.2 22.0 20.2 21.1 19.5 17.8 15.7 14.8 14.0 13.7 13.4
34.7 32.7 31.7 29.8 29.2 27.0 25.8 24.2 24.7 23.2 21.8 20.2 18.8 18.3 18.0 17.9
33.2 31.0 30.3 27.8 27.0 24.5 23.2 21.3 22.2 20.6 18.8 16.8 15.8 15.1 14.7 14.4
37.3 34.7 33.7 31.6 30.7 28.6 27.3 25.3 26.0 24.5 22.9 21.3 19.8 19.3 19.2 19.2
--25.9 23.1 21.7 19.8 18.8 17.3 -16.6 15.4 ------
--28.3 25.2 24.0 -20.6 19.0 ---------
60
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D G. PRESIONES NOMINALES: TUBERIA Y ACCESORIOS Presión Máxima de Operación (PSI) a 23oC (75oF) CEDULA 40 Tam. Nom. Tubo
1/2 3/4 1 1-1/4 1-1/2 2 2-1/2 3 4 6 8 10 12
CEDULA 80
CPVC/PVC CPVC/PVC Poliprop. PVDF Extremo Extremo Extremo Unión Unión Extremo d/Enchufe d/Enchufe Roscado deTermo- deTermo Roscado fusión 2 fusión
600 480 450 370 330 280 300 260 220 180 160 140 130
850 690 630 520 471 400 425 375 324 280 250 230 230
420 340 320 260 240 200 210 3 190 3 160 3 N.R. N.R. N.R. N.R.
410 330 310 -230 200 185 185 160 N.R. ----
580 470 430 -320 275 --------
290 235 215 -160 135 --------
1
Basado en servicio de agua. Para servicio más severo, pudiese requerirse un factor de corrección adicional. 2 El Polipropileno Roscado no se recomienda para servicio a presión. 3 Para uniones roscadas y soldadas N.R. = No Recomendado La tubería de plástico no se recomienda para servicio de aire o de gas comprimido.
FACTORES DE CORRECCION DE TEMPERATURA Temp. de Op (oF) PVC CPVC
PP
PVDF
70 1.00 1.00 1.00 1.00 80 0.90 0.96 0.97 0.95 90 0.75 0.92 0.91 0.87 100 0.62 0.85 0.85 0.80 110 0.50 0.77 0.80 0.75 115 0.45 0.74 0.77 0.71 120 0.40 0.70 0.75 0.68 125 0.35 0.66 0.71 0.66 130 0.30 0.55 0.68 0.62 140 0.22 0.52 0.65 0.56 150 N.R. 0.47 0.57 0.52 160 N.R. 0.40 0.50 0.49 170 N.R. 0.32 0.26 0.45 180 N.R. 0.25 N.R. 0.42 200 N.R. 0.18 N.R. 0.36 210 N.R. 0.15 N.R. 0.33 240 N.R. N.R. N.R. 0.25 N.R. No Recomendado *Recomendado para presión de drenaje continuo solamente.
61
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D H. MEDIDAS GENERALES Y FACTORES DE CONVERSIÓN AGUA (LIQUIDO) GALONES GALONES LITROS ONZAS METROS CU. MILILITROS MILILITROS/MIN PIES DE AGUA GALONES PIES CU. (AGUA) KILOGRAMOS GALONES GALONES/DIA AIRE GPM (AGUA) PIES3/MIN PIES3/MIN
Multiplicar por = Medida 128 3.785 0.2642 29.57 264 0.0338 0.0158 0.4335 8.337 62.3554 2.2 0.1337 2.628
= = = = = = = = = = = = =
ONZAS FL LITROS GALONES MILILITROS GALONES ONZAS GPH PSI LIBRAS LIBRAS LIBRAS PIES CUBS. Mililitros en 1 Min
4.1 =PIES3/MIN (147 PSI a 21oC) 4.115 =GPM(14.7 PSI a21 oC) 0.4720 = LITROS/SEGUNDO
MISCELANEOS PSI 0.0703 KGS/CM2 14.22 PULGADAS 25.4 GRADOS F 0.555 (oF -32) GRADOS C (1.8 X oC) + 32 3 M /HR 4.405 ML/MIN 0.016
= = = = = = =
KGS/CM2 PSI MILIMETROS GRADOS C GRADOS F GPM GPM
ALGUNOS EJEMPLOS DE CAMPO: CAPACIDAD DE UN RECIPIENTE EN GALONES: Multiplicar largo por ancho por profundidad en pies = total de pies cúbicos. Multiplicar eso por 7.4805 (7.5 galones por pie cúbico aprox.). CAPACIDAD DE TUBO O CILINDRO EN GALONES: Multiplicar el cuadrado del diámetro en pulgadas por el largo en pulgadas y por .0034. CAPACIDAD DE TUBO O CILINDRO EN PULGS.CUBICAS: Multiplicar el cuadrado del diámetro en pulgada por el largo en pulgadas y por .7854. CAPACIDAD DE TANQUE O CISTERNA EN GALONES: MEDIDAS DE VOLUMEN 1 PULG. CUBICA = 16.387 CM. CU. 1,728 PULGS.CUB. = 1 PIE CUB = 0.0283 MT. CUB. 27 PIES CUBS. = 1 YARDA CUB. = 0.7646 MT. CUB. 16 PIES CUBS. = 1 PIE CUERDA 8 PIES CUERDA = 1 CUERDA = 3.625 MT. CUB. 7.48052 GALONES = 1 PIE CUBICO 202 GALONES = 1 YARDA CUBICA 1 MT. CUBICO =35.35 PIE CUBICO 1 MT. CUBICO =1000 LITROS 27.154 GALONES = 1 ACREPULGADA 1 YARDA CUBICA = 27 PIES CU. 1 ACRE PIE (O PIEACRE) = 43,560 PIES CU. 1 ACRE PIE (O PIEACRE) = 325,851 GALONES
FACTORES: FACTOR DE CORRECCION PSI =V14.7 + W/PSI ÷ 14.7 CAP.DE FLUJO INDICADA X FACTOR DE CORRECCION = CAP.FLUJO REAL FACT.DE CORR.DE TEMP. = V530 ÷ W/TEMP (Todos los PIES3/MIN sólo para aire) ELECTRICO WATTS ÷ AMPERES CORRIENTE X RESISTENCIA WATTS ÷ VOLTS VOLTS ÷ RESISTENCIA VOLTS X AMPERES AMPS. X RESIST. X AMPS. VOLTS X RESIST. X VOLTS VOLTS ÷ AMPERES HP WATTS X .001341 WATTS HP X 745.7
= = = = = = = = = =
VOLTS VOLTS AMPERES AMPERES WATTS WATTS WATTS RESISTENCIA H.P. WATTS
FUERZA H.P. (CABALLOS DE FUERZA) = GPM X CARGA TOTAL (PIES) 3960 X EFICIENCIA DE BOMBA EFICIENCIA DE BOMBA = GPM X CARGA TOTAL (PIES) 3960 X BHP* A BOMBA *Break Horsepower
Sacar el cuadrado del diámetro en pies y multiplicar por .7854. Multiplicar eso por la altura en pies y multiplicar eso por 7.48. ALGUNAS RECOMENDACIONES DE INGENIERIA: LA VELOCIDAD DEL FLUIDO EN LA TUBERIA NO DEBE EXCEDER DE CINCO (5) PIES POR SEGUNDO. LA PRESION DEL SISTEMA, INCLUYENDO EL PICO DEL GOLPE DE ARIETE, NO DEBE EXCEDER DEL 100% DE LA PRESION NOMINAL DE LA TUBERIA EN EL SISTEMA. Para Eliminar el Golpe de Ariete (en galones): GPM Máx. ÷ 60 segundos x 2 segundos x 10 = Tamaño del Tanque de Presión. 40 PIES CUBS. 1 GALON 1 GALON 1 GALON 1 GALON
= 1 TONELADA (EMBARQUE) = 231 PULGS. CUBS. = 3.785 LITROS = .00379 MT. CUB. = .833 GALONES IMPERIALES
62
M AN DE IINGENIER A I A NU A AL D FORMULAS GEOMETRICAS CIRCUNFERENCIA DEL CIRCULO = Diám. x 3.1416 AREA DEL CILINDRO - (Areas de los extremos + Long.) x Circunferencia CAPACIDAD DEL CILINDRO = Diám. 2 X Long. X .785 AREA DEL CONO = Circ.de Base x 1/2 Alt.Sesgada + Area de Base
CAPACIDAD DEL CONO
= 1/3 Altitud x Area de Base
FORMULAS DE AREAS 43,560 PIES CUADRADOS = 1 ACRE 1 ACRE =0.4047 Ha. 1 HECTAREA(Ha.) =10,000 MT. CUAD. CIRCULO = RADIO2 X 3.1416 CUADRADO = LADO2 TRIANGULO = MITAD DE BASE X ALTITUD
RECTANGULO PARALELOGRAMO MEDIDAS LINEALES 1 MILIM. 1 CENTIM. 1 MT. 1 MT. PRESION A 16oC (62oF) 1 ATMOSFERA 1 LB/ PULG. 2 (PSI) 1 PIE DE CARGA 1 BAR
= LARGO X ANCHO = BASE X ALTITUD = .03937 PULGS. = .3937 PULGS. = 39.37 PULGS. =3.28 PIES
= 14.6963 LBS/PULG.2 (PSI) = 2.31 PIES DE CARGA = .433 LBS/PULG. 2 (PSI) = 1 PSI X 14.5
63
M ANU DE I A U ALL D E IINGENIE ER A I. TABLA DE FILTRACION
64
M ANU DE I A U ALL D E IINGENIE ER A J. TABLA DE VALORES DESINFECTANTES
DE
TIEMPO
CONCENTRACIÓN
PARA
VARIOS
Valores de TC de desinfectantes, requeridos para inactivar 3-log G.Lamblia TC = Tiempo (minutos) x Concentración (mg/l) Ej.: 2 mg/l de ozono mantenidos por 3 minutos de tiempo = 2 mg/l x 3 min = 6 Disinfectante Cloro libre a 2 mg/l (ppm)
Ozono Dioxido de Cloro Cloramina
pH 6 7 8 9 6-9 6-9 6-9
<1 C 165 236 346 500 2.9 63 3800
5C 116 165 243 353 1.9 26 2200
10 C 87 124 182 265 1.43 23 1850
15 C 58 93 122 177 0.95 19 1500
20 C 44 62 91 132 0.72 15 1100
25 C 29 41 61 88 0.48 11 750
65
