Prototipo de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales
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In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it. Cancel Download And Print CAPITULO I: INTRODUCIÓN
Las aguas residuales son aquellas que ya han sido usadas. En ellas se encuentran suspendidas ciertas sustancias procedentes del propio uso que se ha hecho del agua limpia. Tratar las aguas residuales es una forma muy importante de cuidar nuestro medio ambiente. Existen muchas razones por las que ello es una prioridad importante: 1. Cuidar el hábitat de las especies. 2. Calidad de vida y actividades recreativas. 3. La salud. Dentro del ciclo de aprovechamiento del agua en viviendas y fabricas, el control de la calidad de las aguas impone, sobre las comunidades organizadas, la obligación de buscar aguas naturales de calidad adecuada. Dentro del ciclo de evacuación, obliga a las ciudades, pueblos e industrias a retornar a la fuente de suministro común, los afluentes de aguas usadas y aguas residuales de calidad aceptable. El control de la calidad de las aguas, como parte de la administración de los recursos hidráulicos necesita un apoyo publico y tecnológico que normalmente se obtiene solo en una sociedad bien disciplinada e industrialmente madura. En coordinación con el control de la calidad, además, debe existir una información adecuada sobre la naturaleza y capacidad de las fuentes naturales de agua -su hidrología y geología, y algo que es aun de mayor importancia, su calidad física, química y biológica. EL CICLO DEL AGUA. El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).
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In order to print this document from Scribd, you'll La problemática que existe hoy en día en relación a la correcta utilización del agua, que , de no first need to download it. encontrar alternativas para la solución de este problema, no únicamente será algo de lo cual esta generación se tendrá que preocupar, sino que será algo a heredar a las generaciones venideras . "Un río", según lo expresa el magistrado Oliver HolmesAnd -y a Print esto puede agregarse, en realidad, un Cancel Wendel Download lago, un manantial, o un pozo- "es, mas que una amenidad, un tesoro".
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CAPITULO II
Cancel Download And Print PLANTAS DE TRATAMIENETO DE AGUAS RESIDUALES
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Es la instalación donde se reciben las aguas residuales generadas por las actividades diarias de la ciudad (comercial, doméstica, industrial y de servicios) para que éstas sean tratadas como protección de la salud y el medio ambiente y puedan rehusarse en actividades y/o en servicios que no requieran calidad de agua potable. El origen de las aguas residuales proviene de las siguientes fuentes: - Doméstico - Lluvias - Comercial - Industrial Como protegen el agua las plantas de tratamiento. 1. Remueven los sólidos. 2. Reducen la Materia Orgánica y los Contaminantes. 3. Restauran el Oxígeno. Quienes operan y trabajan en una planta tratadora. - Gerente. - Laboratorio. - Mantenimiento. - Operadores. COMO OPERA UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Generalmente, el tratamiento de aguas residuales requiere de tres pasos: Tratamiento primario. Las aguas residuales que entran en una depuradora contienen materiales que podrían atascar o dañar las bombas y la maquinaria. Estos materiales se eliminan por medio de enrejados o barras verticales, y se queman o se entierran tras ser recogidos manual o mecánicamente. El agua residual pasa a continuación a través de una trituradora, donde las hojas y otros materiales orgánicos son triturados para facilitar su posterior procesamiento y eliminación. Tratamiento secundario. Una vez eliminados de un 40 a un 60% de los sólidos en suspensión y reducida de un 20 a un 40% la DBO5 por medios físicos en el tratamiento primario, el tratamiento secundario reduce la cantidad de materia orgánica en el agua. Por lo general, los procesos microbianos empleados son aeróbicos, es decir, los microorganismos actúan en presencia de oxígeno disuelto. Tratamiento terciario. Si el agua que ha de recibir el vertido requiere un grado de tratamiento mayor que el que puede aportar el proceso secundario, o si el afluente va a reutilizarse, es necesario un tratamiento avanzado de las aguas residuales. El tratamiento terciario, o de tercera fase, suele emplearse para eliminar el fósforo, podría incluir pasos adicionales para mejorar la calidad del afluente eliminando los contaminantes recalcitrantes. Hay procesos que permiten eliminar más de un 99% de los sólidos en suspensión y reducir la DBO5
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order to print this document from Scribd, you'll en similar medida. Los sólidosIndisueltos se reducen por medio de procesos como la ósmosis inversa y first need to download it. la electrodiálisis.
CUALES SON LOS RETOS DE UNA PLANTADownload DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Cancel And Print - NUTRIENTES: Transformar los nutrientes dañinos en sustancias menos nocivas. - QUIMICOS TOXICOS: Eliminar los químicos tóxicos provenientes de la industria. - FILTRACION DE AGUA. - CAMBIOS EN EL FLUJO DE AGUA. Clases de reactores. 1) reactor de flujo intermitente, llamado reactor batch o de cochada; 2) reactor de flujo de pistón, conocido como reactor de flujo tubular; 3) reactor de mezcla completa, conocido como reactor de tanque agitado con flujo continuo; 4) reactores de mezcla completa conectados en serie; 5) reactor de lecho empacado; 6) reactor de lecho fluidizado; 7) reactor de manto de lodos con flujo ascendente. CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Los pasos involucrados en el proceso de análisis y diseño de plantas de tratamiento bien sean grandes o pequeñas son: 1) estudios de caracterización y conducción del caudal de las aguas residuales a tratar, 2) elección preliminar de procesos, 3) realización de estudios a nivel laboratorio y planta piloto, 4) elaboración de alternativas de diagramas de flujo de tratamiento, 5) definición de los criterios de diseño, 6) distribución física de los elementos de la planta de tratamiento, 7) preparación de perfiles hidráulicos, 8) elaboración del balance de sólidos, 9) realización de planos de construcción, especificaciones y documentos para licitación y 10) estimación de costos de ingeniería.
CAPITULO III MEDICIONES DE NIVEL,
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FLUJO Y pH
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DEFINICIÓN DE pH. El agua y las soluciones acuosas, se pueden considerar consistentes de partículas cargadas (iones) y partículas no cargadas (moléculas). Los iones pueden ser positivos o negativos. En cualquier caso, es sabido que las cargas positivas y negativas deben estar en igual cantidad, de modo que la solución no presente carga neta. Un ácido es una sustancia que cuando se coloca en agua pura incrementa la concentración de iones hidronio +H; una base es una sustancia que incrementara la concentración de iones -OH, en el agua. Un ácido se define como una sustancia que cede protones y una base como una sustancia que acepta protones. Si una solución de agua pura se disocia en hidrógeno ionizado ( protones H+ ) e hidroxilos ( OH- ), se podrá observar que el hidrógeno varia normalmente en concentraciones que van desde 1,0 molar hasta 10 molar. Naturalmente, es mas fácil referirse al logaritmo base diez de tales concentraciones, generando así la escala "pH" pH, término que indica la concentración de iones hidrógeno en una disolución. Se trata de una medida de la acidez de la disolución. El término (del francés pouvoir hydrogène, 'poder del hidrógeno') se define como el logaritmo de la concentración de iones H+ (protones) cambiado de signo: pH = -log [H+], donde [H+] es la concentración de iones H+ en moles por litro. Debido a que los iones H+ se asocian con las moléculas de agua para formar iones hidronio, (H3O+), el pH también se expresa a menudo en términos de concentración de iones hidronio. POTENCAL HIDRÁULICO. En realidad, el agua se mueve en los puntos en los que tiene mas energía hacia aquellos en los que tiene menor energía. Esa energía se denomina potencial hidráulico y se aprecia que queda reflejada precisamente por la altura de la columna de agua en ese punto. La energía total de una unidad de volumen de agua será la suma de la energía potencial (debida a su posición en el espacio), la energía cinética (debida a su velocidad), la energía de presión (como la energía que almacena un muelle cuando esta comprimido). Considerese un volumen unidad de agua de densidad d en un punto de espacio situado a una altura z respecto de un nivel de referencia (figura 3.2). Sobre ese volumen existe una columna de agua de altura w.
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In order to print this document from Scribd, you'll Energía potencial = masa * gravedad * altura =d*g*z first need to download it. La presión que soporta ese volumen unitario seria el peso de la columna de agua dividido por la superficie. Peso = masa*g = volumend*g = basoCancel * altura*d*g = 1*w*d*g Download And Print
Energía de presión = ( Peso/Superficie)= (w*d*g)/1 Energía total por unidad de volumen = d*g*z+w*d*g Dividiendo por la densidad (d), quedaría la energía total por unidad de masa: Energía total por unidad de masa = g*z+w*g = (z+w)*g = h*g Ø= h*g La energía total por unidad de masa se denomina potencial hidráulico, y es igual a la altura de la columna de agua (respecto del nivel de referencia considerado) multiplicada por la aceleración de la gravedad. Como g es prácticamente constante, h refleja exactamente el potencial hidráulico Ø. MEDIDOR DE FLUJO. Los medidores de presión diferencial se utilizan ampliamente en aplicaciones y laboratorios industriales por su sencillez, confiabilidad, robustez y bajo costo. Su funcionamiento se basa en el principio de que, cuando hay una obstrucción en un ducto o tubo, aparece un diferencial de presión a través de la obstrucción. Esta caída de presión se correlaciona con la descarga mediante una calibración, y después se utiliza la curva de presión-descarga para determinar la descarga leyendo la presión diferencial. La figura 3.5 representa un medidor de placa de orificio delgada, se considera como un medidor de presión diferencial representativo. Considerese que hay un flujo estable en un ducto circular que se topa con el orificio restrictor cuya área es A0, y sale como un chorro corriente abajo. . Después de la restricción, las líneas de corriente convergen para formar un área de flujo mínimo Ac, denominada vena contracta. Se colocan derivaciones de presión en dos posiciones: corriente arriba de la restricción en la región de flujo no perturbado (punto 1) y corriente abajo en algún punto cercano a la vena contracta (punto 2).
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CAPITULO IV
Cancel Download And Print AUTOMATIZACIÓN DE UNA
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALDES En la actualidad las plantas de tratamiento de aguas residuales demandan una automatización total del proceso, es decir, muestrear en un determinado intervalo de tiempo las variables que intervienen en el sistema; para determinar tiempos y movimientos a ejecutar para un funcionamiento óptimo de la planta. Para llevar a cabo dichos tiempos y movimientos es necesario implementar sensores, actuadores, dispositivos de control, circuitos de potencia, etc. Estos mismos se requieren para la automatización de un proceso tan delicado como el tratamiento de aguas residuales, ya que estas pueden ser reutilizadas para uso agrícola o industrial. En la figura 4.1 se observa el diagrama de flujo de una planta de tratamiento a gran escala, en este prototipo únicamente se consideran para la automatización cuatro etapas: 4.2 Estación de bombeo. 4.3 Tanque de igualación y neutralización. 4.4 Reactor de bacterias. 4.5 Clorinador Se anexan dos etapas mas, trampa de grasas y lampara de rayos UV, aunque únicamente se tratan de forma ilustrativa en esta propuesta, pero en un diseño a mayor escala estas etapas se tienen que considerar. TRAMPA DE GRASAS:
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ESTACION DE BOMBEO:
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TANQUE DE IGUALACION Y NEUTRALIZACION:
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REACTOR DE BACTERIAS:In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it. Cancel
CLORINADOR:
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LAMPARA DE RAYOS UV:In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it. Cancel
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Una vez explicado el proceso de automatización de cada una de las etapas de la planta de tratamiento, se discretizan las señales de los transductores que intervienen en dichas etapas. Un método muy utilizado para discretizar las señales es, emplear un convertidor análogo-digital (ADC), una ves digitalizadas estas señales son procesadas por una tarjeta de adquisición de datos a una computadora, la cual se encarga de representar gráficamente las señales. La computadora puede ser conectada a un dispositivo de control (PLD, microcontrolador, PLC, etc.). En esta propuesta la computadora se utiliza como un elemento gráfico en la interpretación de las variables.
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AUTOMATIZACIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS first need to download it. RESIDUALES POR MEDIO DE UNA LÓGICA PROGRAMABLE. Cancel And de Print La lógica programable, como el nombre implica,Download es una familia componentes que contienen conjuntos de elementos lógicos (AND, OR, NOT, LATCH, FLIP-FLOP) que pueden configurarse en cualquier función lógica que el usuario desee y que el componente soporte. Hay varias clases de dispositivos lógicos programables: ASICs, FPGAs, PLAs, PROMs, PALs, GALs, y PLDs complejos.
Para nuestro prototipo se utilizo un GAL como dispositivo de control. Para la programación del gal se utilizo un programa llamado OPAL con el cual se introducen formulas de multiplicaciones y sumas para obtener las funciones del circuito deseadas que luego se introducen en la programación del gal en formato .EQN A continuacion se muestra el programa del GAL, para nuestro prototipo:
;Control de La planta de Tratamiento.
Donde: A es igual a la señal de nivel bajo de la cisterna.
CHIP PLC GAL16V8
B es igual a la señal de nivel Alto de la cisterna.
1 A B D F H J L M GND 11 12 Z N K I G E 19 VCC
Z es igual a la señal de control para la bomba. D es la señal de control para la activación del Motor.
EQUATIONS
E es igual a la señal de activación del Motor.
Z =Z*A+B
G es igual a una señal permisiva interna.
E =Z*D
H es igual a una señal de control para dosificación de sosa.
G =F*Z*E
J es igual a una señal de control para dosificación de Ácido.
I =G*H
I es igual a una señal de activación del dosificador de sosa.
K =G*J
K es igual una señal de activación del dosificador de Ácido
N =N*M+L
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CAPITULO V
Cancel Download And Print SISTEMAS DE POTENCIA
ELECTRONICOS FUENTES DE VOLTAJE AJUSTABLES. ¿Por qué es necesaria la regulación del voltaje?, una fuente de alimentación no regulada tiene dos características indeseables: al aumentar el consumo de corriente en la carga, el voltaje de dc disminuye mientras que el voltaje de rizo aumenta. Para atenuar estas desventajas se añade una sección de regulación de voltaje a la fuente no regulada. La fuente de alimentación así obtenida se clasifica como fuente regulada de voltaje. Reguladores de voltaje ajustables de tres terminales positivo (LM317HV) y negativo (LM337HV). Se necesita lo siguiente: (1) voltajes regulados que sean variables para usarlos como fuentes en los laboratorios o alguna aplicación especifica; (2) voltajes que no están disponibles como reguladores estándares de voltaje fijo; (3) un voltaje ajustable de mucha precisión; (4) ofrecer un precio mas bajo a los usuarios que desean contar con una gran cantidad de un determinado tipo de regulador integrado para obtener varios voltajes regulados de salida. Las necesidades anteriores dieron lugar al desarrollo de las familias LM117 y LM337 de reguladores positivos y negativos ajustables de tres terminales, respectivamente. Son excelentes dispositivos que cuentan con todos los circuitos de protección interna descritos al hablar acerca en los temas anteriores. Características del LM 317HVK El LM 317HVK proporcionara una salida de corriente regula hasta de 1.5 A, siempre que haya disipación de potencia de mas de 15 W. (encapsulado TO-3) Esto significa que debe estar aislado eléctricamente de un gran disipador de calor, como el chasis de metal de la fuente de alimentación, normalmente atornillado a este. El LM 317 requiere de una caída de voltaje mínima a través de sus terminales de entrada y salida, ya que de lo contrario deja de regular. Por lo tanto, el limite superior Vo es de 3 V por abajo del voltaje mínimo de entrada de la fuente no regulada.
Temas Extras Sobre Los Reguladores de Voltaje.
EL OPTOACOPLADOR. Un optoacoplador es un componente formado por la unión de un diodo LED y un fototransistor acoplados a través de un medio conductor de luz. Todos estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general es del tipo DIP, que se explicara mas adelante. Cuanta mayor intensidad atraviesa el fotodiodo, mayor será la cantidad de fotones emitidos y, por tanto, mayor será la corriente que recorra el fototransistor. Se trata de una manera de transmitir una señal de un circuito eléctrico a otro. Obsérvese que no existe comunicación eléctrica entre los dos circuitos, es decir existe un trasiego de información pero no existe una conexión eléctrica: la conexión es óptica.
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Esquema de un optoacoplador
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Esquema constructivo de un optoacoplador
Funcionamiento del optoacoplador. La señal de entrada es aplicada al fotoemisor y la salida es tomada del fotoreceptor. Los optoacopladores son capaces de convertir una señal eléctrica en una señal luminosa modulada y volver a convertirla en una señal eléctrica. La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que puede establecerse entre los circuitos de entrada y salida.Los fotoemisores que se emplean en los optoacopladores de potencia son diodos que emiten rayos Diagrama infrarrojos (IRED) y los fotoreceptores pueden ser tiristores o transistores. Cuando aparece una tensión sobre los terminales del diodo IRED, este emite un esquemático de un optoacoplador. haz de rayos infrarrojo que transmite a través de una pequeña guia-ondas de plástico o cristal hacia el fotoreceptor. La energía luminosa que incide sobre el fotoreceptor hace que este genere una tensión eléctrica a su salida. Este responde a las señales de entrada, que podrían ser pulsos de tensión. Temas Extras Sobre Los Reguladores de Voltaje.
Teoría y Operación de los Triacs. Un triac es un dispositivo de tres terminales utilizado para controlar el valor promedio de la corriente que fluye por una carga. Un triac es diferente de un SCR en que puede conducir corriente en una cualquiera de las dos direcciones cuando es llevado a CONDUCCION. Cuando el triac es BLOQUEADO, no puede fluir corriente entre sus terminales principales independiente de la polaridad de la fuente externa aplicada. Por tanto, el triac actúa como un interruptor abierto. Cuando el triac es llevado a CONDUCCION, presenta una resistencia muy baja al paso de la corriente en el camino de una terminal principal a la otra, donde el sentido del flujo depende de la polaridad de la fuente externa aplicada. Cuando el voltaje es más positivo en MT2, la corriente fluye de MT2 a MT1. Cuando el voltaje es mas positivo en MT1, la corriente fluye de MT1 a MT2. En cualquier caso el triac actúa como un interruptor cerrado
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Temas Extras Sobre Los Tiristores
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