P&ID
Figura 1Figura 1 P&ID del Proceso para Tratar Efluentes de la Planta
Instrucciones para Operarios Para que empiece a funcionar la sección de tratamiento de aguas usted debe:
1. Abrir la válvula V-202 y llenar con la corriente del Tanque TK-200 hasta un nivel de 50 cm. 2. Abrir la válvula V-101. 3. Pulsar OPEN en el controlador de pH para la válvula V-202. Esperar 20 minutos. 4. Abrir la válvula V-102. Encender el decantador DC-300. Esperar 10 minutos. 5. Abrir la válvula V-301 6. Abrir la válvula V-401. 7. Verificar que la caja de cebado de la bomba P-301 esté llena. llena. 8. Encender la bomba P-301. Características Característ icas de Operación
Proceso Continuo. Flujo a tratar de 10 m3 /h Separación de sólidos sedimentables. Concentración inicial de sólidos = 3 % o
Concentración final de sólidos = 0,08% Control de pH o pH inicial = 5 o pH final = 7 Control de Temperatura o Temperatura Inicial = 35 °C o Temperatura Final = 20 °C o
Costos
Aparato
Codificación en P&ID
Costo [$]
DC-300
8000
PIC TK-100 T-100 Inversión inicial
1000 700 1200 10900
Centrífuga Cilíndrica de Transportador Helicoidal Controlador de pH 369P TUpH Reactor Agitado Torre de Enfriamiento
Dimensiones de los Equipos Principales
Aparato
Codificación en P&ID
Centrífuga Cilíndrica de Transportador Helicoidal
DC-300
Reactor Agitado1
TK-100
Torre de Enfriamiento
T-100
Dimensiones [m]
Largo = 1,3 Diámetro = 0,35 Diámetro = 1,3 Altura = 1,3 Lado de la Base = 2,5 Altura = 2,3
Ventajas del Sistema Propuesto
1
Porcentaje de remoción del separador de 98% Inversión inicial del decantador centrífugo de 8000$, 84% más bajo que el filtro rotatorio menos costoso. El área ocupada para el tratamiento de agua es reducida. El área total de tratamiento es de 10 m2frente a los 27 m2 que ocuparía únicamente el tanque clarificador.
Tiempo Medio de Residencia = 10 minutos
ANEXOS Cantidad de cal a usar en la neutralización
Se requiere una cantidad mínima2 de lechada de cal de
Para tratar los 10 m3/h, se tiene
Costo de Cal
Al mes
Criterios de Selección para el equipo de separación de sólidos
De acuerdo al Manual del Ingeniero Químico de Robert Perry (Perry, 1989) 1. Se escogió un proceso continuo de operación 2. Se determinó el tamaño de partícula estimado del efluente, para partículas que tarde 5 horas en llegar al fondo de un desarenador
( ) Resolviendo Error! Reference source not found. ) y (2)
2
(Ramalho, 2009)
(1)
(2)
De acuerdo a los criterios de selección descritos en http://www.pacontrol.com/processinformation-book/Solid%20Liquid%20Seperation%2093851_11.pdf, la separación de sólidos con el indicados puede hacerse mediante un
Espesador Clarificador Disco de Centrifugación Filtro rotatorio
Un sedimentador para la separación indicada requiere de las dimensiones que se detallan Si se considera una eficiencia de remoción del 90%
Lo cual representa un clarificador de dimensiones:
Y su altura mínima sería de
Debido al gran espacio que ocuparían, tanto un espesador como un clarificador, se ha descartado la posibilidad de su uso. En cuanto al filtro rotatorio, se ha investigado que el costo mínimo de un aparato capaz de manejar las concentraciones deseadas es de $50000, por lo que tampoco se ha considerado para el problema en cuestión. 3. Se decidió escoger un disco de centrifugación, conocido también como decantador centrífugo, para llevar a cabo la separación. De acuerdo al Manual de Perry(Perry, 1989), el equipo de mejor ajuste a las necesidades del proceso, con una eficiencia de remoción del 95% es un equipo centrífugo de transportador helicoidal.
Revisando catálogos actualizados, se encontró el equipo NOXON3, que tiene las características mostradas en la Tabla 1. Tabla 1. Propiedades de el Decantador Centrífugo NOXON Propiedad Unidad Valor Capacidad [m3 /h] 5-15 Eficiencia de Remoción [%] 98 Longitud [m] 1,3 Diámetro del tazón [m] 0,35 Costo [$] 8000
Figura 2Decantador Centrífugo NOXON DC10
Dimensionamiento de la Torre de Enfriamiento
Se tiene un flujo de agua de entrada de 10 m3 /h sin sólidos suspendidos, de valor de pH igual a 7, o neutro, a una temperatura de 35°C, que entra por la parte superior de la torre. Se pone en contacto con un flujo de aire de 10000 kg/h, en contracorriente. El flujo de aire tiene una temperatura de 20°C, y una entalpía de 9 kcal/kg. La sección de la torre tiene 6 m2 y el valor del coeficiente volumétrico de transferencia de masa Kya es 1500 kg/m3h. Aplicación del balance entálpico
[3]
3
(NOXON, 2012)
La altura de la torre está dada por la ecuación 4:
[4]
[] Los datos obtenidos de las tablas psicrométricas fueron:
i
Diferencia
10
15,75
5,75
0,174
0,178
1,75
0,346
12
17,80
5,80
0,172
0,173
2
0,326
14
20,60
6,60
0,154
0,163
2
0,290
16
23,40
7,40
0,136
0,145
2
0,252
20
30,30
10,3
0,097
0,106
2
0,176
22
34,80
12,8
0,078
0,088
2
0,144
24
39,10
15,1
0,066
0,072
2
24,25 39,60
15,35
0,065
0,066
0,25
0,016
2,073
Valor medio Intervalo Integración
Se establece una separación de 20 cm entre cada plato de la torre, por lo que se necesitarán 10 tablas. El costo de la construcción de la torre, considerando que el costo de la madera es de 20 $/m2para el exterior y 10$/m2 para los platos, es de 1200$
Trabajos citados NOXON. (2012). NOXON AB. Recuperado el 06 de abril de 2012, de http://www.noxon.se/en/products/decanter_centrifuge/ Perry, R. R. (1989). Manual del Ingeniero Químico. Madrid, España: McGraw-Hill. Ramalho, R. (2009). "Pretratamientos y Tratamientos Primarios . Recuperado el 06 de abril de 2012, de http://cidta.usla.es/residuales/libros/logo/pdf/pretratamientos_tratamientos_primarios.p df
