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TRATAMIENTO DE AGUAS PARA LAS AGUAS RESIDUALES DEL MATADERO DE TURCO

ANTECEDENTES Una riqueza pecuaria y genética de las poblaciones andinas del continente sudamericano son los camélidos, que son fuente de fibra, carne, cuero y trabajo entre otros productos, por tanto podemos decir que el rol de los camélidos es fundamental para la subsistencia de muchas familias en estas zonas andinas. El 65% de la población total mundial de llamas (Delgado, 2003) se encuentra en Bolivia y el departamento de Oruro es el más privilegiado, ya que cuenta con cerca del 50% del total de llamas que existen en territorio boliviano. La cría de ganado camélido es una de las actividades de mayor importancia económica y cultural en las regiones andinas, es la principal fuente de ingresos de los campesinos por el comercio del cuero, la fibra y adicionalmente provee materia orgánica que es utilizada como combustible y para el abono de los suelos agrícolas, sin embargo, es indiscutible que la producción de carne es la actividad más importante derivada de la cría de llamas. Carne de Llama Se estima que el 35% de la producción total de carne se destina al autoconsumo y el 65% al mercado de consumo de carne fresca, fundamentalmente para la elaboración de charque y embutidos. Los mercados más importantes para la carne de llama son los departamentos de La Paz, Oruro, Cochabamba y Potosí. Turco es una población situada a 154 km. al oeste de la ciudad de Oruro, es parte de la cordillera occidental y limita al oeste con la República de Chile. Su población actual es de 5.000 habitantes y es considerada, por la gran cantidad de llamas que posee, la capital de camélidos de Bolivia, título que fue formalizado en agosto del año 2005, mediante Ley de la República No. 3157. El municipio de Turco posee condiciones naturales muy favorables, que le han permitido ser líder en el desarrollo de la producción de camélidos. En 1995 se construyó en Turco el único matadero de camélidos registrado en el Servicio Nacional de Sanidad Agropecuaria e Inocuidad Alimentaría (SENASAG). Este

matadero es en la actualidad de cuarto nivel, lo que quiere decir que cumple con ciertas normas higiénicas que garantizan que la carne de camélido faenada y procesada en este recinto es apta para el consumo humano, sin embargo, las normas internacionales exigen mataderos de mayor nivel, con requerimientos sanitarios e higiénicos más estrictos, para que esta carne pueda ser comercializada en dichos mercados. Actualmente el faeneo mensual de llamas en este matadero es de 1.000 cabezas. Cadena de Valor de la Carne de Llama Actualmente, esta cadena de valor cuenta con tres eslabones principales que son: la cría de ganado, proceso de faenado en el matadero y comercialización de la carne. Mientras que las actividades principales de apoyo son: transporte y servicio veterinario.

A continuación se describen, de forma general, los diferentes procesos productivos que se lleva a cabo en un matadero de vacuno 

Recepción de materias primas. Estos animales permanecen en un



corral a la espera de que se proceda a su sacrificio. Sacrificio o aturdimiento: los animales son aturdidos mediante una especie de pistola con la que se les inyecta una sustancia para aturdirlos. Se les lava exteriormente y se les cuelga sobre unos ganchos para pasar a la fase posterior. En esta etapa del proceso se generan



vertidos de aguas del lavado de los animales. Desangrado de las piezas: se procede al desangrado de los animales, la sangre se recoge en unos recipientes para su venta o tratamiento posterior.

AGUAS RESIDUALES PROVENIENTES DEL MATADERO Origen y composición de las aguas residuales

Para realizar los procesos de trabajo de un matadero, así como para mantener las condiciones higiénicas, es necesario un consumo elevado de agua, que podría establecerse en aproximadamente unos cinco litros de agua por kilo de peso vivo del animal. Los principales parámetros que definen las características químicas de las aguas residuales de un matadero se muestran en la tabla siguiente.

En tabla siguiente podemos observar rangos de variación y el valor promedio de concentración de los principales parámetros químicos de las aguas residuales de matadero. Las concentraciones pueden variar ampliamente de una instalación a otra y en presentar valores bastante diferentes a los expuestos.

A título indicativo, los valores contaminantes medios diarios de los vertidos generados por los mataderos, habitualmente se encuentran dentro del rango que figura en la siguiente tabla:

Tratamiento de las aguas residuales. Una planta de tratamiento para efluentes de mataderos se diseña para depurar básicamente los contaminantes determinados mediante DBO5, aceites y grasas, sólidos suspendidos, DQO y microorganismos patógenos, e incluso en algunos casos compuestos nitrogenados y fosforados. Lo más recomendable es diseñar un sistema de tratamiento que considere un pretratamiento (rejas y trampas de grasas), un tratamiento primario (físico o físico-químico) y un tratamiento secundario (biológico). A continuación, se describen brevemente los principales procesos de tratamiento que pueden utilizarse para los vertidos de aguas residuales de los mataderos: Pretratamiento Es la primera operación a que se someten los residuos líquidos. Consiste en retener los sólidos y grasas que arrastra el agua y que podrían, por su tamaño y características, entorpecer el normal funcionamiento de las plantas de tratamiento. 

Rejas: Dispositivo con aberturas de tamaño uniforme, donde quedan retenidas las partículas gruesas del efluente. El paso libre entre barras es de 50 a 100 mm para los sólidos gruesos y de 12 a 20 mm para los sólidos finos. Los principales parámetros de diseño son: tipo de residuo a tratar, flujo de descarga, paso libre entre barras, volumen de sólidos retenidos y pérdida de carga. En cuanto a la elección del sistema de limpieza de las rejas, ésta debe efectuarse en función de la importancia

de la planta de tratamiento, de la naturaleza del vertido a tratar, y por 

supuesto, de las disponibilidades económicas. Trampas de Grasas: Consisten en un estanque rectangular, en el cual la sustancia grasa es empujada hacia la superficie y atrapada por un bafle.

Tratamiento primario Consiste en la separación de una cantidad importante de los sólidos suspendidos, contenidos en las aguas residuales, mediante procesos físicos y/o químicos . 

Estanque homogenizador: Requiere de un estanque con aireador, que tenga una capacidad apro imada de un 60% del flujo diario, donde caudales punta, pH y temperaturas son homogeneizados, resultando un



efluente de características uniformes. Flotación: Se utiliza para remover sólidos suspendidos y grasas remanentes; tiene mayor eficiencia que las rejas y las trampas. Se realiza con aire disuelto y la eficiencia se puede aumentar agregando floculantes químicos (aluminio, sales de hierro, etc.). El lodo de la flotación tiene un alto contenido de proteínas y grasas y podría usarse para alimento de animales, después de pasteurizarlo o ser procesado en



una planta recuperadora. Tecnologías de membranas: Se utilizan no solamente para eliminar parte de la materia orgánica de los efluentes generados en los mataderos sino que también permite la recuperación de sustancias reaprovechables, actualmente desechadas y la reutilización del agua. Sin embargo, es una tecnología demasiado costosa como método de tratamiento de efluentes y sólo será un proceso competitivo o complementario a los sistemas de tratamiento convencionales, cuando el terreno sea escaso y costoso, existan sustancias orgánicas valiosas recuperables en las corrientes o se

precise recircular el agua en el proceso. Dependiendo del tamaño de partícula a filtrar, se puede utilizar la técnica de osmosis inversa, ultrafiltración, microfiltración y filtración. Tratamiento de las aguas provenientes del matadero.-

3. DISEÑO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS Para los procesos anaeróbicos y operaciones unitarias intervienen en diferentes etapas de la depuración de las aguas residuales. El esquema de depuración se representa en la Ilustración 3:

Ilustración 3. Esquema del tratamiento de las aguas residuales. (Tomado del material de clase para las asignaturas de Tratamiento de Aguas Residuales de Lozano-Rivas, W.A.) Tabla 1. Características de las etapas de la depuración de aguas residuales

Etapa

Objetivo

Unidades más

Tipo de

Niveles de

representativas

fenómenos

eficiencia

principales involucrados Pretratamient

Remover

o

sólidos gruesos para evitar atascos, abrasión y



Pozo de

   

gruesos Rejillas Desarenador Desengrasador Tanque de

Físicos.

No se considera que

Químicos

se logren

(neutralización)

remociones

.

significativas

daños a

Igualación u

en DBO y

tuberías,

homogenizació

SST.

bombas,

n (efluentes

equipos y a otros elementos de la depuradora.

industriales, 

especialmente) Tanque de neutralización (efluentes industriales, especialmente)

Tratamiento

Remover la

Primario

mayor parte de

Decantadores primarios (por gravedad o

la materia

asistidos

orgánica

químicamente)

DBO: hasta 50% (hasta

Químicos (decantación asistida).

suspendida decantable.

Físicos.

80% con decantación asistida)

DAF (unidades de flotación por aire

SST: hasta

disuelto. Usadas para

70% (hasta

efluentes industriales,

85% con

especialmente)

decantación asistida)

Tamices (efluentes industriales, especialmente) Tratamiento

Remover

Reactores biológicos

Biológicos.

DBO: hasta

Secundario

materia

aerobios (e.g. lodos

orgánica

activados, filtros

soluble y

percoladores,

SST: hasta un

suspendida.

biodiscos, humedales,

90 %

un 92%

lagunas) Eliminar patógenos y

Reactores biológicos

otros

anaerobios (e.g.

elementos

UASB, RAP, EGSB)

contaminantes . Tratamiento

Pulimento en

Terciario

la reducción de la materia orgánica. Eliminación de

Coagulación-floculación

Químicos.

Adsorción

Biológicos.

Eficiencias variables de

Intercambio iónico

remoción, dependiendo del tipo de contaminan

contaminantes

Filtración

específicos (e.g. nitratos, patógenos, metales,

Lagunas Desinfección

pesticidas, disruptores endocrinos).

(Lozano-Rivas, Material de clase para las asignaturas de Tratamiento de Aguas Residuales, 2012) Adicional a la línea de aguas, en donde se emplean estas etapas para depurar los efluentes, se tienen la línea de manejo de gases y la de manejo de lodos. Entonces mostraremos lo que tiene que tener una planta de tratamientos aguas para nuestra ciudad. 3.1. Capacidad de la planta.La construcción de la planta de tratamientos de aguas residuales provenientes del matadero del departamento de Oruro obedece a un diseño de tratamiento de aguas servidas para 270.000 habitantes (incluidas industrias), con un caudal promedio de 402 l/s y sin industrias se estimó en 320 l/s. El inicio de las operaciones experimentales de la planta de tratamiento se efectivizó el 13 de Agosto de 2004 (Fase I: puesta en marcha, sistematización y gestión administrativa de servicios). La planta de tratamiento de la urb. Huajara será calculada de la siguiente manera. En Oruro existen 270000 habitantes, y en el último censo realizado la urbanización tiene un aproximado de 10000 habitantes, y se sabe que las aguas residuales domesticas sin industria son 320 l/s, la capacidad de la urbanización será:

Q=

3

10000 l m ∗320=11,85 =1024( ) 270000 s dia

()

Por lo que para la planta de tratamiento anaeróbico de aguas residuales domesticas en un reactor de flujo ascendente UASB se trabajara con el siguiente caudal 3

m El caudal de agua a tratar es Q ¿ 1024 dia 3.2. Materia prima.

Agua residual de Oruro (Debido a que la planta de tratamiento anaerobico de aguas residuales domesticas se encuentra situado en el departamento



de Oruro. Semilla proveniente de una planta de tratamientos de aguas residuales. (Para la puesta en marcha de la planta de tratamiento de aguas residuales domesticas se usara semilla proveniente de una planta de tratamiento de aguas del departamento de Cochabamba. Una vez que se encuentre en funcionamiento la misma planta de



tratamientos originara la semilla). Arena (Se utilizara arena proveniente de la comunidad de Paria debido a que la arena es fina y existe en grandes cantidades).

3.3. Localización Para la ubicación de la planta de tratamiento de aguas residuales se determino localizarla aledaña a la urbanización huajara, debido a que en la zona existe varios terrenos que pertenecen a la alcaldía y estos estas se encuentran abandonadas , esta planta estará ubicada cerca del rio tagarete ya que las aguas residuales de la urbanización se descarga hacia este rio, y de esa zona se tomara el caudal para la empresa, debido a la facilidad de la obtención de la materia prima para la planta y de esta manera se reducirá costos en transporte del agua a tratar ya que las aguas de la urbanización son desembocadas el rio

tagarete zona

y

por

no

cultivos,

la

existe si

hay

viviendas pero de la zona de la planta existe por lo menos unas cinco cuadras de espacio entre la planta y las casas. 3.4.

Diagra ma

Cualitativo de bloques

DIAGRAMA CUANTITATIVO



3.5. DESCRIPCION DEL PROCESO DE TRATAMIENTO El agua residual será tomada de las cañerías existentes que son desembocadas hacia el rio tagarete.  El agua será bombeado hacia 1 sedimentador S1 cuyo volumen del sedimentador es

V =2048 m

3

y el volumen del agua a tratar será de

85 % del sedimentador para evitar rebalse y será

3

2355.2 m

el caudal

de agua a tratar que ingresara al sedimentador a cada uno es 3

m Q=783 dia

donde el tiempo de retención en cada sedimentador es de

4 días (El tiempo de retención se determinó por medio de consejo de MENDIETA 1998), en este intervalo de tiempo se realizara el proceso de remoción por acción de la fuerza de gravedad de partículas suspendidas en el agua, también se usa para remover arena partículas suspendidas.  Una vez realizada el proceso de tratamiento en los sedimentadores, el agua residual proveniente de los sedimentadores será bombeado a l filtro con un caudal es m3 Q=1024 para este proceso se cuenta con dos filtros dia FF1 y FF2 pero solamente uno se encontrara en funcionamiento, una vez que el filtro que se encuentra en funcionamiento nesecite mantenimiento se pondrá en marcha el otro filtro mientras se realice dicho mantenimiento.

En estos filtros se realiza el proceso de

degradar

biológicamente la materia orgánica del agua residual. 



El agua proveniente de los filtros será bombeado con un caudal de 3 m Q=1022 dia hacia el reactor UASB donde se realiza el tratamiento anaeróbico en dicho proceso se producirá el gas metano y los lodos. El agua totalmente tratada será descargado a una laguna antes de su disposición final el cual será bombeado a un tanque de almacenamiento



del agua tratada. El lodo generado en los sedimentadores y el reactor UASB serán descargados a la zona de espesamiento donde los lodos son espesados y desecado para reducir su volumen para su mejor traslado para la disposición. Los procesos para reducir el contenido en agua incluyen lagunas o lechos de secado para producir lodo deshidratado que pueda



ser aplicado a la tierra En la zona de secadero de lodo El lodo que proviene del espesador se descarga en los lechos de secado, los cuales consisten en superficies con medios filtrantes de arena y grava, en donde el lodo es deshidratado, de forma que pueda manipularse y procesarse como un



semisólido en vez de un líquido. Un porcentaje del lodo será utilizado como semilla para el reactor UASB el cual será alimentado al reactor cuando sea necesario y otro porcentaje del lodo acumulado será almacenado para que pueda ser sometido a un tratamiento adecuado para luego ser utilizado como compostaje. 3.6. BALANCE DE MATERIA Y DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS 3.6.1 REJILLA El agua residual ingresara a una rejilla para eliminar solidos gruesos el flujo de entrada será el mismo a la salida m3 F❑ =1024 dia

( )

E=S 3

F1=1024

( ) m dia

3.6.2 SEDIMENTADOR

Flujo de entrada al sedimentador es: F1=1024

m3 dia

( )

El tiempo de retención en el sedimentador sugerido es

τ =2 dias

(Fuente

Alen-Perkins 2010). En procesos de tratamiento de aguas es conveniente que se trabaje con una capacidad del 75% a 85% para evitar la perdida de materia prima es decir el agua residual y para condiciones optimas del proceso.(MENDIETA 1998) Entonces las ecuaciones de diseño son: τ=

V =F 1∗τ=1024

V v

m3 ∗2 dia=2048 m3 dia

( )

Del anexo A (fuente sedimentador) el sedimentador mas grande tiene un área de sedimento de 315 D=

√

√

m 2 , determinamos el diámetro del sedimentador:

4∗A 4∗315 = =20.02 m π π

Y tiene una altura de:

h=

V A

Como se menciono anteriormente se trabajara con una capacidad del 15% sobredimensionado, para evitar perdida de materia prima, entonces: V T =2048∗1,15=2355,2 m3 Y la altura del sedimentador será: h1=

2355,2 =7.48 m 315

Balance de masa F1=1024

m3 dia

( )

Transformando a unidad de masa usando la densidad La densidad del agua residual del departamento de Oruro es ρ=970

kg ( datodel agua residual obtenido en laboratorio de aguas) 3 m

F1=1024

m3 kg kg ∗970 3 =993280 dias dia m

Realizando el balance de materia E=S F1=F 2 + F3 El balance se realizara en función de solidos totales. Hallando porcentaje de solidos totales de tabla N°1 (Anexo) S .T .=1200

Si:

mg kg =1.2 3 ¿ m 1,2 kg →1 m3

x → 1024 m

.

3

msolidostotales =1228.8 kg ( S. T . )

=0.12

En el sedimentador se sedimenta el 95% de los solidos totales (Medina Hoyos). F sol, sedimentados =F 2=F∗( S .T . )∗0.95=1132.33

F salida =F 3=F−F 2=992147.67

( salida )

=

kg dia

kg dia

∗F−F 3 =0.006 F2

( entrada )

3.6.2. FILTRO

El flujo de entrada al filtro es

F2 =992147.67

kg dia

Calculamos el caudal en el filtro: V=

992147.67 m3 m3 =1022.83 =42.62 970 dia h

De tabla de especificaiones del filtro para este caudal el filtro tiene las siguientes dimensiones:

h=4.2 m

D=2.42 m Existira dos filtros de las mismas dimensiones de esta forma no existirá tiempo muerto, es decir cuando el filtro necesite mantenimiento o cambiar el medio filtrante, se pondrá en funcionamiento del otro filtro. F3 =992147.67

kg dia

En el filtro se eliminara los solidos totales restantes. El tiempo de retención prácticamente es nulo. F3 F=F solido toales=

992147.67∗0.006 kg =59.53 100 dia

F sal. filtro=F 4=992147.67−59.53=992088.14

kg dia

3.6.3 REACTOR UASB

El tiempo de retención fue determinado en el punto de diseño del τ =1.36 dia=33 hr reactor:

Balance en el reactor UASB para el lodo

Por bibliografía 1 kg H 2 O ≅0.05 kg de lodo 1 kg H 2 O ≅0.005 kg de gas Fuente(medina Hoyos) Por lo que podemos deducir F 4 L=

0.05 kg de lodo kg kg × 902088.14 =45104.4 lodo 1 kg de H 2 O dia dia

F 4g=

0.005 kg de lodo kg kg × 902088.14 =451.044 gas 1 kg de H 2 O dia dia

Por lo que realizando el balance es: E=S

semilla nueva=semilla utilizada El % del lodo del reactor UASB a la salida es del 60% porque dicho lodo es húmedo y tiene un 40%de agua Mientras el % del lodo a la entrada es 100% por que se encuentra totalmente seco Realizando el balance por componente es: 0.6 × F 4 L =F SEMILLA F SEMILLA =0.6 × 45104.4

kg dia

F SEMILLA =27062.64

kg dia

Balance en el reactor UASB para el agua E=S

F 4 + F SEMILLA =F 5+ F 4 L + F 4 G F 5=26611.1

kg dia

Diseño del reactor anaerobio de flujo ascendente UASB Los siguientes datos se obtuvieron en laboratorio de aguas, con aguas residuales tomadas de la urbanización HUAJARA del departamento de Oruro. Obtención de Oxigeno Disuelto (OD) Los datos de OD se obtuvieron con el equipo que se encuentra en laboratorio de agua ubicada en la ciudadela universitaria.

1.1.

ODinicial =5.37 mg/¿

t(Dia)

Muestra Blanca OD

Muestra del agua residual OD

1

5.43

4.88

2

5.11

5.33

3

5.71

4.77

4

5.43

4.83

5

5.58

4.45

Siendo:

V botella =315 ml V muestra=10 ml DBO=OD Si −ODb f +

V botella OD bf −OD sf ) ( V muestra

OD Si=OD muestra inicial OD bf =OD muestra blanco

f

OD s =OD muestra final Remplazando datos en ecuación de DBO, se tiene los siguientes datos: Tiempo (dia)

DBO (mg/lt)

1

17.265

2

23.83

3

29.27

4

32.65

5

35.39

Determinación de constante de biodegradación K, y concentración orgánica Lo.

1.2.

Tiempo (dia)

Y=DBO (mg/lt)

∆y(mg/lt)

Valor medio de t

0

0

--------

-------

1

17.265

17,265

0,5

2

23.83

6,565

1,5

3

29.27

5,44

2,5

4

32.65

3,38

3,5

5

35.39

2,74

4,5

Graficando Tiempo vs DBO

Tiempo vs DBO 40 30

DBO 20 10 0

0

1

2

3

Tiempo

Graficando ∆y vs t medio

4

5

6

log ∆y vs t medio 1.4 1.2

f(x) = - 0.19x + 1.22

1 0.8

log ∆y 0.6 0.4 0.2 0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

t medio

De la anterior grafica se obtiene, la constante de biodegradación utilizando el método de las diferencias logaritmicas:

K=−( pendiente de la recta ) K=0,1887

( 1d )

El valor de Lo se calcula por:

Lo=

interseccion 2,303∗K

∆y vs t medio 20 15

f(x) = - 3.22x + 15.14

∆y 10 5 0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

tiempo medio

La intersección se obtuvo por medio de la anterior grafica

Lo=

15,2 mg =34,98 ¿ 2,303∗0,1887

1.3.

( )

Calculo del tiempo de retención y del volumen del reactor.

Para un digestor anaerobio que opere a flujo continuo, el tiempo de retención viene dado por(Yaniris Lorenzo, Lixis Rojas) :

∆S ∗So K Lo τ= S ∆ S=So−S

( mg¿ )

So=DBO a la entrada S=DBO a la salida

K=constante de biodegradacion . Lo=concentracion organica Donde el DBO de las aguas residuales de la ciudad de Oruro tiene un DBO aproximado de 350.39 (mg/lt) dato tomado en laboratorio de aguas. Donde el DBO de salida es el de 17.8 (mg/lt) dato obtenido en laboratorio de aguas. Reemplazando datos en tiempo de retención:

τ =0.36 dia=8.64 hr

El volumen del digestor se obtiene por:

V =τ × Q

Q=flujo de entrada aldigestor =1022.77

m3 dia

Reemplazando datos

V =0.36 dia×1022.77

m3 dia

V =368.20 m3 El volumen es muy alto por lo cual se tendrá dos reactores para poder cumplir con el caudal, y exista mayor eficiencia entonces el volumen será:

V =184.1 m3 El reactor tiene forma cilíndrica para evitar zonas muertas y obtener un mayor rendimiento

π V = × D2 × L … … … … … … … .(1) 4 Siendo: D= diámetro del reactor

L= longitud del reactor Para un adecuado funcionamiento del reactor la altura debe ser mayor al diámetro por lo cual L=2 D … … … … … … … … …(2)

( Tratamiento de aguas residuales Medina Hoyos) Reemplazando (2) en (1) se tiene la ecuación π 2π 3 V = × D 2 ×2 D= D 4 4 Despejando el diámetro D=

√ 3

4V 2π

Reemplazando datos D=

√ 3

4 × 184.1 =4.9 ( m ) 2π

La altura efectiva del reactor L=2 D L=2 × 4.9 ( m )=9.8(m)

Área del reactor A R=

π × D2 4

A R=

π × 4.9 m2 =18.85 (m2) 4

Carga hidráulica CH=

Q AR

3

m hr m C H= =1.07 2 hr 18.85 m 20.31

Velocidad de flujo en la campana V C =4 ×C H V C =4 ×1.07

m m =4.3 hr hr

Diseño del separador del gas del liquido Los objetivos a lograr con la implementación de las campanas para cada reactor son:  Separación y descarga adecuadas del biogás en cada reactor.  Permitir el deslizamiento del lodo dentro del compartimento de digestión.  Servir como una clase de barrera (stopper) para expansiones excesivamente rápidas del manto de lodos dentro del sedimentador.  Prevenir el lavado (salida) de lodo granular flotante y floculento. Para la construcción de esta campana se tienen en cuanta los parámetros recomendados por la literatura, los cuales indican que la estructura convencional es la más adecuada, gracias a su fácil construcción, simplicidad de instalación, funcionamiento y eficiencia.  Los aspectos a considerar en el diseño son los siguientes:  La velocidad de flujo ascendente en la abertura.  El ángulo de los lados de la campana.  El traslapo vertical. Todos estos criterios son flexibles, ya que pueden ajustarse entre sí de acuerdo a las proporciones del reactor y a continuación se muestran los parámetros de diseño básicos:

a) Area de abertura

Está relacionado con el gasto y la velocidad de flujo en la campana. El valor del gasto tiene que estar en m3/h.

A abertura =

Q 20.31 2 = =4.7 m Vc 4.3

b) Area de la sección transversal

Para calcular esta área se requiere el valor del área del reactor y el área de la abertura y la expresión matemática es la siguiente:

A campana = A R− A abertura

A campana =18.85−4.7=14.3m2 A partir de este valor se puede calcular el radio mayor de la campana, mediante la siguiente ecuación:

A campana =π R camapana

2

Se puede entonces calcular el radio de la campana como se indica a continuación

Rcampana =

√

A campana π

Rcampana =

√

14.3 =2.12 m π

c) Ancho de la abertura El ancho de la abertura está relacionado con los radios del reactor y los de la campana, por lo que se tiene la siguiente expresión:

W abertura=R reactot−R campana

W abertura=2.45−2.12=0.33 m Se puede asumir para el diseño de la campana, que tanto el ancho mínimo interno de la campana (HT) y la altura tope sobre la superficie del líquido son iguales a 2 cm. d) Angulo de inclinación de la campana El ángulo que se recomienda es de 60o debido a que ajusta de forma más adecuada a las condiciones de diseño, tanto de la campana como del tubo del reactor.

e) Altura de la campana

Para calcular la altura de la campana se requiere conocer previamente la longitud que existe entre el extremo del radio mayor de la campana y el extremo de la abertura de la campana, para lo cual se presentan las siguientes expresiones:

1 W G =Rcampana − ( W abertura ) 2 H G=W G tagα

Donde

α

es el ángulo de inclinación de la campana.

1 W G =2.12− ( 0.33 ) =1.95m 2 H G=1.95 tag 60=3.39 m f) Traslapo

Se refiere a los deflectores que se colocan para dirigir los gases producidos hacia la campana y se pueda hacer la separación de los gases del líquido.

T v =1.5 ( W abertura )=0.41 g) Ancho de los deflectores

Se calcula de la siguiente manera:

W D=T v + ( W abertura ) =0.74 h) Longitud de deflectores Esta longitud está en función de un ángulo, el cual, para facilitar la construcción se considera de 45 grados, por lo tanto, la expresión para su cálculo es la siguiente:

LD =2 W D∗tag 45=1.48

Q

Hallando el diámetro de la tubería para el flujo de entrada

Q=511.39

m3 1 dia 1h m3 × × =0.0059 dia 24 hr 3600 s s

Siendo

Q=v × A

A=

Q v

La velocidad de entrada será

v =1 Para evitar canalización del lodo

m s

3

0.0059 A= 1

A ❑=

D=

√

m s

m s

=0.0059 m

2

π × D2 4

√

4× A 4 ×0.018102 = =0.086 m=8.6 cm=4 π π

La salida del agua tratada tiene el mismo caudal que el flujo de entrada por lo cual la tubería tendrá el mismo diámetro.

3.7.

seleccion de equipamentos

Cabe decir que todas las hojas de especificaciones se realizaron con ayuda de catalogos, y graficas estas se encuentran en el anexo A.

3.8.

Estimación de costos

Equipo

Precio unitario

Cantidad

Precio

Sedimentador Filtros Reactor (UASB) Biofiltro Tanque de gas Tanque Tuberias Bomba Laguna

100 000 $ 30 000 $ 45 000$ 50 $ 1500 $ 10 000$ 0.9 $/m 1500 $ 5000 $

2 2 1 10 1 1 400 m 5 1 Total

200 000 $ 30 000 $ 45 000$ 500 $ 1500 $ 10 000$ 360 $ 7 500 $ 5 000 $ 299 860 $

Rubro Costo directo Equipos Instalación del equipo adquirido

Capacid ad

Costo

E 0.39 E

Instrumentación y controles instalados Instalaciones eléctricas Obras civiles

0.13 E

299 860 116945. 4 38982

0.10 E 0.29 E

29986 86959.4

Mejoras del terreno Instalaciones y servicios Terreno

0.10 E 0.55 E 0.06 E Total

29986 164923 17991.6 785633. 4

0.32 E 0.34 E

95955.2 101952. 4 197907. 6 98354.1

Costo indirecto Ingeniería y supervisión Gastos de construcción

total Eventuales Total

(CD+CI) 0.1

108189 5

Todos los valores de la estimación de equipos, fueron sacados de catálogos, que estos se encuentran en mayor detalle en el anexo A. La inversión aproximada de la planta de tratamiento de aguas será de 1 081 895 S, este precio es alto ya que los equipos con los que se estimó son de alta calidad, siendo la última tecnología, solo para mencionar el reactor que se llegaría a pedir es con tecnología de control automático, para la

calefacción. Si se llevaría la construcción aquí en Bolivia los costos serían muy bajos, y estos equipo serían traídos desde china.