Pag. N 1CONTROL DEL SULFURO DE HIDRGENO EN LA TUBERA DE CONDUCCIN DE AGUA RESIDUAL A LA PLANTA DE SAN BARTOLO1.- ANTECEDENTESSe ha construido la Planta de Tratamiento de agua residualen San Bartolo y Huascar , que recibir en conjunto un afluente de agua residualde 1.87 m3/s. Proveniente del rea de drenaje de Ate, Stgo. de Surco y La Molina. El flujo que llegaralasPlantas eslaproporcinderivadaenel puntoB, del Colector Circunvalacin, el cual recibir el proceso de Pre-tratamiento (interceptacin de basura y desarenado), cuya instalacin esta ubicado en elrea delHipdromo deMonterricoconfrentealaAv. Olgun, prximaalaAv. El Derby. Esta estacin tiene la capacidad de tratar 3.70 m3/s de agua residual.Apartir del PuntoBlatuberadeconduccintrabajaatubolleno, enuna extensinde33Kmformandotressifonesinvertidos. Enlapartebajadelos sifones se ubica las estaciones de dosificacin de oxigeno de alta pureza.Se dosificaoxigenoconlafinalidaddeneutralizar el sulfurodehidrogeno(H2S) formadoenlazonaanaerobia(ubicadoantesdel puntodedosificacin) yla necesaria para satisfacer la demanda de la respiracinde la poblacin biolgica (despus del punto de dosificacin).2.- OBJETIVOEn el informe se discutir las alternativas para controlar la generacin y emisin del sulfuro de hidrogeno en la tubera de conduccin de agua residual a la Planta de San Bartolo.Setratarampliamenteloscriteriosdecalculodelasdosisdereactivoque resulte ser la mejor alternativa. Adems se tratara ampliamente sobre las propiedades del reactivo y sobre las medidas de seguridad para su manejo.Se desarrollar el criterio de calculo de la remocin de la carga orgnica en la tubera de conduccin, con la finalidad de planear la operacin en la planta de San Bartolo y calcular el presupuesto operativo.Se analizar adems el costo de produccin de oxigeno gaseoso en el lugar de dosificacin y su comparacin con los costos del oxigeno liquido criognico.Pag. N 23. TUBERA DE CONDUCCIN DE AGUA RESIDUAL A SAN BARTOLOLa tubera de conduccin tiene una longitud de 33Km y comprende tres grandes sifones invertidos que trasladarn el desage desde la zona de Monterrico en el distrito de surco hasta las pampas de San Bartolo en Lurn .3.1 CAUDAL DE INGRESO Y CAUDAL DE SALIDAParacolectar el caudal requeridodeaguasresidualesseeligieronpuntosde intercepcin considerando el caudal futuro de aguas residuales en estos puntos y la elevacin de terreno. Estos puntos son el punto Bsobre el colector Circunvalacin cerca del Parque Fundadores en Santiago de Surco y el Punto C (no se ha construido) cerca del Hospital Mara Auxiliadora a lo largo del Colector Villa Mara.Elcaudalfuturo en los puntosA y C se estiman en 2.092 m3/s y 0.702 m3/s respectivamente en el ao de diseo 2015.Seproyecta, parael 2015el volumendelasaguasservidasenel reade drenajedesurcoincrementaraaunpromediodiariode9.92m3/sydeno concluirselaconstruccindelainfraestructuradelaplantadeHuascar, San Juan y Pretratamiento Pto. C, se interceptar 2.67m3/s para ser tratado, de los 3.2 m3/s proyectado. El efluente delas Plantas detratamiento, sedestinar parariego derea recreacional (Parques Zonales) y agrcola Pag. N 3Tabla N 1 CONDICIONES HIDRAULICASTUBERIALONG.(m)TAMAO(mm)VELOC.(m/s)PRESION Max. (Kg/cm2)PERDIDA(m)Punto B a punto C6.102 1200 1.4 3.0 8.3PuntoCaPT Huascar10.012 1400 1.4 5.0 11.2PTHuascar a PT San Bartolo17.123 1400 1.1 6.9 11.63.2UBICACIONES Y ALINEAMIENTOS Punto A : ubicado dentro del hipdromo, en la esquina Sudeste entre La Av. Olgun y la Av Derby, en este lugar se encuentra la estacin de pretratamiento (remocin de slidos y arenas), como de tratamiento biolgico de gases de alcantarilla. cinco alcantarillas locales se unen al colector circunvalacin entre el punto A y el Pto. B. Punto B : ubicada en el cruce de la Av. Jernimo de Aliaga y Encalada cerca del ParqueFundadoresenSantiagodeSurco. laestructuradederivacin propuesta se encuentra bajo tierra esta interceptar al colector circunvalacin. esta ubicacin evita un canalde irrigacin y un cruce profundo delcolector circunvalacin. Punto B a la Av. Valle hermoso : contiene un a gran variedad de desages grandes y pequeos, canales de irrigacin y troncales de agua AV. Valle Hermoso al pto C : El alineamiento sique la av. Agustin la Rosa Lozano y Tirado y la AV. San Francisco PUNTOC:Ubicarlaenlaberma central delaAV. San franciscoentrela calle Diego Ferre y Francisco Bolognesi. PuntoCaHuascar :paracruzar el hospital general MaraAuxiliadora, la tubera fue ubicada en la AV. Alfonso Ugarte cruzando bajo la lnea del tren elctrico y la AV. Pachacutec, fuera de los jardines del Hospital . continuando por la AV. MiguelIglesias luego se dobla aloeste por la av ManuelPazos luegoal sur cruzandoel parquedesdelaesquinadeManuel Pazoscon Alfonso Martinez en forma diagonal, continua hasta Jos Olaya donde voltea Pag. N 4al oeste hasta la Av. Cesar Canevaro hacia la Av. Mariano Pastor Sevilla. en la esquina con Av.1 de Mayo,continuando por ellado derecho de la Av. Hasta llegar a los terrenos del Parque Zonal Huascar (N 24) del Distrito de Villa el Salvador. PTAR. de Huascar a PTARde S. Bartolo : toma la AV. Revolucin hacia el sur y virahaciaeleste por laAV.MaraReiche continaporlaAV. Lima hacia el norte toma la derecha por la calle Saenz Pea y continua por la AV. Zarumilla y la Palmas a 100 m.de la capilla Stsma Maestra y continua en formarectaparacruzar el roLurin, empalmaconel jirnlasMargaritas, seguimos el alineamiento pasando por una estacin de bombeo hasta llegar a la granja Sta. Lucia; luego cruza por un abra llevando el alineamiento a una cota inferior at 100mt,hasta llegar alrea reservada para las PTAR San Bartolo. PTARSn. BartoloAl roLurn: El efluenteaser descargadoal roLurn seguir el alineamiento de unos caminos de tierra existente con rumbo oeste, virando a la derecha luego a la izquierda y pasando por el costado del trbol Arica con rumbo al norte siguiendo la carretera Panamericana Antigua , para luego descargar en el ro Lurn.3.3 CAUDAL DE DISEOLa siguiente tabla muestra los caudales de diseo para las tuberas de instalacionesde pretratamiento: Tabla N 2 CAUDALES EN LAS TUBERAS DE CONDUCCIONPlanta / TuberaCaudal de diseo prom. (m3/s)Caudal pico (m3/s)Pretratamiento punto A 2.092 3.766Punto B estructura de derivac. 1.623 (*)Punto B al punto C 1.623 (*)Pretrat. Punto C 0.588 (*)Punto C a Huascar 2.211 (*)Huascar a S. Bartolo 1.711 (*)Huascar a parque 26 0.100 (*)S.Bartolo a ro Lurn 1.711 (*)Pag. N 53.4 CRITERIO DE DISEO DE TUBERIA:Para eldiseo hidrulico de tuberas de gravedad fueron usados la formula de Manning,y la ecuacin de Hazen- Williams para las tuberas de presin.Un valor de C de 130 para todas las tuberas de presin y un valor n de 0.013 para tuberas de gravedad. Estos valores parecen ser razonables debido a los grandes dimetros de las tuberas. Donde; L = mts., Q = m3/s., D = mts.3.5 DISEO DE LA TUBERIA3.5.1 HIDRAULICAEl sistema de tuberas desde el pto B a San Bartolo es un sistema totalmente por gravedad. No se requiere estaciones de bombeo. Parte del sistema por gravedad es un sifn invertido, requiriendo una mayor elevacin invertida a la entrada del sifnquealasalida, ladiferenciaenelevacinesusadaparasuperar las perdidas de friccin incrementada de una tubera llena para empujar el fluido a travs de la tubera. Elsifn mas largo (17,123 m) cruza elro Lurn y tiene la presin mas alta(6.9 kg/cm2).A continuacin se muestra la tabla del perfil hidrulico de la tubera de conduccin basado en el caudal de diseo. Tabla N 3 PERDIDAS DE CARGA EN TUBERAS DE CONDUCCIONSeccinFlujo(m3/s)Long.(m)Dametro(mm)Perdida en tubera(m)Perdida en codos(m)Total(m)Punto B al C 1.623 6102 1200 8.03 0.35 8.38Punto C a Huascar 2.211 10012 1400 11.06 0.32 11.38Huascar a San Bartolo1.711 17123 1400 11.77 0.43 12.2087 . 485 . 13* 10 * 31 . 1DLQhfPag. N 6Huascar a PQ26 0.100 5492 450 4.70 0.04 4.74San Bartolo a ro Lurin1.711 ** 900San Juan a Playa Venecia1.00 5100 700 37.7 ** Presin mantenida en la tubera: 30m (vlvula de control de presin)**Por determinarse.Las presiones en los puntos de dosificacin de oxigeno son las mostradas en el siguiente tabla:Ao 2002Tramo L(m) Q (l/s) D(m) hf (m) cota P(m H2O) P(atm) P(bar)B - P1 2950.00 1.12 1.20 1.96 144.00 113.00 29.04 2.80 2.77C - P2 4500.00 1.12 1.40 1.41 132.60 80.00 51.19 4.94 4.88H - P3 10314.00 1.12 1.40 3.24 117.20 39.00 74.96 7.24 7.15Ao 2015Tramo L(m) Q (l/s) D(m) hf (m) cota P(m H2O) P(atm) P(bar)B - P1 2950.00 1.62 1.20 3.88 144.00 113.00 27.12 2.62 2.59C - P2 4500.00 2.21 1.40 4.97 132.60 80.00 47.63 4.60 4.54H - P3 10314.00 1.71 1.40 7.09 117.20 39.00 71.11 6.87 6.78UsandolainformacinindicadaenlatablaN 3, losnivelesdeaguaenla entrada y descarga son como siguen:SeccinNiveles de aguas abajoPerdida(m)Aguas arriba(m)Actual(m)Punto B al C 136.0 8.0 144.0 144.95Punto C a Huascar 121.0 11.6 132.6 136.0Huascar a San Bartolo 100.6 16.6 117.2 121.0Huascar a PQ 26 109.0 5.5 114.5 114.0San Bartolo a ro Lurn ** Por determinarse.Pag. N 7Las mayores preocupaciones de un sifn son las mismas que las de una tubera troncal (presin interna, carga externa, acceso, material, costo y tamao). Sin embargo con sifones de desages invertidos, otros factores son de preocupacin. Estosfactoresincluyenaguasarribayaguasabajo(desdeel punto mas bajo del sifn) la proteccin interior de la tubera contra el ataque del cido sulfrico donde latubera no esta llena, tamizado y desarenado del desage antes de ingresar al sifn para reducir la deposicin en el punto bajo del sifn durante flujos bajos, tratamiento de malos olores en el sifn, liberacin de malos olores en los puntos altos a lo largo del sifn, tomas de aire en los puntos altosalolargodel sifn( paraprevenir laocurrenciadevacosdentrodela tubera) y la proteccin de juntas contra la corrosin por cido sulfhdrico(H2S).La disponibilidad de drenar y de limpiar el sifn ha sido considerado. Adems del drenaje de las tuberas en los puntos bajos a lo largo de la ruta, una laguna que contendrel desagedrenadosehaconstruidoenlariberadel roLurn. La tabla siguiente muestra las tuberas dedrenaje y lalaguna requerida para proteger las tuberas.Tabla N 4 TUBERAS DE DRENAJERutaTubera de drenaje /laguna nmeroLargo(m)Dimetro(mm)Volumen(m3)B a C L1 857 300 -C a Huascar L2 48 300 -C a Huascar L3 51 300 -C a Huascar L4 289 300 -C a Huascar L5 84 300 -Huascar a San Bartolo L6 16 300 -Huascar a San Bartolo L7 90 300 -Huascar a San Bartolo L8 900 300 -Huascar a San Bartolo P1 - - 14750Huascar a San Bartolo P2 - - 6450Pag. N 8El tiempo de retencin dentro del sifn debe ser mnimo y no debe exceder de 2 horassinreoxigenacin, parareducir el H2Sysatisfacer lademandadela respiracin en biolgica.Muchos otros punto bajos, los que no drenan trechos largos de tubera, pueden ser drenados mediante la disposicin de desages a camiones cisterna.En los puntos altos en el intervalo de los sifones, se ha instalado vlvulas de aire y vaco,para descargarautomticamente elaire gas comprimido.Esto ser tambin abierto para hacer pasar aire dentro del sifn durante el drenaje de los sifones para prevenir el colapso de la tubera. En prevencin de eliminacin de gases malolientes,por las vlvulas de aire,en zonas urbana se ha instalado canastillas de carbn activado para la adsorcin. Los finales de los sifones son buzones cubiertos de epxico cermico para permitir el acceso e intercambio de aire. As mismo se ha previsto la instalacin de dispositivos de acceso como los Te de visita / Te de Limpieza en el intervalo del sifn.3.5.2 TUBERASLatuberautilizadaesdehierrofundidodctil centrifugadosdeacuerdoala norma internacional ISO 2531-1991, fabricado por la Ca. Pont-A-Mousson S.A., se ha utilizado tuberas de junta automtica ESTNDAR, cuyo anillo de junta es de elastmero NBR(Natural Butadiene Rubber) y para las tuberas con bridas las arandelas con alma metlica de junta son de elastmero EPDM(Etylene Propilene Diene monomere)Lostubosutilizadosenlapartebajadel sifnllevanrevestimientointerior de morterocementoaluminosoresistentealaabrasinysulfatos, aplicadospor centrifugacin.Los tubos utilizados en la parte alta del sifn tienen un revestimiento interno de poliuretano de un espesor nominal de 2.5mm, El interior del enchufe del tubo y el exterior del extremo de la espiga tienen un revestimiento de poliuretano de 150 micrones de espesor.Los tubos estn revestidos exteriormente de zinc metlico y la cantidad depositada es de 200g/m2, adems del zincado, los tubos estn revestidos con una pintura bituminosa, de 100 micrones de espesor. La proteccin Pag. N 9complementaria es con una manga de polietileno de color negro, que tiene un espesor de 400 micrones.4. TRANSFORMACIONES BIOLGICAS Y PROCESOS EN TUBERA DE CONDUCCIN DE AGUA RESIDUAL4.1 FORMACIN DE ACIDO SULFHIDRICOLas aguas de alcantarillas pueden contener formar cido sulfhdrico y sulfuros debido a las siguientes razones : Descarga directa de las industrias conectadas a la red de alcantarillado Descomposicin de compuestos orgnicos que contienen sulfuros, como ciertas protenas. Reduccin bacterial de sulfato a sulfuro en conexin con una degradacin orgnica anaerbica.La ultima razn es la ms influyente en la formacin de cido sulfhdrico en los desages.Todoslos sulfuros encontrados en los desages,insolubles(FeS,FeS2,Zn S, CoS, etc.) y solubles (S2-, HS-, H2S ) se encuentran en equilibrio.X = Fe, Zn, Co, etc.Laproporcindecidosulfhdricoseincrementacuandodisminuyeel Ph(ver grafico N 1).El olor a huevos podridos del cido sulfhdrico es tema conocido; es un gas que tiene las siguientes propiedades:Cuadro N 1 Caractersticas del H2SIncoloro VenenosoDensidad 1.539 Kg/m3 (mayor que el aire) InflamableXS X SH S H HS S H ++ + + + + 2 2222Pag. N 10Soluble en aguaPuede causar corrosinMal oliente an en concentraciones muy bajasPuede causar explosin a una concentracin de 4%Grafico N 1 Sulfuro Soluble Vs pH.El cido sulfhdrico seforma por degradacin delamateria orgnica, bajo condiciones anaerbicas. Siempre y cuando exista oxigeno disuelto en el agua residual, no habr presencia de H2S.Las bacterias consumenel oxigenolibre, paraluegoempezar areducir los componentes ricos enoxigeno, primero las queseencuentraformandolos nitratos(NO3), luego los sulfatos(SO4). Cuando se reducen los nitratos se produce nitrgeno gaseoso, la formacin de cido sulfhdrico se produce cuando los sulfatos son reducidos. Esto significa que despus de la carencia de oxigeno( Pag. N 11condicin anaerbica) se produce la formacin de cido sulfhdrico (ver grafico. N 2). bacteria nueva S H orgnico material SObacteria nueva N orgnico material NObacteriabacteria+ ++ +2 42 3Grafico N 2 Curvas de Concentracin de O2, NO3, SO4, H2SLa formacin del cido sulfhdrico esta muy influenciada por la temperatura del agua residual, DBO, Tiempo de retencin. Un incremento de la temperatura de 10C incrementa en tres veces el grado de reduccin de sulfatos. Por lo tanto el cido sulfhdrico se forma a menudo en desages con un tiempo de retencin alto.4.1.1 Problemas causados por el sulfuro de hidrgeno (H2S)Los problemas potenciales causados por el H2S son los siguientes: Corrosindeestructuras ytuberas localizadas enlospuntosdondeel desage en condiciones anaerobias es expuesto al aire. Malos olores4.1.2 Parmetros de controlLos parmetros ms importantes en el control del cido sulfhdrico son: Oxigeno disuelto Potencial Redox Consumo de oxigenoConcentracionD i s t a n c i a d e r e c o r r i d o d e D e s a g u eO2N O3S O4H2SPag. N 12Oxigeno disuelto(OD)El oxigeno disuelto es una medida del contenido de oxigeno en el agua residual. Como sabemos, el agua mantendr sus condiciones aerbicas, mientras mantenga un contenido de oxigeno, OD0 mg/l. Cuando el nivel de OD es de 0 mg/l las condiciones en el alcantarillado se convierten en anaerbicas.Grafico N 3 Generacin de H2SPotencial Redox(E)Pag. N 13El potencial Redox, E(mV), es una medida aproximada del equilibrio existente entre las sustancias reductoras y oxidantes presentes, considerando la composicin de las aguas residuales. En el proceso de oxidacin de los compuestos orgnicos la bacteria consume en primer lugar los componentes con mayor contenido de energa dando por lo tanto un alto potencial redox.Reaccin Biolgica Redox Potencial a Ph 7 (mV)O H O2 2 +60 +3002 3N NO 0 +300S H SO2 4 -3000UnPotencial positivocorrespondeacondicionesoxidantes, mientrasqueuno negativo lo es a condiciones reductoras. Las condiciones anaerobias se caracterizan por potenciales redox negativos o ligeramente positivos.Esto muestra que la reduccin de sulfato a cido sulfhdrico, no empieza hasta que el potencial redox, ha decrecido debajo de 0 mV.El valor del potencial redox se obtiene por la medida de la diferencia de potencialque se desarrolla entre una semiclula constituida por un electrodo normalde hidrgenoylasemiclulaformadapor lasolucinyunelectrododeplatino. Debido a que es difcil utilizar el electrodo de hidrgeno de referencia, se suele sustituir por un electrodo de calomelano.Las transformaciones que tienen lugar en el agua residual dependen de s existe oxigenodisuelto. Encondicionesaerobias, numerososcompuestosorgnicos pueden convertirse en otros ms simples, dixido de carbono y diversos compuestos orgnicos oxidados. En condiciones anaerobias el dixido de carbonotiendeadisminuir el pH., lomsprobableesqueloscompuestos orgnicoscomplejosdel aguaresidual setransformenendixidodecarbono, metano, compuestos orgnicos ms sencillos ycidos. Tantoel dixidode carbono como los cidos producidos tiendena disminuir el pH.Oxidacin de sulfurosOxidacin bacteriana del sulfuro de hidrogenoa in tiosulfato puede representarse por:O H O S HS O222122 2 + + Pag. N 14El sulfuro que se difunde hacia el agua residual puede ser asimismo, rpidamente oxidado a azufre elemental de acuerdo con la siguiente reaccin:4.1.3 Energa libres estndar de formacin (G)Laenergalibreestndar deformacinseobtieneapartir delamedicinde constantes deequilibrio, como tambin es posible calcularla a partir de la energa estndar molar(0) de los compuestos individuales, que viene a ser la diferenciadelaenerga estndar molar de losproductosylosreactantes.Se asignaunvalor deceroalaenergalibrede loselementos, en su estadode agregacin estable, a 25C y a 1Atm. de presin.00 ) ( g00 ) ( l00 ) ( S4.1.4 Equilibrio entre gases ideales y fases condensadas purasSi las sustancias que participan en el equilibrio qumico se encuentran en mas de unafase, el equilibrioesheterogneo. Si todaslassustanciasseencuentran presentes en una fase simple, el equilibrio es homogneo. Si adems de gases, una reaccin envuelve uno ms lquidos slidos puros, la expresin para la constante de equilibrio se determina:Considerando la reaccin) ( 2 ) ( ) ( 2 ) ( 221L S g gO H S O S H + +La condicin de equilibrio es:0 )21(2 2 2 +eq O S H O H S La condicin de equilibrio ser:[ ][ ]2 / 12 200 O S H RTLn G ) ( 2 ) ( ) ( 2 ) ( 221l s g gO H S O S H + +Pag. N 150) (0) (0 0) (02 2 221g O H g S H O H s SG + 0) (s S =00) (2l O H =07982 . 48 892 . 7 6902 . 560 + GKcal/mol Reaccin espontnea.0=-48.7982-RTLnKPRTLnKP7982 . 48 K molcalR0*987 . 1 K T0298 273 25 + 5 . 35298 * 987 . 1 * 303 . 21000 * 7982 . 48 PLogKKP = 3.16*10-36Requerimiento de oxigeno para la oxidacin del sulfuro de hidrgenoEl requerimiento de oxigeno para la oxidacin del H2S existente es calculado de la ecuacin estequeomtrica:2 mg/l de H 2Ses oxidado por 1 mg/l de O2.4.2 PROCESO Y TASA DE PRODUCCIN DE SULFUROSPomeroyhapropuestolasiguienterelacin emprica,parala prediccin dela tasadeproduccindesulfuro, expresadaenformadeflujodesdelacapa biolgica: sg= Tasa de produccin de sulfuro de hidrogeno expresada comoflujo desde la capa biolgica, gr/ m2.hM = Coeficiente medido del flujo de sulfuro, m/h) (DBOE Msg O H S O S H2 2 221+ +Pag. N 16DBOE=Coef. De la DBO5 efectiva(Demanda biolgica de oxigeno a 5 das y 20 C), gr/m31.07 = coef. de TemperaturaT = TemperaturaM = 1*10-3 m/h para alcantarillas a seccin llenaM = 0.32*10-3 m/h,para circulacin a seccin parcialmente llenaTasa de produccin de sulfuro en alcantarillas a seccin llena:4.3 CRITERIOS PARA EL CALCULO DEL SULFURO DE HIDRGENO EN LAS ALCANTARILLAS1.Tasadevariacindelaconcentracindesulfurosenel elementodel agua residual (h mgrrsg*3 ), causada por la produccin de estos en la pelcula biolgica.205) 07 . 1 (TDBO DBOE2053) 07 . 1 ( 10 * 1 TsgDBO Pag. N 17PL = superficie de difusin de los sulfurosAL = Volumen del liquido hacia el que se difunden los sulfurosP = Permetro mojadoL= Longitud del elementoA= rea de seccin transversal2.Tasa de variacin de la concentracin de sulfuros originada por la produccin de estos en el alcantarillado a tubo lleno.Produccin de Prod. de sulfurosProd. De sulfur Sulfuro de hidrogeno = por la pelcula+ en el seno delBiolgica liquido agua residualALPLrsg sg 1 RAPrsg sg sg )*biolgica( pelcula la en flujo, uncomo expresada sulfuros, de produccin de Tasa2h mgrsg 1 1) 57 . 1 1 ( + + R R R rsg sg sg Pag. N 18(1+1.57R) = Factor para la produccin de sulfuros en el seno del agua residualR= A / P = D/4Donde,s : concentracin de H2S(mg/l) DBO: Demanda bioqumica de oxigeno en el desage(mg/l) T : temperatura(C) D : dimetro de la tubera(m)5. PROCESOS BIOLGICOS EN TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES5.1 REACTOR BILOGICO CONTINUO EN TANQUEAGITADO 1 1) 57 . 1 1 ( + + R R R rsg sg sg 1 2053 1 2053) 57 . 1 1 ( ) 07 . 1 ( 10 ) 07 . 1 ( 10 + + R R DBO R DBO rT Tsg) 57 . 1 2 ( ) 07 . 1 ( 101 2053R R DBO rTsg+ )457 . 1 2 ( ) 07 . 1 ( 1042053DDBODrTsg+ [ ]DD DBOdtdsT) 393 . 0 2 ( ) 07 . 1 ( 004 . 0205+V,SeXV,AQo, SoQo, SePag. N 19Velocidad de consumo de sustrato:Velocidad especifica de consumo de sustratosuponiendo que el consumo de sustrato sigue la cintica de primer ordenkSeTh a XvSe Soq ) * , () (La ecuacin anterior indica que la velocidad especfica de consumo de sustrato es proporcional a la concentracin de sustrato (cintica de primer orden)5.2 COMPARACIN DEL RENDIMIENTO EN EL CONSUMO DE LADBO EN LOS REACTORES DE FLUJO PISTON YREACTOR DE FLUJO CONTINUO EN TANQUEAGITADONormalmente se utiliza la cintica de reaccin de primer orden para describir un comportamiento del reactor biolgico en continuo, la comparacin se har suponiendo que el consumo de la DBO sigue ese mecanismo.El rendimientoenel consumodelaDBOparalosreactores, puedehacerse comparando los tiempos de residencia requeridos ( Th ) para cada uno de estos VSe So Qodtds ) ( ) ( ) / () / (* ,) (* ,) () (,1) (,1d deMLVSS l mgmida deDBOconsu l mgTh a XvSe SoqTh a XvSe Sodtdsa Xv dtdsa Xvq a XvKkTh a XvSe SoKSea XvqKSedtds,) * , () (),1( Parmetrosde diseo dPag. N 20modelos de reactor, con el objeto de alcanzar la reduccin de la concentracin de DBO en el afluente(So) hasta un valor especificado (Se) para el efluente.Acontinuacin se deducen las expresiones deTh =f( So,Se) para ambos reactores.1.- Th para el reactor de flujo continuo en tanque agitado 2.-Th para el reactor de flujo pistnKSdtds vdxdtdtdxv KSdsdt AQov A v Qo *KSedtdsdt dsSe SoTh) / () (QoAdxt x=LQoAQoxdxSo S S - dS Se1]1

11) (SeSokThKSeSe SoParmetrosde diseo dPag. N 21KSdsQoAdx SeSol xxKSdsQoAdx0SeSoLnKLQoA 1SeSLnKTh015.3 PARAMETROS BIOCINETICOS EN UN REACTOR BILOGICO AEROBIO5.3.1 METABOLISMO CELULARPartedel sustrato, despusdehaber sidoconsumidocomoalimentoporlos microorganismos,se utiliza para sintetizar nuevas clulas de microorganismos, 2.-Metabolismo energticoOxidacin del sustrato para proporcionar la energa de mantenimiento.Productos finales:CO2 ,H2O , ,N2 , P..Productos Finales :CO2, H2O ,NH3 , PProductos no biodegradablesNuevas clulasSustrato(ej. Lactosa)Fase de respiracinendgenaSuministro de la energa de mantenimiento cuando el sustrato se agota1.-Clula / metabolismoFase de sntesisParmetrosde diseo dParmetros de diseoKd,bParmetros de diseo: aPag. N 22lo que conduce a un aumento de la biomasa, esta sntesis corresponde a la fase de sntesis. Para el caso de la lactosa. Esta sntesis corresponde a:Peso Molecular: 150 113(MLVSS)5.3.2 METABOLISMO ENERGETICOEl sustrato que no ha sido utilizado para la sntesis celular , se oxida siendo los productos finales fundamentalmente CO2 y H2O.a) Oxidacin del sustrato( caso de la lactosa)Peso Molecular: 30 32b) Fasederespiracinendgena:Bajoestascondicionesseoxidamateria celular para satisfacer las necesidades energticas y de mantenimiento, en consecuencia la cantidad de biomasa se reducir. suponiendo como formula qumicadelosVSS, C5H7NO2, laoxidacincelular correspondienteala respiracin endgena viene dada por:O H NH O NO H C2 3 2 2 7 52 5 + +Pesos moleculares: 113160En general en la degradacin aerbica de los sustratos orgnicos, aproximadamente los 2/3 delsustrato consumido se oxidan para satisfacer las necesidades energticas mientras que 1/3 se convierte en biomasa.( )2 7 5 25 NO H C O CHSINTESIS ( ) O H CO O O CH2 2 2 2+ +Pag. N 235.3.4 DEFINICIN DEL PARMETROS DEL METABOLISMO CELULAR1.- Parmetro YFraccin de sustrato consumido que se utiliza para la sntesis celular35 . 0 ( Y en el ejemplo de la lactosa)Y= Kg de sustrato consumido utilizado para la sntesis / Kg de sustrato total consumido.= Kg DBO consumida para sntesis / Kg DBO Total consumida.= Kg DQO consumida para sntesis / Kg DQO Total consumida= Kg DTeO consumida para sntesis / Kg DTeO Total consumida2.- ParmetroYRepresenta la produccin de lodo biolgico por kilogramo de sustrato total consumido Y Kg de MLVSS producidos / Kg de sustrato total consumidoLa relacin entre Y Y, para el ejemplo de la lactosa es: Y Y(113/150)Y=Y(150/113)5.3.5 DEFINICIN DEL PARMETRO a (METABOLISMO ENERGTICO MEDIANTE OXIDACIN DEL SUSTRATO)Fraccin del sustrato consumido utilizado para la produccin de energa mediante la oxidacin del sustrato (a = 0.65 en el ejemplo de la lactosa)Pag. N 24+ Y a 0 . 1Para el ejemplo dela Lactosa:0 . 1 ) 113 / 150 ( + a Ya= Kg de sustrato consumido utilizado para el metabolismo energtico / Kg de sustrato total consumido = Kg DBO consumida para metabolismo energtico/ Kg DBO Total consumida.= Kg DQO consumida para metabolismo energtico / Kg DQO Total consumida= Kg DTeO consumida para metabolismo energtico / Kg DTeO Total consumida5.3.6 DERIVACIN DEL FACTOR 1.42Elfactor 1.42 es de aplicacin de a todos los sustratos, siempre y cuando se tome C5H7NO2 como formula emprica media de los vss. considerando el ejemplo de la lactosa:O H CO O O CH2 2 2 25 5 5 ) ( 5 + +Peso molecular:150 1602 7 5sin2) ( 5 NO H C O CHtesis Peso molecular: 150 113(150/30)(32/30)=1.42[5(30)]/113 * 32/30=1.425*M/113 * 32/M=(5*32)/113=1.42Pag. N 255.3.7 PARMETROS DE DISEO CORRESPONDIENTE A LA RESPIRACIN ENDOGENASuponiendo que la frmula qumica de los VSS es C5H7NO2, la oxidacin de las clulas correspondiente a la respiracin endgena viene dada:O H NH CO O NO H C2 3 2 2 2 7 52 5 5 + + +1.- Definicin del Parmetro Kd ( Tiempo-1)sedefinecomolafraccindeVSSpor unidaddetiempooxidadaduranteel proceso de respiracin endgena .Kd = Kg VSS oxidados / (d)(Kg VSS en el reactor)Kg / (d) de VSS oxidados = Kd (Kg VSS en el reactor)(Respiracin endgena)Los VSS presentes en el reactor continuo en cualquier momento, suponiendo la operacin en rgimen estacionario:Kg VSS en el reactor = Xv,a VKg/d de VSS oxidado = Kd Xv,a VRespiracin endgena2.- Definicin del parmetro b (Tiempo-1)Sedefinecomoloskilogramosdeoxigenoutilizadopor dapor kilogramode VSS en el reactor en el proceso de respiracin endgena:Kg d KgO b )( /(2 VSS en el reactor)Pag. N 26Kg b d KgO ( ) /(2VSS en el reactor)Respiracin endgenab d KgO ) /(2 Xv,a V Respiracin endgenaSuponiendo que la formula emprica de VSS es C5H7NO2, obtenindose la relacin :Kg KgO K bd/ /2 VSS oxidado42 . 1 / dK bPor consiguiente se consumen 1.42 Kg de oxigeno para oxidar 1Kg de VSS.5.3.8 BALANCE DE MATERIA PARA DETERMINAR EL CONSUMO DE OXIGENOSe requiere oxigeno con dos fines: 1.-Oxidar el sustrato con el objeto de proporcionar energa a las clulas y 2.-En el proceso de respiracin endgena.1.-Oxigeno requerido para oxidar el sustrato0 0 0 2) ( / Q aS Q S S a d KgOr e (Oxidacin del sustrato)Sr = So Se = sustrato total consumido.Si:DBOa Kg O2( en la oxidacin de sustrato) / (Kg DBO total consumida)Sr = mg / lde DBO consumida.Qo= m3 / sPag. N 27Entonces:Kg O2/d = 86.4 a Sr QoPara energa.2.- Oxigeno requerido en la respiracin endgenaSi:) )( /(2KgVSS d KgO b l mg Xa v/, de VSSV= volumen del reactor en m3Entonces:Kg O2 / d = b Xv,a V * 10-3Respiracin endgenaEn resumen: El consumo total de oxigeno viene dado por d KgO /2d KgO /2+ d KgO /2Para la oxidacin de sustrato Respiracin endgenaV bX Q aS V bX Q S S a d KgOa V r a V e , 0 , 0 0 2) ( / + + 5.3.9 BALANCE DE MATERIA PARA LA DETERMINACIN DE LA PRODUCCIN NETA DE BIOMASA(VSS)1.- Biomasa producida por consumo de sustratoKg / d de VSS producido = Y(So Se)Qo = Y Sr QoSi:Pag. N 28Y= Kg de VSS producidos / Kg de DBO total consumidaSr= mg / l de DBO consumidaQo = m3 /sEntonces: Kg / d de VSS producido = 86.4 Y Sr Qo2.-biomasa perdida por la respiracin endgenaKg /d de SSV oxidado = Kd Xv,AvRespiracin endgenaSi:Kd = Kg VSS oxidado / (d)(Kg VSS)Xv,a = mg / l de VSSen el reactorV = volumen del reactor m3Entonces:Kg VSS oxidado / d = Kd Xv,a V 10-3En resumen:Kg VSS / d = Kg /d de VSS producido Kg de VSS oxidado(produccin neta) (respiracin endgena)Kg VSS / d = Xv = Y(So Se)Qo Xv,a V = YsrQo Kd Xv,a V6. DIMENSIONAMIENTO DE DOS LAGUNAS AIREADAS MECNICAMENTE EN SERIE: MEZCLA COMPLETA Y MEZCLA PARCIALAfluente EfluentePag. N 29Q,S0Q, S1, XV, a(1)Q,S1 ,XV,a(1)Q,Se, XV,a(2)Q,Se, XV,a(2) Laguna aerobia Laguna facultativae a VedTS kXS Sk YkSt) 2 ( ,111 +01) () 2 ( ,21 1 + e A V dTS kX k YkSYkdSdtCon esta ecuacin se determina la concentracin media de la DBO5 (S1), a partir de ah estimar los tiempos de detencin t1, t2 de las lagunas aerobias con mezcla completa y facultativa. 6.1. LAGUNAS AIREADAS DE MEZCLA COMPLETA. Se dimensiona de acuerdo con la ecuacin:d ek YkSt11Tiempo de detencin en LAMC (das)t k S S YXdea v+1) (0) 1 ( ,SSV de la laguna y del efluente(mg/l)) 1 ( ,/54 . 0a v e eX S S + Concentracin real de la DBO5 en el efluente(mg/l)100 *0/0S S SEe Reduccin real de la DBO5 en el efluente(mg/l)1*t Q Vmed Volumen de la laguna(m3)5 . 0) 2 ( ,1

,_

+ Y S XYkkSe a VdPag. N 30V bX Q S S a Oa v med e ) 1 ( , 0 2) ( + Oxigeno necesario(kg/da)6.2. LAGUNAS AIREADAS DE MEZCLA PARCIAL (FACULTATIVAS). Se dimensionan con la ecuacin:e a veS kXS St,02Tiempo de detencin en laguna aireada facultativa(das)) 2 ( , ) 1 ( , 1 a v a v nX X S X + + Slidos totales en el efluente del sistema(mg/l)1) 1 ( ,1 ) ( ,) (XXX Xa vn n a v Concentracin de SSV en el efluente(mg/l)) ( 85 . 0) ( ,/n a v e eX S S Conc. Real de DBO en el efluente del sistemamedQ S S B O ) (2 1 2 Oxigeno necesario Kg/dat = tiempo de detencin de la laguna aireada facultativa, en dask = tasa constante de primer orden de remocin del sustrato, l/mg.da.Xv,a= concentracin de slidos suspendidos voltiles(SSVTA) en la masa lquida de la laguna, en mg/lS0 = concentracin de la materia biodegradable en el afluente(DBO5, DQO, COT), en mg/l.Se = concentracin de materia biodegradable en el efluente (DBO5, DQO, COT), en mg/l.Y = coeficiente de produccin de lodos, en Kg SSVTA/Kg DBO5.Kd = tasa constante relativa a la respiracin endgena, da-1S0 , Se = Conc. De la materia biodegradable(DBO5 )en el afluente y efluente(mg/l)Sn = Conc. de slidos suspendidos no biodegradablesen el sistema(mg/l)S/e = conc. real de DBO5 en el efluente del sistema. B = Coef. Relativo a la cant. De oxigeno requerida para los slidos sedimentados en el fondo de la laguna aireada facultativa.Pag. N 317. TRANSFERENCIA DE OXIGENO POR AIREADORES SUPERFICIALESLa tasa de transferencia de oxigeno en el campo, N, es dada por la ecuacin:( )11]1

,_

200024 . 1 *TStL SWCC CN NN= Tasa de transferencia de oxigeno en el campo, Kg o2 /Kw.h N 0= Tasa de transferencia de oxigeno mediante prueba en condiciones estndar, a 20C, y oxigeno disuelto igual a cero, vara entre 1.5 y 2.0, Kg o2 /Kw.h.CSW = concentracin de saturacin del oxigeno en el agua pura a una Temperatura dada, en mg/l.CL = Concentracin de oxigeno disuelto en las lagunas, vara de 0.5 a 2.0 mg/lCSt = Concentracin de saturacin del oxigeno en el agua pura en condiciones standard, en prueba de aireadores a 20C y nmm, 9.17 mg/l.T = Temperatura media anual.pura agua el enO de ncia transfere de TasaResiduales aguas enO de ncia transfere de Tasa22 Segn Mara(1976), =0.7 para aguas residuales domsticaspura agua el enO inconcentrac la de Saturacinresiduales aguas las enO inconcentrac la de Saturacin22 Segn Mara (1976), = 0.9 para aguas residuales domsticasCorreccin de la concentracin de saturacin en el agua pura, Csw , a una determinada temperatura, que debe hacerse en funcin de la altitud.Pag. N 32

,_

PP PC CASW SW760/PA = Presin baromtrica, en mm Hg.P= Presin de vapor de agua saturada a temperatura de las aguas residuales, en mm de Hg.Potencia Total necesaria( Kw ):NOPt2410 *32Potencia unitaria de aireacin( W/m3 ):VPPtt310 *8. CRITERIOS PARA EL CALCULO DE LA DEMANDA DE OXIGENO EN TUBERA DE CONDUCCIN A TUBO LLENO.Esta basado en los estudios realizados por A. C. Boon, C. F. Skellett, S. Newcombe, J. G. Jones y C. F. Foster ( Centro de Investigacin del Agua, Stevenage).Los estudios se realizaron en la tubera de impulsin de desage de la ciudad de Bath. El desage de la ciudad de Bath, fluye bajo gravedad a travs del sistema Pag. N 33de alcantarillado a la estacin central de bombeo de Twerton y desde all por una distancia de 8.16 Km. , 0.75 m de dimetro de tubera de impulsin, para su tratamiento en una Planta de Filtro biolgico en Saltford.Losensayosdeestudiopermitendeterminar, queel equipodeinyeccinde oxigeno sera un inyector de boquilla fina y las velocidades de flujo en la tubera por debajo de 0.60 m/s,dara lugar a la estratificacin de la concentracin de oxigeno,velocidades alrededor mayores de 1 m/s son las que garantizan la mezcla homognea de oxigeno en la tubera de conduccin y esto es coherente dado queseencuentra dentro deunrgimen deflujo turbulento y quela distribucin de velocidades en la seccin de la tubera es mas homognea en flujo turbulento que en flujo laminar. 8.1 DEMANDA DE OXIGENO POR LA PELCULA BIOLGICA ADHERIDA A LA PARED INTERNA DE LA TUBERA (C1O = mg/l)Boonsugierequeel desageaerobioenlatuberadeconduccinpuedeser considerado como un tratamiento de filtro biolgico sumergido. La tasa total de oxigenodisueltodel aguaresidual, tomadopor lapelculabiolgicaesen promedio de 12 mg/l*h de 700 mg/m2*h a 15C.h m mgCO*70012 2para el tramo de tubera y flujo de agua residual se tiene21OC(mg/l):15) 072 . 1 ( 7 . 0 12TOQDLC8.2 DEMANDA DE OXIGENO POR LA POBLACIN BIOLGICA SUSPENDIDA EN EL AGUA RESIDUAL A 15 C (C 2 O = mg / l )Pag. N 34Pomeroy yParkhurst, hanmostradoquelatasadeoxigenotomadapor la poblacin biolgica es baja para desage fresco, el cual se incrementa cuando el desage es guardado por muchas horas, bajo condiciones anaerbicas, siendo tan alto como 8.5 mg/l*h, luego declina, como el descenso de la concentracin delamateria orgnica enel desage. La tasa deoxigeno tomado por la poblacin microbiolgica del desage fresco (periodo de retencin mximo de 2 horas) seencuentradentrode2a6mg/l*h, parael xitodel tratamientoes importante que la tasa tomada de oxigeno sea razonablemente alta.Tabla N 5 - Cambio en la tasa de consumo de oxigeno con el tiempo, en muestras aireadas de agua residual en el laboratorioGrafico N 5(Tomadas por Pomeroy y Parkhurst)Tiempo de retencin Tasa de consumo de OD Tasa de consumo de ODh mg/l.h (curva 1) mg/l.h (curva 2)0 0.94 4.384 4.06 7.198 7.81 8.4412 7.81 6.5616 5.94 4.6920 3.13 3.1324 2.19 2.19CAMBIO EN LA TASA DE CONSUMO DE OXIGENO DE AGUA RESIDUAL AEREADA EN EL LABORATORIO02468100 4 8 12 16 20 24TIEMPO DE RETENCION (h)TASA DE CONSUMO DE OXIGENO (mg/l.h)Curva 1Curva 2Pag. N 35h lmgOCO*6222Para el tramo de tubera y flujo de agua residual se tiene22OC(mg/l) :QL DCTO4) 072 . 1 ( 6 22152 15) 072 . 1 ( T=Factor de correccin de temperatura( T= temperatura en C)D = Dimetro de la tubera en metrosL = Longitud de tubera en metrosQ = Caudal en m3/hPor consiguiente la demanda de oxigeno total por la masa biolgica es:Desage O O OOD C C CT + 22 11 22OCT=15) 072 . 1 (48 . 2TQDL+DesageTODQ L D152) 072 . 1 (462OCT=DesageT TODDQL DQ L D+ 152152) 072 . 1 (48 . 2) 072 . 1 (46152) 072 . 1 (4622TOQ L DCPag. N 36DesageTOODQL DDCT + 152) 072 . 1 (4)8 . 26 (29. CAMBIOS DE LA DBO, EN TUBERA DE CONDUCCIN DE AGUA RESIDUAL, POR LA INYECCIN DE OXIGENO DE ALTA PUREZA ( GAS LICUADO)Los ensayos de campo en una tubera de conduccin de agua residualcon la finalidad deinvestigarel uso deloxigenode alta purezaen el tratamientodel desage de transito (desage crudo) y estancado(Tratamiento enprocesos biolgicos subsecuentes como lodos activados, Lagunas aireadas, etc.) fue realizado y los resultados se muestran en la tabla 6.LoscambiosenDBOregistradosenlasmuestrasdedesageseencuentran resumidos en la tabla 6, los resultados del desage crudo muestra una considerable baja reduccin en la DBO, que la muestra estancada, una posible explicacin tomada en consideracin es, que al inicio de la tubera de conduccinlosmicroorganismosestnrespirandoen unatasailimitada por la concentracin desustratos,mientras que en la misma muestra de desage al finaldela tubera deconduccin los microorganismos estn respirandoa una baja tasa, como consecuencia de la baja concentracin de sustratos.La reduccin realizada en la DBO, de los desages en la tubera de conduccin(desage crudo),es de 13 y 5 mg/la la temperatura de 21 y 13C respectivamente, para la inyeccin de oxigeno de 35.43 y 33.77 mg/l el cual da una relacin de 0.5 y 0.13 mg de DBO/ mg de O2a 21 Cy 13 C respectivamente( ver cuadro7), por consiguientelareduccindelaDBOa cualquier temperatura, es calculada mediante la siguiente ecuacin:212) 072 . 1 ( 5 . 0 * Re2TOmgOmgDBOCT duccinDBO Pag. N 37donde: CTO2 =consumo total de oxigeno por la pelcula biolgica y masa biolgica en suspensin mg O2/lT= Temperatura en CLareduccin realizada enlaDBOdelos desages estancados es lomas significativodesde, queenel sedeterminalaefectividaddelostratamientos biolgicos subsecuentes( lagunas aireadas, filtros biolgicos, etc). Muestras tomadas durante el periodo de monitoreo( sin la inyeccin de oxigeno), muestra un promedio de reduccin de la DBO de 30 kg/h (19mg/l) solo en la parte que es contabilizadolapresenciadeoxigenoequivalenteaunatasade5Kg/h. La inyeccin de oxigeno incrementa la eliminacin de la DBO en un promedio de 107 Kg/hy 67 Kg/h a la temperatura de 21 y 13C respectivamente, restando la eliminacin de la DBO en el periodo de monitoreo se tiene que la reduccin de la DBO es de 77 y 37 Kg/h su equivalente en mg/l, para la temperatura de 21 y 13C respectivamente, el cual corresponde para la inyeccin de oxigeno en las tasas de 54 y 51 Kg/h. El cual da una relacin de 1.43 a 0.73 mg de DBO / mg de O2a la temperatura de 21 y 13 C respectivamente.Pag. N 38Tabla N 7 - Desage crudoTabla 6. Tratamiento de desage en la tubera de impulsin, promedio de las condiciones de Operacin rendimientoOperacin RendimientoPeriodoMuestraanalizadaN muestras analizadasflujo(m3/h)Tasa de inyeccinde oxigeno(Kg/h)Temperatura CCambio en DBO del desage a travs de la tuberaEstacin debombeoPlanta detratamientomg/lt % Kg/hMuestreado15/3/75 - 16/6/75Desage crudo26 1373 0 14 14 3 1 3desage estancadoInyeccin13/6/75 - 16/9/75Desage crudo23 1524 54 21 21 -13 -6 -21Desageestancado-70 -23 -107Muestreado11/9/75 - 16/12/75Desage crudo24 1640 0 14 14 3 1 4desage estancado-19 -9 -30Inyeccin17/11/75 - 16/3/76Desagecrudo17 1510 51 13 13 -5 -13 -11Desageestancado-39 -14 -67" + el valor representa que no hay disminucin.""- el valor representa disminucin"T C D (m) L(m) Q(m3/h)cons. De O2 cambio DBO cambio DBOmg DBO/ mg O2Kg/h mg/l mg/l Kg/h21 0.75 8160 1524 54 35.43 13.00 21.00 0.5013 0.75 8160 1510 51 33.77 5.00 11.00 0.13Pag. N 3910.SOLUBILIDAD DEL OXIGENOParadefinir el factor desolubilidaddeungasenagua, senecesitaindicar generalmente la temperatura, la presin parcial de equilibrio del gas soluto en la fase gaseosa y la concentracin delgas soluto en la fase lquida. (En realidad debiera establecerse la presin totaldelsistema aligualque la presin parcialdel soluto, pero cuando la presin total solo es de unas pocas atmsferas, casi 5, puede considerarse, independientemente de la presin total, la solubilidad para una particular presin parcial del gas soluto). Este procedimiento de establecer la temperatura, presin parcial del gas soluto en la fase gas y la concentracin del soluto en la fase lquida se emplea para sistemas en que no se verifica la Ley de Henry.Si se verifica la ley de Henry, se define la solubilidad dando la temperatura y la constante, H, de dicha ley, en la que:H= pa / xa = atm./ fraccin molar del soluto en la solucin.LaleydeHenryseverificamuybienparamuchosgasescuandolapresin parcialdel soluto no excede de 1 atm. Para presiones parciales delgas soluto mayoresque1atm., Hraramenteesindependientedelapresinparcial de dichosoluto, ysolopuedeutilizarseunvalor dadodeHsobreunintervalo estrecho de la presin parcial. Para definir la solubilidad del gas a estas temperaturas ms altas, hay que especificar la presin parcial del gas soluto as como la temperatura y el valor de H. En la tablas siguientes, si no se especifica Tabla N 8 - Desage estancadoT C D (m) L(m) Q(m3/h)cons. De O2 cambio DBO cambio DBOmg DBO/ mg O2Kg/h mg/l mg/l Kg/h21 0.75 8160 1524 54 35.43 50.52 77.00 1.4314 0.75 8160 1640 5 5.00 19.00 30.0013 0.75 8160 1510 51 33.77 24.50 37.00 0.73Pag. N 40la presin parcial del gas soluto, solo podrn utilizarse con seguridad los valores de H para presiones del gas soluto que no sean mayores de 1atm. Cuando se da la presin parcial del gas soluto, podrn emplearse los valores de H no mayores de alrededor de una atmsferapor encima ypordebajo de la presinparcial establecida. Tabla N 9 Constante de Henry - Hasta 1 Atm. Tabla N 10 Constante de Henry - Mayores a 1 Atm.Presin P. H*104mm de Hg. 23C 25.9C800 4.79900 4.582000 4.59 4.83000 4.6 4.834000 4.68 4.885000 4.73 4.926000 4.8 4.987000 4.88 5.058150 4.988200 5.16

1. La concentracin de saturacin del oxigeno de alta pureza (99.5%) en mg/len agua a la presin de 1atm. y 25C de temperatura.Presin parcial hasta 1 Atm.T C H*1040 2.555 2.9110 3.2715 3.6420 4.0125 4.3830 4.7535 5.0740 5.35Pag. N 41De acuerdo a la ley de presiones parciales de Dalton la presin ejercida por un componente de una mezcla de gases es igual al producto de la presin total y el porcentaje de volumen del componente en la mezcla.atm atm V P PTO995 . 0 % 5 . 99 * 1 % * Para la presin parcial de 1atm. ytemperatura de 25C de la tabla N 9, tenemos H=4.38*104 De la ley de Henry:44010 * 227 . 010 * 38 . 4995 . 0 HXPPeso de un litro de agua: 1000grNmero de moles de agua:molgrnO H6 . 551810002 Nmero de moles de oxigeno:OO H Ooo O HoOXn Xnn nnX +1*2244410 * 63 . 1210 * 227 . 0 16 . 55 * 10 * 227 . 0onPeso de oxigeno en un volumen de un litro:lmgM n WMWno o42 . 40 1000 * 32 * 10 * 63 . 12 *4 2. La concentracin de saturacin deloxigeno de alta pureza(99.5%)en mg/l en agua a la presin de 2 atm. y 25Cde temperatura( El Procedimiento de calculo para mayores presiones y temperaturas ser semejante al que se muestra)atm atm atm V PoTP1 99 . 1 % 5 . 99 * 2 % * Pag. N 42 Hg de mm 1512.4 760 * 1.99oP- DelatablaN10, por dobleinterpolacin, el valor deHparalasdiferentes presiones parciales y temperatura de 25C, tenemos:De la tabla anterior para La presin parcial de 1.99 Atm. 1512.4 mm Hg. y 25 C,El valor de H es 4.7959*104. La fraccin molar del oxigeno disuelto es:4410 * 42 . 010 * 7306 . 499 . 1 HXPOPresin T. Presin T. Presin P. H*104 Atm.. mm de Hg. mm de Hg. 23C 25C 25.9C1 760 756.2 4.38800 4.79900 4.582 1520 1512.40 4.5856 4.7306 4.79592000 4.59 4.7348 4.803 2280 2268.60 4.5927 4.7448 4.81333000 4.60 4.7586 4.834 3040 3024.80 4.6020 4.7601 4.83125 3800 3781.00 4.66248 4.8049 4.869054000 4.68 4.8179 4.886 4560 4537.20 4.7069 4.8405 4.90075000 4.73 4.8610 4.927 5320 5293.40 4.7505 4.8824 4.94176000 4.80 4.9241 4.988 6080 6049.60 4.8040 4.9320 4.98977000 4.88 4.9972 5.05Pag. N 43El numero de moles de oxigeno disuelto es:4 4 210 * 38 . 23 6 . 55 * 10 * 42 . 01* OO H OoXn XnPeso de oxigeno en un volumen de un litro:lmgM n WMWno o84 . 74 1000 * 32 * 10 * 38 . 23 *4 Tabla N 11- Solubilidad del OxigenoP. Total Atm.P. Total mm Hg.P. Parcial O2mmHg25CH*104X*10-4no*10-4C mg/l1 760 756.20 4.38 0.2272 12.6306 40.422 1520 1512.40 4.7306 0.4207 23.3888 74.843 2280 2268.60 4.7448 0.6291 34.9785 111.934 3040 3024.80 4.7601 0.8361 46.4882 148.765 3800 3781.00 4.8049 1.0354 57.5678 184.226 4560 4537.20 4.8405 1.2333 68.5737 219.447 5320 5293.40 4.8824 1.4266 79.3170 253.818 6080 6049.60 4.9320 1.6139 89.7349 287.15Grafico N 6 - EFECTO DE LA PRESIN EN LA SOLUBILIDAD DEL OXIGENO DE GAS LICUADO A 25C0204060801001201401601802002202402602803000 1 2 3 4 5 6 7 8Presin(Atm)Solubilidad(mg/l)0204060801001201401601802002202402602803000 1 2 3 4 5 6 7 8Presin(Atm)Solubilidad(mg/l)Pag. N 44Grafico N 7 EFECTO DE LA PRESIN EN LA SOLUBILIDAD DEL OXIGENO DE GAS LICUADO A 30CPROPIEDADES FISICO -QUMICAS DEL OXIGENOPeso molecular 32Volumen Especifico, 21C,1 atm 0.7556 m3/Kg(12.1pie3/lb)Punto de ebullicin a 1atm -183C(-297.4F)Pag. N 45Punto de congelamiento a 1atm -218.4C(-361.1F)Gravedad especifica(aire=1) 1.1053Gravedad Especifica, liquido a Temp. ebullicin 1.14Densidad, gas, 20C, 1atm 1.429 gr/lTemperatura Crtica -118.4C(-181.1F)Presin Crtica 736.5 P.S.I.A(50.1 atm)Densidad Crtica 0.41gr/ccCalor Latente de vaporizacin a Temp. ebullicin 51.0 Cal/grCalor Latente de fusin a Temp. fusin 3.3 Cal/grCalor especifico, gas, Cp, 15C, 1atm 0.2177 cal/gr.CCalor especifico, gas, Cv, 15C, 1atm 0.1554 cal/gr.CRazn de calor especifico, Cp/Cv, 15C, 1atm 1.401Conductividad trmica, gas, a 32F 0.0142BTU/(hr).(pie2).(F/pie) Viscosidad, gas, 20C 0.206 CentipoiseSolubilidad en agua a 32F 1volumen/32 volumenesPag. N 4611. DETERMINACIN DEL CAUDAL Y CARACTERISTICAS FISICO, QUIMICAS Y BIOLOGICAS DEL COLECTOR CIRCUNVALACIN11.1 PRIMER AFORO DEL COLECTORCIRCUNVALACION 1300 mm Tabla 12Ubicacin: Av. Geronimo de Aliaga - Parque - Punto de Derivacin "B" - Stgo. Surco Fecha:11 y 12/12/2000Pendiente Colector: 0.01766 n(Manning): 0.013Tiempo Nivel (cm) Caudal (m3/s) Tiempo Nivel (cm) Caudal (m3/s) Tiempo Nivel (cm) Caudal (m3/s)10:00a.m. 36.292 1.092 03:05p.m. 37.430 1.160 08:10p.m. 33.657 0.94210:05a.m. 36.438 1.101 03:10p.m. 37.335 1.154 08:15p.m. 33.563 0.93610:10a.m. 36.512 1.105 03:15p.m. 37.287 1.151 08:20p.m. 33.266 0.92010:15a.m. 36.003 1.075 03:20p.m. 37.503 1.164 08:25p.m. 33.301 0.92210:20a.m. 35.549 1.049 03:25p.m. 36.865 1.126 08:30p.m. 33.094 0.91110:25a.m. 36.260 1.090 03:30p.m. 36.856 1.125 08:35p.m. 33.389 0.92710:30a.m. 36.509 1.105 03:35p.m. 36.191 1.086 08:40p.m. 33.445 0.93010:35a.m. 36.716 1.117 03:40p.m. 36.933 1.130 08:45p.m. 32.946 0.90310:40a.m. 36.111 1.081 03:45p.m. 36.982 1.133 08:50p.m. 32.409 0.87410:45a.m. 35.858 1.067 03:50p.m. 36.397 1.098 08:55p.m. 32.044 0.85410:50a.m. 35.822 1.064 03:55p.m. 36.553 1.107 09:00p.m. 32.315 0.86910:55a.m. 36.109 1.081 04:00p.m. 36.324 1.094 09:05p.m. 32.241 0.86511:00a.m. 36.243 1.089 04:05p.m. 36.549 1.107 09:10p.m. 32.090 0.85711:05a.m. 36.285 1.092 04:10p.m. 36.075 1.079 09:15p.m. 32.500 0.87911:10a.m. 36.249 1.089 04:15p.m. 35.575 1.050 09:20p.m. 33.029 0.90711:15a.m. 36.597 1.110 04:20p.m. 36.033 1.077 09:25p.m. 32.684 0.88811:20a.m. 36.866 1.126 04:25p.m. 36.052 1.078 09:30p.m. 32.384 0.87211:25a.m. 36.192 1.086 04:30p.m. 35.645 1.054 09:35p.m. 32.512 0.87911:30a.m. 36.392 1.098 04:35p.m. 36.110 1.081 09:40p.m. 32.285 0.86711:35a.m. 36.373 1.097 04:40p.m. 35.581 1.050 09:45p.m. 32.176 0.86111:40a.m. 36.283 1.091 04:45p.m. 35.055 1.020 09:50p.m. 31.779 0.84011:45a.m. 36.053 1.078 04:50p.m. 34.424 0.984 09:55p.m. 31.781 0.84011:50a.m. 35.881 1.068 04:55p.m. 35.236 1.031 10:00p.m. 32.554 0.88211:55a.m. 36.181 1.085 05:00p.m. 35.295 1.034 10:05p.m. 32.134 0.85912:00p.m. 36.365 1.096 05:05p.m. 35.130 1.024 10:10p.m. 32.193 0.86212:05p.m. 36.307 1.093 05:10p.m. 35.383 1.039 10:15p.m. 32.281 0.86712:10p.m. 36.702 1.116 05:15p.m. 35.073 1.021 10:20p.m. 32.245 0.86512:15p.m. 36.646 1.113 05:20p.m. 34.796 1.005 10:25p.m. 32.042 0.85412:20p.m. 36.470 1.102 05:25p.m. 34.707 1.000 10:30p.m. 32.137 0.85912:25p.m. 36.999 1.134 05:30p.m. 34.613 0.995 10:35p.m. 32.444 0.87612:30p.m. 36.986 1.133 05:35p.m. 34.622 0.996 10:40p.m. 32.923 0.90112:35p.m. 36.534 1.106 05:40p.m. 34.261 0.975 10:45p.m. 32.814 0.89512:40p.m. 36.734 1.118 05:45p.m. 34.861 1.009 10:50p.m. 32.519 0.88012:45p.m. 36.370 1.097 05:50p.m. 34.863 1.009 10:55p.m. 33.261 0.92012:50p.m. 36.841 1.124 05:55p.m. 35.806 1.063 11:00p.m. 33.161 0.91412:55p.m. 36.410 1.099 06:00p.m. 35.107 1.023 11:05p.m. 32.561 0.88201:00p.m. 36.716 1.117 06:05p.m. 34.996 1.017 11:10p.m. 32.222 0.86401:05p.m. 36.831 1.124 06:10p.m. 35.057 1.020 11:15p.m. 32.046 0.85401:10p.m. 36.762 1.120 06:15p.m. 35.456 1.043 11:20p.m. 32.305 0.86801:15p.m. 36.473 1.103 06:20p.m. 35.487 1.045 11:25p.m. 31.723 0.83701:20p.m. 36.572 1.108 06:25p.m. 35.241 1.031 11:30p.m. 32.273 0.86601:25p.m. 37.091 1.139 06:30p.m. 35.605 1.052 11:35p.m. 31.486 0.82501:30p.m. 36.579 1.109 06:35p.m. 36.611 1.111 11:40p.m. 31.362 0.81901:35p.m. 36.944 1.131 06:40p.m. 36.186 1.086 11:45p.m. 30.826 0.79101:40p.m. 36.661 1.114 06:45p.m. 36.035 1.077 11:50p.m. 30.995 0.80001:45p.m. 36.613 1.111 06:50p.m. 36.129 1.082 11:55p.m. 30.702 0.78501:50p.m. 36.536 1.106 06:55p.m. 36.158 1.084 12:00a.m. 30.484 0.77301:55p.m. 36.744 1.119 07:00p.m. 35.839 1.065 12:05a.m. 29.988 0.74902:00p.m. 36.882 1.127 07:05p.m. 35.523 1.047 12:10a.m. 29.620 0.73002:05p.m. 36.623 1.111 07:10p.m. 35.265 1.032 12:15a.m. 29.065 0.70302:10p.m. 36.979 1.133 07:15p.m. 34.977 1.016 12:20a.m. 29.110 0.70502:15p.m. 36.867 1.126 07:20p.m. 34.483 0.988 12:25a.m. 29.102 0.70502:20p.m. 36.842 1.124 07:25p.m. 34.773 1.004 12:30a.m. 28.566 0.67902:25p.m. 36.610 1.111 07:30p.m. 34.626 0.996 12:35a.m. 28.332 0.66802:30p.m. 36.486 1.103 07:35p.m. 33.990 0.960 12:40a.m. 27.710 0.63902:35p.m. 36.930 1.130 07:40p.m. 33.997 0.960 12:45a.m. 27.545 0.63102:40p.m. 37.175 1.144 07:45p.m. 33.986 0.960 12:50a.m. 27.616 0.63402:45p.m. 37.280 1.151 07:50p.m. 34.001 0.961 12:55a.m. 27.528 0.63002:50p.m. 38.100 1.200 07:55p.m. 33.430 0.929 01:00a.m. 27.279 0.61902:55p.m. 38.012 1.195 08:00p.m. 34.020 0.962 01:05a.m. 27.529 0.63003:00p.m. 37.792 1.182 08:05p.m. 33.897 0.955 01:10a.m. 27.291 0.619Tabla 12APag. N 47Ubicacin: Av. Geronimo de Aliaga - Parque - Punto de Derivacin "B" - Stgo. SurcoFecha:11 y 12/12/2000Pag. N 48Pendiente Colector: 0.01766n(Manning): 0.013Tiempo Nivel (cm) Caudal (m3/s) Tiempo Nivel (cm)Caudal (m3/s)01:15a.m. 27.101 0.611 06:20a.m. 26.712 0.59301:20a.m. 26.630 0.590 06:25a.m. 26.329 0.57601:25a.m. 27.298 0.620 06:30a.m. 26.712 0.59301:30a.m. 27.852 0.645 06:35a.m. 27.471 0.62801:35a.m. 26.465 0.582 06:40a.m. 27.858 0.64601:40a.m. 26.949 0.604 06:45a.m. 28.437 0.67301:45a.m. 27.199 0.615 06:50a.m. 27.871 0.64601:50a.m. 26.731 0.594 06:55a.m. 28.219 0.66301:55a.m. 26.232 0.572 07:00a.m. 28.168 0.66002:00a.m. 26.259 0.573 07:05a.m. 28.687 0.68502:05a.m. 26.538 0.585 07:10a.m. 29.287 0.71402:10a.m. 26.250 0.573 07:15a.m. 30.636 0.78102:15a.m. 26.161 0.569 07:20a.m. 31.145 0.80702:20a.m. 26.164 0.569 07:25a.m. 31.156 0.80802:25a.m. 26.073 0.565 07:30a.m. 32.322 0.86902:30a.m. 25.882 0.557 07:35a.m. 33.502 0.93302:35a.m. 26.069 0.565 07:40a.m. 34.042 0.96302:40a.m. 25.787 0.552 07:45a.m. 34.928 1.01302:45a.m. 25.629 0.546 07:50a.m. 35.098 1.02302:50a.m. 25.530 0.541 07:55a.m. 35.042 1.01902:55a.m. 25.809 0.553 08:00a.m. 36.075 1.07903:00a.m. 25.254 0.530 08:05a.m. 36.466 1.10203:05a.m. 25.415 0.536 08:10a.m. 36.701 1.11603:10a.m. 24.922 0.515 08:15a.m. 37.244 1.14903:15a.m. 25.035 0.520 08:20a.m. 37.496 1.16403:20a.m. 24.723 0.507 08:25a.m. 37.899 1.18803:25a.m. 25.053 0.521 08:30a.m. 37.713 1.17703:30a.m. 24.615 0.503 08:35a.m. 37.563 1.16803:35a.m. 24.490 0.497 08:40a.m. 37.629 1.17203:40a.m. 24.967 0.517 08:45a.m. 37.793 1.18203:45a.m. 25.054 0.521 08:50a.m. 38.309 1.21303:50a.m. 24.839 0.512 08:55a.m. 38.380 1.21803:55a.m. 24.674 0.505 09:00a.m. 38.240 1.20904:00a.m. 24.477 0.497 09:05a.m. 38.029 1.19604:05a.m. 24.763 0.509 09:10a.m. 38.507 1.22504:10a.m. 25.576 0.543 09:15a.m. 38.171 1.20504:15a.m. 25.921 0.558 09:20a.m. 38.150 1.20404:20a.m. 25.724 0.550 09:25a.m. 38.342 1.21504:25a.m. 25.813 0.554 09:30a.m. 37.839 1.18504:30a.m. 25.732 0.550 09:35a.m. 38.015 1.19504:35a.m. 26.068 0.565 09:40a.m. 37.561 1.16804:40a.m. 25.963 0.560 09:45a.m. 37.677 1.17504:45a.m. 25.489 0.540 09:50a.m. 37.555 1.16704:50a.m. 25.167 0.526 09:55a.m. 37.714 1.17704:55a.m. 25.306 0.53205:00a.m. 26.141 0.56805:05a.m. 26.032 0.56305:10a.m. 26.417 0.58005:15a.m. 26.147 0.56805:20a.m. 25.636 0.54605:25a.m. 25.268 0.530 RESUMEN05:30a.m. 24.973 0.51805:35a.m. 24.969 0.517 Caudal Valor Unidad05:40a.m. 25.500 0.540 Qmin 0.497 m3/s05:45a.m. 25.397 0.536 Qprom 0.899 m3/s05:50a.m. 25.707 0.549 Qmax 1.225 m3/s05:55a.m. 25.654 0.54706:00a.m. 25.655 0.54706:05a.m. 25.790 0.55306:10a.m. 26.354 0.57706:15a.m. 26.965 0.605Pag. N 49AFORO DEL COLECTOR CIRCUNVALACION- GRAFICO 8Ubicacin: Av. Geronimo de Aliaga - Parque - Punto de Derivacin "B" - Stgo. Surco0.20.40.60.81.01.21.410:00a.m.10:45a.m.11:30a.m.12:15p.m.01:00p.m.01:45p.m.02:30p.m.03:15p.m.04:00p.m.04:45p.m.05:30p.m.06:15p.m.07:00p.m.07:45p.m.08:30p.m.09:15p.m.10:00p.m.10:45p.m.11:30p.m.12:15a.m.01:00a.m.01:45a.m.02:30a.m.03:15a.m.04:00a.m.04:45a.m.05:30a.m.06:15a.m.07:00a.m.07:45a.m.08:30a.m.09:15a.m.TIEMPOCAUDAL (m 3/s)Pag. N 5011.2 SEGUNDO AFORO Y ESTUDIO DE LAS CARACTERISTICAS FISICO - QUIMICAS DEL AGUA RESIDUAL, EN COLECTOR CIRCUNVALACIN (Pto. B)El Colector Punto B, se encuentra ubicado en el distrito de Santiago de surco, en el Parque Coronel FAP Marco Antonio Schenone Oliva.FECHA:DICIEMBRE DEL 2001En el Colector (Punto B) se encontr con una Carga orgnica aplicada de 33,084 Kg DBO/da, con una demanda bioqumica de oxgeno (DBO5) promedio 341.78 mg/l y slidos suspendidos de 204.53 mg/lTABLA N 13 CARACTERISTICAS FISICO - QUMICAS HORACAUDALlpsDBO5mg/lDQOmg/lSSmg/lSSFmg/lSSVmg/l9 1520 280.77 825.00 335.00 25.00 310.0011 1464 349.43 722.00 240.00 4.00 236.0013 1418 314.65 831.00 235.00 15.00 220.0015 1650 281.73 719.00 220.00 10.00 210.0017 1463 340.79 734.00 250.00 15.00 235.0019 1371 389.20 598.00 230.00 15.00 215.0021 1133 282.70 647.00 191.30 10.90 180.4023 848 758.39 850.00 202.50 2.50 200.001 753 298.19 676.00 152.50 2.50 150.003 511 297.22 612.00 80.60 11.10 69.505 500 158.78 446.00 120.00 10.00 110.007 813 349.51 770.00 197.50 5.00 192.50Mximo 1650 758.39 850.00 335.00 25.00 310.00Promedio 1120 341.78 702.50 204.53 10.50 194.03Mnimo 500 158.78 446.00 80.60 2.50 69.50GRAFICO N 9Pag. N 51GRAFICO N 10GRAFICO N 11VARIACIN DE DBO Y DQO EN EL COLECTORCIRCUNVALACIN (Pto.B)010020030040050060070080090010009 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7HORASDBO5 (mg/l)01002003004005006007008009001000DQO (mg/l)DBO5mg/lDQOmg/lVARIACIN DEL CAUDAL, DBO5 y SS EN EL COLECTOR CIRCUNVALACIN (Pto. B) 0200400600800100012001400160018009 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7HORASCAUDAL (l/s)0100200300400500600700800DBO5 y SS (mg/l)CAUDALlpsDBO5mg/lSSmg/lPag. N 52TABLA N14HORAODmg/lPHTCS.Sed.mg/l/h9 0.60 7.89 25.60 15.0011 1.10 7.78 25.20 10.0013 1.02 7.59 25.80 4.0015 0.90 7.6 25.30 4.0017 0.88 7.45 25.10 6.0019 0.99 7.58 25.30 4.5021 1.09 7.88 26.30 5.0023 0.85 7.77 26.20 5.501 0.70 7.72 26.20 6.003 0.72 7.96 26.30 6.005 0.74 8.22 27.60 6.507 1.10 8.25 27.40 5.00Mximo 1.10 8.25 27.60 15.00Promedio 0.89 7.81 26.03 6.46Mnimo 0.60 7.45 25.10 4.00VARIACIN DE SOLIDOS EN EL COLECTOR CIRCUNVALACIN (Pto. B)0501001502002503003504009 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7HORASSOLIDOS SUSPENDIDOS (mg/l)SSmg/lSSFmg/lSSVmg/lPag. N 53GRAFICO N 12GRAFICO N 1311.3 TERCERA EVALUACIN DEL COLECTOR CIRCUNVALACIN (Pto.B)VARIACIN DEL OD y PH EN EL COLECTOR CIRCUNVALACIN (Pto. B)0.000.200.400.600.801.001.209 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7HORASOD (mg/l)77.27.47.67.888.28.4pHODmg/lPHVARIACIN DEL PH Y SOLIDOS SEDIMENTABLES EN EL COLECTOR CIRCUNVALACIN (Pto. B)77.27.47.67.888.28.49 11 13 15 17 19 21 23 1 3 5 7HORASOD (mg/l)0246810121416pHPH S.Sed.mg/l/hPag. N 54Fecha: 21 22 de Marzo del 2002TABLA N 15 CARACTERISTICAS FISICO QUMICASHORACAUDALlpsDBO5mg/lDQOmg/lSSmg/lSSFmg/lSSVmg/l10 1280 633.80 658.00 271.00 68.00 203.0012 1176 735.50 844.00 252.00 72.00 180.0014 1200 350.00 371.00 277.00 70.00 207.0016 1112 871.50 911.00 267.00 80.00 187.0018 1107 493.50 553.00 397.00 83.00 314.0020 1016 512.20 546.00 230.00 65.00 165.0022 948 348.60 370.00 184.00 36.00 148.0024 769 725.10 743.00 198.00 30.00 168.002 569 335.00 389.00 143.00 31.00 112.004 406 278.90 342.00 122.00 29.00 93.006 397 308.80 374.00 120.00 30.00 90.008 566 368.50 680.00 474.00 214.00 260.00Mximo 1280 871.50 911.00 474.00 214.00 314.00Promedio 879 496.78 565.08 244.58 67.33 177.25Mnimo 397 278.90 342.00 120.00 29.00 90.00AFOROSe ha determinado el caudal promedio en 879 l/sEVALUACIN FISICO QUIMICA Y BIOLOGICALa relacinDBO/DQO es de 0.93, que indica la biodegradabilidad del afluente, que se evidencia con la relacin SSV/SSQUEDEL 100%de los slidos suspendidos, el 68.55% es voltil, resultado que favorece la estabilizacin de la materia orgnica. El Colector Punto B se encontr con una Carga orgnica aplicada de 37,725 Kg DBO/da, conunademandabioqumicadeoxgeno(DBO5) promedio496.78 mg/l, slidos suspendidos de 244.58 mg/l. Pag. N 55En esta oportunidad se registro la concentracin de oxigeno disuelto promedio de 0.7 mg/l. Los slidos sedimentables en una concentracin promedio de 5.00 mL/L/h.En elgrfico se puede observar que elpH flucta en elrango de 7.03 a 7.56,habiendo variaciones puntuales de pH, que se relaciona con valores obtenidos en oxigeno disuelto.En cuanto a la evaluacin microbiolgica se ha determinado una concentracin de coliformes Totales de 3*107 NMP/100 ml y Coliformes Termotolerantes 3*107 NMP/100 ml, a las 10 a.m. Con respecto a los resultados del anlisis parasitolgico se determino la presencia de quistes de protozoarios,siendo de presenciasignificativalaespecieGiardiaLamblia( querepresentael 63%), Entamoeba Histolitica(13%). As mismo con respecto a los huevos de helmintos el nmero de organismos determinados es de 24 huevos de Helmintos/L, que en concentracin representan el 5%, indicando que el fluente del colector circunvalacin en el punto B, representa un riesgo potencial de contaminacin si sus aguas son utilizadas sin tratamiento. GRAFICO N 14VARIACIN DE DBO Y SS EN EL COLECTOR PUNTO B0.00100.00200.00300.00400.00500.00600.00700.00800.00900.001000.0010 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8HORASDBO5 (mg/l)01002003004005006007008009001000DQO (mg/l)DBO5mg/lSSmg/lPag. N 56GRAFICO N 15GRAFICO N 16VARIACIN DE LOS SOLIDOS SUSPENDIDOS EN EL COLECTOR PUNTO B05010015020025030035040045050010 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8HORASSOLIDOS SUSPENDIDOS (mg/l)SSmg/lSSFmg/lSSVmg/lVARIACIN DEL CAUDAL, DBO5 y SS EN EL COLECTOR PUNTO B020040060080010001200140010 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8HORASCAUDAL (l/s)01002003004005006007008009001000DBO5 y SS (mg/l)CAUDALlpsDBO5mg/lSSmg/lPag. N 57TABLA N 16HORAODmg/lPHTCS.Sed.mg/l/h10 0.90 7.03 29.00 9.0012 1.02 7.4 28.40 6.0014 0.75 7.31 28.50 4.0016 0.60 7.16 28.70 6.0018 0.78 7.13 28.00 5.0020 1.20 7.36 27.80 6.0022 0.90 7.33 28.30 4.0024 0.49 7.28 28.40 2.002 0.52 7.26 28.50 3.004 0.42 7.47 28.30 2.006 0.60 7.41 30.00 6.008 0.45 7.56 28.60 7.00Mximo 1.20 7.56 30.00 9.00Promedio 0.72 7.31 28.54 5.00Mnimo 0.42 7.03 27.80 2.00GRAFICO N 17VARIACIN DEL OD y PH EN EL COLECTOR PUNTO B0.000.200.400.600.801.001.201.4010 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8HORASOD (mg/l)6.76.86.977.17.27.37.47.57.6pHODmg/lPHPag. N 58GRAFICO N 18Fecha: 21 22 de Marzo del 2002COLIFORMES EN ELCOLECTOR Pto. BETAPA COLI. TOTALES COLI. TERMOT.Colector 3.00E+07 3.00E+07GRAFICO N 19COLI. TOTALESCOLI. TERMOT.Colector1.00E+031.00E+041.00E+051.00E+061.00E+071.00E+08COLIFORMES EN EL COLECTOR PUNTO BVARIACIN DEL PH Y SOLIDOS SEDIMENTABLES EN EL COLECTOR PUNTO B6.76.86.977.17.27.37.47.57.610 12 14 16 18 20 22 24 2 4 6 8HORASOD (mg/l)012345678910pHPH S.Sed.mg/l/hPag. N 59REPORTE DE ENTEROPARASITOSFecha : 21/03/02Hora : 10:00 a.m.Muestra Colectada Colector 2 litrosTAXONProtozoariosGiardia lamblia 285Entamoeba Coli 89Entamoeba Histoltica 60PROTOZOARIOS/I 434HelmintosAscaris lumbricoides 12Trichuris trichiura 6Enterobius vermicularis 6HELMINTOS/l 24TOTAL DE ENTEROPARASITOS/l458GRAFICO N 2012.CALCULO DE LA DEMANDA DE OXIGENO Y DBO REMANENTE EN LA TUBERA DE CONDUCCIN DE AGUA RESIDUAL.12.1 EN EL AO 2002Se ha considerado el caudal promedio diario ms alto que se ha presentado en las fechas de aforo (1.12 m3/s) y las caractersticas fsico qumicas ms desfavorables que se ha registrado en los anlisis. Es decir temperatura 25 C, Oxigeno disuelto(OD) igual a cero y 341 mg/l de demanda bioqumica de oxigeno(DBO).consideraciones en el punto de inyeccin1. mtodo de inyeccinEl mtodo de inyeccin directo fue adoptado en el proyecto debido a lo presentado por los fabricantes de oxigeno; lo que justifica adems el estudio del Centro de investigaciones del agua, Stevenage.PARASITOS DEL COLECTOR PUNTO BGiardia lamblia63%Entamoeba Coli19%Entamoeba Histoltica13%Ascaris lumbricoides3%Trichuris trichiura1%Enterobius vermicularis1%Otros5%Huevos HelmintosQuistes de ProtozoariosPag. N 602. punto de inyeccinLospuntosdeoxigenohansidolocalizados, tomandoencuentalamxima concentracin de O2 en el punto mas bajo(alrededor de 35 mg/l a 1 atmsfera de presin y a 30C; a 40 mg/la 1 atmsfera de presin y a 25C) y para conservar el lodo se necesita disponer de una concentracin mnima de 1 mg/l de O2 en cada punto alto, para prevenir la generacin de H2S.Se consigue una alta solubilidad deloxigeno dentro de las aguas residuales a presin , para el caso del proyecto seindica enel grafico N 7, auna temperatura de 30C y en el grafico N 6 para una temperatura de 25C.3. la facilidad de la inyeccin de oxgeno El sistema de inyeccin de oxgeno es mostrado en plano tpico de la estacin dosificadora.El camin tanque recarga al de almacenamiento del oxigeno liquido criognico, dosificandose en estado gaseoso, el cual se logra en el vaporizador, aforndose luego a la unidad de control para su inyeccin mediante una boquilla fina en la tubera de conduccin. Pag. N 61TUBERIA DE CONDUCCION (A/R)Punto BPunto deO2 N1 Punto C1.2 mt .Punto deO2 N2 Punto deO2 N3 P.T. Huascar0.0 m3/ seg1.4 mt .P.T. SanBartolo1.12 m3/ seg 1.12 m3/ seg3.152km.10.314km.6.809km. 2.950km. 4.500km. 5.512km.33.236km.SIFON 1 SIFON 1SIFON 2 SIFON 2SIFON 3 SIFON 3Pag. N 62GRAFICO N 22Pag. N 63GRAFICO N 23GRAFICO N 2412.1.1 CONDICIONES DE FLUJO EN LA TUBERA DE CONDUCCINPag. N 64Inyeccin Diam Flujo Longitudes rea Velocidad Tiempo& descarga (m) (m3/h) (mt) m2 (m/seg) (horas)puntoDe:B a P1 oxigeno 1.2 4032 2950 1.13 0.990 0.83De: P1 oxigeno a C 1.2 4032 3151.8 1.13 0.990 0.88De: C a P2 oxigeno 1.4 4032 4500 1.54 0.728 1.72De: P2 Oxigeno a Huascar 1.4 4032 5511.75 1.54 0.728 2.10De: Huascar a P3 Oxigeno 1.44032403210313.85 1.54 0.728 3.94De: P3 Oxigeno a S. Bartolo 1.4 6808.91 1.54 0.728 2.6033,236.31 12.0712.1.2 DEMANDA DE OXIGENO Y DBO REMANENTE EN LA TUBERA DE CONDUCCIN:TEMPERATURA:25 C So (DBO) = 341 mg / lmg DBO / mg O2a 21C = 0.5Puntods/dt H2S Conc O2 Conc DBOCTo2 DBOInyeccin (H2S) (mg/L ) (mg/L) mg/l(mg/lt) S1(mg/l)& descarga Susp/ pelcula Susp../Pelc. RemanenteDe:B a P1 oxigeno 3.94 3.26 1.63 0.00 0.00 341De: P1 oxigeno a C 0.00 0 0.00 9.75 14.77 331.25De: C a P2 oxigeno 3.39 5.82 2.91 0.00 0.00 331.25De: P2 Oxigeno a Huascar 0.00 0.00 0.00 22.28 33.74 308.97De: Huascar a P3 Oxigeno 3.16 12.43 6.22 0.00 0.00 308.97De: P3 Oxigeno a S. Bartolo 0.00 0 0.00 27.52 41.68 281.4512.1.3 DOSIFICACIN DE OXIGENO EN LOS PUNTOS DE INYECCINPuntoO2 Conc O2 Conc. Residual O2(mg/L)Inyeccin de oxigenoInyeccin (mg/L) (mg/L) & descarga Rem. H2S Susp. /Pelcula mg/L Kg/hora ton/diaDe:B a P1 oxigeno 1.63 16.37 18 73 1.74De: P1 oxigeno a C 0.00 14.77 1.60De: C a P2 oxigeno 2.91 35.09 38 153 3.68De: P2 Oxigeno a Huascar 0.00 33.74 1.35De:Huascar a P3 Oxigeno 6.22 42.78 49 198 4.74De: P3 Oxigeno a S. Bartolo 0.00 41.68 1.10423 10.16Pag. N 6512.1.4 COSTO ANUAL EN EL CONSUMO DE OXIGENOINYECCION Q(lps) Dosis Dosis P.U. Costo ($.)mg/L Kg/mes Dlares /Kg MensualPunto O1 1120 18 52255 0.15 7838Punto O2 1120 38 110316 0.15 16547Punto O3 1120 49 142249 0.15 21337304819 45723Costo anualDlares A. 548674.56Costo de transito: $/m30.016Costo de transito: s/m3 0.05512.2EN EL PERIODO DE DISEO(2015)12.2.1 CONDICIONES DE FLUJO EN LA TUBERA DE CONDUCCIN:TEMPERATURA: C 25 So(mg/l) = 341Inyeccion Diam Flujo Longitudes rea Velocidad Tiempo& descarga (m) (m3/h) (mt) m2 (m/seg) (horas)puntoDe:B a P1 oxigeno 1.2 5832 2950 1.13 1.432 0.57De: P1 oxigeno a C 1.2 5832 3151.8 1.13 1.432 0.61De: C a P2 oxigeno 1.4 5832 4500 1.54 1.052 1.19De: P2 Oxigeno a Huascar 1.4 5832 5511.75 1.54 1.052 1.45De:Huascar a P3 Oxigeno 1.4 5832 10313.85 1.54 1.052 2.72De: P3 Oxigeno a S. Bartolo 1.4 5832 6808.91 1.54 1.052 1.8033236.31 8.3512.2.2 DEMANDA DE OXIGENO Y DBO REMANENTE EN LA TUBERA DE CONDUCCIN:TEMPERATURA:25 C So(DBO) = 341 mg / lmg DBO / mg O2a 21C=0.5Pag. N 66Puntods/dt H2S Conc O2 Conc DBO CTo2DBOInyeccin (H2S) (mg/L ) (mg/L) mg/l (mg/lt)S1(mg/l)& descarga susp/pelicula suspend./Pelc.RemanenteDe:B a P1 oxigeno 3.94 2.25 1.13 0.00 0.00 341De: P1 oxigeno a C 0.00 0 0.00 6.74 10.21 334.26De: C a P2 oxigeno 3.42 4.06 2.03 0.00 0.00 334.26De: P2 Oxigeno a Huascar 0.00 0.00 0.00 15.40 23.33 318.86De:Huascar a P3 Oxigeno 3.26 8.87 4.44 0.00 0.00 318.86De: P3 Oxigeno a S. Bartolo 0.00 0 0.00 19.03 28.82 299.8312.2.3 DOSIFICACIN DE OXIGENO EN LOS PUNTOS DE INYECCINPuntoO2 Conc O2 ConcResidual O2(mg/L)Inyeccin de oxigenoInyeccin (mg/L) (mg/L)& descarga Rem. H2S Pelicula/ Suspensinmg/L Kg/hora ton/diaDe:B a P1 oxigeno 1.13 11.87 13 76 1.82De: P1 oxigeno a C 0.00 10.21 1.66De: C a P2 oxigeno 2.03 24.97 27 157 3.78De: P2 Oxigeno a Huascar 0.00 23.33 1.64De: Huascar a P3 Oxigeno 4.44 30.56 35 204 4.90De: P3 Oxigeno a S. Bartolo 0.00 28.82 1.75437 10.5012.2.4 COSTO ANUAL EN EL CONSUMO DE OXIGENOINYECCION Q(lps) Dosis Dosis P.U. Costo ($.)mg/L Kg/mes dolares/Kg MensualPunto O1 1620 13 54588 0.15 8188Punto O2 1620 27 113374 0.15 17006Punto O3 1620 35 146966 0.15 22045314928 47239Costo anual Dlares A. 566870.4Costo de transito: $/m30.01125Costo de transito: s/m30.03937513. COSTO DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL EN LA PLANTA DE SAN BARTOLOPag. N 6713.1 OBJETIVO DE CALIDADLa calidad del efluente propuesta para el reuso descarga / recarga es como se muestra en el cuadro.Elproyecto MESAS recomienda,establecer los estndares Tipo II,de calidad del efluente en la Planta de San Bartolo, donde el objetivo principal es el reuso en el riego.ParmetroEstndar propuestoNorma NacionalIrrigacin (Tipo II)Selvicultura (Tipo III)Descarga Ro / MarRecarga AcuferoCursos de agua IIIDBO(mg/l) 30 50 50 50 15DQO(mg/l) 70 120 120 120SS(mg/l) 40 40 40 40Huevos de Helmintos(N/l)1 1 1 1Coliformes Totales(NMP/100 ml5000 5000 5000 50005000Coliformes Fecales(NMP/100 ml 1000 1000 1000 10001000pH 6.0 9.0 6.0 9.0 6.0 9.0 6.0 9.0 5 9OD(mg/l) 2.0 2.0 2.0 2.0 3.0N. Total(mg/l)20 20 20 20Norma Nacional: III agua para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animales(Ley 17752)13.2DEMANDA DE OXIGENO EN LAGUNA EIREADA Y POTENCIA CONSUMIDA ( AO 2002) PLANTANORTE SAN BARTOLO:DATOS PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD CRITERIO CALCULO VALORDim. laguna Mezcla completa V m3 (62m*100m*3m)*2 37200.00Dim. laguna Mezcla parcial V m3 (42m*100m*3m)*3 37800.00Temperatura T C 22.00Conc.sat O2 en agua pura, a la presin de 760mm de mercurio y 22CCsw mg/l8.80Conc O2 disuelto en lag. CL mg/l 1.00Presin baromtrica a 100m. snmPA mm de Hg751.00Presin de vapor a 22 y 760mm de mercurio.P mm de Hg20.00Pag. N 68Conc. De saturacin de oxigeno en agua pura, en condiciones estndar, a la temp. de 20 C y 760mm de Hg.Cst mg/l9.17Tasa de transf. De oxigeno en aguas residual/ Tasa de transf. De oxigeno en aguas pura 0.70Concentracin de saturacin de Oxigeno en agua residual/ conc. De saturacin de oxigeno en agua pura. 0.90Tasa de transferencia de oxigeno en condiciones estndar a 20C y oxigeno disuelto cero. Aireadores Sup. Horiz.(Noh)NoH Kg O2/Kw.h 1.50Tasa de transferencia de oxigeno en condiciones estndar a 20C y oxigeno disuelto cero Aireadores Sup. Verticales(Nov)NoV Kg O2/Kw.h 1.80Fraccin de sustrato removido, utilizado para energa.a Kg O2 Energia/KgDBO 0.63Oxigeno necesario para la respiracin endgenabKg O2 /Kg SSVTA.da 0.28Oxigeno requerido para los slidos sedimentados en laguna de mezcla parcialB 1.00Caudal de ingresoQ m3/da 22680CORRECCIN DE DATOS PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD CRITERIO CALCULO NUMERO VALORCorreccin Conc. sat O2 en agua pura a la pres. y temp de trabajo(751mmHg y 22C).CISW mg/l CISW=Csw(PA -p)/(760-p) 8.69Tasa de transferencia de oxigeno En el campo(Presin de 751mmHg.y 22C) Aireador Sup.Horiz.NH Kg O2/Kw.hNH=NoH((Csw -CL )*1.024^T-20/Cst0.82Tasa de transferencia de oxigeno En el campo(Presin de 751mmHg.y 22C) NV Kg O2/Kw.hNV=NoV((Csw -CL )*1.024^T-20/Cst0.98Pag. N 69Aireador Sup.Vertical.DATOS DE ANALISIS DE LABORATORIODBO de ingreso a mezcla completaSo mg/l 281.45Eficiencia de remocn DBO mezcla completa75%DBO de ingreso a mezcla parcialS1 mg/l S1=0.25*So 70.36Eficiencia de remocn DBO mezcla completa65%DBO de salida a mezcla parcialSe=0.35*S1 24.63SSVTA Efluente de laguna de mezcla completa.Xv,a(1) mg/l 108SSVTA Efluente de laguna de mezcla parcialXv,a(2) mg/l 58REQUERIMIENTO DE OXIGENO EN LAGUNA DE MEZCLA COMPLETAPARAMETRO SIMBOLO UNID. CRITERIO DE CALCULO NUMERO VALORRequerimiento de OxigenoO2 Kg/da a(So-S1)Qp+bXv,a(1)V 4141 Oxig. transferido por aereadoresO3 Kg/da 4987Aireadores horizontalesPAh1 Kw 22 n1 4Aireadores horizontalesPAh2 Kw 15 n2 4Aireadores Verticales Pav Kw 22 n3 4Pot.aireador Horiz aprox.PAhT Kw 22*n1+15*n2 148Pot.aireador Vertical aprox.PAvT Kw 22*n3 88REQUERIMIENTO DE OXIGENO EN LAGUNA DE MEZCLA PARCIALPARAMETRO SIMBOLO UNIDADESCRITERIO DE CALCULONUMERO VALORRequerimiento de oxigenoO2 (Kg/da) 1037Oxig. Transferido por aireadoresO3 Kg/da 1081aireadores Sup.Horiz.PAh Kw 11 n(6) 5.00Pot. aireador HorizPAhT Kw 11*n 55Pag. N 70aprox.PLANTA SUR SAN BARTOLO:PARAMETRO SIMBOLO UNIDAD CRITERIO DE CALCULO NUMERO VALORDim. laguna Mezcla completaV m3 (123m*100m*3m)*2 73800.00Dim. laguna Mezcla parcialV m3 (82m*100m*3m)3 73800.00Caudal de ingreso Q m3/dia 51408REQUERIMIENTO DE OXIGENO EN LAGUNA DE MEZCLA COMPLETAPARAMETRO SIMBOLO UNIDAD CRITERIO CALCULO NUMERO VALORRequerimiento de OxigenoO2 Kg/da a(So-S1)Qp+bXv,a(1)V 9068 Oxig. transferido por aireadoresO3 Kg/da 8998Aireadores horizontalesAh Kw 22 n1(16) 16Aireadores Verticales AV Kw 30 n3(4) 4Pot. aireador Horiz aprox.PahT Kw 22*n1 352Pot. aireador Vertical aprox.PavT Kw 22*n3 88REQUERIMIENTO DE OXIGENO EN LAGUNA DE MEZCLA PARCIALPARAMETROSIMBOLO UNIDADCRITERIO DE CALCULONUMERO VALORRequerimiento de oxigenoO2 Kg/da B*(S-Se)Qp 2351Oxig. Transferido por aireadoresO2 Kg/da 2596aireadores Sup.Horiz.Kw 11 n (12) 12.00Pot. aireador Horiz aprox.Kw 11*n 13213.3DEMANDA DE ENERGA ELECTRICACONSUMO DE ENERGIA: Serie n1 y n2 NORTE KW 582.00Serie n1 SUR KW 572.00Cloro NORTE KW 20Cloro SUR KW 21UPS NORTE KW 2.4UPSSUR KW 10Bomba regadio KW25Pag. N 71AlumbradoKW 45TOTALKW 1277.40Se considera 200Kw adicionales para absorber demandas no previstasPotencia consumida en una serie de la laguna norte:Kw P PotenciaLM C PotenciaLM PotN296 55 88 148 + + + Potencia en serie 1 y 2 = 2*291 = 582 Kw.Potencia consumida en una serie de la laguna Sur:Kw P PotenciaLM C PotenciaLM Pots572 132 88 352 + + + 13.4COSTO DE DEMANDA DE ENERGA ELECTRICASAN BARTOLO

Potencia Contratada:1500KwCONCEPTO Und. P.U Consumo Calculo IMPORTECargo Fijo Mensual S/. 3.783.78Precio potencia contratada en horas punta S/./KW 28.72 1500 1500*28.72 43,080.00Precio energa activa en horas punta S/./KW-h 0.1370 225000 1500*5*30*0,1370 30,825.00Precio energa activa fuera de horas punta S/./KW-h 0.1023 8550001500*19*30*0,0988 87,466.50Cargo por mantenimiento S/. 17.3417.34SubTotal161,392.62Total(incluye IGV)190,443.2913.5 COSTO DE LA DEMANDA DE CLOROPlanta Caudal(l/s) Dosis(mg/l) Dosis(kg/mes) P. Unitario S/. /kgCosto mensual (Soles)San Bartolo 1120 5 14515 0.68 9870.0013.6 COSTODE REMUNERACIN DE PERSONAL

DESCRIPCINLEYES Y BENEFICIOS SOCIALESTOTAL MENSUALMENSUAL GRATIF. VAC. C.T.S. ESSALUD IES SUBTOTALN DEPag. N 72(S/.)16.67% 8.33% 9.72% 11.25% 2.17% 48.14%PERS.ING. SANITARIO 2,120.00 353.40 176.60 206.06 238.50 46.00 3,140.57 1 3,140.57TC. ELECTRICISTA1,150.00 191.71 95.80 111.78 129.38 24.96 1,703.61 1 1,703.61TC. MECANICO1,150.00 191.71 95.80 111.78 129.38 24.96 1,703.61 1 1,703.61TC. ELECTRONICO1,150.00 191.71 95.80 111.78 129.38 24.96 1,703.61 1 1,703.61TC. DE LABORATORIO1,150.00 191.71 95.80 111.78 129.38 24.96 1,703.61 1 1,703.61OPERADOR DE MAQUINA PESADA950.00 158.37 79.14 92.34 106.88 20.62 1,407.33 1 1,407.33OPERADOR DE PLANTA950.00 158.37 79.14 92.34 106.88 20.62 1,407.33 24 33775.92OPERARIO MANT.900.00 150.03 74.97 87.48 101.25 19.53 1,333.26 2 2,666.52JARDINEROS 750.00 125.03 62.48 72.90 84.38 16.28 1,111.05 2 2,222.1034 50026.8813.7 ASPECTOS ECONOMICOS (Costos y Tarifa)Considerandoqueenlaactualidadel estudiodeaforoenel puntoBdela tubera de conduccin arroja un caudal promedio diario de 1120 l/s yque el total llegaralaPlantadeSanBartolo, yaqueseestarealizandoel proyectode estudio definitivo para tratar en la planta de Huascar, el agua residual del rea de drenaje circundante.Inversiones en la planta de San Bartolo: Rubro Monto US $Obras civiles, estructuras hidrulicas y plantaciones 20,871,013.00Edificaciones 455,766.00Instalaciones Mecnicas 1,988,970.00Instalaciones Elctricas 4,282,701.00Total Inversiones* 27,598,449.00(*) Incluyen plizas de seguros, aranceles, impuestos, Gastos GeneralesEstas inversiones se encuentran financiadas por Prstamo del Japn al Estado peruano, el cronograma de amortizaciones se inicia el ao 2003, a una tasa de Interes de 2.5 % anual, el cronograma se detalla a continuacin:AOS Servicio Deuda al ao ( YenesServicio Deuda al ao Pag. N 73Japoneses) (US $)Del 2003 al 2021 342,162,000.00 2,600,015.00(*)Tipo de cambio: US $ 1=131.6 Yenes JaponesesEstructura de Costos operativos para el caudal actual( ao 2002) de 1120 l/sCostos AnualesCaudal de inicio de operaciones (1120 l/s)Soles S/. Participacin (%)Costos Directos:Personal 600,322.536 11Energa elctrica 2285,319.499 41Cloro 118440 2Oxigeno licuado 1920,360.96 35Costos Indirectos(*) 585891 11Total costo operativo Anual 5510,333.995Produccin(m3/ao) 35320320Costo Unitario(S/./m3)0.156Costo Unitario($ /m3)0.044(*) Los costos Indirectos lo constituye los combustibles, telecomunicaciones, Vigilancia, suministros diversos, Otras cargas de gestin, etc.14. PRODUCCIN DE OXIGENO GASEOSO DE ALTA PUREZA14.1 SISTEMA VPSA PRODUCCIN 10T/DIAEl sistemaVPSA(VacuumPressureSwingAdsorption) esel ms avanzado sistema de obtencin de oxigeno por separacin del aire atmosfrico. La separacin se efecta utilizando adsorbentes especiales denominados zeolitas sintticas, que influyen directamente en el rendimiento del proceso, reduciendo loscostosdeobtencindeoxigeno. El sistemaVPSAestacapacitadopara atender a un rango extenso de exigencias operacionales. Su construccin puede ser a medida, para producir de 10 hasta 200 Ton/da de oxigeno. Puede ofrecer el oxigeno con una pureza de 90 a 93% a diferentes presiones de salida(Presin mxima de salida 150 PSI).Elsistema completo es transportable,montado en skits y compacto. Pag. N 7414.1.2 COMO FUNCIONA EL SISTEMA VPSAUtiliza un proceso de adsorcin por variacin de presin para producir oxigeno gaseoso. Operando en ciclos alternados, adsorbiendo en presiones por encima de la atmosfrica y regenerando por debajo de laatmosfrica(a vaco).Como opera en forma alternada,un lecho esta siempre adsorbiendo impurezas para separar el oxigenodelaire atmosfricomientras elotro estaregenerando por desorcin al vaco. As el sistema produce oxigeno enforma continua, de acuerdo con la presin y pureza requeridas.El sistema VPSA comprende las siguientes etapas bsicas:1. El aire (obtenido del medo ambiente) es comprimido, filtrando y enfriando antes de entrar en contacto con el lecho.2. Laszeolitassintticasquecomponenloslechos, adsorbennitrgeno, agua, dixido de carbono e hidrocarburos.3. El oxigeno pasalibrementehaciael compresor yesdistribuidoala presin de operacin especificada.4. cuando est saturado de impurezas el lecho es despresurizado y regenerado en un sistema integrado de vaco que remueve del lecho las impurezas adsorbidas.CICLOS DEL PROCESO VPSA1. Ciclo inicialAdsorcin:A medida que le lecho A es presurizado, las impurezas son adsorbidas del aire de alimentacin y el oxigeno es producidoRegeneracin:El lecho B es despresurizado y regenerado por una bomba de vaco.2. Ciclo inversoEl cambio depresin produce una reversin delos ciclos, en una secuencia alterna y continua.Pag. N 75SISTEMA VPSA O2LechoALechoATanque pulmnBack uplquidoBomba de vacoDescarga (N2)Sistema de control y anlisisSucursalO2ProductoCompresor de productoEnfriadorCompresor de aireFiltroCICLOS DEL PROCESO VPSAPag. N 76Ciclo DirectoAdsorcin RegeneracinLechoBAlimentacin de aireDescarga(Bomba de vaco)LechoAO2ProductoAdsorcinAlimentacin de aireLechoADescarga(Bomba de vaco)RegeneracinLechoBCiclo InversoO2ProductoSISTEMA VPSA PRODUCCIN: 55 TON / DIAPag. N 7714.1.3 COMSUMO DE ENERGIA ELECTRICA, EN PLANTAS PRODUCTORAS DE OXIGENO GASEOSO, EN EL LUGAR DE DOSIFICACIN(SISTEMA VPSA- 10T/DIA)Potencia Contratada: 350 Kw (Tarifa MT3)CONCEPTO Und. P.U Consumo Calculo IMPORTECargo Fijo Mensual S/. 3.783.78Precio potencia variable en horas punta S/./KW 28.72 350 350*28.72 10,052.67Precio energa activa en horas punta S/./KW-h 0.1370 52500 350*5*30*0,1370 7,192.50Precio energa activa fuera de horas punta S/./KW-h 0.1023 199500350*19*30*0,0988 20,408.85Energa Reactiva S/./Kvar.h0.0387 3000 0.0387*3000 116.10Cargo por mantenimiento S/. 17.3417.34SubTotal37,791.24Total Mensual(incluye IGV)44,593.66Pag. N 7814.1.4 COSTO DE PRODUCCIN DE OXIGENO GASEOSO EN PLANTAS VPSA10T/DIAPRODUCCIN 10T/DIACONCEPTO Und. CalculoCosto de consumo de energa EE S/.Costo de operacin y mantenimiento S/. 750000*3.5*0.03depreciacin S/. 75000*3.5/12Costo mensual s/.costo S/./Toncosto $./Ton14.2 SISTEMAPSAPARAPRODUCCINDEOXIGENOGASEOSODE ALTA PUREZAEsunaalternativasal usodelaproduccincriognicadeoxgenoliquido. La tecnologa bsica empleada es la presin con absorcin controlada (PSA) usando zeolitas como un medio de absorcin. en los sistemas de PSA y MPSA, la desorcin es a presin atmosfrica,mientras que en PVSA,la desorcin es llevada a cabo a una presin reducida usando una bomba vaco. La capacidad de produccin de estas plantas se encuentran entre 0.2 a 5 toneladas / da, y todas las plantas diseadas para operaciones sin vigilancia, las que son llevadas a cabo a control remoto.El costo de produccin de oxigeno gaseoso de alta pureza con el sistema PSA es aproximadamente superior en un 40% al costo de produccin de oxigeno con el sistema VPSA.

15. PRODUCCIN DE OXIGENO, NITRGENO Y ARGON LIQUIDO EN PLANTAS CRIOGENICASEl aireatmosfrico pasa atravs deunfiltrolacual retiene las partculas flotantes del medio ambiente hasta 0.3 micrones antes de entrar a la tubera de succin del compresor de aire el cual comprimido hasta 5.6 bares luego pasa por un post- enfriador.Pag. N 79Elaire comprimido pasa a travs de un sistema de pre purificadores.sistema que tiene dos vasos pre purificadores mientras uno esta purificando el aire el otro esta en regeneracin, el periodo de trabajo en lnea y regeneracin dura de25 a 30 minutos, su sistema de purificacin es por adsorcin. Su funcin es retener la humedad, dixido de carbono(CO2), hidrocarburos grandes y parte de los dems componentes del aire que afectaran el proceso de destilacin criognica.El aireentraal PHX( intercambiador criognico) yposteriormentepasaala columna inferior en el cual ocurre una parte de la separacin de la mezcla como aire enriquecido en oxigeno(Kettle) a una concentracin de 36 a 46% en oxigeno y una presin de 5.0 bares y a una temperatura de 165 C.Lafuncinbsicadelacolumnainferior esdeproveer reflujoalacolumna superior donde se lleva a cabo la separacin finaldel aire en nitrgeno de alta pureza (99.9995%) y en oxigeno de alta pureza((99.7%).Para la destilacin criognica y licuar los gases se necesita bajar la temperatura, el cual es posible por los dems componentes dela Planta como son el compresor y la turbina booster, en primera instancia se utiliza aire proveniente de la parte superior de la columna inferior, el cual se comprime hasta ms menos unos20bares, estesuministrael calor, pasandoluegopor laturbinaauna expansin donde se obtiene el fro criognico el cual se utiliza para el proceso de destilacin, posteriormenteel fluidoseenvaal liquefador dondeselicuapor intercambio de calor, el fluido licuado entra por la parte superior de la columna inferior, despus de unas 10horas de estar estable el proceso se utiliza nitrgeno gaseoso.Para la destilacin llega el aire enriquecido(Kettle), ala columna inferior, subiendo a travs de las bandejas de la columna y burbujea con el liquido fro del liquefador. El lquidoquefluyedeunabandejaaotrahaciaabajosellama reflujo, dado que la temperatura del nitrgeno(-196 C) es ms baja que la de del oxigeno(-183 C), el nitrgeno gaseoso (shelf) es preferiblemente separado dellquido por ebullicin.Cuando elvapor llega altope de la columna inferior, esteesesencialmentenitrgenopuro. Lacorrientedenitrgenopuropasaa travs de un intercambiador principaly se forma el lquido ya que se condensa por diferencia de presin con liquido de la columna superior que es de 0.4 bar.Pag. N 80El nitrgeno lquido producido una parte es enviada a la columna superior como reflujoyel restollegaalapartealtadelacolumnasuperior, seanalizay posteriormente se almacena en el tanque estacionario.La columna superior es continuamente alimentada con Kettle (aire enriquecido) provenientedelacolumnainferior. Laoperacindelacolumnasuperior es esencialmentelamismadelacolumnainferior. El Kettleentraunpocopor encima de la parte media de la columna superior y fluye a travs de las bandejas yburbujeaconel nitrgenolquidodereflujo. El lquidofluyepor lacolumna hacia abajo a medida que el vapor se eleva. El lquido se enriquece con Oxigeno y Argncrudocuandofluye por lacolumnahaciaabajo, mientras el vapor se enriquece con nitrgeno cuando se eleva.En la parte central de la columna superior est la zona de transicin donde sale el argn crudo(12% de argn, 87% de oxigeno, 1% de nitrgeno), en esta zona salen tres puntos de muestreo,como la temperatura,delArgn y oxigeno son muy cercanas es muy difcilde separar elArgn en la columna superior por lo tanto se necesita una segunda rectificacin que son dos columnas de destilacin empacadas con condensador de argn, por medio de este sistema se obtiene el argn refinado y este es mandado al tanque de almacenamiento. El proceso es el siguiente: lacorrientedeargncrudoesretiradodelapartemediadela columna superior y conectada a la columna de argn crudo donde es rectificado contrael lquidodereflujo. El argnpresenteseconcentraenel vapor yel oxigeno es drenado por gravedad y llevado de regreso a la columna superior.La corriente de vapor que contiene cerca de 99% de argn es retirada de la parte superior delacolumnadeargncrudoyconectadaalaparteinferior dela columna de argn refinado donde se rectifica contra el liquido de reflujo que fluye haciaabajo. El argnpresentecontinuaconcentrndoseenel vapor quese levanta hacia la parte superior de la columna de argn refinado y el liquido que desciende es recogido en la poceta de la base y es transferido por la bomba a la parte superior de la columna de argn crudo su liquido de reflujo.El vapor de la columna de argn puro contiene impurezas de nitrgeno que se ventea por el condensador de argn.Pag. N 81El argnliquidodealtapurezaesretiradacercadelapartesuperior dela columna de argn refinado y es enviado a los tanques de almacenamiento por gravedad.15.1 SEGURIDAD EN EL USO DE OXIGENO LIQUIDOEl hecho de estar almacenado el oxigeno a muy bajas temperaturas es considerado situacin insegura, que podra causar serios accidentes si no fuera manipulado y transportado convenientemente.15.2 EQUIPO DE PROTECCIN INDIVIDUALEl contacto accidental de liquido criognico con la piel puede causar heridas por congelamiento de fluidos vitales del organismo tales como agua, sangre, hormonas, etc. Caracterizados como quemaduras criognicas.Por tanto es necesario el correcto uso de equipos de proteccin individualpara evitar accidentes por derrames o salpicaduras. Guantesdecuero: Paraproteger lasmanosdel froysalpicadurasde producto criognico. Casco con visera y careta:Para protegerse de golpes y salpicadura de producto criognico en el rostro. Lentes de seguridad: para proteccin exclusiva de los ojos de cualquier evento repentino pues la careta podra caer dejando los ojos totalmente desprotegidos. Ropasconmangaslargasyfrentecerrado: el lquidocriognicopodr penetrar el tejido de las ropas solo en casos de exposicin prolongada. Por lo generalante cualquier salpicadura eloperador instintivamente se alejar y el lquido seevapora rpidamente teniendo el operador la sensacin de fro en el rea. Zapatos de seguridad: son para proteger los pies ante choques, impactos y probable derrame de lquidos criognicos.Pag. N 82 Proteccinauricular: enel manejodeproductoscriognicosexistela presenciasiempredegasespresurizadosquepuedenseraliviadosen algn momento provocando variaciones sonoras. 15.3 CARACTERSTICAS DEL OXIGENO LIQUIDOEl oxigeno es un gas incoloro, inodoro e inspido que puede ser licuado a 183 C y presin atmosfrica normal. El21% delaire ambientalesta constituido por oxigeno. El oxigeno en estado lquido es de color azulclaro. El oxigeno lquido no es inflamable pero acelera violentamente la combustin de materiales combustibles.15.4 CUIDADOS CON EL OXIGENOA. Mantengalosmaterialescombustiblesapartadosdel oxigenoyelimine las fuentes de ignicin:Muchas sustancias que normalmente no se queman al aire libre requieren apenas una pequea chispa calor moderado para que se inflamen en presenciadealtasconcentracionesdeoxigeno. Otrassustancias que apenas se queman moderadamente al aire libre pueden entrar en combustin violenta.Mantenga todas las sustancias orgnicas y dems sustancias inflamables alejadas de posible contacto con oxigeno lquido. Algunas de las sustancias que pueden reaccionar violentamente con oxigeno son: aceite grasas. Bajo ciertas condiciones los materiales inflamables impregnados de oxigeno lquido se vuelven sensibles al impacto y pueden explotar como resultado de un choque.B. Mantenga las reas y superficies externas limpias para prevenir ignicin:Como es normal la suciedad industrial constituye un peligro de combustin. Todas las superficies de los equipos deben ser conservados muy limpias. No cloque equipos de oxigeno sobre superficies de asfalto ni Pag. N 83permita depsitos de aceite grasa colocados sobre bancas superficies de concretoen las proximidades deloxigeno.Use agentes de limpieza que no dejen depsitos orgnicos sobre superficies limpias. Los equipos para ser usados en contacto con el oxigeno liquido deben ser manipulados con guantes o manos limpias de aceite.C. Extremadamente fro: Proteja los ojos y la pielUn contacto accidental con oxigeno liquido o flujo de gas fro con la piel u ojos puede causar heridas por congelamiento, similar a una quemadura. Manipuleel equipocuidandodenocausar derramesni salpicaduras. Proteja los ojos y cubra la piel donde exista la posibilidad de contacto con oxigeno liquido(tubos y equipos congelados o gas fro).Lentesdeseguridadyprotector facial debenser usadospuespuede ocurrir salpicaduras de lquido liberacin de gas fro. Guantes aislantes que puedan ser fcilmente removidos y mangas largas son recomendables para proteccin de los brazos. Pantalones sin basta deben ser usados fuera de los botines sobre los zapatos para evitar la posible acumulacin de salpicaduras de lquido. Ropa contaminada con lquido saturada con gas debe ser retirada inmediatamente y aireada por lo menos 30 minutos antes de volver a ser usado pues por tener alta concentracin de oxigeno es altamente inflamable y de fcil ignicin.D. Piezas de recambio deben ser adecuadas para servicio con oxigeno.Muchos materiales, especialmente empaquetaduras no metlicas y retenes constituyen un peligro de combustin aunque su uso sea aceptable para servicio con otros lquidos criognicos.Tenga la certeza de que todas las piezas de reposicin estn internamente limpias para su uso con oxigeno.15.5 DISTRIBUCIN Y RECARGAPag. N 84Elsistema de reposicin de oxigeno deltanque se realiza mediante camiones cisterna criognicos que reponen el oxigeno consumido segn programacin.El sistema de recarga es de tal modo que el tanque siempre debe contener como mnimo el 30% de su capacidad. Para una eventual reserva y para que el circuito elevadordepresinfuncioneenformaoptimaynoafectelascondicionesde dosificacin.Lacapacidaddealmacenamientodelostanquesubicadosenlospuntosde dosificacin es el siguiente:Estacin de dosificacin de oxigenoPosicin de tanqueCapacidad volumtrica(galones)Capacidad en pesoKgPresin de trabajoPSICapacidad de dosificacinKg / hPresin que abre la vlvula de seguridad (PSI)P1 Vertical 6,000 25,926 200 165 345P2 Horizontal 13,000 56,173 150 465 250P3 Horizontal 8,600 37,161 250 317 230Estacin de dosificacin de oxigenoPresin hidrulica en punto de dosificacinAtm.Presin hidrulica en punto de dosificacinPSIP1 2.80 41.16P2 4.94 72.62P3 7.24 106.43Para: Q = 1120 l/s15.6 TANQUE CRIOGNICOSonequiposespecialmentediseadosparaalmacenajeefluidoscriognicos, esto es fluidos quese licuanatemperaturasentre150Cy273C a presin atmosfrica.Aunqueel consumodel productoseaenlafasegaseosael almacenajede lquidos criognicos se da por motivos econmicos pues se aprovecha un menor volumen para el almacenaje.Pag. N 85Bsicamente un recipiente criognico consiste en dosrecipientesconcntricos con un sistema de aislamiento trmico entre ellos.Los recipientes criognicos tienen la propiedad de reducir al mnimo la transferencia de calor entre el ambiente y el lquido criognico. Sin un adecuado aislamiento esta transferencia de calor hara que ellquido c