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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
PROYECTO DE TITULACIÓN
PREVIO A LA OBTENCIÓN AL TÍTULO DE:
INGENIERO QUÍMICO
TEMA:
DISEÑO DE EQUIPO PILOTO PARA LA REUTILIZACIÓN DE AGUA
LAVADO DE BOTELLAS DE VIDRIO PROVENIENTE DEL PRIMER
CICLO DE ENJUAGUE Y USO EN CALDERAS Y TORRES DE
ENFRIAMIENTO.
AUTORES:
ADRIANA LISSETTE TORRES SALAZAR
ARTURO MECIAS CABRERA GARCIA
TUTOR DE TITULACIÓN:
ING. Qco. HARRY OSWALDO REYES VENEGAS Msc.
Guayaquil Ecuador
2015
II
AGRADECIMIENTO.
Con todo mi cariño y mi amor para las personas que hicieron todo en la vida
para que yo pudiera lograr mis sueños, por motivarme y darme la mano
cuando sentía que el camino se terminaba, a ustedes por siempre mi
corazón y mi agradecimiento a mis padres .
AUTORA: ADRIANA TORRES SALAZAR
III
DEDICATORIA.
Le dedico a dios por darme las fuerzas y sabiduría para poder culminar la
carrera.
A mis padres quienes me apoyaron todo el tiempo.
Dedico esta tesis al Ing. AURELIO TORRES quien nos brindo su
conocimiento y experiencia para el desarrollo de la investigación.
Le dedico al profesor Ing. HARRY REYES por brindarnos su conocimiento
y capacitación a cabo la investigación.
AUTORA: ADRIANA TORRES SALAZAR
IV
AGRADECIMIENTO.
Los resultados de este proyecto, están dedicados a todas aquellas
personas que, de alguna forma, son parte de su culminación. Nuestros
sinceros agradecimientos. A nuestras familias por siempre brindarnos su
apoyo, tanto sentimental, como económico.
AUTOR: ARTURO CABRERA GARCÍA
V
DEDICATORIA.
A mi padre Máximo Cabrera
por darme la mejor educación, enseñarme que todas las cosas hay que
valorarlas, trabajarlas y luchar para lograr los objetivos de la vida, ser un
gran padre y un excelente amigo.
A mi madre Elena García por toda su comprensión y amor que me ha
brindado a lo largo de mi vida.
A mis hermana Mayra Miranda por estar en buenos y malos momentos de
mi vida.
A mi esposa Adriana Torres por ser la personas más especial en mi vida,
y ser mi amiga y mi novia al mismo tiempo.
Al Ing. Aurelio Torres por enseñarme que la inteligencia es la fuente de un
hombre próspero y que estudiar es un valor incalculable de la vida.
A Dios por enseñarme a escuchar y comprender las cosas de la vida.
AUTOR: ARTURO CABRERA GARCÍA
VI
DERECHOS DE AUTORÍA
NOSOTROS TORRES SALAZAR ADRIANA LISSETTE y CABRERA
GARCIA ARTURO MECIAS declaramos bajo juramento que el trabajo
aquí descrito es de nuestra autoría, que no ha sido previamente
presentado para ningún grado o calificación profesional, y que hemos
consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este
documento.
A través de la presente declaración cedemos los derechos de propiedad
intelectual a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE
INGENIERÍA QUÍMICA, según lo establecido por la Ley de Propiedad
Intelectual y su reglamento.
____________________________________
TORRES SALAZAR ADRIANA LISSETTE
0940538044
_____________________________
CABRERA GARCIA ARTURO MECIAS
0917979627
VII
CERTIFICACIÓN DE TUTOR
Ing. Qco. HARRY OSWALDO REYES VENEGAS MSC. CERTIFICA
HABER TUTELADO LA TESIS, DISEÑO DE EQUIPO PILOTO PARA LA
REUTILIZACIÓN DE AGUA LAVADO DE BOTELLAS DE VIDRIO
PROVENIENTE DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE Y USO EN
CALDERAS Y TORRES DE ENFRIAMIENTO, QUE HA SIDO
DESARROLLADA POR CABRERA GARCIA ARTURO MECIAS Y
TORRES SALAZAR ADRIANA LISSETTE, PREVIO A LA OBTENCIÓN
DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO, DE ACUERDO AL
REGLAMENTO PARA LA ELABORACIÓN DE TESIS DE GRADO DE
TERCER NIVEL DE LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL, FACULTAD DE
INGENIERÍA QUÍMICA.
Ing. Qco. Harry Oswaldo Reyes Venegas Msc.
VIII
RESUMEN
Tiene como función principal la remoción de sólidos no deseables en las
mismas, así como desinfección en las botellas por medio de agentes
alcalinizantes de base fuerte como la soda cáustica, para luego ser
procesadas por agentes tenso activos, este proceso se lo denomina
segundo ciclo de lavado de botellas de vidrio.
Actualmente el primer ciclo de lavado de botellas genera un consumo de
agua entre 300 a 400 metros cúbicos por día en cuya análisis físico -
químico demuestra que el uso de soda cáustica mantiene el agua de
proceso con uno de sus parámetros que tiene un pH de 12, esto genera
un incremento de carbonatos presentes en el agua así como también la
conductividad de la misma la alcanzado hasta 372 ppm, esta agua luego
de ser procesada es enviada a la planta de tratamiento de aguas residuales
para su posterior tratamiento y descarga .El agua de proceso se sometió a
procesos físicos - químicos para la reducción de contaminantes, que a
través del equipo piloto se demostró la remoción de sólidos totales
disueltos, y la neutralización de esta agua, obteniendo un pH de 6 y7.Se
remueven los carbonatos de su estado inicial, Al realizar los análisis final
de esta agua tratada y comparar con los análisis del agua potable la cual
ha sido tomada como estándar, así como también alcanzando una
eficiencia en el equipo piloto del 81.1 %, se considera la reutilización del
agua tratada para uso en sistemas de calderos y torres de enfriamiento.
Palabras claves: Reutilización del agua, lavado de botellas de vidrio,
tratamiento de aguas, equipo piloto.
IX
Abstracts
ts main function is the removal of undesirable solids therein, as well as
disinfecting bottles by alkalizing agents strong base such as caustic soda
and then be processed by active tense agents, this process is called second
cycle washing of glass bottles.
Currently the first cycle generates a bottle washing water consumption 300
to 400 cubic meters per day in whose physical - chemical analysis shows
that the use of caustic soda maintains the process water with one of its
parameters having a pH of 12 this leads to an increase of the carbonate in
water as well as the conductivity thereof reached to 372 ppm, the water after
being processed is sent to the treatment plant effluent for further treatment
and discharge water .The Process underwent physical - chemical processes
to reduce pollutants, through the pilot team total dissolved solids removal
was demonstrated, and the neutralization of the water to obtain a pH of 6 to
remove carbonates 7.Se its initial state, performing the final analysis of this
treated water and compare with the analysis of drinking water which has
been taken as standard, as well as reaching an efficiency of 81.1% pilot
team, considering the reuse of treated water systems for use in boilers and
cooling towers.
Keywords: Water reuse, glass bottle washing, water treatment, pilot
equipment.
X
ÍNDICE
AGRADECIMIENTOS || AGRADECIMIENTOS ||| DEDICATORIAS |V DERECHOS DE AUTORÍA V| CERTIFICACIÓN DEL TUTOR V || RESUMEN V||| ABSTRACTS |X CAPÍTULO 1 1 INTRODUCCIÓN 1
1.1 TEMA 1 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1 1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 2 1.4 LIMITACIÓN DE ESTUDIO 2 1.5 ALCANCÉ DEL TRABAJO 2 1.6 OBJETIVO 3 1.7 IDEA A DEFENDER 3 1.8 PREGUNTAS PARA CONTESTAR 4 1.9 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA 5 1.10 HIPÓTESIS 5 1.11 VARIABLES 6 1.12 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS
VARIABLES 6
CAPÍTULO 2 7 2.1 FILTRACIÓN 7 2.1.2 SISTEMAS DE FILTRACIÓN 7 2.1.3 TIPOS DE LECHO FILTRANTE 7
2.1.4 FUERZA IMPULSADORA 8 2.1.5 TASA DE FILTRACIÓN 8 2.1.6 PRINCIPALES CARACTERÍSITICAS DE
LOS FILTROS 9
2.1.7 MÉTODOS DE CONTROL 10 2.1.8 PRINCIPALES MÉTODOS USADOS PARA
EL CONTROL DE LA TASA DE FILTRACIÓN
10
2.1.8.1 ROTÁMETRO 11 2.1.9 PERDIDA DE CARGA VARIABLE 11 2.1.10 FILTRACIÓN DEL AFLUENTE 11 2.1.10.1 VENTAJAS 12 2.1.10.2 DESVENTAJAS 12 2.1.11 MODELOS DE CONTROL DE VELOCIDAD
Y MÉTODOS 12
2.1.12 HIDRÁULICA DE FILTRACIÓN 13 2.1.13 FILTROS A PRESIÓN 13 2.1.14 DETALLES DE UN FILTROS A PRESIÓN 14
XI
2.2 ADSORCIÓN 15 2.2.1 CARBÓN ACTIVADO 15 2.2.2. APLICACIONES MÁS USADAS PARA EL
TRATAMIENTO AGUAS RESIDUALES 16
2.2.3 CARBÓN ACTIVADO EN POLVO 16 2.2.4 CARBÓN ACTIVADO GRANULAR 17 2.2.4.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL
CARBÓN ACTIVADO 17
2.2.5 REMOCIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA 18 2.2.6 FILTROS DE CARBÓN ACTIVADO 18 2.2.6.1 FILTROS DE CARBÓN ACTIVADO
GRANULAR 18
2.2.7 CARACTERIZACIÓN DEL CARBÓN ACTIVADO GRANULAR
19
2.2.8 APLICACIONES DEL CARBÓN ACTIVADO 19 2.2.9 MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD
ADSORTIVA DEL CARBÓN 20
2.3 INTERCAMBIO IÓNICO 20 2.3.1 TIPOS DE RESINA CATIÓNICA 21 2.3.3 REGENERACIÓN DE LAS RESINAS DE
INTERCAMBIO IÓNICO 21
2.3.3 REACCIONES DE INTERCAMBIO 22 2.3.4 INTERCAMBIO IÓNICO DE LECHO FIJO 22 2.3.5 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE
LA RESINA 23
2.4 NATURALEZA DEL AGUA 23 2.4.1 PRINCIPALES IMPUREZAS DEL AGUA 24 2.4.2 SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS 24 2.4.3 DUREZA DEL AGUA 24 2.4.4. ALCALINIDAD 24 2.5 PLANTA PILOTO 25 2.5.1 FLUJO POR ÁREA Y TIEMPO 25 2.5.2 DIRECCIÓN DE FLUJO
25
CAPÍTULO 3 26 EXPERIMENTACIÓN 26 3.1 METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 26 3.2 PROCEDIMIENTO PARA TRATAR EL
AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS DEL EQUIPOPILOTO
27
3.2.1 CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO 28 3.3 DIAGRAMA DE BLOQUES DE
PROCESAMIENTO DE EQUIPO PILOTO PARA RECUPERACIÓN DE AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS PROVENIENTE DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
29
XII
3.3.1 DIAGRAMA DE EQUIPO DE PROCESAMIENTO DE EQUIPO PILOTO PARA RECUPERACIÓN DE AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS PROVENIENTE DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
30
3.4 CARACTERIZACIÓN DEL EQUIPO PILOTO 30 3.4.1 DATOS PARA LOS CÁLCULOS 30
3.4.2 CÁLCULO DEL ÁREA DEL FILTRO DE
ARENA 31
3.4.3 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACION FILTRACIÓN
31
3.4.4 OBTENCIÓN DE LOS LT DE AGUA PROCESADA POR LA ARENA
31
3.4.5 CÁLCULO DEL VOLUMEN OCUPADO POR ARENA
31
3.4.6 RELACIÓN DE VOLUMEN DE ARENA Y AGUA PROCESADA
31
3.5 DIMENSIONAMIENTO DEL FILTRO DE ARENA EN EL EQUIPO PILOTO
32
3.6 CARACTERIZACIÓN DEL EQUIPO PILOTO 33 3.6.1 DATOS PARA LOS CÁLCULOS DEL
FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO 33
3.6.2 CÁLCULO DEL ÁREA DEL FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
33
3.6.3 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE FILTRACIÓN
33
3.6.4 OBTENCIÓN DE LOS L DE AGUA PROCESADA POR EL CARBÓN ACTIVADO
33
3.6.5 CÁLCULO DEL VOLUMEN OCUPADO POR LA CARBÓN ACTIVADO
33
3.6.6 RELACIÓN VOLUMEN DE CARBÓN ACTIVADO Y AGUA PROCESADA
34
3.6.7 DIMENSIONAMIENTO DEL FILTRO DE CARBÓN EN EL EQUIPO PILOTO
34
3.7 CARACTERIZACIÓN DEL FILTRO DE RESINA CATIÓNICA EN EL EQUIPO PILOTO
35
3.7.1 DATOS PARA LOS CÁLCULOS 35 3.7.2 CÁLCULO DEL ÁREA DEL FILTRO DE
RESINA CATIÓNICA
36 3.7.3 CÁLCULO DE LA VELOCIDAD DE
FILTRACIÓN 36
3.7.4 OBTENCIÓN DE L DE AGUA PROCESADA POR LA RESINA CATIÓNICA
36
XIII
3.7.5 CÁLCULO VOLUMEN OCUPADO RESINA CATIÓNICA
36
3.7.6 RELACIÓN DE VOLUMEN DE RESINA CATIÓNICA Y AGUA PROCESADA
36
3.7.7 DIMENSIONAMIENTO DE LA RESINA CATIÓNICA EN EL EQUIPO PILOTO
37
3.8 PROCEDIMIENTO PARA LA REGENERACIÓN DEL FILTRO DE RESINA CATIÓNICA
38
3.8.1 PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DEL HCL AL 10 %
38
3.8.2 DOSIFICACIÓN NECESARIA DE REGENERANTE PARA EL EQUIPO PILOTO
39
3.9 BALANCE DE MATERIA 40 3.9.1 BALANCE DE MATERIA EN EL EQUIPO
PILOTO 40
3.10 BALANCE DE ENERGÍA 40
3.10.1 CÁLCULO DE LA EFICIENCIA DEL EQUIPO
40
3.11 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE ARENA PARA CAUDAL REAL DE 300 METROS CÚBICO DÍAS
41
3.11.1 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN A NIVEL DE EQUIPO PILOTO
41
3.11.2 CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
41
3.11.3 DETERMINACIÓN DE ÁREA DEL FILTRO DE ARENA
41
3.11.4 DETERMINACIÓN DE DIÁMETRO NECESARIO PARA FILTRO DE ARENA
42
3.11.5 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE ARENA
42
3.12 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO PARA CAUDAL REAL DE 300 METROS CÚBICO DÍAS
43
3.12 1 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN A NIVEL DE EQUIPO PILOTO
43
3.12.1 2 CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
43
3.12.2 DETERMINACIÓN DE ÁREA DEL FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
43
3.12.3 DETERMINACIÓN DE DIÁMETRO NECESARIO PARA FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
45
3.12.4 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
45
XIV
3.13 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE LA RESINA CATIÓNICA PARA CAUDAL REAL DE 300 METROS CÚBICOS
47
3.13.1 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN A NIVEL DE EQUIPO PILOTO
47
3.13.2 CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
47
3.13.3 DETERMINACIÓN DE ÁREA DEL FILTRO DE RESINA CATIÓNICA
47
3.13.4 DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO NECESARIO PARA EL FILTRO DE RESINA CATIÓNICA
48
3.13.5 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE RESINA CATIÓNICA
48
3.14 BALANCE DE ENERGÍA
50
3.14.1 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA REQUERIDA PARA PROCESAMIENTO DE 300 METROS CÚBICOS AL DÍA CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
50
Capítulo 4 51 4 ANÁLISIS DE RESULTADOS 51 4.1 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS
EXPERIMENTALES REALIZADAS EN EL EQUIPO PILOTO
51
4.1.1 CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO 51
4.1.2 GRÁFICA DE CALIBRACIÓN DE ROTÁMETRO CAUDAL VS TIEMPO
52
4.2.2 GRÁFICA DE LA CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO PESO VS TIEMPO
52
4.2.3 GRÁFICA DE LA CALIBRACIÓN ROTÁMETRO PRESIÓN VS CAUDAL
53
4.3 PRUEBA # 1 RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS FÍSICO - QUÍMICO DEL AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
53
4.3.1
RESULTADOS DEL AGUA TRATADA 55
4.4 PRUEBA # 2 RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS FÍSICO - QUÍMICO DEL AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
60
4.4.1
PRUEBA REALIZADA DEL AGUA TRATADA
61
XV
4.5 PRUEBA # 3 RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS FÍSICO - QUÍMICO DEL AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
66
4.5.1 RESULTADOS DEL AGUA TRATADA
67
4.6 PRUEBA # 4 RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS FÍSICO - QUÍMICO DEL AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
72
4.6.1 RESULTADOS DEL AGUA TRATADA 73 4.7.
PRUEBA # 5 RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS FÍSICO - QUÍMICO DEL AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS DEL PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
78
4.7.1 RESULTADOS DEL AGUA TRATADA 79 4.8 MEDICIÓN DE DEMANDA QUÍMICA DE
OXÍGENO REMOVIDA POR EL EQUIPO PILOTO
85
4.9 CONCLUSIONES 86 4.10 RECOMENDACIONES 86 BIBLIOGRAFÍA 87 ANEXOS 91
XVI
ÍNDICE TABLAS
TABLA # 1: Operacionalización de las variables a utilizar…………….…6
TABLA # 2: Principales características de los filtros lentos y los filtros
rápidos………………………………………..……………………………...…9
TABLA # 3: Aplicaciones del carbón activado
………………………………………………………………………...…..……19
TABLA # 4: Datos experimentales de las alturas del filtro de arena
………………………………………………………………………………….32
TABLA # 5: Datos experimentales de las alturas del carbón
activado…………………………………………………………..……………34
TABLA # 6: Datos experimentales de las alturas del filtro de resina
Catiónica…………………………………………………………………........37
TABLA # 7: Dosificación del regenerante para ajustar de pH en equipo
Piloto……………………………………………………………………….…..39
TABLA # 8: Parámetros físico - químico del
equipo………………………………………………………………………….40
TABLA # 9: Dimensionamiento del filtro de arena
……………….…………………………………………………………….…...42
Tabla # 10: Dimensionamiento del filtro de carbón activado……………45
TABLA # 11: Dimensionamiento del filtro de resina
catiónica…………………………………………………………………….…48
TABLA # 12: Datos de la calibración del rotámetro…….………….…...50
TABLA # 13: Datos experimentales del agua cruda…….…………........53
Tabla # 14 : Parámetros físico químico del agua del potable ; tomados
como estándar …………………………………………………………..…...54
TABLA # 15: Resultados de los análisis físicos - químicos del filtro
arena……………………………………………………………………….….55
TABLA # 16: Resultados De los análisis físico - químicos del filtro de
carbón…………………………………………………………………………57
Tabla # 17: Resultados de los análisis físico -químicos del filtro de resina
catiónica ………………………………………………………………….......58
XVII
TABLA # 18: Datos experimentales del agua
cruda……………………………………………………………………..…….60
TABLA # 19: Resultados de los análisis físico - químicos realizados al
filtro de arena
……………………………..…………………………………………………….61
TABLA # 20: Resultados de los análisis físico - químicos realizadas
filtro de carbón activado………………………………………………………62
TABLA # 21: Resultados de los Análisis físico - químicos realizadas al filtro de Resina catiónica………………………………………………………63
TABLA # 22: Resultados de los parámetros iniciales análisis físico
químicos del agua de lavado de botellas…………………………..………66
TABLA 23 : Resultados análisis físico - químicos realizadas al filtro de
arena……………………………………………………………………..…...…67
TABLA # 24: Resultados físico - químicos realizados al filtro de
carbón………………………………………………………………….………..68
TABLA # 25: Resultados análisis físico - químico del filtro de
Resina catiónica……..………………………………………………………...69
TABLA # 26: Resultados de los parámetros iniciales análisis físico
químicos del agua de lavado de botellas
……………………………………………………………………..…….……...72
TABLA # 27: Resultado de los análisis físico - químicos realizados al filtro de arena…….………………………………………………………..……...…73
TABLA # 28: Resultados Análisis físico - químicos realizados al filtro de carbón activado………………………………………………………………...74
TABLA # 29: Resultados de los Análisis físico - químicos realizados
Al filtro resina catiónica……………………………………………..…….…..75
TABLA # 30: Resultados de los parámetros iniciales análisis físico
químicos del agua de lavado de botellas
……………………………………………………………………..……..….….78
TABLA # 31: Resultados de los análisis físico - químicos del filtro de
arena........................................................................................................ 75
XVIII
TABLA # 32: Resultados de los análisis físicos químicos del filtro carbón………………………………………………………………………..….79
TABLA # 33 :Resultados de los análisis físico - químico del filtro de resina
catiónica …………….………………………………………………………….81
TABLA # 34: Datos experimentales DQO inicial, DQO final vs
Estándar……………………………………………………………………......85
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA # 1: Tipos de lecho filtrante………………………………….........8
FIGURA # 2: Rotámetro…………………………:………………………….11
FIGURA # 3: Hidráulica de filtración…………………………………….….13
FIGURA # 4: Detalle de un filtro a presión de arena…………….……….14
FIGURA # 5: Filtros purificadores de agua marca Cullingan…………….18
FIGURA # 6: Diseño Del Equipo Piloto………………………….....…..….30
FIGURA # 7: Dimensionamiento del filtro de arena en el equipo piloto..32
FIGURA # 8: Dimensionamiento Del filtro de carbón activado en el
equipo piloto……………………………………………………………………35
FIGURA # 9: Dimensionamiento Del filtro de resina catiónica en equipo
Piloto…………………………………………………………………….……....37
FIGURA # 10: Dimensionamiento de filtro de arena para planta
real………………………………………………………………………...........43
Figura # 11: Dimensionamiento de filtro de carbón para planta real…...46
Figura #12: Dimensionamiento de filtro de resina catiónica para
planta real ……………………………………………………….………….….49
XIX
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico # 1: Resultados experimentales pH vs regenerante en
solución en 10 %.......................................................................................39
Gráfico # 2: Gráfica de la calibración del rotámetro
Caudal vs tiempo………………………..………………………………….….52
Gráfico # 3: Gráfica de la calibración del rotámetro
Peso vs tiempo………………………..………………………………...….…52
Gráfico # 4 : Gráfica de la calibración rotámetro
Presión vs caudal……………………………………..…………………......53
Gráfico # 5: Datos experimentales de los sólidos totales
disueltos vs volumen ………………………………………………………....58
Gráfico # 6: Experimentales de la dureza vs
volumen....................................................................................................58
Gráfico # 7: Datos experimentales de la alcalinidad vs volumen…....59
Gráfico # 8: Datos experimentales del pH vs
volumen…………….……………………………………………………….….59
Gráfico # 9: Datos Experimentales de los cloruros vs volumen……....60
Gráfico # 10: Datos experimentales de los sólidos totales disueltos vs
volumen……...................................................................................64
Gráfico # 11: Datos experimentales de la dureza vs
volumen………………………………………………………………....64
Gráfico # 12: Datos experimentales de la alcalinidad vs
volumen………………………………………………………………………....65
Gráfico # 13: Datos experimentales del pH vs volumen…………....….65
Gráfico # 14: Datos experimentales de los cloruros vs
volumen………………………………………………………………….……...66
Gráfico # 15: Datos experimentales de los sólidos totales disueltos Vs
volumen…………………………………………………………………………70
Gráfico # 16: Datos experimentales de la dureza vs volumen………..70
XX
Gráfico # 17: Datos Experimentales del pH Vs
volumen…………………………………………………………………………71
Gráfico # 18: Datos experimentales de la alcalinidad parcial vs
volumen………………………………………………………………………...71
Gráfico # 19: Datos experimentales de los cloruros vs
volumen………………………………………………………………….…......70
Gráfico # 20: Datos Experimentales de los sólidos totales disueltos
Vs Volumen…………………………………………………………………....76
Gráfico # 21: Datos Experimentales de la dureza Vs
Volumen……………………………………………………………………..….76
Gráfico # 22: Datos Experimentales De los cloruros Vs Volumen…....77
Gráfico # 23: Datos Experimentales De pH Vs Volumen…………......77
Gráfico # 24: Datos experimentales de la alcalinidad vs volumen.......78
Gráfico # 25: Datos experimentales de los sólidos totales
disueltos vs volumen…………….…………………………………………....82
Gráfico # 26: Datos experimentales de la dureza vs
volumen…………………………………………………………………………82
Gráfico # 27: Datos experimentales de la alcalinidad vs
volumen……………………………………………………………………...….83
Gráfico # 28: Datos experimentales del pH vs
volumen…………………………………………………………………..……..83
Gráfico # 29: Datos experimentales de los cloruros vs
volumen………………………………………………………………...........…85
Gráfica # 30: DQO final vs DQO inicial; DQO
estándar…………………………………………………………………......….85
1
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 TEMA :
“Diseño de equipo piloto para la reutilización de agua de lavado de botellas
de vidrio proveniente del primer ciclo de enjuague y uso en calderos y torres
de enfriamiento”
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
A diario se procesa 300 a 400 metros cúbicos de agua para uso de
lavado de botellas las cuales se realizan mediante una máquina lavadora
de botellas que posee 3 ciclos de trabajo los cuales son ciclo de
enjuague, ciclo de lavado y ciclo de desinfección. Dentro del primer ciclo
de enjuague se añade un alcalinizante el cual cumple la función de
eliminar la carga microbiana presente en las botellas y a través de
presión remover sólidos no deseables dentro de la misma.
Este proceso cumple con el principio de que ningún microorganismo puede
sobrevivir en un régimen altamente alcalino así como también un régimen
altamente ácido, la importancia de la eliminación completa de
microrganismos en industrias generadoras de bebidas que reciclan botellas
de vidrio, radica en prevenir una enfermedad en los consumidores.
Este proceso genera un desperdicio, debido que el agua no posee ningún
uso industrial, en la cual se descarga en su respectiva planta de tratamiento
de aguas residuales para su posterior tratamiento.
El primer ciclo de enjuague presenta aproximadamente 300 metros cúbicos
de desperdicio al día, es por eso que se lo denomina como objeto de
estudio para esta investigación.
Se plantea esta investigación a la necesidad de agua para equipos de alta
importancia como generadores de vapor o sistemas de enfriamiento que
consumen una gran cantidad de agua tratada. (Torres, Cabrera, 2015).
2
1.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
Lo anteriormente señalado conduce a la formulación del siguiente problema
científico:
¿Existirán métodos para la reutilización del agua proveniente del primer
ciclo de enjuague para uso industrial como calderas y torres de
enfriamiento?
1.4 DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO
Dada la amplitud de este tema, el estudio consistirá en estudiar un proceso
que sea capaz de tratar el agua proveniente del primer ciclo de enjuague
para su reutilización en calderos y torres de enfriamiento.
Esta investigación se enfocará al mejoramiento de las características
físicos - químicas, para ser aptas para calderas y torres de enfriamiento.
1.5 ALCANCE DEL TRABAJO
El presente proyecto contempla todos los recursos necesarios para su
investigación y ejecución de las distintas fases del proceso de recuperación
de agua de lavado de botellas provenientes del primer ciclo de enjuague,
describiendo la mejor solución para cada tipo de instalación a diseñar. Las
instalaciones que se describen son las siguientes:
Almacenamiento de agua no tratada.
Regulación de flujo de agua a tratar.
Sistema de filtración por arena fina y gruesa.
Sistema de adsorción por medio de carbón activado.
Sistema de intercambio iónico por medio de resina de ciclo hidrógeno.
Almacenamiento de agua tratada.
3
1.6 OBJETIVO
1.6.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar un equipo piloto para la reutilización de agua de lavado de botellas
de vidrio proveniente del primer ciclo de enjuague y uso en calderas y torres
de enfriamiento.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Realizar un análisis físico-químico del agua cruda del primer ciclo de
enjuague.
Identificar que el proceso de lavado de botellas de vidrio genera un
desperdicio de forma parcial o absoluta del agua.
Reajustar o implementar un nuevo proceso, el cual genere que este
desperdicio obtenga mejores características y pueda reutilizarse para
fines industriales.
Identificar parámetros de diseño para la construcción de equipo piloto
para pruebas experimentales.
Analizar desde el punto de vista físico-químico las muestras
desarrolladas.
1.7 IDEAS A DEFENDER
Los equipos generadores de vapor y torres de enfriamiento consumen una
cantidad masiva de agua tratada para su correcto funcionamiento, esta
agua posea un valor comercial elevado, se plantea este proyecto para que
se reduzca la cantidad de metros cúbicos que se compra y se sustituya con
agua tratada y caracterizada para estos tipos de proceso.
4
1.8 PREGUNTAS PARA CONTESTAR
¿Qué es la resina catiónica?
Estas resinas están disponibles en 3 tamaños diferentes de cuentas. El
medio (<150μm) y grandes (<300μm) los granos son más útiles para el flujo
por gravedad y por esferas (sin flujo) las solicitudes. El mayor tamaño de
los granos hace fácil la separación de un líquido a granel. En el medio
(<150μm) y pequeñas (<75μm) los granos son más útiles para aplicaciones
de bombeo. El menor tamaño de los granos reduce la altura de plato de
cromatografía (proporciona más rápido equilibrio con velocidades de flujo
más alto). (Romero, 2000)
¿Cuántos métodos regeneración se pueden realizar en un filtro de
carbón activado?
La regeneración del carbón puede efectuarse mediante el lavado con
solvente orgánicos, ácido mineral, sustancias cáusticas, vapor o calor seco.
También un método de regeneración térmica consiste en un secado a 100
C pirólisis de los adsorbentes a menor de 800 C y oxidación a temperaturas
mayores de 800 C. (Romero, 2000)
¿Qué es el medio filtrante?
El medio granular que se ha utilizado para los filtros de agua incluye arena,
carbón de antracita machacado, tierra de diatomeas, perlita o carbón
activado en polvo o gránulos, también puede ser una combinación de estos
medios .Un filtro de doble lecho extensamente en una capa de carbón sobre
arena. (Romero, 2000)
5
1.9 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
El proceso de lavado de botellas genera un desperdicio, debido a que el
agua no posee ningún uso industrial, actualmente se descarga en su
respectiva planta de tratamiento de aguas residuales para su posterior
tratamiento.
Se plantea esta investigación a la necesidad de agua para equipos de alta
importancia como generadores de vapor o sistemas de enfriamiento que
consumen una gran cantidad de agua tratada al día.
1.10 HIPÓTESIS
Conocida las características físico-químicas presentes en el agua
proveniente del primer ciclo de enjuague del proceso de lavado de botellas,
se procede a la eliminación de material no deseado dentro de la misma
utilizando procesos de separación como filtración, adsorción e intercambio
iónico, haciendo de esta agua un recurso aprovechable para equipos como
calderas y torres de enfriamiento.
6
1.11 VARIABLES
Variables independientes: Presión; Caudal; pH; Peso; Tiempo.
Variables dependientes: Agua tratada y reutilizada para los equipos
como calderos y torres de enfriamiento.
1.12 OPERACIONALIZACIÓN DE LAS VARIABLES
1.12.1 Tabla # 1: Operacionalización de las variables a utilizar.
Variables Definición Instrumento
de medición
Influencias Método
Independiente
Presión
Caudal
pH
Peso
Tiempo
Manómetro
Flujometro
Peachimetro
Balanza
Cronómetro
Dependiente
Agua tratada
Y
reutilizada
para los
equipos
Parámetros
Físico -
Químicos
Para
monitorear
las
muestras de
aguas y saber
si cumple con
los límites
permisibles
Método
2320.
Método
4500
Cl- B
Método
2340
C,
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
7
CAPÍTULO 2
MARCO TEÓRICO
2.1 FILTRACIÓN
Se piensa que los filtros como de un tamiz o micro criba que atrapa el
material suspendido entre los granos del medio filtrante. Sim embargo la
acción de colar, cribar o tamizar en el agua es la menor importancia en el
proceso de filtración, la mayoría de las partículas suspendidas pueden
pasar a través de los espacios existentes entre los granos del medio
filtrante. (Romero, 2000)
En filtración el mecanismo por el cual un filtro retiene y remueve el
material suspendido, es el resultado de la acción conjunta como se debe
indicar. La filtración depende de una combinación físico – químico de
aguas, pero la adsorción juega un papel importante ya que a medida que
pasan por el lecho filtrante, las partículas suspendidas hacen contacto y
son adsorbidas sobre la superficie y sobre el material previamente
depositado .(Romero ,2000)
2.1.2 SISTEMAS DE FILTRACIÓN
Se puede hacer una clasificación de acuerdo con la dirección de flujo, el
tipo de lecho filtrante, la fuerza impulsora, la tasa de filtración y el método
de control de filtración. (Romero, 2000)
2.1.3 TIPOS DE LECHO FILTRANTE
Los filtros utilizan generalmente un solo medio o antracita, un medio de
arena y antracita o un lecho mezclado de arena, antracita o granate.
(Romero, 2000).
8
Figura #1: Tipos de lecho filtrante.
Fuente:http://www.filtrosdeagua.net/glosario_purificadoras_de_agua_o
smosis_inversa.html
2.1.4 FUERZA IMPULSORA
La fuerza impulsora es utilizada para vencer la resistencia friccional
ofrecida por el lecho filtrante, los filtros se clasifican por los que son de
gravedad o por presión .El filtro por gravedad es el filtro, más usado para
aguas de turbidez baja .El filtro a presión se ha usado principalmente en la
filtración de aguas para piscinas y en pequeñas plantas. (Romero, 2000)
2.1.5 TASA DE FILTRACIÓN
Los filtros por gravedad fueron remplazados por filtros de arena, en el cual
se utilizan un lavado ascensional, estos filtros tiene una tasa de filtración
mucho mayores, se utilizan los medios filtrantes, para lograr diseños más
económicos en área, emplean tasas de filtración mayores que la de los
filtros lentos. (Romero, 2000)
9
2.1.6 PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE FILTROS
TABLA # 2: Principales características de los filtros lentos y los filtros
rápidos.
Características
Filtros
lentos de
arena
Filtros
rápidos de
arena
Filtros de alta
tasa
Tasa de
filtración 2-5 m/d 120 m/d 180-480 m/d
Medio Arena Arena Arena y
antracita
Distribución del
medio
No
estratificado
Estratificado
fino o grueso
Estratificado
grueso o fino
Duración de la
carrera
20-60
días 12-36 horas 12-36 horas
Perdida de
carga
In:0.6m
final:1.2m
In:0.30m
final:2.4-3m
In:0.30m
final:2.4-3m
Agua de lavado No usa 2-4 %agua
filtrada
6 % de agua
filtrada
Profundidad del
medio 0.6-1.0 m 0.60-0.75m
Antracita:0.4m-
0.6m
Arena :0.15m-
0.30m
Profundidad de
grava 0.30m
0.30m -
0.45m 0.30m -0.45m
drenaje Tubería
perforada
Tubería
perforada
falsos fondos
Tubería
perforada falsos
fondos
Fuente: Romero Rojas, Jairo. Bogotá, Editorial Escuela Colombiana de
Ingeniería, 2000.
10
2.1.7 MÉTODOS DE CONTROL
La tasa de filtración se expresa así:
Tasa de filtración = 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑙𝑠𝑜𝑟𝑎
𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜
Fuente: Romero, 2000 editorial litosfera Ltda.
La ecuación anterior y la fuerza impulsora representan la pérdida de presión
en el filtro. A medida que se efectúa la filtración, los sólidos suspendidos
removidos se acumulan dentro del medio filtrante, la fuerza impulsora debe
vencer la resistencia ofrecida por el lecho taponado y el sistema de drenaje,
por lo tanto si desea mantener una tasa de filtración constante, la fuerza
impulsora debe aumentar proporcionalmente al aumento de la resistencia
del filtro, de lo contrario el flujo del caudal a través del filtro declina y la
filtración sería una tasa declinante. (Romero, 2000)
2.1.8 LOS PRINCIPALES MÉTODOS USADOS PARA
CONTROLAR LA TASA DE FILTRACIÓN
En los inicio del funcionamiento del filtro, se encuentra limpio y tiene poca
resistencia .Generalmente si la fuerza impulsadora se aplica totalmente al
filtro, tendríamos como resultado un caudal elevado. Para mantener una
tasa de filtración o un nivel de agua solicitado, parte de la fuerza con la es
impulsada se debe consumir con una válvula de control de caudal en el
efluente. Al iniciar la válvula de control debe estar casi cerrada para proveer
una resistencia al caudal deseado y a medida que la resistencia comienza
aumentar, la válvula controladora debe abrirse lentamente. (Romero, 2000)
11
2.1.8.1 ROTÁMETRO
El rotámetro se utiliza para medir caudales, tanto de líquidos como de
gases, que trabajan con una presión constante, se basa en la medición del
desplazamiento vertical, la posición de equilibrio depende del caudal que
circula a una variación de presiones que actúan sobre el mismo y
permanecen constante. (Ecurred, 2015)
FIGURA # 2: Rotámetro
Fuente: spanish.alibaba.com/product-gs/horizontal-connection-water-
flow-meter-liquid-flowmeter-348915597.html
2.1.9 PERDIDA DE CARGA VARIABLE
En la perdida de carga variable se requiere el uso de una válvula de
mariposa, operada por un flotador para mantener el nivel constante, para
prevenir las velocidades excesivas al empezar el funcionamiento del filtro.
(Romero, 2000)
2.1.10 FILTACIÓN CON AFLUENTE
Estos filtros, el caudal es distribuido por igual mediante un orificio o
vertedero de entrada sobre cada filtro. (Romero ,2000)
12
2.1.10.1 VENTAJAS
Si el caudal de la planta permanece constante, se puede obtener
una tasa de filtración constante, sin los controladores de caudal.
Cuando se le da un mantenimiento a los filtros se los lava y luego se
lo incorpora después del lavado, el nivel de agua sube o baja
gradualmente en los filtros que están en operación, hasta que se
obtiene la energía libre que requiere para impulsar el flujo, cuando
la tasa de filtración es muy suave no daña la operación del filtro ni la
calidad del efluente.(Romero,2000 )
2.1.10.2 DESVENTAJAS
Se requiere una mayor profundidad para permitir la descarga
sobre el vertedero de control.
La altura del vertedero debe ser suficiente para suministrar una
energía necesaria.(Romero,2000)
2.1.11 MODELOS DE CONTROL DE VELOCIDAD Y
MÉTODOS
Existen tres métodos para operar los filtros que suspenden en la forma que
la caída de presión se aplica a través del filtro .Los métodos son:
• Filtración presión constante.
• Filtración velocidad constante.
• Filtración con velocidad decreciente variable. (Romero, 2000)
13
2.1.12 HIDRÁULICA DE FILTRACIÓN
Muchas son las ecuaciones utilizadas para determinar la pérdida de carga
en un filtro, entre las más conocidas son las de Carmen Kozeny, FAIR Y
HATCH. El flujo de agua a través de un filtro, las tasas empleadas en
tratamiento de agua obedece a la ley de Darcy. (Romero, 2000)
FIGURA # 3: Descripción de la hidráulica de filtración.
Fuente:http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica_hidraulica4A.ht
m.
2.1.13 FILTROS A PRESIÓN
La expansión del medio durante el lavado suele ser 20 % al 25%, algunos
diseñadores prefieren mantener el fondo de los canales. Encima del medio
expandido debido al aumento de la velocidad de paso entre los canales y
la posibilidad de pérdida del medio filtrante. (Romero, 2000)
14
2.1.14 DETALLE DE UN FILTRO DE ARENA A PRESIÓN
El filtro de arena a presión consta de un tanque cerrado y hermético, en el
cual se utiliza la arena y otros medios filtrantes. Los tanques se los diseña
generalmente, cilíndricos con cabezas bombeadas y que puedan colocarse
horizontalmente o verticalmente, la acción de un filtro a presión, su manejo
es muy idéntica a la de un filtro por gravedad, excepto que el agua entra y
sale del filtro con una presión muy superior a la atmosférica. (Romero,
2000)
FIGURA # 4: Detalle de un filtro a presión de arena.
Fuente: http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn201
15
2.2 ADSORCIÓN
La adsorción es un proceso en el cual las moléculas de un fluido penetran
entre la de otro material adsorbente, puede ser liquido o sólido para luego
acumularse dentro de este. La partición de un contaminante en una fase o
de otra, lo que ocurre cuando un oxígeno –atmosférico es disuelto en agua.
Lo que ocurre cuando las moléculas en solución golpean la superficie de
un sólido adsorbente y son unidas a su superficie, es el proceso por el cual
las moléculas de un fluido se concentran en la superficie mediantes fuerzas
químicas, físicas o por ambas. En adsorción la acumulación es el
adsorbato y el material que adsorbe es el adsorbente, el adsorbato se da
por acumulación sobre una superficie o interfaz. El proceso puede ocurrir
en el interfaz entre tipo líquido – líquido, gas - líquido o sólido –líquido.
(Romero, 2000)
2.2.1 CARBÓN ACTIVADO
El carbón activado es un material fabricado de compuestos de carbono con
propiedades adsorbidas, describe la capacidad del adsorbente para
adsorber un adsorbato. El carbón activado, también utilizado para la
remoción de contaminantes orgánicos presentes en el agua por el proceso
de adsorción, acumulando el adsorbato sobre su superficie. Es un material
carbonáceos debido a que está sujeto a la oxidación selectiva, para
producir una estructura altamente porosa y para suscitar una mayor área
superficial del carbón activado por unidad de masa, se sugiere que los más
utilizados en el tratamiento de agua es el carbón activado granular que
posee grandes áreas superficiales de 500 a 1400 𝑚2 por gramo de carbón
activado. (Romero, 2000)
16
2.2.2 LAS APLICACIONES MÁS USADAS PARA EL
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Remoción de sustancias orgánicas que producen olores y sabores.
Remoción de trihalometanos, pesticidas y compuestos orgánicos de
cloro.
Remoción de residuos orgánicos tóxicos o peligrosos.
Remoción de metales pesados. (Romero, 2000)
2.2.3 CARBÓN ACTIVADO EN POLVO
El carbón activado en polvo en plantas de purificación de agua, son
partículas de menor tamaño que los huecos de una malla 50 micras de
diámetro promedio de partículas menor 0,1mm, área superficial de 500 a
600 𝑚2/g y densidad aparente de 0,3 a 0,75 g/c𝑚3, se ha usado bastante
para control de olores y sabores causado principalmente por:
Gases disueltos como ácido sulfhídrico y metano.
Materia orgánica proveniente de algas, microorganismos, maleza, yerba
y hojas en descomposición.
Fenoles cresoles y otros contaminantes orgánicos.
Residuales altos de cloro combinado.
Detergentes.
Compuestos químicos agrícolas como los pesticidas. (Romero,2000)
Se puede aplicar en cualquier lugar antes de la filtración, la aplicación
óptima debe seleccionarse de acuerdo con la consecuencia de los otros
procesos, al seleccionarse los puntos de la aplicación del carbón activado
en polvo se debe tener en cuenta los siguientes aspectos:
El carbón activado funciona mejor a valores bajos de pH.
El tiempo de contacto del carbón depende tanto de su aplicación al
comienzo de los procesos de tratamientos, como la habilidad del carbón
para permanecer en suspensión y en circulación.
17
La superficie química activa en el carbón debe preservarse previniendo
su revestimiento, tapado o sellado por agentes químicos especialmente
si se utiliza coagulantes.(Romero,2000)
2.2.4 CARBÓN ACTIVADO GRANULAR
El carbón activado granular por lo general es el carbón de partículas de
mayor tamaño, que los huecos de una malla de 50 micras, densidad
aparentes de 0,4 0,5 mg/c𝑚3 de diámetro de partículas 1,2 a 1,6 mm y se
utiliza en plantas de purificación de agua, como también en el tratamiento
de agua residual, con el fin de explotar su gran capacidad adsortiva, para
remover sustancias orgánicas disueltas y su capacidad de filtración para
remover sustancias suspendidas. (Romero, 2000)
Generalmente, se utiliza mucho en la industria para remover impurezas,
debido a que contiene principalmente microporos, lo cual permite una
penetración rápida de las moléculas. El carbón adsorbente de líquidos tiene
una distribución más uniforme de los microporos y macroporos. El carbón
activado granular (GAC) para el tratamiento de agua potable requiere de
una estructura de poros para permitir la adsorción de una amplia gama de
compuestos orgánicos específicos como micro –contaminantes y material
orgánico natural. (Calgon Carbón Corporation, 2015).
2.2.4.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICOS DEL CARBÓN
GRANULAR:
Área superficial: Generalmente, entre 500 -1400 𝑚2/g.es una medida
del área disponible para la adsorción.
Densidad aparente: En un ensayo usado para valorar el grado de
regeneración de un carbón, es la masa por unidad de volumen del
carbón activado.(Romero ,2000)
18
2.2.5 REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA
El lecho empacado del adsorbente puede regenerarse si el material
orgánico es volátil, el lecho puede ser regenerado por un tratamiento de
vapor. Sin embargo es más convencional remover el carbón y volver a
procesar el material en un horno o solo ser removidos. (Nalco Tomo 2,
2002)
2.2.6 FILTROS DE CARBÓN ACTIVADO
FIGURA # 5: Filtros purificadores de agua marca Cullingan.
Fuente: ttps://fysmaxamb.wordpress.com/galeria-de-filtros/
2.2.6.1 FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO GRANULAR
Los filtros de carbón activado granular reduce considerablemente el cloro
para el control bacteriológico. El filtro de carbón activado granular es un
elemento filtrante y está impregnado con plata coloidal, permitiendo retener
más del 95% al 98% de otros contaminantes químicos, como cloro
pesticidas, detergentes, herbicidas y plomo. El filtro de carbón activado
granular tiene como resultado obtener una agua limpia libre de sedimentos,
bacterias y sustancias químicas como el sabor, olor que pudiera tener el
agua antes de ser filtrada. (Mayo, 2000)
19
2.2.7 CARACTERIZACIÓN DEL CARBÓN ACTIVADO EN
AGUAS INDUSTRIALES
La caracterización del carbón activado se la emplea en compuestos de
fase líquida, como en el caso del tratamiento de agua, se debe realizar
diferentes muestreos con la finalidad de obtener parámetros que nos
servirán de indicadores para comparar con sus valores estándar. (Romero,
2000)
2.2.8 APLICACIONES DEL CARBÓN ACTIVADO
TABLA # 3: Aplicaciones del carbón activado en la industria y sus
contaminantes eliminados.
Industria /Aplicación Contaminantes eliminados
Muebles de espuma Formaldehido
Campanas de ventilación Amoniaco; Mercurio; formaldehido;
yodo radiactivo; arsénicos y fosfenos.
Minería Mercurio
Hospitales Óxido de etileno; formaldehido.
Tratamiento de agua domésticos Bacteriostático (disminución del
crecimiento bacterial por el carbón )
Petroquímicas Amoniacos y gases ácidos.
Tratamiento de agua potable TMH; VOC; sabor; aroma; cloro.
Laboratorios Gases ácidos.
Cauchos Cetona, etílicas, metílicas tolueno,
hexano.
Fuente: www.acsmedioambiente .com /lo nuevo/abril/2htm.
20
2.2.9 MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD ADSORTIVA DEL
CARBÓN ACTIVADO
La medición de la capacidad adsortiva, se debe realizar mediante una
metodología de pruebas experimentales, para evaluar los diferentes tipos
de carbón activado, para una mejor aplicación según sus requerimientos.
(Oocities .org, 2009)
2.3 INTERCAMBIO IÓNICO
La operación unitaria basada en el intercambio iónico, tiene como objetivo
la separación, que está basado en la transferencia de materia fluido –sólido.
Que implica la transferencia de uno o más iones de la misma carga, que se
encuentran adheridos por fuerzas electroestáticas a grupos funcionales
superficiales. (Intercambio iónico, 2006)
Es un proceso de separación de ciertos componentes de una fase fluida
hacia la superficie de un sólido adsorbente. Se compone de pequeñas
partículas de adsorbente que se mantienen en un lecho fijo, mientras que
el fluido pasa continuamente a través del lecho, hasta que el sólido llegue
a su grado de saturación y no es posible alcanzar más la separación
estimada, debido que se tendrá que regenerar el lecho para una posterior
separación más efectiva.(Intercambio iónico,2006)
2.3.1 TIPOS DE RESINAS DE INTERCAMBIO IÓNICO
Los tipos de resinas son:
Resinas catiónicas de ácido fuerte:
Resinas catiónicas de sodio: Tiene la función de eliminar dureza del agua
por intercambio de sodio por calcio y magnesio.
Resinas catiónicas de hidrógeno: Eliminan todos los cationes tales como
calcio, magnesio, sodio y potasio por intercambio de hidrógeno.
Resinas catiónicas de ácidos débiles: Pueden eliminar los cationes
que están asociados con los carbonatos.
21
Resinas aniónicas de bases fuertes: Su uso se ha generalizado para
eliminar todos los aniones .Como también aniones débiles de baja
concentración tales como carbonatos y silicatos.
Resinas aniónicas de base débil: Eliminan con gran eficiencia los
aniones de los ácidos fuertes, tales como sulfatos, nitratos y
cloruros.(Puga,2012)
2.3.2 REGENERACIÓN DE LAS RESINAS DE INTERCAMBIO
IÓNICO
La regeneración es el proceso inverso del intercambio iónico, tiene como
función devolverle a la resina su capacidad de intercambio nuevamente.
La regeneración se la puede llevar a cabo haciendo pasar una solución
que contenga el ión móvil original, en el cual se deposita la resina y elimina
los iones captados durante el agotamiento. (Puga, 2012)
Para la regeneración de las resinas de intercambio iónico se
utilizan:
Cloruro de sodio para regenerar las resinas de ácidos fuertes.
Ácido clorhídrico o ácido sulfúrico para regenerar las resinas
catiónicas de ácidos fuertes y resinas catiónicas de ácidos
débiles.
Hidróxido de sodio o Hidróxido de amonio: Para regenerar resinas
de bases fuertes y bases débiles.(Puga,2012)
22
2.3.3 REACCIONES DE INTERCAMBIO
En intercambio iónico las resinas son de materiales sólidos sintéticos,
insolubles en agua, vienen en forma de esferas o perlas 0.3 a 1,2mm de
tamaño, también suelen venir en forma de polvo. (Puga, 2012)
Las resinas están compuestas de una alta concentración de grupos
polares, ácidos o bases incorporadas a una matriz de un polímero
sintético, actúan generalmente tomando el agua como medio para
ceder cantidades equivalentes de otros iones. Las resinas tienen como
ventaja la recuperación de su capacidad de intercambio, mediante una
regeneración. (Puga, 2012)
A continuación se da lista de los regenerantes apropiados para resinas
1. Resinas catiónicas fuertemente acidas.
a) Forma acida de regenerar con HCL o 𝐻2SO4
2R-S𝑂3H + c 𝑎2+ ⇄(r-s𝑜3)2 Ca+ 2𝐻+
b) Forma sódica ;regenerar con NaCl
2R-S𝑂3Na+ 𝑐𝑎2+ ⇄ (R-S𝑂3)2Ca+ 2𝑁𝑎+
2. Resina catiónica débilmente acidas
a) Forma acida de regenerar con HCL o 𝐻2𝑆04
2R-COOH+𝐶𝑎2+ ⇄ (R-COO)2Ca +2𝐻+
b) Forma sódica ;regenerar con NAO
2R-COONa + 𝐶𝑎2+ ⇄ (R-COO)2Ca +2𝑁𝑎+
2.3.4 INTERCAMBIO IÓNICO EN LECHO FIJO
El intercambio iónico en lecho fijo se realiza a través de una disolución. El
funcionamiento del equipo no es estacionario puede variar continuamente
dependiendo de la concentración de los iones en cada punto del sistema.
Generalmente en las instalaciones consta de dos lechos idénticos de tal
manera que si por uno de ellos circula disolución que contiene los iones
para intercambiarse, el otro lecho se está regenerando.
23
En la operación de un lecho, donde se da la mayor tasa de intercambio, es
en la entrada del lecho donde el fluido se pone en contacto con el
intercambiador. A medida que transcurre el tiempo el sólido que se
encuentre más cerca de la entrada se saturara más rápido, la mayor parte
de la transferencia de materia tiene lugar lejos de entrada. (Intercambio
iónico, 2006)
2.3.5 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA RESINA
Se determina como la capacidad de la resina al valor de la concentración
de los iones que pueden ser retenidos por unidad de peso de la resina. Se
expresa como m.e.q. de solutos retenidos /g de resina seca. En
intercambio iónico la capacidad de la resina es un parámetro fundamental
para la selección del intercambiador, ya que generalmente se requiere
capacidades altas para obtener una mayor separación o purificación a
realizar. La capacidad máxima de una resina catiónica se la realiza
intercambiando esta con una disolución básica produciendo una reacción
irreversible entre el catión proveniente de la resina con los iones OH- de la
disolución, de tal manera que si existe una mayor concentración de soluto
llega agotarse la capacidad de la resina .(Intercambio iónico ,2006)
2.4 NATURALEZA DEL AGUA
En La naturaleza del agua la radiación solar calienta y evapora las aguas
de las superficies y los lagos, logrando que los minerales y otras sustancias
disueltas queden en el fondo. El vapor de agua sube y condensa formando
las nubes, que son sometidas a cambios de temperatura, se precipitan y
cae en forma de lluvia. El agua se incorpora al suelo, bien sea aumentar
las aguas superficiales o convertirse en aguas subterráneas. (Jubel, 2008)
24
2.4.1 PRINCIPALES IMPUREZAS DEL AGUA
Las impurezas del agua dependiendo de la fuente de donde provenga
contiene un sin número de impurezas, las que más afectan en los equipos
como calderos son la dureza y la alcalinidad. (Quiminet, 2006)
2.4.2 SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS
Los sólidos totales disueltos (TDS) comprenden un conjunto de sales
inorgánicas tales como calcio, magnesio, potasio, sodio, bicarbonatos,
cloruros y sulfatos. En pequeñas cantidades también suelen tener materia
orgánica disuelta en el agua. (Marco, 2015)
2.4.3 DUREZA DEL AGUA
Se define como la cantidad de sales de elementos alcalinos - térreos
tales como el calcio, magnesio, estroncio, bario, berilio y radio presentes
en el agua y que normalmente se la relaciona con la formación de las
incrustaciones calcáreas. (Marco, 2015)
2.4.4 ALCALINIDAD
Se determina como la capacidad de neutralizar ácidos y representa la
suma de bases que pueden ser valoradas. La alcalinidad de las aguas se
debe principalmente a las sales de ácidos débiles, aunque las bases
débiles o fuertes también pueden cooperar en la neutralización. (Vásquez,
Manzano, 2009)
25
2.5 PLANTA PILOTO
Los ensayos con plantas pilotos proveen un estimado mejor del rendimiento
que puede esperarse con el prototipo. (Romero; 2000).
Los propósitos para las cuales se hacen plantas pilotos de carbón activado
son generalmente los siguientes:
Selección del tipo de carbón.
Determinación dela carga hidráulica.
Determinar del tiempo requerido para producir la calidad deseada del
efluente. Este parámetro de diseño es igual al volumen del lecho vacío
divido por el caudal.
Determinar la profundidad del lecho.
Determinación de la pérdida de energía.(Romero,200)
2.5.1 FLUJO POR ÁREA Y TIEMPO DE CONTACTO
Mediante la experimentación del equipo piloto podemos calcular el tiempo
necesario para remover el contaminante. Se hace una estimación
necesaria del carbón activado para cada metro cúbico de agua a procesar,
mediante la experimentación se obtienen los parámetros de operación del
equipo. (Oocities; 2015).
2.5.2 Dirección de flujo
De acuerdo con la dirección de flujo, los filtros pueden ser de flujo hacia
abajo, flujo hacia arriba o flujo dual. (Romero, 2000)
26
CAPÍTULO 3
EXPERIMENTACIÓN
La metodología es de carácter:
Investigativa.- Se recolecto el agua de lavado de botellas de vidrio
provenientes del primer ciclo de enjuague para su posterior
caracterización físico - química.
Experimental.- Para obtener el agua tratada se le efectuó un tratamiento a
través del equipo piloto, al agua de lavado de botellas
proveniente del primer ciclo de enjuague, para eliminar sus
contaminantes y reutilizarla para alimentar el agua a los
calderos y torre de enfriamiento.
Estadísticas.- A partir de los datos experimentales se realizó tablas y
gráficos q indiquen cómo se comportan las variables
27
3.2 PROCEDIMIENTO PARA TRATAR EL AGUA DE
LAVADO DE BOTELLAS EN EL EQUIPO PILOTO
1. Recepción de la materia prima. (ver en anexos Figura 3.4.1.)
2. pesado de la materia prima. (ver en anexos Figura 3.4.2.)
3. Ingreso de la materia prima al primer tanque de alimentación de
proceso (ver en anexos. Figura 3.4.3)
4. Arranque de la bomba centrifuga. (ver en anexos Figura 3.4.4.)
5. Regulación del rotámetro. (ver en anexos Figura 3.4.5)
6. Toma de muestras de análisis físico - químico iniciales. (ver en anexos
Figura 3.4.6.)
7. El agua de lavado de botellas es bombeada por el primer filtro de
arena en la cual va remover sólidos gruesos y finos que hallan presente.
(ver en anexos Figura 3.4.7.)
8. toma de muestra del primer filtro de arena. (ver en anexos Figura 3.4.8.)
9. Después pasar el primer filtro, posteriormente bombeada al segundo
filtro es de carbón activado en la cual se efectuará la remoción de la
materia orgánica el DQO presente en el agua de lavado de botellas.
(ver en anexos figura 3.4.9.)
10. Toma de muestra de análisis físico - químico. (ver en anexos Figura
3.4.10.)
11. Como último paso es pasada por el filtro de resina catiónica en la cual
vamos eliminar los carbonatos y alcalinidad presentes en el agua de
lavado y posterior neutralización. (ver en anexos Figura 3.4.11.)
12. El agua tratada es recolectada en el tanque después de haber sido
pasada por el último filtro. (ver en anexos figura 3.4.12.)
13. Toma de muestra de análisis físico - químico. (ver en anexos Figura
3.4.13.)
14. Se realizará los Análisis físico - químico del agua tratada. (ver en anexos
Figura 3.4.14.)
28
3.2.1 Calibración del rotámetro
1. Llenar tanque de alimento.
2. Encender la bomba centrífuga.
3. Regular el caudal.
4. Se abre la línea de la válvula del bypass en la cual se establece los
diversos caudales del rotámetro a trabajar.
5. Se tomó como base de experimentación un tiempo de 30 segundos.
6. Se verifica el volumen acumulado en el tiempo de 30 segundos a
diferentes caudales.
7. Se procede a recopilar los datos y realizar la curva de calibración.
29
3.3 DIAGRAMA DE BLOQUE DE PROCESAMIENTO DE
EQUIPO PILOTO PARA RECUPERACIÓN DE AGUA DE
LAVADO DE BOTELLAS PROVENIENTE DEL PRIMER
CICLO DE ENJUAGUE
recepción de materia prima
pesado de materia prima
ingreso de materia prima a tanque1 de
alimentación del proceso
arranque de de bomba centrífuga
regulación de flujo a traves del rotámetro
toma de muestras para análisis físico químico iniciales
paso del flujo por filtro de arena
toma de muestraspara análisis físicoquímico
paso del flujo por filtro de carbón
activado
toma de muestraspara análisis físicoquímico
paso del flujo por filtro de resina
catiónica
toma de muestraspara análisis físicoquímico
recepción
de agua procesada entanque 2
30
3.3.1 DIAGRAMA DE EQUIPO DE PROCESAMIENTO DE
EQUIPO PILOTO PARA RECUPERACIÓN DE AGUA DE
LAVADO DE BOTELLAS PROVENIENTE DEL PRIMER
CICLO DE ENJUAGUE
Figura # 6: Diseño Del Equipo Piloto.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
3.4 CARACTERIZACIÓN DE FILTRO DE ARENA A NIVEL DE
EQUIPO PILOTO
3.4.1 DATOS PARA LOS CÁLCULOS:
Altura = 25 centímetros de arena.
Diámetro: 14 cm.
Peso de arena seca antes del proceso = 1250 g.
Peso arena después de proceso = 2000 g.
Arena silica de (0.425 a 0.300 mm).
31
3.4.2 CÁLCULO DE ÁREA DEL FILTRO DE ARENA
𝑨 = 𝝅 𝒙 𝑫𝟐
𝟒
𝑨 = 𝝅 𝒙 𝟎. 𝟒𝟓𝟗𝟐𝒇𝒕𝟐
𝟒= 𝟎. 𝟏𝟔 𝒇𝒕𝟐
3.4.3 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN
𝑄 = 𝑉𝑠 𝑥 𝐴
𝑉𝑠 = 𝑄
𝐴
𝑉𝑠 =[0.79
𝑔𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 ]
0.16 𝑓𝑡2 = 4.9375
𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2
3.4.4 OBTENCIÓN DE LITROS DE AGUA PROCESADA
POR EL FILTRO DE ARENA
𝑉 = [4.9375𝑔𝑎𝑙
𝑚𝑖𝑛𝑓𝑡2 𝑋 0.16 𝑓𝑡2] 𝑥
60 𝑚𝑖𝑛
ℎ= 47.4
𝑔𝑎𝑙
ℎ
3.4.5 CÁLCULO DE VOLUMEN OCUPADO POR LA ARENA
𝑉 = 𝜋 𝑥 𝑅2 𝑥 𝐻
𝑉 = 𝜋 𝑥 (0.2296𝑓𝑡)2𝑥0. 82𝑓𝑡 = 0,1358 𝑓𝑡3
3.4.6 RELACIÓN DE VOLUMEN DE ARENA Y AGUA
PROCESADA
𝜕 = 0.1358𝑓𝑡 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
180 𝑙= 0,00075
𝑓𝑡3 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎
32
3.4.7 tabla # 4: DIMENSIONAMIENTO DEL FILTRO DE
ARENA EN EQUIPO PILOTO
Tabla# 4: Datos Experimentales de las alturas del filtro de arena.
Altura de la arena fina 70,37 % 18,9999 cm
Altura de la arena gruesa 11,11 % 2,9997 cm
Altura de grava 7,41 % 2,0007 cm
Altura sin relleno 11,11 % 2,9997 cm
100,00 % 27 cm
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Figura # 7: Dimensionamiento del filtro de arena en el equipo piloto.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
Diámetro 14,0 cm
0,14 m
Altura de arena fina 19,0 cm
0,11 mt2
Altura de la arena gruesa 3,0 cm
0,02 mt2
Altura de grava 2,0 cm
0,01 mt2
Arena
33
3.5 CARACTERIZACIÓN DE FILTRO DE CARBÓN
ACTIVADO A NIVEL DE EQUIPO PILOTO
3.6.1 DATOS PARA LOS CÁLCULOS:
Altura = 19 centímetros de carbón activado.
Diámetro: 14 cm.
Peso de carbón activado antes del proceso = 750 g.
Peso de carbón activado después de proceso = 2000 g.
Tamaño de partícula de carbón activado granular = 2 mm.
3.5.2 CÁLCULO DE ÁREA DEL FILTRO DE CARBÓN
ACTIVADO
A = π x D2
4
A = π x 0.4592 ft2
4= 0.16 ft2
3.5.3 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN
𝑄 = 𝑉𝑠 𝑥 𝐴
𝑉𝑠 = 𝑄
𝐴
𝑉𝑠 =[0.79
𝑔𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 ]
0.16𝑓𝑡2 = 4.9375
𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2
3.5.4 OBTENCIÓN DE LITROS DE AGUA PROCESADA POR
EL FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
𝑉 = [4.9375𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2 𝑋 0.16 𝑓𝑡2] 𝑥
60 𝑚𝑖𝑛
ℎ= 47.4
𝑔𝑎𝑙
ℎ
34
3.5.5 CÁLCULO DE VOLUMEN OCUPADO POR ELCARBÓN
ACTIVADO
𝑉 = 𝜋 𝑥 𝑅2 𝑥 𝐻
𝑉 = 𝜋 𝑥 (0,2296 𝑓𝑡)2𝑥 0.62 𝑓𝑡 = 0.1026𝑓𝑡3
3.5.6 RELACIÓN DE VOLUMEN DE CARBÓN ACTIVADO Y
AGUA PROCESADA
𝜕 = 0,1026 𝑓𝑡3 𝑐𝑎𝑟𝑏ó𝑛 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑑𝑜
180 𝑙= 0,00057
𝑓𝑡3 𝑐𝑎𝑟𝑏ó𝑛 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑑𝑜
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎
3.5.7DIMENSIONAMIENTO DEL FILTRO DE CARBÓN
ACTIVADO EN EQUIPO PILOTO
Tabla # 5: Datos experimentales de las alturas del filtro de carbón
activado.
27,00 cm
Altura de la arena fina 11,11 % 3,00 cm
Altura de la arena gruesa 7,41 % 2,00 cm
Altura del carbón 70,37 % 19,00 cm
Altura sin relleno 11,11 % 3,00 cm
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
35
.
Figura # 8: Dimensionamiento Del filtro de carbón activado en el
equipo piloto.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
3.6 CARACTERIZACIÓN DE FILTRO DE RESINA
CATIÓNICA A NIVEL DE EQUIPO PILOTO
3.8.1 DATOS PARA LOS CÁLCULOS:
Altura = 19 centímetros de resina catiónica.
Diámetro: 14 cm.
Peso de resina catiónica antes del proceso = 1650 g.
Peso de resina catiónica después de proceso =2500 g.
Diámetro 14,0 cm
0,14 m
Altura del carbón activado 19,0 cm
0,11 mt2
Altura de la arena fina 3,0 cm
0,02 mt2
Altura de la arena gruesa 2,0 cm
0,01 mt2
Carbón activado
36
3.6.2 CÁLCULO DE ÁREA DEL FILTRO DE RESINA
CATIÓNICA
A = π x D2
4
A = π x 0.4592 ft2
4= 0.16 ft2
3.6.3 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN
𝑄 = 𝑉𝑠 𝑥 𝐴
𝑉𝑠 = 𝑄
𝐴
𝑉𝑠 =[0.79
𝑔𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 ]
0.16𝑓𝑡2 = 4.9375
𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2
3.6.4 OBTENCIÓN DE LITROS DE AGUA PROCESADA POR
EL FILTRO DE RESINA CATIÓNICA
𝑉 = [4.9375𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2 𝑋 0.16 𝑓𝑡2] 𝑥
60 𝑚𝑖𝑛
ℎ= 47.4
𝑔𝑎𝑙
ℎ
3.6.5 CÁLCULO DE VOLUMEN OCUPADO POR RESINA
CATIÓNICA
𝑉 = 𝜋 𝑥 𝑅2 𝑥 𝐻
𝑉 = 𝜋 𝑥 (0,2296 𝑓𝑡)2𝑥 0.62 𝑓𝑡 = 0.1026𝑓𝑡3
3.6.6 RELACIÓN DE VOLUMEN DE RESINA CATIÓNICA Y
AGUA PROCESADA
𝜕 = 0,1026 𝑓𝑡3 resina catiónica
180 𝑙= 0,00057
𝑓𝑡3 resina catiónica
𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎
37
3.6.7 DIMENSIONAMIENTO DEL FILTRO DE RESINA
CATIÓNICA EN EQUIPO PILOTO
Tabla # 6: Datos experimentales de las alturas del filtro de resina
catiónica.
27 cm
Altura de la arena fina 11,11 % 3,00 cm
Altura de la arena gruesa 7,41 % 2,00 cm
Altura del resina catiónica 70,37 % 19,00 cm
Altura sin relleno 11,11 % 3,00 cm
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Figura # 9: Dimensionamiento Del filtro de resina catiónica en equipo
piloto.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
Diámetro 14,0 cm
0,14 m
Altura del resina catiónica 19,0 cm
0,11 mt2
Altura de la arena fina 3,0 cm
0,02 mt2
Altura de la arena gruesa 2,0 cm
0,01 mt2
Resina catiónica
38
3.8 PROCEDIMIENTO PARA REGENERACIÓN DE FILTRO
DE RESINA CATIÓNICA
Datos:
Regenerante: Ácido Clorhídrico comercial (HCl).
Concentración comercial del ácido clorhídrico: 37 %
3.8.1 PREPARACIÓN DE SOLUCIÓN DE ÁCIDO
CLORHÍDRICO COMERCIAL AL 10%
Peso de agua para solución: 100 g de agua.
Peso de ácido clorhídrico comercial: 10 g de ácido clorhídrico comercial.
Realizar agitación constante por 10 minutos.
3.8.2 DOSIFICACIÓN NECESARIA DE REGENERANTE EN
EL EQUIPO PILOTO
𝑑𝑜𝑠𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒
= 10 𝑔𝑟 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑐𝑙𝑜𝑟ℎí𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙
2000 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑖ó𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑥
1000 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑖ó𝑛𝑖𝑐𝑎
1 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑖ó𝑛𝑖𝑐𝑎
= 5 𝑔𝑟 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑐𝑙𝑜𝑟ℎ𝑖𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑐𝑜𝑚𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑡𝑖ó𝑛𝑖𝑐𝑎
39
TABLA # 7: Dosificación de regenerante para ajuste de pH en equipo
piloto.
Cantidad de HCl (g) Cantidad en solución (g) pH en equipo piloto
2 20 11
4 40 10
6 60 9
8 80 8
10 100 7
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 1: Resultados experimentales pH vs regenerante en la
solución de diferentes cantidades.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
0
2
4
6
8
10
12
0 20 40 60 80 100 120
pH VR EL REGENERANTE EN LA SOLUCION DE DIFERENTES CANTIDADES
40
3.9 BALANCE DE MATERIA DEL EQUIPO PILOTO
Tabla # 8: Parámetros físicos del equipo.
Medio
filtrante
Peso antes
de proceso (g)
Peso después
de proceso (g)
Diferencia de
peso ( g)
Arena 1250 2000 1250
Carbón
activado 750 2000 1250
Resina
Catiónica 1600 2500 900
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Nota: se asume que la diferencia de peso es la cantidad de agua
retenida en por cada uno de los medio filtrantes.
3.10 BALANCE DE MATERIA
Base de cálculo: 1hora
𝐸𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 = 𝑆𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎
𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 − 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎 − 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏ó𝑛 𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑑𝑜
− 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 = 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎
(180 𝑙 𝑥𝑘𝑔
𝑙) − (1250 𝑔 𝑥
1 𝑘𝑔
1000 𝑔) − (1250 𝑔 𝑥
1 𝑘𝑔
1000 𝑔)
− (900 𝑔 𝑥 1 𝑘𝑔
1000 𝑔) = 146 𝑘𝑔 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑑𝑎
3.10.1 CÁLCULO DE EFICIENCIA DEL EQUIPO
𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑎𝑑𝑜
𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑜 𝑋 100 =
146 𝐾𝑔
180 𝐾𝑔 𝑋 100 = 81.1 %.
41
3.11 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE ARENA PARA
CAUDAL REAL DE 300 METROS CÚBICO DÍAS
3.11.1 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN A NIVEL
DE EQUIPO PILOTO
𝑄 = 𝑉𝑠 𝑥 𝐴
𝑉𝑠 = 𝑄
𝐴
𝑉𝑠 =[0.79
𝑔𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛
]
0.16 𝑓𝑡2 = 4.9375
𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2
3.11. 2 CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
300 m3
dia X
1 dia
24 hr X
1 hr
60 min X
264.2 gal
1 m3= 55
gal
min
3.11.3 DETERMINACIÓN DE ÁREA DEL FILTRO DE ARENA
Caudal (Q)
Velocidad de filtracion (Vs)=
55 galmin
4.9375 gal
min ft2
= 11.13 ft2
42
3.11.4 DETERMINACIÓN DE DIÁMETRO NECESARIO PARA
FILTRO DE ARENA
A = π x D2
4
Despejando diámetro tenemos:
𝐷 = √4 𝑥 𝐴
𝜋= √
4 𝑥 11.13 ft2
𝜋= 3.86 𝑓𝑡 ≡ 4 𝑓𝑡 𝑥
1 𝑚
3.28 𝑓𝑡= 1.22 𝑚
Para términos de diseño de filtros de arena se establece una relación
es de 1 a 1 en diámetro a altura.
3.11.5 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE ARENA
Tabla # 9: Dimensionamiento de filtro de arena.
Mínimos Recomendados
Diámetro del filtro 1.22 m 1.5 m
Altura del filtro 1.22 m 1.5 m
Altura de la arena fina 63,33% 0,95 m
Altura de la arena gruesa 10,00% 0,15 m
Altura de grava 6,67% 0,10 m
Altura sin relleno 20,00% 0,30 m
100,00% 1,50 m
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
43
Figura # 10: Dimensionamiento de filtro de arena para planta real.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
44
3.12 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE CARBÓN
ACTIVADO PARA CAUDAL REAL DE 300 METROS
CÚBICO DÍAS
3.13.1 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN A NIVEL
DE EQUIPO PILOTO
𝑸 = 𝑉𝑠 𝑥 𝐴
𝑉𝑠 = 𝑄
𝐴
𝑉𝑠 =[0.79
𝑔𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 ]
0.16 𝑓𝑡2 = 4.9375
𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2
3.12.2 CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
300 m3
dia X
1 dia
24 hr X
1 hr
60 min X
264.2 gal
1 m3= 55
gal
min
3.12.3 DETERMINACIÓN DE ÁREA DEL FILTRO DE
CARBÓN ACTIVADO
Caudal (Q)
Velocidad de filtracion (Vs)=
55 galmin
4.9375 gal
min ft2
= 11.13 ft2
45
3.12.4 DETERMINACIÓN DE DIÁMETRO NECESARIO
PARA FILTRO DE CARBÓN ACTIVADO
A = π x D2
4
Despejando diámetro tenemos:
𝐷 = √4 𝑥 𝐴
𝜋= √
4 𝑥 11.13 ft2
𝜋= 3.86 𝑓𝑡 ≡ 4 𝑓𝑡 𝑥
1 𝑚
3.28 𝑓𝑡= 1.22 𝑚
Para términos de diseño de filtros de carbón activado se establece una
relación es de 1 a 1,5 en diámetro a altura.
3.12.5 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE CARBÓN
ACTIVADO
Tabla # 10: Dimensionamiento de filtro de carbón activado.
Mínimos Recomendados
Diámetro del filtro 1.22 m 1.5 m
Altura del filtro 1.83 m 2.0 m
Altura de carbón activado 63,33% 1,27 m
Altura de la arena gruesa 10,00% 0,20 m
Altura de grava 6,67% 0,13 m
Altura sin relleno 20,00% 0,40 m
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
46
Figura # 11: Dimensionamiento de filtro de carbón para planta real.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
47
3.13 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE RESINA
CATIÓNICA PARA CAUDAL REAL DE 300 METROS
CÚBICO DÍAS
3.13.1 CÁLCULO DE VELOCIDAD DE FILTRACIÓN A NIVEL
DE EQUIPO PILOTO
𝑄 = 𝑉𝑠 𝑥 𝐴
𝑉𝑠 = 𝑄
𝐴
𝑉𝑠 =[0.79
𝑔𝑎𝑙𝑚𝑖𝑛 ]
0.16 𝑓𝑡2 = 4.9375
𝑔𝑎𝑙
min 𝑓𝑡2
3.13.2 CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
300 m3
dia X
1 dia
24 hr X
1 hr
60 min X
264.2 gal
1 m3= 55
gal
min
3.13.3 DETERMINACIÓN DE ÁREA DEL FILTRO DE RESINA
CATIÓNICA
Caudal (Q)
Velocidad de filtracion (Vs)=
55 galmin
4.9375 gal
min ft2
= 11.13 ft2
48
3.13.4 DETERMINACIÓN DE DIÁMETRO NECESARIO PARA
FILTRO DE RESINA CATIÓNICA
A = π x D2
4
Despejando diámetro tenemos:
𝐷 = √4 𝑥 𝐴
𝜋= √
4 𝑥 11.13 ft2
𝜋= 3.86 𝑓𝑡 ≡ 4 𝑓𝑡 𝑥
1 𝑚
3.28 𝑓𝑡= 1.22 𝑚
Para términos de diseño de filtros de resina catiónica se establece una
relación es de 1 a 1,5 en diámetro a altura.
3.13.5 DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO DE RESINA
CATIÓNICA
Tabla # 11: Dimensionamiento de filtro de resina catiónica.
Mínimos Recomendados
Diámetro del filtro 1.22 m 1.5 m
Altura del filtro 1.83 m 2.0 m
Altura de resina catiónica 63,33% 1,27 m
Altura de la arena gruesa 10,00% 0,20 m
Altura de grava 6,67% 0,13 m
Altura sin relleno 20,00% 0,40 m
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
49
Figura #12: Dimensionamiento de filtro de resina catiónica para planta
real.
Figura #12: Dimensionamiento de filtro de resina catiónica para planta real.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
50
3.14 BALANCE DE ENERGÍA
3.14.1 CÁLCULO DE POTENCIA DE BOMBA REQUERIDA
PARA PROCESAMIENTO DE 300 METROS CÚBICOS AL
DÍA
CAPACIDAD DE TRABAJO DE EQUIPO REAL
300 m3
dia X
1 dia
24 h X
1 h
60 min X
264.2 gal
1 m3= 55
gal
min
𝑃ℎ (𝐻𝑃)
=
(( Q m3 h
) 𝑥 (ℓ kg
m3 ) 𝑥 (𝐺
𝑚𝑠𝑒𝑔2) 𝑥 (
𝑚3.6 𝑥 106)) 𝐾𝑊 𝑋 (
1 𝐻𝑝0.746 𝐾𝑤 )
𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝑃ℎ (𝐻𝑃) =
(300 m3
dia X
1 dia 24 h
) 𝑥 (1000 kg
m3 ) 𝑥 (9.81
𝑚𝑠𝑒𝑔2) 𝑥 (
26 𝑚3.6 𝑥 106)
0.7460.70
= 1.70 𝐻𝑃
1.70 𝐻𝑃 ≡ 2 𝐻𝑃
Fuente: (The engineering toll box, 2015)
51
CAPITULO 4
ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS EXPERIMENTALES
REALIZADAS EN EL EQUIPO PILOTO
En esta sección se explica los resultados de las pruebas realizadas en el
equipo piloto; mediante los análisis físicos - químicos, pruebas que se
llevaron a cabo en laboratorio de Operaciones Unitarias en la Facultad de
Ingeniería Química de la Universidad de Guayaquil.
4.2 CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO
Realizamos distintas mediciones incrementando el caudal y pesando los
litros de agua procesados del equipo en un rango de tiempo y con estos
datos procedemos a realizar la calibración del rotámetro para controlar los
flujos y obtener la recta.
Tabla # 12: Datos de la calibración del rotámetro.
CAUDAL
(l /s)
T
( s) PRESIÓN (PSI) PESO (lb) LITROS
3 0,3 0 4,3 0,9
6 0,6 1 9 3,6
9 1,3 1 12 11,7
12 1,6 1 14 19,2
15 2 2 18 30
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
52
4.2.1 GRÁFICA DE LA CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO
CAUDAL VS TIEMPO
Gráfica # 2: Caudal vs tiempo, de la calibración del rotámetro.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
4.2.2 GRÁFICA DE LA CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO
PESO VS TIEMPO
Gráfica # 3: Peso vs tiempo, de la calibración del rotámetro.
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
0 0,5 1 1,5 2 2,5
LIT
RO
S D
E A
GU
A
TIEMPO
CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 0,5 1 1,5 2 2,5
LIB
RA
S D
E A
GU
A
TIEMPO
CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO
53
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
4.2.3 GRÁFICA DE LA CALIBRACIÓN ROTÁMETRO
PRESIÓN VS CAUDAL
Gráfica # 4: Presión vs caudal, de la calibración del rotámetro.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
4.3 Prueba #1: 15 MAYO DEL 2015 DEL AGUA DE LAVADO
DE BOTELLAS, PRIMER CICLO DE ENJUAGUE
Tabla # 13: Datos experimentales; del agua cruda.
Muestra Unidad STD pH Dureza Alcalinidad
parcial
Alcalinidad
total Cloruros
muestra
1 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
2 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
3 mg/l 372 10 60 105 180 45
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
PR
ESIÓ
N (
PSI
)
CAUDAL ( l / s)
CALIBRACIÓN DEL ROTÁMETRO
54
muestra
4 mg/l 372 10 60 105 180 45
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tabla # 14: Parámetros físico - químico del agua potable, tomados como
estándar. (NORMA INEN,1108)
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Agua Potable
STD
(ppm) pH
Dureza
(ppm)
Alcalinidad
Parcial
(ppm)
Alcalinidad
Total
(ppm)
Cl
(ppm)
135 7 35 0 40 12
135 7 35 0 40 12
135 7 35 0 40 12
135 7 35 0 40 12
135 7 35 0 40 12
55
4.3.1: RESULTADOS FÍSICO - QUÍMICO DEL AGUA
TRATADA
Tabla # 15: Resultados de los análisis físico - químicos del filtro de
arena.
3 l /min
Filtro 1
Tiempo (min)
l STD ppm
pH Dureza
ppm
Alc. P ppm
Alc. T ppm
Cl ppm
5 15 372 10 40 45 120 45
10 30 373 10 43 46 121 40
15 45 374 10 43 47 122 45
20 60 375 10 40 48 123 45
25 75 376 10 45 49 124 45
30 90 377 10 43 50 125 45
35 105 378 10 47 51 126 47
40 120 379 10 49 52 127 30
45 135 380 10 45 53 128 45
50 150 381 10 43 54 129 45
55 165 382 10 42 55 130 45
60 180 383 10 43 56 131 47
PROMEDIO 378 10 44 51 126 44
56
Elaborado por: Adriana torres y Arturo cabrera
Tabla # 16: Resultados De los análisis físico - químicos del filtro de
carbón activado.
Elaborado por: Adriana torres y Arturo cabrera
Tiempo min
l STD ppm
pH Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros ppm
5 15 300 10 50 25 50 45
10 30 300 10 50 25 55 46
15 45 300 10 50 25 50 47
20 60 300 10 50 25 55 48
25 75 300 10 50 20 50 40
30 90 300 10 50 20 60 45
35 105 300 10 50 25 60 40
40 120 300 10 50 20 50 45
45 135 300 10 50 25 50 45
50 150 300 10 50 20 50 45
55 165 300 10 50 20 50 45
60 180 300 10 50 20 50 40
PROMEDIO 300 10 50 23 53 44
57
Tabla # 17: Resultados de los análisis físico - químicos del filtro de resina
catiónica.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo min
l STD ppm
pH Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros ppm
5 15 100 7 0 0 35 11.8
10 30 100 7 0 0 35 11.8
15 45 100 7 0 0 3 11.8
20 60 120 7 0 0 35 11.8
25 75 120 7 0 0 25 11.7
30 90 120 7 0 0 40 11.7
35 105 120 7 0 0 25 11.7
40 120 120 7 0 0 25 18.7
45 135 120 7 0 0 30 11.8
50 150 120 7 0 0 35 11.8
55 165 120 7 0 0 35 11.8
60 180 120 7 0 0 35 11.8
PROMEDIO 120 7 0 0 30 14
58
Gráfico # 5: Datos experimentales de los Sólidos totales disueltos vs
volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 6: Datos experimentales de la Dureza vs volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 50 100 150 200
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
DUREZA
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
59
Gráfico # 7: Datos experimentales de la alcalinidad parcial vs volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfica # 8: Datos experimentales del pH Vs volumen.
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200
pH
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametrosinialesestándar
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
ALCALINIDAD PARCIAL
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
60
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 9: Datos experimentales de los Cloruros vs volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
4.4 Prueba #2: 20 MAYO DEL 2015 DEL AGUA DE LAVADO
DE BOTELLAS, PRIMER CICLO DE ENJUAGUE.
Tabla # 18: Datos experimentales; del agua cruda.
Muestra Unidad STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad
Parcial (ppm)
Alcalinidad
Total (ppm)
Cloruros
ppm
muestra
1 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
2 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
3 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
4 mg/l 372 10 60 105 180 45
Muestra
5 mg/l 372 10 60 105 180 45
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
CLORUROS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniciales
61
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
4.4.1 PRUEBA : 20 MAYO DEL 2015 DEL AGUA
TRATADA
Tabla # 19: Resultados análisis físico - químicos realizados al filtro de
arena.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
minutos l
STD
ppm
pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 372 11 45 45 120 45
10 30 372 11 46 46 121 45
15 45 372 11 47 47 122 45
20 60 372 11 48 48 123 45
25 75 372 11 49 49 124 45
30 90 372 11 50 50 125 45
35 105 372 11 51 51 126 45
40 120 372 11 52 52 127 45
45 135 372 11 53 53 128 45
50 150 372 11 54 54 129 45
55 165 372 11 55 55 130 45
60 180 372 11 43 56 126 47
PROMEDIO 372 11 44 51 126 44
62
TABLA# 20:.Resultados de los análisis físico - químicos realizados al filtro
de carbón activado.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 300 10 50 25 50 45
10 30 300 10 50 20 55 46
15 45 300 10 50 25 50 47
20 60 300 10 50 25 55 48
25 75 300 10 50 20 55 40
30 90 300 10 50 20 50 47
35 105 300 10 50 25 60 40
40 120 300 10 50 20 50 45
45 135 300 10 50 25 60 45
50 150 300 10 50 20 50 45
55 165 300 10 50 20 50 40
60 180 300 10 50 20 50 44
PROMEDIO 300 10 50 20 53 44
63
TABLA #21: Resultados de los Análisis físico - químicos realizados al
filtro resina catiónica.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera.
Tiempo
min l
STD
ppm
pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 100 7 0 0 35 11.8
10 30 100 7 0 0 35 11.8
15 45 100 7 0 0 35 11.8
20 60 120 7 0 0 35 11.8
25 75 120 7 0 0 25 11.8
30 90 120 7 0 0 40 18.7
35 105 120 7 0 0 25 18.7
40 120 120 7 0 0 25 18.7
45 135 120 7 0 0 25 11.8
50 150 120 7 0 0 30 11.8
55 165 120 7 0 0 35 11.8
60 180 120 7 0 0 35 11.8
PROMEDIO 115 7 0 0 33 14
64
Gráfico # 10: Datos experimentales de los Sólidos totales disueltos vs
Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 11: Datos experimentales de la Dureza vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
DUREZA
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
65
Gráfico # 12: Datos experimentales de la Alcalinidad vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 13: Datos experimentales del pH vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200
pH
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
0
10
20
30
40
50
60
0 50 100 150 200
ALCALINIDAD PARCIAL
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
66
Gráfico # 14: Datos experimentales de los Cloruros vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
4.5 PRUEBA # 3: 25 DE MAYO DEL 2015 REALIZADA AL
AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS
Tabla # 22: Resultados de los parámetros iniciales análisis físicos -
químicos del agua de lavado de botellas.
Muestra Unidad STD pH Dureza Alcalinidad
Parcial
Alcalinidad
Total Cloruros
muestra
1 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
2 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
3 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
4 mg/l 372 10 60 105 180 45
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
CLORUROS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniciales
estandar
Lineal (filtro 2)
67
4.5.1: RESULTADOS AGUA TRATADA
Tabla # 23: Resultado de los análisis físico - químicos realizados al filtro
de arena.
Elaborado por: Adriana torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 372 10 40 45 120 45
10 30 373 10 43 46 121 40
15 45 374 10 43 47 122 45
20 60 375 10 45 48 123 45
25 75 376 10 43 49 124 45
30 90 377 10 40 50 125 45
35 105 378 10 47 51 126 47
40 120 379 10 49 52 127 30
45 135 380 10 45 53 128 45
50 150 381 10 43 54 129 45
55 165 382 10 42 55 130 45
60 180 383 10 40 56 131 45
PROMEDIO 378 10 44 51 126 44
68
Tabla # 24: Resultados de los análisis físico - químicos realizados al filtro
de carbón.
Elaborado por: Adriana torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 228 10 50 41 75 40
10 30 229 10 51 42 76 41
15 45 239 10 52 43 77 42
20 60 231 10 53 44 78 43
25 75 232 10 54 45 79 44
30 90 233 10 55 46 80 45
35 105 234 10 56 47 81 46
40 120 235 10 57 48 82 47
45 135 236 10 58 49 83 48
50 150 237 10 59 50 84 49
55 165 238 10 60 51 85 50
60 180 239 10 61 52 86 51
PROMEDIO 234 10 56 46 81 46
69
TABLA# 25 : Resultados de los análisis físico - químicos realizados al
filtro de resina catiónica.
Elaborado por: Adriana torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 100 7 0 0 50 15
10 30 97 7 0 0 50 15
15 45 97 7 0 0 50 15
20 60 100 7 0 0 50 15
25 75 97 7 0 0 40 15
30 90 100 7 0 0 40 20
35 105 120 7 0 0 40 15
40 120 130 7 0 0 40 20
45 135 130 7 0 0 50 15
50 150 100 7 0 0 50
30
55 165 100 7 0 0 50 15
60 180 100 7 0 0 50 15
PROMEDIO 106 7 0 0 47 17
70
Gráfico # 15: Datos experimentales de los Sólidos totales disueltos vs
Volumen.
Elaborado por: Adriana torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 16: Datos experimentales de la dureza vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 50 100 150 200
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
0
100
200
300
400
0 50 100 150 200
DUREZA
filtro 1
filtro 2
filtro 3
71
Gráfico # 17: Datos Experimentales del pH Vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 18: Datos experimentales de la alcalinidad parcial vs volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
2
4
6
8
10
12
0 50 100 150 200
pH
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametrosiniales
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
ALCALINIDAD PARCIAL
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
72
Gráfico # 19: Datos experimentales de los Cloruros vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
4.6 PRUEBA # 4: 25 MAYO DEL 2015 AGUA DE LAVADO
DE BOTELLAS PROVENIENTE DEL PRIMER CICLO DE
ENJUAGUE
Tabla # 26: Resultados de los parámetros iniciales análisis físico -químico
del agua de lavado de botellas.
Muestra Unidad SDT pH Dureza Alcalinidad
parcial
Alcalinidad
total Cloruros
muestra
1 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
2 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
3 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
4 mg/l 372 10 60 105 180 45
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
CLORUROS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
73
4.6.1: RESULTADOS DEL AGUA TRATADA
Tabla # 27: Resultado de los análisis físico - químicos realizados al filtro
de arena.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm
pH
ppm
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 302 10 50 75 150 45
10 30 302 10 50 75 150 45
15 45 302 10 50 75 150 45
20 60 302 10 50 75 150 45
25 75 350 10 50 60 100 45
30 90 350 10 50 60 100 45
35 105 350 10 50 60 100 45
40 120 350 10 50 60 100 45
45 135 360 10 50 50 100 45
50 150 360 10 50 50 100 45
55 165 360 10 50 50 100 45
60 180 360 10 50 50 100 45
PROMEDIO 337 10 50 62 117 45
74
TABLA # 28: Resultados de los Análisis físico - químicos realizados al
filtro de carbón activado.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 97 6.5 0 0 80 7.6
10 30 98 6.5 0 0 80 7.7
15 45 98 6.5 0 0 80 7.8
20 60 98 7 0 0 80 7.9
25 75 98 7 0 0 40 7.10
30 90 99 7 0 0 40 7.11
35 105 100 7 0 0 40 7.12
40 120 101 7 0 0 40 7.13
45 135 102 7 0 0 50 7.14
50 150 103 7 0 0 50 7.15
55 165 104 7 0 0 50 7.16
60 180 105 7 0 0 50 7.17
PROMEDIO 100 7 0 0 57 7.10
75
TABLA # 29: Resultados de los Análisis físico - químicos realizados al
filtro de resina catiónica.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 228 10 50 40 75 46
10 30 228 10 50 40 75 46
15 45 228 10 50 40 75 46
20 60 228 10 50 40 75 46
25 75 228 10 50 50 120 45
30 90 232 10 50 50 120 45
35 105 232 10 50 50 120 45
40 120 232 10 50 50 120 45
45 135 235 10 50 50 100 30
50 150 236 10 50 50 100 30
55 165 237 10 50 50 100 30
60 180 237 10 50 50 100 30
PROMEDIO 232 10 50 50 98 40
76
Gráfico # 20: Datos experimentales de los Sólidos totales disueltos vs
volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 21: Datos experimentales de la Dureza vs Volumen
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150 200
DUREZA
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
77
Gráfico # 22: Datos experimentales de los Cloruros vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 23: Datos experimentales del pH vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 50 100 150 200
CLORUROS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametroiniciales
estandar
Lineal(filtro 1)
0
2
4
6
8
10
12
0 50 100 150 200
pH
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
78
Gráfico #24: Datos experimentales de la Alcalinidad vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
4.7 PRUEBA # 5: 6 DE JUNIO DEL 2015 AGUA DE
LAVADO DE BOTELLAS PROVENIENTE DEL PRIMER
CICLO DE ENJUAGUE
Tabla # 30: Resultados de los parámetros iniciales análisis físico- químico
del agua de lavado de botellas.
Muestra Unidad STD pH Dureza Alcalinidad
parcial
Alcalinidad
total Cloruros
muestra
1 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
2 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
3 mg/l 372 10 60 105 180 45
muestra
4 mg/l 372 10 60 105 180 45
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200
ALCALINIDAD PARCIAL
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
79
4.7.1: RESULTADOS DEL AGUA TRATADA
Tabla # 31: Resultados de los análisis físico – químicos al filtro de arena.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 372 10 40 45 120 45
10 30 373 10 43 46 121 40
15 45 374 10 43 47 122 45
20 60 375 10 40 48 123 45
25 75 376 10 45 49 124 45
30 90 377 10 43 59 125 45
35 105 378 10 47 51 126 45
40 120 379 10 49 52 127 47
45 135 380 10 45 53 128 30
50 150 381 10 43 54 129 35
55 165 382 10 42 55 130 45
60 180 383 10 42 56 131 45
PROMEDIO 378 10 43 51 126 44
80
Tabla # 32: Resultados de los análisis físico - químicos del filtro carbón
activado.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial
ppm
Alcalinidad Total
ppm
Cloruros
ppm
5 15 330 10 50 25 50 45
10 30 300 10 50 25 55 46
15 45 220 10 50 25 50 47
20 60 200 10 50 25 55 48
25 75 200 10 61 20 50 40
30 90 250 10 67 20 60 45
35 105 200 10 70 25 60 45
40 120 200 10 71 20 50 45
45 135 250 10 60 25 50 45
50 150 300 10 60 20 50 45
55 165 300 10 60 20 50 40
60 180 300 10 60 20 50 40
PROMEDIO 252 10 59 23 53 44
81
Tabla # 33: Resultados de los análisis físico - químicos del filtro de resina
catiónica.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Tiempo
min l
STD
ppm pH
Dureza
ppm
Alcalinidad parcial ppm
Alcalinidad Total ppm
Cloruros
ppm
5 15 100 7 0 0 35 11
10 30 101 7 0 0 35 11
15 45 102 7 0 0 35 11
20 60 103 7 0 0 35 11
25 75 104 7 0 0 25 11
30 90 105 7 0 0 40 11
35 105 106 7 0 0 25 11
40 120 107 7 0 0 25 11
45 135 108 7 0 0 30 11
50 150 109 7 0 0 35 11
55 165 110 7 0 0 35 11
60 180 111 7 0 0 35 11
PROMEDIO 106 7 0 0 33 11
82
Gráfico # 25: Datos experimentales de los Sólidos Totales Disueltos vs
Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 26: Datos experimentales de la Dureza vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
0 50 100 150 200
SÓLIDOS TOTALES DISUELTOS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametrosiniales
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200
DUREZA
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametrosiniales
83
Gráfico # 27: Datos experimentales de la Alcalinidad vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 28: Datos experimentales del pH vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
ALCALINIDAD PARCIAL
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
estándar
0
2
4
6
8
10
12
14
0 50 100 150 200
pH
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniales
84
Gráfico # 29: Datos experimentales de los Cloruros vs Volumen.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
CLORUROS
filtro 1
filtro 2
filtro 3
parametros iniciales
estandar
Lineal (filtro 2)
85
4.8 MEDICIÓN DE DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO
REMOVIDA POR EL EQUIPO PILOTO
Tabla # 34: Datos experimentales DQO inicial; DQO final vs
ESTÁNDAR (AGUA POTABLE).
PRUEBAS DQO INICIAL
ppm
DQO FINAL
ppm
ESTANDAR
(AGUA
POTABLE)
1 115 10 5
2 125 15 5
3 115 10 5
4 110 10 5
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Gráfico # 30: DQO final vs DQO inicial, DQO estándar.
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
20
40
60
80
100
120
140
0 1 2 3 4 5
DQO INICIAL
DQO FINAL
ESTÁNDAR
86
4.9 CONCLUSIONES:
Se logró diseñar y construir un equipo que permitió eliminar los
contaminantes y la reutilización del desperdicio para uso industrial.
Se determinó los parámetros necesarios para elaborar el diseño y
construcción del equipo piloto y su posterior puesta en marcha.
Se realizaron las pruebas experimentales y se confirmó, por medio
de los resultados físico – químicos y análisis comparativo de los
datos, que el agua tratada es apta para uso industrial.
Se establece que el proceso ocasiona un impacto positivo en la
industria, reduciendo el consumo de agua y el gasto implementado
en recursos para tratar la misma, mediante análisis comparativo de
datos, se genera un ahorro económico sustituyendo el agua potable
por el agua tratada.
4.10 RECOMENDACIONES:
Se recomienda la reducción los sólidos suspendidos, previo al
ingreso de los medios filtrantes, con esto se reduce la concentración
de componentes alcalinos, para evitar la interferencia.
Se debe operar el equipo con flujos mínimos de caudal, para obtener
un mejor paso del fluido en el medio filtrante, consiguiendo mejores
resultados.
Antes de realizar la operación del sistema es necesario realizar
controles de presión de los fluidos, sólidos totales disueltos y pH en
cada medio filtrante para determinar su estado en función de su
capacidad de adsorción e intercambio.
Verificar las líneas de agua y estado de las válvulas, bomba
centrífuga y rotámetro para certificar que se encuentran aptas para
iniciar las pruebas experimentales.
87
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Http://Alcalinidaddelagua.Blogspot.Com/.
ANEXOS
NOMENCLATURA
Alc.p Alcalinidad parcial
Alc.t Alcalinidad total
Cm3 Centímetro cúbico
Cl Cloruros
cm Centímetros
DQO Demanda Química De Oxígeno
g Gramos
G Gravedad
gal Galones
h Hora
HP Caballo de potencia
Kg Kilogramo
KW Kilovatios
l Litros
lb Libras
m Metros
m.e.q Mili equivalente
mg Miligramos
min Minutos
mm Milímetros
pH Potencial de hidrógeno
PSI Libra por pulgada cuadrada
S Segundos
STD Sólidos Totales Disueltos
V Volumen
Vs Velocidad de filtración
ft2 Pie cuadrado
m2 Metro cuadrado
ft3 Pie cúbico
m3 Metro cúbico
ℓ Densidad
s2 Segundo cuadrado
RESUMEN
DE LOS MEJORES RESULTADOS DE LOS MUESTREOS
REALIZADO EN LA EXPERIMENTACIÓN
Basados en la tabla #13: Datos experimentales; del agua curda.
Basados en la tabla # 14: Parámetros Físico – químico del agua potable,
tomados como estándar. (NORMA INEN, 1108)
Basados en la tabla #33: Resultados de los análisis físico – químicos del
filtro de resina catiónica.
Muestra Unidad STD Dureza Alcalinidad
parcial Alcalinidad
total Cloruros
Agua cruda mg/l 372 60 105 180 45
Agua tratada mg/l 106 0 0 33 11
Inen 1108 mg/l 135 35 0 40 12
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
0
100
200
300
106
00 33
11
135
350 40
12
372
60 105 180
45
mg/
l
Análisis realizados
Agua tratada
Inen 1108
Agua cruda
TABLA DE VALORES MÁXIMO PERMISIBLES DEACUERDO
CON LA SOCIEDAD AMERICANA DE FABRICANTES DE
CALDERAS. (González, Sandoval, 1999)
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Presión en
PSI
Sólidos
Totales
ppm
Alcalinidad
Total
ppm
Sólidos en
suspensión
ppm
0-300 3000 700 300
300-450 3000 600 250
451-600 2500 500 150
601-750 2000 400 100
751-900 1500 300 60
901-1000 1250 250 40
1000-1500 1000 200 20
1501 -2000 750 150 10
2000 -mayor 700 100 5
TABLA DE VALORES PERMISIBLES PARA EL CONTROL
DE AGUA PARA TORRE DE ENFRIAMIENTO. (UPT, 2012)
Elaborado por: Adriana Torres y Arturo Cabrera
Parámetros Descripción
pH 7.5-8.5
Conductividad 4000 micosiemmes
Dureza Total 400 ppm
Alcalinidad 25 ppm
Turbidez El agua no debe exceder de 20
NTU
DETERMINACIÓN DE DUREZA PRESENTE EN AGUAS.
(MÉTODO 2340 C, 1995)
APARATOS
El método empleado para la cuantificación de la dureza total es un
método volumétrico por lo que no se requieren aparatos especiales.
MATERIAL
2 matraces volumétricos de 1000 ml
2 matraces volumétricos de 100 ml
1 capsula de porcelana
1 soporte con pinzas para la bureta
2 matraces Erlenmeyer de 125 ml
1 pipeta de 10 ml
2 frascos goteros de 100 ml
REACTIVOS
Solución Buffer pH 10
Disolver 6.56 gr de 𝑁𝐻4𝐶𝐿 y 57 ml de N𝐻4 𝑂𝐻 en agua destilada y
aforar a 100 ml.
Solución negro de Eriocromo T y 4.5 gr de clorhidrato de
hidroxilamina en 100ml de etanol.
Solución de EDTA
Disolver 2 gr de EDTA más 0.05 gr de Mg𝐶𝐿2.6𝐻2O en agua destilada
y aforar a 1000 ml.
Solución de Ca𝐶𝐿2 0.01 N disolver 0.5 gr de CaC𝑂3 secado a 110 °
centígrados durante dos horas y disolver en 10 ml de HCL 3N y aforar
a 1000 ml con agua destilada.
ESTANDARIZACIÓN
La estandarización del EDTA (sal di sódica) se hace de la siguiente manera:
Colocar 5 ml de solución de Ca𝐶𝐿2en un matraz Erlenmeyer de 125 ml; se
añaden 5 gotas de solución buffer de ph 10 y 3 gotas de indicador de negro
de Eriocromo T; aparece un color purpura en presencia de iones de calcio
y magnesio; y se procede a titular con la solución de EDTA cuya normalidad
se desea conocer; se termina hasta la aparición de un color azul la
normalidad del EDTA se calcula así:
𝐍𝟐=
𝐕𝟏 𝐗 𝐍𝟏
𝐕𝟐
Donde:
N2 = Normalidad del EDTA.
V1= ml solución de Ca𝐶𝐿2.
N1 = normalidad de la solución de Ca𝐶𝐿 2𝑉2 = ml gastados de EDTA.
PROCEDIMIENTO
1. Colocar 5 ml de la muestra de agua en un matraz Erlenmeyer de 125
ml.
2. Agregar 5 gotas de buffer pH10.
3. Añadir 3 gotas de negro de eriocromo.
4. Titular con EDTA (sal di sódica) 0.01 N.
Vire de purpura azul.
3.1.6 Cálculos:
M.e.q/l C𝑎+2 y M𝑔+2 = 𝐕 𝐗 𝐍 𝐗 𝟏𝟎𝟎𝟎
𝐦𝐥 𝐝𝐞 𝐦𝐮𝐞𝐬𝐭𝐫𝐚
Donde:
V= ml gastados de EDTA.
N= Normalidad del EDTA.
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINACIÓN DE
ALCALINIDAD PRESENTE EN AGUAS. (MÉTODO 2320 B,
1995)
APARATOS
En este método no se requieren equipos especiales
MATERIAL
2 matraces volumétricos de 1000 ml. 2 matraces volumétricos de 100 ml. 1 capsula de porcelana. 1 soporte con pinzas para bureta. 1Bureta de 25 ml. 2 goteros. 2 Matraces Erlenmeyer de 125 ml.
REACTIVOS
Agua destilada
Agua que cumpla la especificación ASTM D 1193 TIPO l; además,
deberá estar libre co2 y tener un Ph a 25 °C entre 6.2 y 7.2-
Reactivos
Fenontaleina (0.25%).
Disolver 0.25 de Fenontaleina en 100 ml de etanol al 50 %.
Azul de bromo fenol (0.04%).
Disolver 0.04 gr de azul de bromo fenol en 15 ml. NaOH 0.001 N
.y aforar a 100 ml con agua destilada.
Solución de HCL 0.01 N
Diluir 0.83 ml de HCL al 37 % en agua destilada y aforar a 1000
ml con agua destilada.
Solución de Na2C03 0.01 N.
Na2CO3 secado a 110 °C por dos horas.
Disolver 0.530 g de Na2CO3 en agua destilada y aforar a 1000
ml.
ESTANDARIZACIÓN
Valoración de la solución de HCL: Colocar 15 ml de la solución de Na2 CO3
0.01 N en un matraz Erlenmeyer de 125 ml y agregar 3 gotas de azul
bromofenol. La muestra adquiere un color azul; titular con la solución HCL
hasta que aparezca un color verde. (Sevechirre, Carlos. Catillo, Marlon, 2013)
Titular con la solución hasta que aparezca un color verde.
CALCULAR LA NORMALIDAD
N𝑎2C𝑂3 HCl
V1 x N1 = V1 x N2
N2 = 𝑉1 𝑥 𝑁1
𝑉2
Donde:
V1 = Volumen de la solución de N𝑎2C𝑂3.
N1 = Normalidad de la solución de N𝑎2C𝑂3.
V2= Volumen de la solución de HCL gastado en la titulación.
N2 = normalidad de la solución de HCL.
PROCEDIMIENTO
1. Colocar 5 ml de muestra de agua en un matraz Erlenmeyer de 125 ml.
2. Agregar 3 gotas de indicador fenolftaleína al 0.25%.
3. Si aparece un color rosa, titular con HCl 0.01N hasta un vire incoloro, si
no aparece el color rosa, reportar carbonatos igual a cero.
4. Calcular CO3 =.
5. Agregar 3 gotas de azul de bromo fenol 0.04% al mismo matraz
apareciendo un color azul Continuar titulando con HCl 0.01N hasta la
aparición de un color verde.
CÁLCULOS
m.e.q/ de CO3 = 2V X N X 1000
ml. de muestra
Donde:
V =ml de HCl gastados.
N: Normalidad del HCL usado.
MEDICION DE CLORUROS POR ARGENTOMETRIA
DETERMINACIÓN DE CLORUROS PRESENTE EN AGUAS.
(MÉTODO 4500 –B, 1995)
APARATOS
En este método no se requieren aparatos especiales, sólo material común
de laboratorio.
MATERIAL
2 Matraces volumétricos de 1000 ml.
3 Matraces volumétricos de 100 ml.
1 Cápsula de porcelana.
1 Soporte con pinzas para bureta
1 Bureta de 25 ml.
1 Pipeta de 5 ml.
2 Matraces Erlenmeyer de 125 ml.
1 Gotero.
REACTIVOS
Solución de Na2CO3 0.1 N
Disolver 0.53 g de Na2CO3 en agua destilada y aforar a 100 ml.
Solución de H2SO4 0.1 N.
Diluir 0.27 ml de H2SO4 en agua destilada y aforar a 100 ml.
Solución de Fenolftaleína al 0.25 %.
Disolver 0.25 g de fenolftaleína en 100 ml de etanol al 50 %.
Solución AgNO3 0.01 N.
Disolver 1.689 g de AgNO3 en agua destilada y aforar a 1000 ml.
Solución NaCl 0.01 N.
Disolver 0.5846 g de NaCl secado a 110° C. durante 2 hr., en agua
destilada y aforar a 1000 ml.
Indicador de K2CrO4 al 5 %.
Disolver 5 g K2Cr04 en agua destilada y aforar a 100 ml.
ESTANDARIZACIÓN
Colocar 15.0 ml de la solución de NaCl 0.01N en un matraz Erlenmeyer de
125 ml. Y agregar 3 gotas de cromato de potasio. La muestra adquiere un
color amarillo, titular con solución de AgNO3 hasta que aparezca el
vire color rojo ladrillo.
CALCULAR LA NORMALIDAD:
NaCl AgNO3
V1 x N1 = V1xN2
V1xN1
N2= ---------
V2
Donde:
V1 = Volumen de la solución de NaCl
N1 = Normalidad de la solución de NaCl
V2 = Volumen de la solución de AgNO3 gastado en la titulación
N2 = Normalidad de la solución de AgNO3
PROCEDIMIENTO
1.-Colocar 5ml.de la muestra de agua en un matraz Erlenmeyer de 125
ml.
2.- Ajustar el pH entre 7 a 8.3 se añaden: 2 gotas de N𝑎2𝐶𝑂3 0.1 N.
2 gotas de Fenolftaleína (0.25 %), tiene que producirse un color rosa.
Se añaden las gotas de H2SO4 0.1 N necesarias hasta que vire a
incoloro.
3.-Agregar 3 gotas 𝑘2𝐶𝑟𝑜4al 5 %.
4.- Titular con AgNO3 0.01 N hasta el vire de amarillo a rojo ladrillo.
3.4.1 RECEPCION DE LA MATERIA PRIMA
3.4.2 PESADO DE LA MATERIA PRIMA
3.4.3 INGRESO DE LA MATERIA PRIMA AL PRIMER
TANQUE DE ALIMENTACIÓN DE PROCESO
3.4.4 ARRANQUE DE LA BOMBA CENTRIFUGA
3.4.5 REGULACIÓN DEL ROTÁMETRO
3.4.6 TOMA DE MUESTRAS DE ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO
INICIALES.
3.4.7 EL AGUA DE LAVADO DE BOTELLAS ES BOMBEADA
POR EL PRIMER FILTRO DE ARENA EN LA CUAL VA
REMOVER SOLIDOS GRUESOS Y FINOS QUE HAYAN
PRESENTE.
3.4.8 TOMA DE MUESTRA DEL PRIMER FILTRO DE ARENA.
3.4.9 PASO DEL AGUA POR EL SEGUNDO FILTRO DE
CARBON ACTIVADO
3.4.10 TOMA DE MUESTRA DE ANÁLISIS FÍSICO
QUÍMICO
3.4.11 PASO DEL AGUA POR EL FILTRO DE RESINA
CATIONICA
3.4.12 EL AGUA TRATADA ES RECOLECTADA EN EL
TANQUE DESPUÉS DE HABER SIDO PASADA POR EL
ÚLTIMO FILTRO.
3.4.13 TOMA DE MUESTRA DEL ANALISIS FISICO
QUIMICO
3.4.14 SE REALIZARA LOS ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO DEL
AGUA TRATADA.
3.4.15 EQUIPO PILOTO