Un aspecto crítico en la eficacia de explotación de una planta moderna de tratamiento de aguas residuales es la correcta selección, uso y mantenimiento de los aparatos de medición del caudal. Un sistema completo de medición del caudal consta de dos elementos: (1) un sensor o detector, y (2) un dispositivo convertidor. El sensor o el detector se exponen o se ven afectados por el flujo, mientras que el convertidor es el dispositivo que traduce la señal, o la lectura, desde el sensor hasta el elemento en el que se registran, o se leen las mediciones.
Tipos de aparatos de medición de caudales y su aplicación
Existe cierto número de aparatos disponibles para la medición de los caudales tanto en canales como en conducciones a presión.
Flujo en lámina libre. En canales abiertos, o en conducciones parcialmente llenas, la determinación del caudal se lleva a cabo midiendo la perdida de carga generada por la introducción de una obstrucción en la conducción, tal como un estrangulamiento o una placa vertedero, o por medida de la sección mojada y de la velocidad de flujo asociada.
Conducciones en carga. Para la medición de los caudales en conducciones en carga las tres técnicas más empleadas son:
− Introducción de una obstrucción para crear una pérdida de carga o diferencial de presión;
− medición de los efectos que provoca el fluido en movimiento (p.e. cambios de momento, transmisión de ondas de sonido, inversión de campos magnéticos), y
U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 76 − medición de unidades incrementales de volumen del fluido. Los diferenciales de presión que pueden traducirse en lecturas del caudal se consiguen mediante elementos tales como los tubos de flujo, orificios, tubos de pitot, rotámetros y venturis. En el segundo grupo se incluyen aparatos de medición de propiedades
Desbaste.La primera operación unitaria que tiene lugar en las plantas de tratamiento es la operación de desbaste. Una rejilla es un elemento con aberturas, generalmente de tamaño uniforme, que se utiliza para retener los sólidos gruesos en el agua residual.
Descripción:Los elementos separadores pueden estar constituidos por barras, alambres o varillas paralelas, rejillas, telas metálicas o placas perforadas, y las aberturas pueden ser de cualquier forma, aunque normalmente suelen ser ranuras rectangulares u orificios circulares. Los elementos formados por varillas o barras paralelas reciben el nombre de rejas de barrotes. El término tamiz se circunscribe al uso de placas perforadas y mallas metálicas de sección cuneiforme. La función que desempeñan las rejas y tamices se conoce con el nombre de desbaste, y el material separado en esta operación recibe el nombre de basuras o residuos de desbaste. Según el método de limpieza que se emplee, los tamices y rejas pueden ser de limpieza manual o automática. Generalmente, las rejas tienen aberturas (separación entre las barras) superiores a 15 mm, mientras que los tamices tienen orificios de tamaño inferior a este valor.
Rejas.Se utilizan para proteger bombas y válvulas, Mayormente se utilizan en los procesos de tratamiento del agua residual, conducciones y otros elementos contra los posibles daños y obturaciones provocados por la presencia de trapos y de objetos de gran tamaño. Las plantas de tratamiento de aguas industriales pueden no precisar la instalación de rejas, dependiendo de las características de los residuos.
Tamices. Los primeros eran de disco inclinado o de tambor, y se empleaban como medio para proporcionar tratamiento primario, en lugar de tanques de sedimentación. El mecanismo de separación consistía en placas de bronce o de cobre con ranuras fresadas. Desde principios de los años setenta, el interés
U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 77 por el uso de todo tipo de tamices en el campo del tratamiento de las aguas residuales ha experimentado un considerable aumento. Su campo de aplicación se extiende desde el tratamiento primario hasta la eliminación de los sólidos en suspensión residuales de los efluentes procedentes de los procesos de tratamiento biológicos.
Análisis.El proceso de análisis asociado al uso de elementos de desbaste supone la determinación de las pérdidas de carga que se producen al circular el agua residual a través de ellos.
Las pérdidas de carga que se producen al circular el agua a través de las rejas y dependen de la velocidad de aproximación del agua y de la velocidad de circulación.
HOMOGENIZACIÓN DE CAUDAL. Consiste en amortiguar por laminación las variaciones del caudal, con el objeto de conseguir un caudal constante o casi constante. Esta técnica puede aplicarse en situaciones diversas, dependiendo de las características de la red de alcantarillado. Las principales aplicaciones están concebidas para la homogenización de:
- Caudal en tiempo seco,
- caudales procedentes de redes de alcantarillado separativas en épocas lluviosas,
- caudales procedentes de redes de alcantarillado unitarias combinación de aguas pluviales y aguas residuales sanitarias
La aplicación de la homogeneización de caudales en el tratamiento del agua residual. En la disposición que recibe el nombre de «en línea», la totalidad del caudal pasa por el tanque de homogeneización. Este sistema permite reducir las concentraciones de los diferentes constituyentes y amortiguar los caudales de forma considerable. En la disposición «en derivación», sólo se hace pasar por el tanque de homogeneización el caudal que excede un límite prefijado. Las principales ventajas que produce la homogenización de los caudales son:
U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 78 - Mejora del tratamiento biológico, ya que eliminan o reducen las cargas de choque, se diluyen las sustancias inhibidoras, y se consigue estabilizar el pH.
- Mejora de la calidad del efluente y del rendimiento de los tanques de sedimentación secundaria al trabajar con cargas de sólidos constantes. - Reducción de las superficies necesarias para la filtración del efluente,
mejora de los rendimientos de los filtros y posibilidad de conseguir ciclos de lavado más uniformes.
En el tratamiento químico, el amortiguamiento de las cargas aplicadas mejora el control de la dosificación de los reactivos y la fiabilidad del proceso.
Aparte de la mejora de la mayoría de las operaciones y procesos de tratamiento, la homogeneización del caudal es una opción alternativa paraincrementar el rendimiento de las plantas de tratamiento que se encuentran sobrecargadas.
Localización de las instalaciones de homogenización.La ubicación óptima de las instalaciones de homogenización debe determinarse para cada caso concreto. Dado que la localización óptima variará en función del tipo de tratamiento, de las características de la red de alcantarillado y de las del agua residual.
Si las instalaciones de homogeneización se sitúan por delante de la sedimentación primaria y del tratamiento biológico, el proyecto debe tener en cuenta la provisión de un grado de mezclado suficiente para prevenir la sedimentación de sólidos y las variaciones de concentración y dispositivos de aireación suficientes para evitar los problemas de olores.
Homogenización en línea o en derivación.Como se ha descrito anteriormente, la adopción de un sistema de homogeneización en línea permite amortiguar considerablemente las cargas de constituyentes en los procesos de tratamiento que tengan lugar a continuación, mientras que la efectividad de la homogeneización en derivación es bastante menor.
La Reducción de Tamaño es la operación unitaria en la que el tamaño medio de los alimentos sólidos es reducido por la aplicación de fuerzas de impacto,
U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 79 compresión, cizalla (abrasión) y/o cortado. La compresión se usa para reducir sólidos duros a tamaños más o menos grandes. El impacto produce tamaños gruesos, medianos y finos, la frotación o cizalla, produce partículas finas y el cortado se usa para obtener tamaños prefijados.
Los fines de la reducción de tamaño es muy importante en la industria por las siguientes razones:
- Facilita la extracción de un constituyente deseado que se encuentre dentro de la estructura del sólido, como la obtención de harina a partir de granos y jarabe a partir de la caña de azúcar.
- Se pueden obtener partículas de tamaño determinado cumpliendo con un requerimiento específico del alimento, como ejemplo la azúcar para helados, preparación de especies y refino del chocolate.
- Aumento de la relación superficie-volumen incrementando, la velocidad de calentamiento o de enfriamiento, la velocidad de extracción de un soluto deseado, etc.
- Si el tamaño de partículas de los productos a mezclarse es homogéneo y de tamaño más pequeño que el original, la mezcla se realiza más fácil y rápido, como sucede en la producción de formulaciones, sopas empaquetadas, mezclas dulces, entre otros.
Caracterización de las partículas sólidas. Para caracterizar partículas sólidas se debe hacer énfasis en algunas propiedades que pertenecen a la partícula individual y sobre las cuales se centra el estudio del comportamiento de partículas sólidas en la reducción de tamaño. Entre ellas se tienen el volumen, área superficial, masa, densidad, tamaño y forma de la partícula siendo estas últimas tres las de mayor importancia.
U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 80 DENSIDAD. Las partículas de sólidos homogéneos tienen la misma densidad que el material de origen, mientras que cuando son sólidos heterogéneos, al romperse, presentan diferentes densidades entre sí y con el sólido de origen.
TAMAÑO DE LAS PARTÍCULAS: si las partículas tienen la misma dimensión, el tamaño lo específica cualquier lado de la misma. En el caso de que sean partículas irregulares, es decir, tengan una dimensión más grande que otra, su tamaño se determina tomando en cuenta la "segunda dimensión" principal más grande.
Trituración primaria.Cuando se reduce normalmente el tamaño de los trozos de mineral a un valor comprendido entre 8" a 6". A continuación, los productos obtenidos se criban en un tamiz vibrante con objeto de separar aquellas partículas cuyo tamaño ya es lo suficientemente fino, con el consiguiente aumento en la capacidad de las quebrantadoras secundarias.
La trituración primaria se realiza normalmente en quebrantadoras de mandíbulas o en quebrantadoras giratorias. Las quebrantadoras de mandíbulas constan normalmente de dos planchas de acero al manganeso o mandíbulas, colocadas una frente a la otra, de as cuales una es fija y la otra es móvil y puede girar sobre un eje situado en su parte superior o inferior.
Mediante un dispositivo adecuado, se comunica a la mandíbula móvil un movimiento de oscilación alternativo hacia adelante y hacia atrás de corto recorrido. El mineral se carga en el espacio comprendido entre las mandíbulas, y de ellas, la móvil, en su recorrido hacia adelante, aplasta los trozos contra la fija. Al retroceder la mandíbula móvil, el mineral triturado cae por la abertura que en la parte inferior forman las mandíbulas.
Las quebrantadoras giratorias constan de una masa trituradora de forma cónica que gira en el interior de una carcasa troncocónica fija, abierta por su parte superior e inferior. El mineral que se va a triturar se carga en la quebrantadora por su parte superior y el mecanismo por el que se realiza la trituración se basa es la misma acción de aplastamiento de las quebrantadoras de mandíbulas.
U.F.P. ADMINISTRADORES INDUSTRIALES 81 TRITURACIÓN PRIMARIA
TRITURADOR DE MANDÍBULAS (CHANCADORAS).Esencialmente constan de dos placas de hierro instaladas de tal manera que una de ellas se mantiene fija y la otra tiene un movimiento de vaivén de acercamiento y alejamiento a la placa fija, durante el cual se logra fragmentar el material que entra al espacio comprendido entre las dos placas (cámara de trituración).La placa fija suele llamarse mandíbula fija y la otra placa, mandíbula móvil.
Las trituradoras de mandíbulas se subdividen en tres tipos, en función de la ubicación del punto de balanceo de la mandíbula móvil, que son: Trituradoras de mandíbulas tipo Blake, Dodge y Universal.
En la práctica, el triturador más empleado es el de tipo Blake, que fue patentado en 1858 por E. W. Blake y desde entonces ha sufrido varias modificaciones.
Tipos de trituradoras de Mandíbulas