Coeficiente de Transferencia de Oxigeno. Sin Terminar

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Coeficiente de transferencia de oxigeno (KLA)

oxygen transfer coefficient (KLA)

Angie Chala a, Laura Cordero a, Carolina Hernández a, Dajhana Londoño a, Nelly Rubianoa. aIngenieria Ambiental y Sanitaria

Operaciones Unitarias Agua Grupo 3

Fecha práctica 01 de Marzo del 2016; Fecha entrega de informe 08 de Marzo del 2016

Introducción

La determinación del coeficiente de transferencia de oxigeno es muy importante ya que permite la selección del equipo de aireación propio para airear el agua a tratar aerobiamente ya que garantiza el intercambio de oxigeno necesario para el metabolismo de los microorganismos que se encuentran en dicha agua; el Oxigeno Disuelto es un indicador de cómo de contaminada está el agua o de lo bien que puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Por esto el objetivo principal de esta práctica es determinar el coeficiente de transferencia de oxigeno (KLa) de un agua residual domestica y agua potable para seleccionar el mejor equipo de aireación. Para esto se llevara a cabo el protocolo del coeficiente KLa y de ahí se determinara el mejor equipo de aireación para el agua a tratar. Se logro la determinación y buena comprensión del coeficiente de transferencia de oxigeno.

Palabras claves: Aireación, Agua residual, Agua potable, KLa, Introduction

Keywords:

Objetivos

 Determinar el coeficiente de transferencia de oxigeno (KLa) en un agua residual domestica y del agua potable.

 Encontrar la relación entre el KLa del agua residual y del agua potable.

 Seleccionar teóricamente el mejor equipo de aireación para el agua a tratar.

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Es importante la evaluación del coeficiente de transferencia de oxigeno ya que este permite identificar qué equipo se necesita para airear el agua a tratar además de la potencia que este necesita para su correcto funcionamiento. En el tratamiento de aguas residuales es importante la concentración de oxigeno disuelto ya que esta permite un mejor metabolismo de los microorganismos y así la eliminación de muchos contaminantes que el agua presenta por medio de procesos aerobios los cuales son ayudados por unos equipos de aireación que pueden ser turbinas o sopladores los cuales son seleccionados según la relación entre el KLa del agua potable y del agua residual.

Marco teorico

El Oxígeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxígeno que está disuelta en el agua. Es un indicador de cómo de contaminada está el agua o de lo bien que puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y animal. Generalmente, un

nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros organismos no pueden sobrevivir [1]. El oxígeno disuelto en el agua proviene del oxígeno en el aire que se ha disuelto en el agua, por lo que están muy influidos por las turbulencias del río (que aumentan el OD) o ríos sin velocidad (en los que baja el OD). Parte del oxígeno disuelto en el agua es el resultado de la fotosíntesis de las plantas acuáticas, por lo que ríos con muchas plantas en días de sol pueden presentar sobresaturación de OD. Otros factores como la salinidad, o la altitud (debido a que cambia la presión) también afectan los niveles de OD [2].

El oxigeno disuelto se establece como la concentración (mg/L) que puede tener el agua a una temperatura determinada. Se conoce también como el porcentaje de saturación [3]. La concentración de saturación de oxigeno disuelto para agua potable (Cs) se encuentra tabulada en la siguiente tabla.

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Tomada de:

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358039/ContenidoLinea/leccion_16_teoria_de_la_aireacion.ht ml

Para determinar la concentración de oxigeno disuelto en el agua residual (Csw), debe tomarse el valor de concentración del agua limpia (Cs) y multiplicarse por el factor de corrección “β” el cual oscila entre 0,92 y 0,98 [4], así:

Cs w=β∗Cs (1)

Para lo correcta determinación de la concentración de saturación de oxigeno disuelto es necesario corregirlo a la presión atmosférica del lugar donde se toma la medición, lo anterior es igual para agua potable y residual [%], así

Cs

: (Cs) 760 mmHg *

P

760 mmHg

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Cs 760 mmHg = El valor de saturación de oxigeno para el agua a 760 mmHg y 20° C Para el cálculo de KLa necesario realizar la una tabla con los siguientes datos: Tiempo (min), C (mg/L), Cs- C (mg/L), Log (Cs / Cs – C). Con lo anterior se obtiene una grafica de la cual se saca una regresión lineal y con el valor de la pendiente se calcula el KLa para agua potable y residual, así:

KLa=( pendiente)=

2,303 log ⁡(

Cs

(

Cs−c)

)

(

T )

(3)

Para identificar el dispositivo de aireación mas adecuado es necesario utilizar la siguiente fórmula:

(4)

Kla Agua potab≤

¿

α=

Kla agua residual

¿

(4)

α=0,6−0,7=Sopladore s

α=0,8−0,9=turbina

Para establecer la potencia de los aireadores debe emplearse la siguiente fórmula:

β=

C . S Agua residual

C . s Agua Potable

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Metodología

Resultados

Agua Potable Volumen muestra = 100 ml Temperatura = 24°C

Concentración inicial OD= 4,28 mg O2/L

Concentración de saturación= 9,2 mg O2/ L a 20°C y 760 mmHg Corrección: C.S = 9,2 mgO2L *

560 mmHg

760 mmHg

=

6,78 mgO

2

L

Calculo del Sulfito de Sodio (Na2SO3)

12

mg Na 2 SO 3

LOD

∗6,78 Unid OD∗0,1 L=8,136 mg Na2 SO3

Calculo del Cloruro de Cobalto (CoCl2)

0,05

mg CoCl 2

L OD

∗6,78 Unid OD∗0,1 L=0,0339 mg CoCl2

Tabla 1: Resultados ensayo de Kla para agua

potable Agua Potable T (min) C (mgO2/L) Cs -C Log (Cs /Cs-C) 0 0,2 6,58 0,01 3 3,45 3,33 0,31 6 4,69 2,09 0,51 9 5,72 1,06 0,81 12 6,08 0,70 0,99

La tabla anterior muestra los datos la concentración de oxigeno después de desoxigenar con Sulfito de sodio y cloruro de Cobalto en diferentes intervalos de tiempo y los cálculos adicionales para el desarrollo de la grafica. La cual es Log (Cs/Cs-C) Vs tiempo.

Grafica 1: Grafica del Log (Cs /Cs-C) vs

tiempo para el agua potable.

La grafica anterior muestra la correlación lineal de los datos y el valor de la pendiente (m) que corresponde a 0,2443 con un coeficiente de correlación de 0,994 el cual es muy alto y muestra relación entre los datos. Demostrando así la veracidad de los datos.

Calculo del KLA

KLa=

2,303∗(0,81)

(9)

=0,207 min

−1

(5)

0,207

1

min

∗1 min

60 s

=3,4545∗10

−3

s

−1  Agua residual Volumen muestra = 100 ml Temperatura = 24°C

Concentración inicial OD= 3,35 mg O2/L

Concentración de saturación C.S = 0,93 * 9,2 mg O2/ L = 8,55 mg O2/ L a 20°C y 760 mmHg Corrección: C.S = 8,55 mgO2L *

560 mmHg

760 mmHg

=

6,3 mgO

2

L

Calculo del Sulfito de Sodio (Na2SO3)

12

mg Na 2 SO 3

LOD

∗6,3 Unid OD∗0,1 L=7,56 mg Na2 SO 3

Calculo del Cloruro de Cobalto (CoCl2)

0,05

mg CoCl 2

L OD

∗6,3 Unid OD∗0,1 L=0,0315 mg CoCl2

Tabla 2: Resultados ensayo de Kla para agua

Residual.

Agua residual T

(min) C (mgO2/L) Cs - C Log (Cs /Cs- C)

0 0,19 6,11 0,01 3 2,28 4,02 0,20 6 3,42 2,88 0,34 9 4,61 1,69 0,57 12 5,21 1,09 0,76 15 5,53 0,77 0,91

La tabla anterior muestra los datos la concentración de oxigeno después de desoxigenar con Sulfito de sodio y cloruro de Cobalto en diferentes intervalos de tiempo y los cálculos adicionales para el desarrollo de la grafica. La cual es Log (Cs/Cs-C) Vs tiempo.

Grafica 2: Grafica del Log (Cs /Cs-C) vs

tiempo para el agua residual.

La grafica anterior muestra la correlación lineal de los datos y el valor de la pendiente (m) que corresponde a 0,1837 con un coeficiente de correlación de 0,996 el cual es muy alto y muestra relación entre los datos. Demostrando así la veracidad de los datos.

Calculo del KLA

KLa=

2,303∗⁡(0,57)

(

9)

=0,145 min

−1

0,145

1

min

∗1 min

60 s

=2,43∗10

−3

s

−1

Relacion KLa agua residual y agua potable

α=

2,43∗10

−3

s

−1

3,4545∗10

−3

=0,7

(6)

β=

6,3 mgO 2/l

6,78 mgO 2/l

=

0,92

Análisis de Resultados

Grafica 3: Relación entre la concentración de

oxigeno disuelto y el tiempo para el agua residual.

Grafica 4: Relación entre la concentración de

oxigeno disuelto y el tiempo para el agua residual.

Describir graficas.

Se necesita soplador para airear completar.

Conclusiones

Referencias

[1] J. Arboleda. Teoría y práctica de la purificación del agua. Colombia: Ed. Mc Graw Hill, 2000, p.31.

[2] Goyenola. G,. Guía para la utilización de las Valijas Viajeras – Oxigeno Disuelto. Red de Monitoreo Ambiental Participativo de Sistemas Acuáticos. Versión 1 – Junio de 2007.

[3] Folleto Informativo Oxigeno Disuelto (OD) 3, 1, 1,0. Tomado de: http://www.waterboards.ca.gov/water_issues/p rograms/swamp/docs/cwt/guidance/3110sp.pd f

[4] Lección 16. Teoría de la aireación. Universidad Nacional Abierta y a distancia.

Tomado de:

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358039 /ContenidoLinea/leccion_16_teoria_de_la_air eacion.html

[5] Roberto Balda. Protocolo de determinación del coeficiente KLa. Universidad de la Salle. Ingeniería Ambiental y Sanitaria. Operaciones Unitarias Agua.

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