Energía Geotérmica La energía geotérmica se puede explicar básicamente como aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El proceso de extracción incluye estudios previos para determinar la factibilidad de uso del suelo, uso de maquinaria especial, recurso humano especializado y otros elementos que hacen que el uso de la energía geotérmica se aproveche en su mayoría. La energía geotérmica es amigable con el medio ambiente ya que disminuye la dependencia con combustibles fósiles, los recursos geotérmicos son casi ilimitados por lo que es renovable y su contaminación es mínima. MODELO CONCEPTUAL DE UN CAMPO GEOTÉRMICO El aprovechamiento del calor que aporta la tierra, sería a través de una perforación la cual tendrá como función de tubería o conducto del vapor que se produce cuando la escorrentía que generó la lluvia llega a un sitio tan profundo que al tener contacto con la grava a altas temperaturas, se evapora. Ya con el agua evaporada, se aprovecha ese vapor para la generación de energía eléctrica, mediante una turbina de vapor. EL término energía geotérmica se utiliza actualmente para indicar la parte del calor de la Tierra que puede o podría ser recuperado y explotado por el hombre. INDICADORES: Volcanes. Fumarolas. Manantiales. ¿DE DÓNDE PROVIENE EL CALOR?
Resúmenes de torres de enfriamiento, energía nuclear.
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Energía Geotérmica
La energía geotérmica se puede explicar básicamente como aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El proceso de extracción incluye estudios previos para determinar la factibilidad de uso del suelo, uso de maquinaria especial, recurso humano especializado y otros elementos que hacen que el uso de la energía geotérmica se aproveche en su mayoría.
La energía geotérmica es amigable con el medio ambiente ya que disminuye la dependencia con combustibles fósiles, los recursos geotérmicos son casi ilimitados por lo que es renovable y su contaminación es mínima.
MODELO CONCEPTUAL DE UN CAMPO GEOTÉRMICO
El aprovechamiento del calor que aporta la tierra, sería a través de una perforación la cual tendrá como función de tubería o conducto del vapor que se produce cuando la escorrentía que generó la lluvia llega a un sitio tan profundo que al tener contacto con la grava a altas temperaturas, se evapora. Ya con el agua evaporada, se aprovecha ese vapor para la generación de energía eléctrica, mediante una turbina de vapor.
EL término energía geotérmica se utiliza actualmente para indicar la parte del calor de la Tierra que puede o podría ser recuperado y explotado por el hombre.
INDICADORES:
Volcanes. Fumarolas. Manantiales.
¿DE DÓNDE PROVIENE EL CALOR?
Calor radiogénico, que es el calor generado continuamente por el decaimiento de los isótopos radiactivos de vida larga, tales como uranio (U238, U235), torio (Th232) y potasio (K40), que se encuentran en la Tierra.
Gradiente Geotérmico:
Normal: 2.5-3°C/100 m Anomalía Térmica: hasta 10 veces mayor
CLASIFICACIÓN DE LOS RECURSOS GEOTÉRMICOS:
Por su entalpía (capacidad calorífica) y/o temperatura:
Alta entalpía >220°C generación de energía eléctrica Media entalpía 150-220° C ciclo binario y/o uso directo Baja entalpía <150°C uso directo
Por el tipo de fase predominante:
Líquido dominante (más común) Vapor dominante (Larderello, Geysers)
TIPOS DE YACIMIENTOS GEOTÉRMICOS SEGÚN LA TEMPERATURA DEL AGUA
Energía geotérmica de alta temperatura: La energía geotérmica de alta temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Su temperatura está comprendida entre 150 y 400 ºC, se produce vapor en la superficie y mediante una turbina, genera electricidad. Se requieren varios condiciones para que se dé la posibilidad de existencia de un campo geotérmico: un techo compuesto de una cobertura de rocas impermeables; un acuífero, o depósito, de permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; rocas fracturadas que permitan una circulación convectiva de fluidos, y por lo tanto la trasferencia de calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km de profundidad, a 500-600 ºC. La explotación de un campo de estas características se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la extracción del petróleo.
Energía geotérmica de temperaturas medias: La energía geotérmica de temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 ºC. Por consiguiente, la conversión vapor-electricidad se realiza a un menor rendimiento, y debe utilizarse por medio de un fluido volátil. Estos recursos pueden explotarse mediante pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).
Energía geotérmica de baja temperatura: La energía geotérmica de temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico. Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 ºC.
Energía geotérmica de muy baja temperatura: La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 ºC. Esta energía se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.
Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; la temperatura por debajo de la cual no es posible ya producir electricidad con un rendimiento aceptable está entre 120 y 180 ºC, pero son temperaturas muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana.
Ventajas:
1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. 2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto
ambiental que los originados por el petróleo, carbón...
Inconvenientes:
1. Emisión de ácido sulfídrico que se detecta por su olor a huevo podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.
2. En ciertos casos, emisión de CO2, con aumento de efecto invernadero; es inferior al que se emitiria para obtener la misma energía por combustión.
3. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.
4. Contaminación térmica.5. Deterioro del paisaje.6. No se puede transportar (como energía primaria). 7. No está disponible más que en determinados lugares.
Usos
1. Generación de electricidad2. Aprovechamiento directo del calor 3. Calefacción y ACS 4. Refrigeración por absorción
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
Se produjo por 1ª vez energía eléctrica geotermica en Larderello, Italia, en 1904. Desde ese tiempo, el uso de la energía geotérmica para electricidad ha crecido mundialmente a cerca de 8.000 megawatt de los cuales EEUU genera 2.700 MW
Tipos de plantas eléctricas
Tres tipos se usan para generar potencia de la energía geotérmica:
Vapor seco Flash Binario.
En las plantas a vapor seco se toma el vapor de las fracturas en el suelo y se pasa directamente por una turbina, para mover un generador. En las plantas flash se obtiene agua muy caliente, generalmente a más de 200 °C, y se separa la fase vapor en separadores vapor/agua, y se mueve una turbina con el vapor. En las plantas binarias, el agua caliente fluye a través de intercambiadores de calor, haciendo hervir un fluido orgánico que luego hace girar la turbina. El vapor condensado y el fluido remanente geotérmico de los tres tipos de plantas se vuelven a inyectar en la roca caliente para hacer más vapor. El calor de la tierra es considerado como una energía sostenible. El calor de la Tierra es tan vasto que solo se puede extraer una fracción, por lo que el futuro es relevante para las necesidades de energía mundial.
Desalinización
Douglas Firestone comenzó en la desalinización con el sistema evaporación/condensación con aire caliente en 1998, probando que el agua geotermal se puede usar económicamente para producir agua desalinizada, en 2001.
En 2003, el profesor Ronald A. Newcomb (Universidad de San Diego State: Centro para Tecnologías Avanzadas de Agua) trabajó con Firestone para mejorar el proceso de la energía geotermal para desalinización.
En 2005 se ajusta el 5º prototipo desalinizador “Delta T” que usa un ciclo de aire forzado caliente, presión atmosférica, ciclo geotermal de evaporación condensación. El aparato se surte de agua de mar filtrada en el Instituto Scripps de Oceanografía, reduciendo la concentración de sal de 35.000 ppm a 51 ppm a/a.
Inyección de agua
En varios sitios, ha ocurrido que los depósitos de magma se agotaron, cesando de dar energía geotermal, quizás ayudado por la inyección del agua residual fría, en la recarga del acuífero caliente. O sea que la recarga por reinyección, puede
enfriar el recurso, a menos que se haga un cuidadoso manejo. En al menos una localidad, el enfriamiento fue resultado de pequeños pero frecuentes terremotos . Esto ha traído una discusión si los dueños de una planta son responsables del daño que un temblor causa.
Extinción del calor
Así como hay yacimientos geotérmicos capaces de proporcionar energía durante muchas décadas, otros pueden agotarse y enfriarse. En un informe, el gobierno de Islandia dice: debe entenderse que la energía geotérmica no es estrictamente renovable en el mismo sentido que la hidráulica.
Energía Geotérmica en Guatemala
Desde los años de 1970´s la Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA) que en ese año era la Agencia de Cooperación Tecnológica con el Extranjero (OTCA por sus siglas en inglés), trabajó con el INDE (Instituto Nacional de Electrificación) para determinar los recursos geotérmicos en Guatemala.
En 1982 el INDE con la cooperación de la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE) definió trece áreas con potencial geotérmico de las cuales cinco fueron declaradas áreas de reserva nacional, estas áreas fueron; Zunil, Amatitlán, San Marcos, Moyuta y Tecuamburro, localizados en los departamentos de Quetzaltenango, Guatemala, San Marcos, Jutiapa y Santa Rosa respectivamente y fueron concesionadas al INDE para el aprovechamiento racional del recurso geotérmico con fines de generación eléctrica.
El área de Moyuta fue el primero en ser estudiado por presentar fuertes manifestaciones superficiales, en 1975 se perforaron dos pozos exploratorios los cuales presentaron muy bajas temperaturas por lo que las exploraciones se centraron en las áreas de Zunil y más tarde Amatitlán, luego de los estudios de reconocimiento en estas áreas se perforaron pozos de exploración de pequeño diámetro, debido a estos resultados Zunil y Amatitlán recibieron la mayor prioridad.
A partir del año de 1996 luego de la promulgación de la Ley General de Electricidad se abren las puertas para que empresas privadas puedan explorar y aprovechar el recurso geotérmico para generar energía eléctrica, el INDE también forma su propia empresa de generación para seguir desarrollando los campos que tiene a su cargo. La primera planta de energía geotérmica en Guatemala fue instalada en Amatitlán en octubre de 1998 y tenía la capacidad de generar 5 MW.
Actualmente existen dos plantas geotérmicas de producción continua de energía eléctrica a cargo de las empresas Orzunil I de Electricidad Limitada en el área de
Zunil y Ortitlán limitada en el área de Amatitlán ambas con una capacidad de generación de 25.2 MW.
Plantas de Energía Nuclear
Se denomina energía nuclear a la energía que se obtiene del núcleo de un átomo. Las formas de liberar dicha energía, pueden ser:
- Fusión nuclear, en la cual se libera energía cuando los átomos se fusionan entre sí para formar átomos más grandes.
- Fisión nuclear, en la cual la energía es liberada para formar átomos más pequeños.
En la fisión nuclear el átomo experimenta una pérdida de masa, la cual se traduce en una gran cantidad de energía calorífica, cumpliendo con la relación de Einstein de masa-energía.
El uso principal que se le da a la energía nuclear es la generación de energía eléctrica. El 90% de los reactores nucleares construidos para la generación de energía eléctrica se denominan reactores de agua ligera.
1. Reactores Nucleares
Un reactor nuclear es una instalación capaz de iniciar, controlar y mantener las reacciones nucleares en cadena que se produzcan en el núcleo de esta instalación.
La composición del reactor nuclear está formada por el combustible nuclear, el refrigerante, los elementos de control, los materiales estructurales y, en el caso de que se trate de un reactor nuclear térmico, el moderador.
Los reactores nucleares se pueden clasificar como:
- Reactores Térmicos: funcionan retrasando los neutrones más rápidos o incrementando la proporción de átomos fisibles.
- Reactores Rápidos: no moderan la velocidad de los electrones y utilizan neutrones rápidos.
Para construir un reactor nuclear es necesario disponer de combustible nuclear suficiente, este se denomina masa crítica. Tener suficiente masa crítica significa disponer de suficiente material fisible en óptimas condiciones para mantener una reacción en cadena.
2. Reactores de Agua Ligera: Funcionamiento General
El reactor nuclear es el encargado de provocar y controlar las fisiones atómicas que generaran la gran cantidad de energía calorífica. Esta energía calorífica se transfiere al agua se convierte en vapor.
El agua transformada en vapor a alta temperatura sale del edificio de contención debido a la presión al que éste está sometido hasta llegar a la turbina y hacerla girar. En este momento parte de la energía calorífica del vapor se transforma en energía cinética. Esta turbina está conectada a un generador eléctrico mediante el cual se transformará finalmente la energía cinética en energía eléctrica.
2.1Enfriamiento del Vapor
El vapor de agua que sale de la turbina, aunque ha perdido gran cantidad de energía al realizar la rotación de la misma, sigue estando en forma de vapor a alta temperatura, por lo que es necesario enfriarla para que pueda ser devuelta al circuito.
El vapor caliente se dirige a un depósito de condensación, en donde estará en contacto térmico con unas tuberías de agua fría. El vapor de agua se vuelve líquido y mediante una bomba se redirige nuevamente al reactor nuclear para volver a repetir el ciclo. Esta es la razón por la cual una central nuclear se construye en las cercanías de una fuente abundante de agua fría. De esta manera se aprovecha en el depósito de condensación.
2.1 Combustibles utilizados en el Reactor Nuclear
El combustible nuclear es tanto el material como el conjunto elaborado con dicho material nuclear como las barras de combustible, y las composiciones de material nuclear.
Los reactores de agua ligera pueden ser de dos tipos: Reactores de agua a Presión y Reactores de Agua a Ebullición.
3. Reactores de agua a Presión (PWR)
El reactor de agua a presión es el reactor de agua ligera más utilizado. Este reactor nuclear utiliza uranio enriquecido de óxido como combustible nuclear. El proceso que se lleva mediante este reactor es el siguiente:
4. Se genera energía calorífica con la fisión de átomo en el núcleo del reactor. 5. Esta energía se transporta mediante el agua de refrigeración que circula a
gran presión hasta un intercambiador de calor. El reactor se basa en el principio de que el agua sometida a grandes presiones puede evaporarse sin llegar al punto de ebullición, o sea a temperaturas mayores a los 100°C.
6. En el intercambiador de calor, el vapor se enfría y se condensa, y vuelve al reactor en estado líquido.
7. En el intercambio hay traspaso de calor a un circuido secundario. 8. El agua del circuito secundario, producto del calor, produce vapor, que se
introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.
Reactor de agua en Ebullición (BWR)
En este reactor, el agua se utiliza como refrigerante o moderador. El combustible nuclear que utiliza es uranio enriquecido ya que facilita la generación de fisiones nucleares. En este tipo de reactor el proceso es el siguiente:
1. La energía térmica generada por las reacciones en cadena se utiliza para hacer hervir el agua.
2. El vapor producido se introduce en una turbina que acciona un generador eléctrico.
3. El vapor que sale de la turbina pasa por un condensador, donde es transformado nuevamente en agua líquida. Posteriormente vuelve al reactor al ser impulsada por medio de una bomba.
La diferencia principal que existe entre un PWR y un BWR es que, en la primera, el agua a la que se le transfiere la energía calorífica generada por la fisión nuclear, no hierve, sino se calienta a muy altas temperatura y se utiliza en un intercambiador de calor que está en contacto con una tubería secundaria, la cual se calienta y es allí en donde el agua se convierte en vapor. En el reactor BWR, el agua hierve directamente.
5.1 Ventajas de la energía nuclear
La energía nuclear no depende de aspectos naturales, por lo que se puede generar la misma cantidad de energía en cualquier época del año.
La relación de ganancia/costo es elevado. La generación de energía eléctrica mediante energía nuclear permite reducir la
cantidad de energía generada por combustibles fósiles.
5.2 Desventajas de la energía nuclear
Un accidente nuclear puede tener mucha repercusión en el entorno que lo rodea. Una central nuclear siempre está sujeto a este tipo de accidentes.
Los residuos nucleares tardan muchos años en perder su radiactividad.
Torre de refrigeración
Las torres de refrigeración o enfriamiento son estructuras para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de grandes torres de refrigeración industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeración utilizada en plantas de energía, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales.
Planta de energía de Didcot, Reino UnidoTorres hiperbólicas de refrigeración húmedas de tiro natural.
Con relación al mecanismo utilizado para la transferencia de calor los principales tipos son:
torres de refrigeración húmedas funcionan por el principio de evaporación
torres de refrigeración secas funcionan por transmisión del calor a través de una superficie que separa el fluido a refrigerar del aire ambiente.
En una torre de refrigeración húmeda el agua caliente puede ser enfriada a una temperatura inferior a la del ambiente, si el aire es relativamente seco. (ver: Dew point).
Con respecto al tiro del aire en la torre existen tres tipos de torres de refrigeración:
Tiro natural, que utiliza una chimenea alta.
Tiro inducido, en el que el ventilador se coloca en la parte superior de la torre (impulsan el aire creando un pequeño vacío en el interior de la torre).
Tiro mecánico (o tiro forzado), que utiliza la potencia de motores de ventilación para impulsar el aire a la torre (colocándose en la base).
Bajo ciertas condiciones ambientales, nubes de vapor de agua (niebla) se pueden ver que salen de una torre de refrigeración seca (ver imagen).
Las torres de enfriamiento usan la evaporación del agua para rechazar el calor de un proceso tal como la generación de energía eléctrica. Las torres de enfriamiento varían en tamaño desde pequeñas a estructuras muy grandes que pueden sobrepasar los 220 metros de altura y 100 metros de longitud. Torres más pequeñas son normalmente construidas en fábricas, mientras que las más grandes son construidas en el sitio donde se requieren.
La torre de refrigeración utilizada como chimenea
En algunas plantas de energía modernas, equipadas con conductos de purificación de gas como la Planta de Energía de Staudinger Grosskrotzenburg y la Planta de Energía de Rostock la torre de refrigeración también se utiliza como chimenea. En plantas que no tengan conductos de purificación de gas esto causa problemas con la corrosión.
Equilibrio de material de una torre de refrigeración húmeda
Cuantitativamente, el equilibrio de material alrededor de un sistema de torre de refrigeración húmeda está controlado por las variables de funcionamiento estructurales tasa de flujo, evaporación y pérdidas por viento, tasa de trasegado, y
En el boceto anterior, el agua bombeada desde el depósito de la torre es el agua refrigerante encaminada a través de enfriadores del proceso y los condensadores en una instalación industrial. El agua fría absorbe calor de las corrientes calientes del proceso que necesitan ser enfriadas o condensadas, y el calor absorbido calienta el agua circulante (C). El agua calentada vuelve a la cima de la torre de refrigeración y cae en chorros finos – presentando gran superficie para su enfriamiento con el aire – sobre el material de relleno dentro de la torre. A medida que gotea, el contacto con el aire que sube por la torre, por tiro natural o forzado por grandes ventiladores. Este contacto provoca que una pequeña cantidad de agua sea pérdida por arrastre del viento (W) y otra parte del agua (E) por evaporación. El calor necesario para evaporar el agua se deriva de la propia agua, que enfría el agua a su regreso al depósito original y en donde queda a disposición para volver a circular. El agua evaporada deja las sales que lleva disueltas entre el grueso del agua que no ha sufrido la evaporación, lo que hace que la concentración de sales se incremente en el agua de refrigeración circulante. Para evitar que la concentración de sales en el agua llegue a ser demasiado alta, una parte del agua es retirada (D) para su vertido. Se suministra al depósito de la torre nuevo contingente de agua fresca (M) para compensar las pérdidas por el agua evaporada, el viento, y el agua retirada.
El equilibrio del agua en todo el sistema es:
M = E + D + W
Dado que el agua evaporada (E) no tiene sales, el equilibrio de cloruros del sistema es:
M (XM) = D (XC) + W (XC) = XC (D + W)
y, en consecuencia:
XC / XM = Ciclos de concentración = M ÷ (D + W) = M ÷ (M – E) = 1 + [E ÷ (D + W)]
De un equilibrio de calor simplificado de la torre:
E = C · ΔT · cp ÷ HV
Donde:
HV= calor latente de vaporización del agua = alrededor de 2260 kJ / kg
ΔT = diferencia de temperaturas del agua de la cima de la torre a su base, en °C
cp= calor específico del agua = alrededor de 4.184 kJ / kg / °C
Las pérdidas por viento (W), en ausencia de datos del fabricante, pueden estimarse que son:
W = 0,3 a 1,0 % de C para torres de refrigeración de tiro natural.
W = 0,1 a 0,3 % de C para torres de refrigeración de tiro inducido.
W = alrededor de 0,01% de C si la torre de refrigeración tiene eliminadores del efecto del viento.
Los ciclos de concentración en las torres de refrigeración en una refinería de petróleo normalmente se encuentran entre el 3 al 7. En algunas grandes plantas de energía. Los ciclos de concentración de las torres de refrigeración pueden ser mucho más altos.
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Se puede definir el agua residual tanta de residencias como de instituciones
públicas y establecimientos industriales y comerciales a los que pueden
agregarse, eventualmente, aguas subterráneas, superficiales y pluviales.
En la medida en que se vaya presentando acumulación y estancamiento del agua
residual pueden generarse gases de mal olor debido a la descomposición orgánica
que ésta posee; además es importante anotar que en el agua residual hay
existencia de numerosos microorganismos patógenos y causantes de
enfermedades que habitan en el aparato intestinal humano o que pueden estar en
ciertos residuos industriales. Pero no todo es negativo, las aguas residuales
contienen nutrientes que en gran parte ayudan al crecimiento de plantas
acuáticas.
Origen De Las Aguas ResidualesPor su origen las aguas residuales presentan en su composición diferentes
elementos que se pueden resumir como:
Componentes suspendidos
Gruesos (inorgánicos y orgánicos)
Finos (inorgánicos y orgánicos)
Componentes disueltos
Inorgánicos
Orgánicos
En general las aguas residuales se clasifican así:
1. Aguas Residuales Domésticas (Ard): son las provenientes de las actividades
domésticas de la vida diaria como lavado de ropa, baño, preparación de alimentos,
limpieza, etc. Estos desechos presentan un alto contenido de materia orgánica,
detergentes y grasas. Su composición varía según los hábitos de la población que
los genera.
2. Aguas Lluvias (All): son las originadas por el escurrimiento superficial de las
lluvias que fluyen desde los techos, calles, jardines y demás superficies del
terreno. Los primeros flujos de ALL son generalmente muy contaminados debido
al arrastre de basura y demás materiales acumulados en la superficie. La
naturaleza de esta agua varía según su procedencia: zonas urbanas, rurales, semi
rurales y aún dentro de estas zonas se presentan enormes variaciones según el
tipo de actividad o uso del suelo que se tenga.
3. Residuos Líquidos Industriales (Rli): son los provenientes de los diferentes
procesos industriales. Su composición varía según el tipo de proceso industrial y
aún para un mismo proceso industrial, se presentan características diferentes en
industrias diferentes. Los RLI pueden ser alcalinos o ácidos, tóxicos, coloreados,
etc, su composición refleja el tipo de materias primas utilizado dentro del proceso
industrial.
4. Aguas Residuales Agrícolas (Ara): son las que provienen de la escorrentía
superficial de las zonas agrícolas. Se caracterizan por la presencia de pesticidas,
sales y un alto contenido de sólidos en suspensión. La descarga de esta agua es
recibida directamente por los ríos o por los alcantarillados.
Tipos De Tratamientos.Aquellos métodos de tratamiento en los que predominan los fenómenos físicos se
conocen como operaciones unitarias, mientras que aquellos métodos en los que la
eliminación de los contaminantes se realiza con base en procesos químicos o
biológicos se conocen como procesos unitarios. Al referirse a operaciones y
procesos unitarios es porque se agrupan entre sí para constituir los tratamientos
primario, secundario y terciario.
Tratamientos Preliminares: aunque no reflejan un proceso en sí, sirven para
aumentar la efectividad de los tratamientos primarios, secundarios y terciarios. Las
aguas residuales que fluyen desde los alcantarillados a las plantas de tratamiento
de aguas residuales (PTAR), son muy variables en su flujo y contienen gran
cantidad de objetos, en muchos casos voluminosos y abrasivos, que por ningún
motivo deben llegar a las diferentes unidades donde se realizan los tratamientos y
deben ser removidos. Para esto son utilizado los tamices, las rejas, los microfiltros,
etc.
Planta De Aguas ResidualesTamizado: los tamices autolimpiantes están construidos con mallas dispuestas en
una inclinación particular que deja atravesar el agua y obliga a deslizarse a la
materia sólida retenida hasta caer fuera de la malla por sí sola. La gran ventaja de
este equipo es que es barato, no tiene partes móviles y el mantenimiento es
mínimo, pero necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del
agua y el de salida.
Rejas: se utilizan para separar objetos de tamaño más importante que el de
simples partículas que son arrastrados por la corriente de agua. Se utilizan
solamente en desbastes previos. El objetivo es proteger los equipos mecánicos e
instalaciones posteriores que podrían ser dañados u obstruidos con perjuicio de
los procesos que tuviesen lugar. Se construyen con barras metálicas de 6 o más
mm de espesor, dispuestas paralelamente y espaciadas de 10 a 100 mm. Se
limpian mediante rastrillos que pueden ser manejados manualmente o accionados
automáticamente.
Para pequeñas alturas de la corriente de agua se emplean rejas curvas y para
alturas mayores rejas longitudinales dispuestas casi verticalmente.
Microfiltraciòn: los microfiltros trabajan a baja carga, con muy poco desnivel, y
están basados en una pantalla giratoria de acero o material plástico a través de la
cual circula el agua. Las partículas sólidas quedan retenidas en la superficie
interior del microfiltro que dispone de un sistema de lavado continuo para
mantener las mallas limpias. Se han utilizado eficazmente para separar algas de
aguas superficiales y como tratamiento terciario en la depuración de aguas
residuales. Según la aplicación se selecciona el tamaño de malla indicado. Con
mallas de acero pueden tener luces del orden de 30 micras y con mallas de
poliéster se consiguen buenos rendimientos con tamaños de hasta 6 micras.
Tratamientos Primarios: el principal objetivo es el de remover aquellos
contaminantes que pueden sedimentar, como por ejemplo los sólidos
sedimentables y algunos suspendidos o aquellos que pueden flotar como
las grasas.
El tratamiento primario presenta diferentes alternativas según la
configuración general y el tipo de tratamiento que se haya adoptado. Se
puede hablar de una sedimentación primaria como último tratamiento o
precediendo un tratamiento biológico, de una coagulación cuando se opta
por tratamientos de tipo físico-químico.
o Sedimentación primaria: se realiza en tanques ya sean rectangulares
o cilíndricos en donde se remueve de un 60 a 65% de los sólidos
sedimentables y de 30 a 35% de los sólidos suspendidos en las
aguas residuales. En la sedimentación primaria el proceso es de tipo
floculento y los lodos producidos están conformados por partículas
orgánicas.
Un tanque de sedimentación primaria tiene profundidades que
oscilan entre 3 y 4m y tiempos de detención entre 2 y 3 horas. En
estos tanques el agua residual es sometida a condiciones de reposo
para facilitar la sedimentación de los sólidos sedimentables. El
porcentaje de partículas sedimentadas puede aumentarse con
tiempos de detención más altos, aunque se sacrifica eficiencia y
economía en el proceso; las grasas y espumas que se forman sobre
la superficie del sedimentador primario son removidas por medio de
rastrillos que ejecutan un barrido superficial continuo.
o Precipitación química – coagulación: la coagulación en el tratamiento
de las aguas residuales es un proceso de precipitación química en
donde se agregan compuestos químicos con el fin de remover los
sólidos. El uso de la coagulación ha despertado interés sobretodo
como tratamiento terciario y con el fin de remover fósforo, color,
turbiedad y otros compuestos orgánicos.
Tratamientos Secundarios: el objetivo de este tratamiento es remover la
demanda biológica de oxígeno (DBO) soluble que escapa a un tratamiento
primario, además de remover cantidades adicionales de sólidos
sedimentables.
El tratamiento secundario intenta reproducir los fenómenos naturales de
estabilización de la materia orgánica, que ocurre en el cuerpo receptor. La
ventaja es que en ese proceso el fenómeno se realiza con más velocidad
para facilitar la descomposición de los contaminantes orgánicos en
períodos cortos de tiempo. Un tratamiento secundario remueve
aproximadamente 85% de la DBO y los SS aunque no remueve cantidades
significativas de nitrógeno, fósforo, metales pesados, demanda química de
oxígeno (DQO) y bacterias patógenas.
Además de la materia orgánica se va a presentar gran cantidad de
microorganismos como bacterias, hongos, protozoos, rotíferos, etc, que
entran en estrecho contacto con la materia orgánica la cual es utilizada
como su alimento. Los microorganismos convierten la materia orgánica
biológicamente degradable en CO2 y H2O y nuevo material celular.
Además de estos dos ingredientes básicos microorganismos – materia
orgánica biodegradable, se necesita un buen contacto entre ellos, la
presencia de un buen suministro de oxígeno, aparte de la temperatura, PH
y un adecuado tiempo de contacto.
Para llevar a efecto el proceso anterior se usan varios mecanismos tales