Impacto de la calidad del agua en la optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales

VARIABILIDAD DE LA CALIDAD DEL AGUA Y SU IMPACTO EN LOS
PROYECTOS DE OPTIMIZACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Autor: Vanessa Barrera
Tutor: Eduviges Montilla
Fecha: Abril de 2005
RESUMEN
El estudio es el resultado de una investigación no experimental tipo
descriptiva compuesta por seis capítulos cuyo objetivo fundamental se orientó a la
determinación e inclusión de la variabilidad de la calidad del agua en los proyectos de
optimización del funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales. El
proyecto se desarrolló en la empresa Domínguez Continental S.A. y requirió de la
aplicación sistemática y estructurada de instrumentos y técnicas tales como:
observación directa, muestreo del tablero de damas, tormenta de ideas, diagrama
causa-efecto, grupo nominal, diagrama de Pareto, caja negra, programas
computarizados SPSS y Excel. Los resultados de la investigación posibilitaron la
determinación de las fallas de diseño y operativas del funcionamiento de la planta y
creó la base técnico-científica para la elaboración del modelo de simulación para la
optimización del funcionamiento de plantas de efluentes. El gráfico de Pareto detectó
que el 80 por ciento de las causas del problema son: la falta de balance de efluentes,
los altos reboses de las lavadoras, equipos obsoletos y la insuficiencia de
instrumentación y control. Para la elaboración del modelo se ejecutaron tres fases en
el desarrollo de un modelo de calidad de agua de Baecheler (2005) consistente en la
representación conceptual, funcional y computacional. El procesamiento estadístico
del modelo permitió la obtención de la correlación logarítmica del tipo
y=106,73ln(x)+191,06 en cuyas etapas de calibración y verificación demostró la
confiabilidad de la aplicación.
Descriptores: Tratamientos de Agua, Calidad del Agua, Modelo de Cálculo.
xiii
UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
INTRODUCCIÓN
El aumento poblacional y sus consecuentes necesidades materiales para el
desarrollo imponen progresivamente mayores exigencias de los recursos hídricos, ya
que la intensificación del manejo del agua en el sector industrial se traduce en
trastornos ambientales que modifican los sistemas acuáticos.
Esta preocupación, existente desde hace algunas décadas, se ha traducido en
estudiar los sistemas hídricos, desde una perspectiva holística dando una especial
significación a la dimensión ambiental, en particular en los aspectos de calidad del
agua.
Esto significa conocer y prever la alteración de la calidad del agua que ocurre
posterior a un proceso productivo, que evacue residuos líquidos o la incorporación de
alcantarillados de agua servidas. La herramienta adecuada para estos fines es
denominada genéricamente modelos de calidad de aguas.
El proyecto formulado como investigación no experimental tipo descriptivo se
estructuró de la siguiente manera:
En el capítulo I: Se presenta el planteamiento del problema, los objetivos de la
investigación, tanto general como específicos, la importancia del estudio, alcances y
limitaciones.
En el capítulo II: Describe el marco referencial, donde se presentan los
antecedentes y las bases conceptuales, las cuales deben conocerse para el
entendimiento de la investigación.
En capítulo III: Se describe el marco metodológico conformado por la
naturaleza del estudio, la población y muestra, las técnicas e instrumentos de
recolección de información.
En el capítulo IV: Referente al análisis de resultados, gracias a los
instrumentos y técnicas aplicadas.
En el capítulo V: Se formulan las conclusiones y recomendaciones
desarrolladas por el autor.
1
Por último, en el capítulo VI se elabora la propuesta, basada en el diseño de
un modelo de cálculo para la estimación de la variabilidad de la calidad del agua
proveniente del proceso productivo gracias a los instrumentos y técnicas
mencionados en el capítulo III.
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CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
El agua es la sustancia fundamental de la vida en este planeta y en las
economías modernas este recurso es esencial para la agricultura, la industria, la
generación de electricidad y transporte. Cerca de la mitad de la población del mundo,
que casi en su totalidad vive en los países en desarrollo, padece enfermedades a causa
de la escasez o la contaminación de las aguas.
Los recursos acuíferos se contaminan cada día más por las emisiones de
desechos industriales no tratados, o bien porque se los explota más allá de la
capacidad de recuperación. También, cuando el agua es utilizada en los procesos de
fabricación se contamina por el contacto con otras sustancias y en ocasiones es
descargada en fuentes naturales como son lagos, ríos, arroyos, inclusive el suelo,
afectando la calidad de la misma.
Actualmente, muchas empresas en Venezuela están tomando conciencia de la
importancia del tratamiento de las aguas y el impacto en los procesos productivos. En
la concepción, planeamiento, diseño de un sistema de tratamiento se pueden
considerar objetivos diferentes, teniendo en cuenta la disponibilidad de recursos
económicos y técnicos, así como los criterios establecidos para la descarga de
efluentes o eficiencias mínimas, Romero (1994).
En particular, la empresa Domínguez Continental S.A. ubicada en
Barquisimeto, estado Lara, en la Zona Industrial II, se dedica a la fabricación y
comercialización de envases de aluminio en presentaciones de 8, 10 y 12 onzas, la
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cual provee de sus productos a industrias como Coca-Cola Company, Cervecería
Polar C.A. y otras empresas a nivel internacional.
La empresa se preocupa constantemente porque los productos sean elaborados
con un alto criterio de calidad, por lo que posee una planta de efluentes con el
objetivo de recuperar el agua según los parámetros adecuados para el lavado de los
envases y la disminución del impacto ambiental.
Como parte del proceso productivo, en el área de lavado los envases
atraviesan siete etapas diferentes de limpieza donde se reutiliza el agua tratada,
procedente de la planta de tratamiento de efluentes, en combinación con agua de
HidroLara para la remoción de trazas de aluminio provenientes de las
transformaciones, sulfatos, fluoruros, cloruros, hierro y aceites debido al uso de
lubricantes.
La planta de tratamientos de agua de Domínguez Continental S.A. cuenta con
una serie de equipos cuya función primordial es disminuir los sólidos disueltos y
controlar el alto grado de acidez que caracteriza los efluentes industriales, entre los
cuales se tienen tanques de ecualizador, neutralizador, de retención, clarifloculador,
uno recuperación interno, un tanque de recuperación externo, un lecho de secado y
unos filtros.
En la actualidad, la planta de efluentes ha venido presentando dificultades de
causas desconocidas en cuanto al manejo ya que existen derrames frecuentes en el
tanque ecualizador, lo que ocasiona pérdidas de tiempo e incremento en los costos de
mantenimiento debido a estas ineficiencias.
La conservación de la calidad del agua conlleva a la reducción de la
utilización del recurso por medio de mejoras en la operación de equipos y procesos
existentes.
El conocimiento de la cantidad y la calidad de las aguas permitirán la
detección de las variaciones más importantes y no tener una planta que opere
ineficientemente la mayoría del tiempo.
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El monitoreo de la calidad y los flujos de agua a lo largo de toda la planta de
efluentes es una herramienta invaluable para lograr el éxito de los esfuerzos por
optimizar el funcionamiento de la misma.
Con base en un balance de materiales, el ingeniero diseñador puede prever el
potencial impacto que se tendrá con un cambio en el proceso sin tener que esperar a
aprender de los resultados de la planta, también ayuda a seleccionar los parámetros
contaminantes que se deben monitorear, Fomipyme (2005).
Por lo antes expuesto, el objetivo central de este trabajo de investigación se
orientó a un estudio específico para determinar el impacto de la variabilidad de la
calidad del agua sobre la optimización del funcionamiento de plantas de tratamiento
de aguas residuales.
Objetivos de la Investigación
General
Determinar la variabilidad de la calidad del agua y su impacto en los
proyectos de optimización del funcionamiento de Plantas de Tratamiento de Aguas
Residuales caso: Empresa Domínguez Continental S.A.
Específicos
1. Determinar experimentalmente la variabilidad de la calidad del agua
proveniente del proceso productivo y la relación con los parámetros de
funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales.
2. Diseñar un modelo de cálculo para la estimación de la variabilidad de la
calidad del agua proveniente del proceso productivo en la optimización del
funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales.
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Importancia de la Investigación
El agua, origen y base de la vida, se ha consolidado como medio
indispensable para cualquier alternativa de futuro, no existe actividad humana
económica, industrial o política que pueda prescindir de este vital recurso. Sin
embargo, el tratamiento inadecuado de los desechos y la insuficiencia de
infraestructuras para la desinfección de las aguas plantean serias amenazas a la salud
pública, al desarrollo económico y social de los países en vías de desarrollo.
Generalmente, no se aprecia la medida en que el aprovechamiento de los
recursos hídricos contribuye a la productividad económica y el bienestar social,
aunque todas las actividades del hombre, incluyendo las industriales, descansan en
grado sumo sobre el suministro y calidad del agua. Todas las empresas a nivel
nacional conocen esta situación y están obligadas a avanzar en la gestión de los
recursos hídricos, bajo verdaderos criterios de sustentabilidad, vanguardia tecnológica
y ecoeficiencia.
Algunos problemas de la contaminación se atribuye directamente a las
deficiencias de operación, mantenimiento y a la falta de los debidos incentivos para
alentar la conservación y recuperación del recurso. Las mejoras en la eficiencia
operativa y en la recuperación de recursos producen altos rendimientos y beneficios
desde el punto de vista económico para las empresas.
La importancia de esta investigación radica en el estudio de la variabilidad de
la calidad del agua, herramienta fundamental para lograr la optimización del
funcionamiento de planta de efluentes gracias a la selección de los parámetros
contaminantes que se deben monitorear.
En vista de estas consideraciones, las empresas a nivel nacional e
internacional deben tomar en cuenta la importancia de invertir los recursos
económicos y técnicos necesarios a fin de garantizar que la reutilización del agua se
administre debidamente.
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Alcances
Los modelos de calidad de agua estiman condiciones actuales y futuras, de tal
manera, que es posible simular escenarios que permitan anticipar las variaciones que
sufrirán los parámetros del cuerpo acuático en estudio.
La presente investigación consistente en un modelo de cálculo para la
estimación de la variabilidad de la calidad del agua proveniente del proceso
productivo, constituye una herramienta para la optimización del funcionamiento de
plantas de tratamiento de aguas residuales, no solo para la Empresa sino para ser
aplicado en otras a nivel nacional, con la consecuente adaptación según las
características del proceso.
Limitaciones
La limitación fundamental de este trabajo de investigación consistió en la
complejidad del estudio de la interdependencia de las variables que definen y
caracterizan la calidad del agua, así como la escasez de información en la literatura
especializada en la problemática de optimización de funcionamiento de plantas de
tratamiento considerando la variabilidad de la calidad del agua.
A su vez, existe una insuficiencia de información referente a la planta de
efluentes y la misma carece de instrumentación y control suficiente que permita el
levantamiento de datos para la elaboración de la investigación.
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CAPÍTULO II
MARCO REFERENCIAL
Antecedentes
Históricamente las aguas residuales no han sido un factor intrínseco de la
producción y se suponía que el medio ambiente las absorbía y les daba un tratamiento
natural. El progreso cultural e industrial acabó llevando aquella práctica a situaciones
límites y en la actualidad en las economías industriales el agua residual se convierte
en costo de producción.
De acuerdo a la revisión de los antecedentes, se reportaron estudios o
investigaciones tanto a nivel internacional y nacional que sustentan el trabajo, algunas
de ellas se mencionan a continuación:
Baecheler (2005), realizó una investigación titulada: “Calidad del agua en
espacios naturales: Impacto y Modelación”. La elaboración de este proyecto condujo
a la conclusión de que el agua de los espacios naturales se ve alterada y los impactos
sobre ella deben ser evaluados, la forma más adecuada son los modelos de calidad de
aguas los cuales permiten simular condiciones actuales y futuras de tal manera, que
permiten anticipar las variaciones que sufrirán los diversos índices o parámetros en el
cuerpo acuático en estudio.
Dicha investigación sirvió como apoyo, ya que el proyecto plantea la
aplicación de modelos para estimar, simular y anticipar las variaciones que sufrirán
los parámetros de la calidad de las aguas.
Laín (2003), realizó una investigación titulada: “Mejoras en el sistema de
aprovisionamiento de agua tratada para el proceso de envasado aséptico en una
empresa de alimentos”. En la elaboración de este proyecto se utilizaron las siguientes
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herramientas y técnicas: flujograma de proceso y caja negra por medio de la técnica
observación directa, el diagrama Pareto, utilizando la técnica del grupo nominal y la
técnica de evaluación económica.
Gracias a estas herramientas se diagnosticó la situación actual de las redes de
agua de la planta de tratamiento, concluyendo que es necesario elevar la calidad del
agua con la finalidad de aumentar la confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de
las máquinas. Dicha investigación sirvió como apoyo, ya que establece una
metodología para el mejoramiento de la calidad de las aguas que puede ser
aprovechada para incrementar la productividad y el desempeño de la planta.
Igualmente, Lameda (2001) realizó una investigación titulada: “Evaluación
del diseño de Planta de Tratamiento de Efluentes de la Empresa Kraft Foods
Venezuela”. Para lograr el objetivo general fue necesario la utilización de
herramientas y técnicas como son: flujograma de actividades por medio de la
observación directa, entrevista estructurada y cuestionario tipo encuesta mediante la
técnica cara a cara, lista de verificación gracias a la técnica auditoría diagnóstico y el
diagrama causa – efecto por medio de la técnica de tormenta de ideas.
Gracias a estos instrumentos se evaluó el diseño de las unidades de
tratamiento físico, químico y biológico que conformaban la planta de tratamiento
llegando a la conclusión de que el diseño realizado no corresponde a lo descrito en
documentos aportados por la empresa y se recomendó adaptar el sistema al proyecto
original además se determinó que existe la necesidad de proponer un sistema de
mejoramiento continuo con el fin de reducir fallas, detectar las necesidades en las
áreas de trabajo, elevar y desarrollar la motivación del personal. El análisis del diseño
de plantas de tratamiento de efluentes suele ser importante en este caso, porque el
proyecto plantea la optimización del funcionamiento de planta de efluentes y calidad
de las aguas según la normativa ambiental vigente.
Finalmente, Engels (2000) realizó un proyecto titulado “Sistema de
Tratamiento de Aguas Industriales de una empresa fabricante de cilindros
contenedores de GLP”. Para alcanzar los objetivos planteados, el autor utilizó como
herramientas el flujograma de actividades, diagrama de recorrido de proceso y caja
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negra por medio de la observación directa, la entrevista estructurada y cuestionario
tipo encuesta mediante la técnica cara a cara y la lista de verificación gracias a la
técnica auditoría diagnóstico y con esto concluye que existe la necesidad de
establecer controles internos para regular efluentes a fin de evitar sanciones penales y
evitar pérdidas económicas para la empresa. El estudio realizado sirvió de apoyo ya
que generó diversas alternativas de diseño de Sistemas de Tratamiento para la
reutilización de las aguas de proceso del proceso productivo de la empresa con el
propósito de disminuir los costos operativos.
Los estudios planteados anteriormente sirvieron de antecedentes para la
realización de este trabajo de investigación ya que abarcaron temáticas relacionadas a
la calidad de las aguas y la optimización del funcionamiento de plantas de efluentes,
problemática de gran relevancia en la actualidad.
Bases Conceptuales
Calidad del Agua
El agua en la naturaleza no se encuentra en estado puro y puede contener casi
siempre un cierto número de sustancias procedentes de las precipitaciones, la erosión
o el viento. En consecuencia, las aguas naturales pueden presentar sólidos y coloides
en suspensión que afectan las propiedades tales como: alcalinidad, pH, conductividad,
oxígeno disuelto que influye en la vida acuática, temperatura entre otros.
A estas impurezas de origen natural se le deben sumar las procedentes de
vertidos artificiales que pueden introducir en el medio acuático otras sustancias como
son: detergentes, lubricantes, sólidos disueltos, entre otros.
El término calidad del agua según Infraeco (2004), es relativo ya que se debe
tener en cuenta el uso o actividad a la que se destina. Por ejemplo, las aguas que se
utilizan para fines recreativos pueden ser inaceptables para el consumo humano ya
que su calidad es distinta, los requisitos que se exigen al agua son diferentes
dependiendo de los usos que se hagan de ella.
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Generalmente, la degradación de las aguas se debe a causas artificiales tales
como el crecimiento demográfico, la implantación de industrias o la agricultura. Para
el Ministerio del Ambiente, el término calidad del agua se entiende como la
capacidad intrínseca que tiene el agua para responder a los usos que se podrían
obtener con ella, o también se define como aquellas condiciones que deben
mantenerse en el agua para que ésta posea un ecosistema equilibrado y cumpla unos
determinados objetivos de calidad, entendiendo por tales aquellos fijados en los
planes hidrológicos de cuenca para las aguas superficiales y subterráneas en función
de los usos y demandas actuales y previsibles.
Parámetros de la Calidad del Agua
Una de las clasificaciones según Metcalf (1996), que se pueden utilizar para el
estudio de los diferentes parámetros de contaminación o calidad de las aguas, es
según la naturaleza de la propiedad o especie que se determina. Así, se puede dividir
en:
Parámetros de Carácter Físico
Sólidos Totales. Se define el contenido de sólidos totales según op. cit., como
la materia orgánica que se obtiene como residuo después de someter al agua a un
proceso de evaporación ente 103 y 105 °C. No se define como sólida aquella materia
que se pierde durante la evaporación debido a su alta presión de vapor.
Los sólidos totales pueden clasificarse en filtrables o no filtrables, donde la
fracción de sólidos filtrables corresponde a sólidos coloidales y disueltos.
Los sólidos disueltos están compuestos de materias orgánicas e inorgánicas e
iones en disolución de agua (p. 60).
Temperatura. La temperatura del agua residual según op. cit., suele ser
siempre más elevada que la de suministro, hecho principalmente debido a la
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incorporación de agua caliente procedente de las casas y de los diferentes usos
industriales.
La temperatura del agua es un parámetro muy importante dada su influencia,
tanto sobre el desarrollo de la vida acuática como sobre las reacciones químicas y
velocidades de reacción, así como la aptitud del agua para ciertos usos útiles.
Es preciso tener en cuenta que un cambio brusco en la temperatura puede
conducir a un fuerte aumento en la mortalidad de la vida acuática. Además, las
temperaturas anormalmente elevadas pueden dar lugar a la proliferación de plantas
acuáticas y de hongos (p.71).
Conductividad. La conductividad según op. cit., da una buena apreciación de
la concentración de los iones de disolución y una conductividad elevada se traduce en
una salinidad elevada o en valores anómalos de pH (p.65).
Parámetros de Carácter Químico
pH. El pH del agua según op. cit., indica la reacción ácida y básica de la
misma, es una propiedad de carácter químico de vital importancia para el desarrollo
de la vida acuática ya que tiene influencia sobre determinados procesos químicos y
biológicos y la naturaleza de las especies iónicas que se encuentran en su seno. Por lo
general las aguas naturales tienen un cierto carácter básico, unos valores de pH
comprendidos entre 6,5-8,5, los océanos tienen un valor medio de 8 (p.95).
DQO. El ensayo de la Demanda Química de Oxígeno según op. cit., se emplea
para medir el contenido de materia orgánica tanto de las aguas naturales como de las
residuales.
En el ensayo, se emplea un agente químico fuertemente oxidante en medio
ácido para la determinación del equivalente de oxígeno de la materia orgánica que
pueda oxidarse y debe hacerse a elevadas temperaturas (p.93).
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Procesos en la Depuración y Regeneración de Aguas Residuales
Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, tanto urbanas como
industriales, suelen estar formadas por una sucesión de procesos físico, químicos y
biológicos tanto aerobios como anaerobios complementarios entre sí que permiten
realizar una depuración integral en las mejores condiciones técnicas y económicas
posibles, Calvo (2004).
Los objetivos de una planta de tratamiento de efluentes son:
1. Eliminación de residuos, aceites, grasa, flotante o arenas y evacuación a
punto de destino final adecuado.
2. Eliminación de materias decantables orgánicos e inorgánicos.
3. Eliminación de compuestos amoniacales y que contengan fósforo.
4. Transformar los residuos retenidos en fangos estables y que éstos sean
correctamente dispuestos.
Según el grado de complejidad y tecnología empleada, las plantas de
tratamiento de aguas residuales se clasifican como:
1. Convencionales: se emplean en núcleos de población importantes y utilizan
tecnologías que consumen energía eléctrica de forma considerable y precisan mano
de obra especializada.
2. Tratamientos blandos: se emplean en algunas poblaciones pequeñas y
alejadas de redes de saneamiento. La principal premisa es la de tener unos costos de
mantenimiento bajos y precisar de mano de obra no cualificada y el grado de
tecnificación es muy bajo, necesitando poca o nula energía eléctrica.
Pre-tratamiento
En toda planta de tratamiento de efluentes según op. cit., resulta necesaria la
existencia de un tratamiento previo o pre-tratamiento que elimine del agua residual
aquellas materias que pueden obstruir las bombas y canalizaciones, o bien interferir
en el desarrollo de los procesos posteriores.
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Con el pre-tratamiento se elimina la parte de polución más visible: cuerpos
voluminosos, trapos, palos, hojas, arenas, grasas y materiales similares, que llegan
flotando o en suspensión desde los colectores de entrada. Una línea de pre-
tratamiento convencional consta de las etapas de desbaste, desarenado y
desengrasado.
El desbaste se lleva a cabo mediante rejas formadas por barras verticales o
inclinadas, que interceptan el flujo de la corriente de agua residual en un canal de
entrada a la estación depuradora. La misión es retener y separar los sólidos más
voluminosos, a fin de evitar las obstrucciones en los equipos mecánicos de la planta
y facilitar la eficacia de los tratamientos posteriores. Estas rejas pueden ser de dos
tipos: entre 50 y 150 milímetros de separación de los barrotes (desbaste grueso) y
entre 10 y 20 milímetros (desbaste fino) y disponen de un sistema de limpieza que
separa las materias retenidas.
Las instalaciones de desarenado se sitúan en las plantas de tratamiento de
efluentes después del desbaste y tienen como objetivo el extraer del agua bruta las
partículas minerales de tamaño superior a uno fijado en el diseño, generalmente 200
micras. El funcionamiento técnico del desarenado reside en hacer circular el agua en
una cámara de forma que la velocidad quede controlada para permitir el depósito de
arena en el fondo. Normalmente, esta arena sedimentada queda desprovista casi en su
totalidad de materia orgánica y es evacuada, mediante bombas, al clasificador de
arenas y posteriormente, a un contenedor.
La fase de desengrasado tiene por objeto eliminar las grasas, aceites y en
general los flotantes, antes de pasar el agua a las fases posteriores del tratamiento. El
procedimiento utilizado para esta operación es el de inyectar aire a fin de provocar la
desemulsión de las grasas y su ascenso a la superficie, de donde se extraen por algún
dispositivo de recogida superficial, normalmente rasquetas, para acabar en
contenedores.
Otros elementos del pre-tratamiento son el aliviadero y el medidor de caudal,
el primero permite que la planta funcione siempre según el caudal del proyecto y
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conjuntamente con el medidor del caudal, permite controlar la cantidad de agua que
entra en la planta.
Tratamiento Primario
Se entiende por tratamiento primario según op. cit., a aquel proceso o
conjunto de procesos que tienen como misión la separación por medios físicos de las
partículas en suspensión no retenidas en el pre-tratamiento.
El proceso principal del tratamiento primario es la decantación, fenómeno
provocando por la fuerza de gravedad que hace que las partículas suspendidas más
pesadas que el agua se separen sedimentándose. Normalmente, en decantadores
denominados dinámicos, los fangos son arrastrados periódicamente hasta unas purgas
mediante unos puentes móviles con unas rasquetas que recorren el fondo. En los
denominados decantadores circulares, inmensos, el agua entra por el centro y sale por
la periferia, mientras que los fangos son arrastrados hacia un pozo de bombeo de
donde son eliminados por purgas periódicas.
Otros procesos de tratamiento primario incluyen el mecanismo de flotación
con aire, en donde se eliminan sólidos en suspensión con una densidad próxima a la
del agua, así como aceites y grasas, produciendo unas burbujas de aire muy finas que
arrastran las partículas a la superficie para su posterior eliminación.
El tratamiento primario permite eliminar en un agua residual urbana
aproximadamente el 90 por ciento de las materias decantables y el 65 por ciento de
las materias en suspensión. Se consigue también una disminución de la DBO de
alrededor del 35 por ciento.
Floculación. Es la formación de partículas sedimentables a partir de un
proceso de formación de puentes químicos o enlaces físicos. Con la floculación, se
obtiene partículas las cuales se aglomeran aumentando de tamaño, favoreciendo la
sedimentación al aumentar la velocidad de caída debido al incremento de peso.
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Tratamiento de Lodos
Según op. cit., los lodos son el residuo del tratamiento de las aguas, que se
deposita en el fondo de un decantador, caracterizándose por su alto contenido en
agua, siendo variable su contenido en microorganismos según sea su procedencia
urbana o industrial.
Lechos de Lodo. Es un tanque de forma rectangular en el cual se deposita la
sedimentación proveniente tanque clarifloculador. Al fondo del mismo posee capas
de grava separada por mallas lo que permite la filtración de los altos contenidos de
agua que pose el lodo.
Modelo Matemático
Según Chapra y Canale (1993), es la formulación o ecuación que expresa las
características fundamentales de un sistema o proceso en términos matemáticos. Se
clasifican desde simples relaciones algebraicas hasta complicados sistemas de
ecuaciones diferenciales.
Marco Legal
El Estado Venezolano según Gaceta Oficial N° 5021 mediante el Decreto N°
883, promulga el deber de proteger las cuencas hidrográficas, clasificar y controlar la
calidad de los cuerpos de agua y vigilar los vertidos o efluentes líquidos susceptibles
a degradar el medio acuático y alterar los niveles de calidad exigibles para preservar y
mejorar el ambiente.
Es por esto que la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela en
el artículo 304, promulga que la Ley establecerá las disposiciones necesarias a fin de
garantizar la protección, aprovechamiento y recuperación de todas las aguas.
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Por ende, mediante el Decreto presidencial N° 883 titulado: “Normas para la
Clasificación y el Control de la Calidad de los cuerpos de agua y vertidos o efluentes
líquidos” se dictan las normas para la clasificación y control de la calidad de las aguas
y vertidos.
Según Gaceta Oficial, los efluentes de Domínguez Continental S.A. por ser
descargados a redes cloacales no deberán ser mayores de los rangos y límites
permisibles establecidos en el Cuadro 1.
Cuadro 1
Límites y Rangos de las Aguas según artículo 15
Parámetro Límite o rango máximo
Aceites Minerales e hidrocarburos
Aceites y grasas vegetales y animales
Alkil mercurio
Aluminio total
Arsénico total
Bario total
Cadmio total
Cianuro total
Cobalto total
Cobre total
Cromo total
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5,20)
Demanda Química de Oxígeno
Detergentes
Dispersantes
Fenoles
Fósforo total
Hierro total
Manganeso total
Mercurio total
Níquel total
Nitrógeno total
pH
Plata total
Plomo total
Selenio
Sólidos flotantes
Sólidos suspendidos
Sólidos totales
Sulfatos
Sulfuros
Temperatura
Vanadio
Zinc
20 mg/l
150 mg/l
No detectable
5,0 mg/l
0,5 mg/l
5,0 mg/l
0,2 mg/l
0,2 mg/l
0,5 mg/l
1,0 mg/l
2,0 mg/l
350 mg/l
900 mg/l
8,0 mg/l
8,0 mg/l
0,5 mg/l
10 mg/l
25 mg/l
10 mg/l
0,01 mg/l
2,0 mg/l
40 mg/l
6-9
0,1 mg/l
0,5 mg/l
0,2 mg/l
Ausentes
400 mg/l
1600 mg/l
400 mg/l
2,0 mg/l
40 °C
50 mg/l
10 mg/l
Nota. Elaborado con información de Gaceta Oficial de la República de Venezuela n°
5021
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CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Naturaleza del Estudio
El estudio se enmarcó bajo la modalidad de proyecto de investigación no
experimental del tipo descriptivo, el mismo se realizó sin provocar situaciones que
estén fuera de la realidad, tampoco se manipulan variables deliberadamente, sino que
se basan en realizar un estudio específico a fin de determinar la variabilidad de la
calidad del agua y el impacto sobre el funcionamiento de las plantas de tratamiento de
aguas residuales.
Sampieri (1998), define el estudio descriptivo como la selección de una serie
de cuestiones y medición de cada una de ellas independientemente, para así (valga la
redundancia) describir lo que se investiga. Así como los estudios exploratorios se
interesan fundamentalmente en descubrir, los de este tipo de investigación se centran
en medir con la mayor precisión posible. “La investigación descriptiva, requiere
considerablemente conocimiento del área que se investiga para formular las preguntas
específicas que busca responder” (p.60).
Población y Muestra
La población a trabajar en este proyecto se constituyó por seis (6) personas del
Departamento de Aseguramiento de la Calidad, quienes arrojaron la información
necesaria para el análisis de la problemática durante el desarrollo de la investigación
(Cuadro 2).
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La muestra seleccionada para la presente investigación fue del tipo no
probabilística debido a que la selección de los elementos no dependió de acciones
provenientes al azar, sino de causas relacionadas con las características de la
investigación, en este caso debido a que la población es muy pequeña la muestra
abarca toda la población.
Cuadro 2
Unidad Sujetos de Investigación
Cargo Cantidad de personas
Jefe del Departamento de Aseguramiento de la Calidad
Supervisor de Aseguramiento de la Calidad del Proceso
Inspector de Calidad
Supervisor de Tratamiento de Aguas
Inspector de Insumos y Tratamientos de Agua
Asegurador de la Calidad
1
1
1
1
1
1
Total 6
Nota. Elaborado con información suministrada por la Empresa
Por otra parte, existió la necesidad de seleccionar una muestra constituida por
equipos y máquinas analizados para la obtención de información durante el desarrollo
de la investigación (Cuadro 3).
Instrumentos y Técnicas de Recolección de Información
Según Balestrini (1987), a este nivel del desarrollo del proyecto de
investigación, se debe señalar y precisar de manera clara y de la perspectiva
metodológica, cuales son aquellos métodos, instrumentos y técnicas de recolección de
información, considerando las particularidades y límites de cada uno de éstos, más
apropiados, atendiendo a las interrogantes planteadas en la investigación y a las
características del hecho estudiado, que el conjunto permitirá obtener y recopilar
datos que se están buscando.
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Cuadro 3
Unidad Objetos de Investigación
Tipo de Equipo Cantidad de Equipos
Lavadoras
Fosa de sump
Tanque ecualizador
Tanque neutralizador
Tanque de retención
Tanque de polímero
Tanque clarifloculador
Tanque de recuperación externo
6
1
1
1
1
1
1
1
Total 13
Nota. Elaborado con información suministrada por la Empresa
Por cuanto, en toda investigación la especificidad del conjunto de
informaciones que se impone recolectar a fin de alcanzar los objetivos, inciden de
manera determinante, en los diversos medios utilizados para desplegar la misma.
A continuación se presentarán las técnicas e instrumentos seleccionadas, las
mismas fueron escogidas en base a las características del problema planteado.
Observación Directa
La observación directa según Rodríguez (2004), se empleó para conocer el
sistema productivo y las actividades que se realizaron en cada área. Ésta constituye
un método de atención y registro de información de componentes importantes del
proceso productivo ya que permitió el contacto directo con las personas a investigar,
gracias a ésta se logró la comprensión y funcionamiento de los procesos, además se
conoció a través de ésta la problemática existente.
Esta técnica fue aplicada mediante una visita guiada al área de tratamiento de
aguas de la empresa Domínguez Continental S.A. con la finalidad de conocer los
procesos que se realizan en la planta de efluentes y así detectar la secuencia de
operaciones que se ejecutan para la recuperación del agua según los parámetros
deseados.
20
Muestreo
Según Metcalf (1996), no existen procedimientos universales de muestreo, las
campañas de muestreo deben diseñarse específicamente para cada situación. En el
caso de que las aguas que se quiere muestrear presenten considerables variaciones en
su composición, será preciso emplear procedimientos especiales. Por lo tanto, es
necesario seleccionar adecuadamente los puntos de muestreo y determinar el tipo y
frecuencia de muestra a tomar (p.127).
Conjuntamente con el monitoreo de continuo del pH, la temperatura y la
conductividad, definen aún más las variaciones en la características del agua residual,
para ello es necesario que investigador establezca las estaciones, intervalos y equipos
de muestreo.
Estaciones de Muestreo
Estas deberán estar situadas en puntos en las que las características del flujo
sean tales que favorezcan al máximo las condiciones de mezcla de las aguas y de
uniformidad, tomando en cuenta la turbulencia para evitar la formación de gases
disueltos lo cual conduciría a la toma de una muestra no representativa.
Se establecieron siete puntos de muestreo para estudiar las características del
agua residual a la salida de cada tanque (Gráfico 4).
Intervalos de Muestreo
El grado de variación de caudal condiciona el intervalo de tiempo de
muestreo. Debe ser un tiempo lo suficientemente corto como para que la
representatividad de las muestras sea máxima.
Se procedió a establecer un intervalo de muestreo de cuatro horas al día
durante cinco días a la semana en un mes de muestreo ya que las variaciones de
caudales eran muy bajas.
21
Equipos de Muestreo
Es importante seleccionar cuidadosamente el equipo de muestreo, para llevar
a cabo esta técnica se utilizaron un conductivímetro y un medidor de pH para medir
los sólidos totales disueltos expresados en partes por millón y el pH respectivamente
y una jarra con un cronómetro para el cálculos de los caudales.
Muestreo del Tablero de Damas
Es una tabla la cual permite registrar de manera continua los caudales, la
conductividad, el pH y la temperatura conforme al plan de muestreo planificado. Con
este programa, se obtienen muestras cada hora durante el periodo establecido de
operación (Cuadro 4).
Según Nalco (1996), deberá inspeccionarse la conductividad y la apariencia
de cada muestra, en aquellas en que se desvía mucho de la norma deberá
inspeccionarse el pH y la temperatura (p.40-5).
Cuadro 4
Muestreo del Tablero de Damas
ESTACIONES
Estación
N° 1 Estación
N° 2 Estación
N° 3 Estación
N° 4 Estación
N° 5 Estación
N° 6
Hora
Caudal en GPM
7.00 a.m.
8.00 a.m.
9.00 a.m.
10.00 a.m.
Promedio
Tormentas de Ideas
Las tormentas de ideas (en inglés, Brainstorming) según Rodriguez (2004), se
describe como una técnica de creatividad que busca nuevas soluciones a los
problemas por medio de asociaciones libres y manifestaciones sin criterio establecido,
22
en determinado grupo de personas. El brainstorming se emplea junto con otras
técnicas de análisis en la ciencia y la investigación.
El brainstorming comienza con la presentación de problemas individuales ante
un grupo de personas. Inmediatamente, cada componente del grupo debe asociar
nuevas ideas en relación con la propuesta del interviniente anterior, y aceptar las
críticas o valoraciones que se produzcan durante su intervención. Aumentan así la
espontaneidad, la intuición y la creatividad, con lo cual la cantidad de nuevas
propuestas y formas de resolución del problema puede ser notable. Al término se
analizan y valoran las propuestas.
Diagrama Causa- Efecto
Según Ishikawa (1994), el diagrama causa - efecto o diagrama de espina de
pescado se utiliza en las fases de diagnóstico y solución de la causa. Es una forma de
organizar y representar las diferentes teorías propuestas sobre las causas de un
problema. Esta técnica es un vehículo para ordenar, de forma concentrada, las causas
que contribuyen a un determinado efecto, permitió por tanto lograr un conocimiento
común de un problema complejo sin ser nunca sustitutivo de los datos. Es importante
ser conscientes de que los diagramas de causa -efecto presentan y organizan teorías
(p.35). En el Gráfico 1, se detalla un esquema sobre el diagrama causa efecto.
Técnica del Grupo Nominal
Según Rodríguez (2004), esta técnica fue desarrollada para aprovechar la
riqueza de los procesos en grupo, tratando de evitar problemas conocidos. Para
lograrlo, se proponen reuniones estructuradas en las que se combina el trabajo
individual con el trabajo en grupo (p.30).
La técnica del grupo nominal trata de guiar el proceso de decisión asegurando
una participación por igual de los miembros, una ponderación equilibrada de las ideas
e incorporando un procedimiento de agregación para ordenar alternativas.
23
El objetivo de ésta técnica es la producción de diversas ideas individuales y
creativas acerca de un problema complejo, que no puede ser resuelto por un solo
individuo.
Causa principales
Sub. - Causas
Causa Principales
Sub. - Causas
EFECTO
Causa Principales
Sub.- Causas
Causa Principales
Gráfico 1. Representación causa – efecto. Tomado de Rodríguez (2004)
Herramientas Estadísticas para el Control Estadístico de los Procesos (p.48).
Diagrama de Pareto
Es una herramienta de análisis de datos ampliamente utilizada y es por lo tanto
útil en la determinación de la causa principal durante un esfuerzo de resolución de
problemas, ayuda a ver cuáles son los problemas mayores, permitiéndoles a los
grupos establecer prioridades.
El Diagrama de Pareto, es una gráfica en donde se organizan diversas
clasificaciones de datos por orden descendente, de izquierda a derecha por medio de
barras sencillas después de haber reunido los datos para clasificar las causas, de modo
que se asignan un orden de prioridades.
Según Rodríguez (2004), si se tiene un problema con muchas causas, se puede
decir que el 20 por ciento de las causas resuelven el 80 por ciento del problema y el
80 por ciento de las causas solo resuelven el 20 por ciento del problema.
24
El Diagrama de Pareto, es utilizado para separar gráficamente los aspectos
significativos de un problema desde los triviales de manera que un equipo sepa dónde
dirigir los esfuerzos para mejorar. “Reducir los problemas más significativos servirá
más para una mejora general que reducir los más pequeños” (p.32).
Caja Negra
Según lo expresado por Rodríguez (2004), se expone como un diagrama
simplificado, en el que se observa la situación actual de la empresa específicamente
del área en estudio, se utiliza la observación directa para la recolección de datos, y
así determinar las entradas y salidas principales y secundarias (p.54).
En ésta se presenta gráficamente las entradas principales y secundarias como
las salidas principales y secundarias del sistema estudiado y restricciones, que
facilitan el análisis del proceso (Gráfico 2).
PROCESO
Entradas
Circunstanciales Salidas Circunstanciales
Entradas
Principales Salidas
Principales
Gráfico 2. Diagrama caja negra. Tomado de Rodríguez (2004) Mejoramiento
continúo (p.54).
25
26
CAPÍTULO IV
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
A continuación se describen los instrumentos y técnicas utilizadas para la
recolección de información durante el desarrollo del proyecto de investigación:
Observación Directa
A través de esta técnica se conoció el funcionamiento de la planta de
efluentes, observando la secuencia de las operaciones que se ejecutan para recuperar
la calidad del agua según los parámetros deseados. A su vez, se detectaron las fallas
operativas y se visualizaron las posibles causas de ésta.
La secuencia de operaciones para la obtención de agua tratada según los
parámetros deseados se describe en el Gráfico 3. A continuación se detalla el proceso
para la recuperación de la calidad del agua:
El efluente proveniente de las lavadoras cae a razón de 50-80 GPM en un
sumidero (tanque subterráneo) en el cual se mantiene a temperatura ambiente, el
aceite soluble que contiene se separa de su estado emulsificado y flota en la
superficie, de allí el flujo es transportado por tuberías y bombeado hasta en tanque
ecualizador a razón de 50-80 GPM.
Por otra parte, el agua de los desionizadores y suavizadores llega a una fosa
donde el flujo es bombeado al tanque ecualizador con la finalidad de neutralizar los
iones del efluente y ésta funciona solo cada tres días durante cuatro horas.
El tanque ecualizador tiene una capacidad de manejar caudales de 35-40 GPM
y en él se amortiguan las fluctuaciones y se controla el pH para minimizar los
requerimientos de químicos, necesarios para la neutralización. Debido a que el caudal
27
Gráfico 3. Secuencia de operaciones para la recuperación de agua tratada. Elaborado por el autor.
bombeado al tanque ecualizador es mayor que el caudal de diseño, éste se llena
rápidamente presentando altos reboses y consecuentemente los frecuentes derrames.
Luego, del tanque ecualizador el flujo llega al neutralizador por medio de
bombeo, el pH de este caudal oscila entre 2,5 y 4,8 por lo que se le adiciona
automáticamente sosa cáustica (neutralizante básico), para lograr un rango de
neutralización de 6,5 a 8,5 de pH. La sosa cáustica reacciona con el aluminio presente
formando el hidróxido de aluminio el cual precipita.
El flujo sale del tanque neutralizador con un pH aproximado de 8,3 y por
gravedad pasa al de retención y de éste último, el agua neutralizada es llevada por
bombeo al clarifloculador. A su vez, se dosifica desde el tanque de polímero el
químico floculante al tanque clarifloculador.
El químico es un polímero aniónico (Lipesa 727) el cual se encarga de formar
flóculos que atrapan los compuestos de aluminio, la dosificación de mismo es
descontrolada debido a fallas de la bomba dosificadora lo que ocasiona
frecuentemente una sobredosificación o subdosificación al sistema.
Tanto el agua neutralizada como el polímero entran el tanque clarifloculador,
en él se sedimenta las partículas de hidróxido de aluminio las cuales tienen una
elevada densidad y están en cantidades reducidas. Luego de ocurrir la floculación, el
precipitado de color gris es enviado por medio de bombeo al lecho de lodo, donde se
seca y luego es desechado.
Posteriormente, el flujo que sale del clarifloculador es almacenado en un
tanque de recuperación interno de efluente el cual posee un control de nivel por
medio de un flotador de manera tal que cuando el fluido se encuentra a una cierta
altura se acciona la bomba la cual envía el agua al tanque de recuperación externo,
éste último presenta usualmente restos de polímero cuando hay sobredosificación en
el tanque clarifloculador.
Finalmente, el agua tratada es introducida al proceso no sin antes pasar por un
filtro cuya finalidad es remover aquellas partículas que no pudieron ser eliminadas
anteriormente.
28
De la observación directa, se señala primordialmente que el tanque
ecualizador presenta altos reboses y consecuentemente los frecuentes derrames, a su
vez la dosificación de polímero no es la adecuada debido a las fallas de la bomba y el
tanque de recuperación externo presenta usualmente restos de polímero.
Muestreo
La técnica de muestreo utilizada para el estudio del agua residual aseguró la
obtención de muestras representativas, ya que los datos que se derivaron de los
análisis de éstas dieron base para cumplir el primer objetivo planteado en este
proyecto de investigación.
Como se mencionó anteriormente, no existen procedimientos universales de
muestreo para análisis de aguas, éstos deben diseñarse específicamente para cada
situación. Por ello, el investigador procedió a elaborar un plan donde seleccionó
adecuadamente los puntos de toma de muestra, la frecuencia a tomar y los equipos a
utilizar.
Estaciones de Muestreo
Se estudió la secuencia de operaciones que se ejecutan en la planta de
efluentes para recuperar la calidad del agua y así determinar las estaciones de
muestreo. Esto permitió detectar los puntos para la medición de los caudales y para la
recolección de muestras de agua residual a la salida de cada uno de los tanques para
analizar los sólidos totales disueltos, pH y la temperatura. En el Gráfico 4, se señalan
esquemáticamente los puntos del muestreo.
Intervalos de Muestreo
Como la variación por hora de los caudales, sólidos totales disueltos,
temperatura y pH eran muy bajos, se estableció un intervalo de muestreo lo
29
suficientemente corto, es decir, fue planificado para cuatro semanas y se tomaron
muestras diarias en un lapso de cuatro horas, garantizando que la representatividad de
las muestras sea máxima.
Equipo de Muestreo
Fue de suma importancia la selección adecuada del equipo de muestreo para la
medición de los caudales, sólidos totales disueltos, pH y temperatura, por lo que se
utilizaron los instrumentos necesarios para la detección de cada parámetro señalado.
Para la medición de caudales se utilizó una jarra y un cronómetro, para los
sólidos totales disueltos se empleó el conductivímetro y el pH y la temperatura fueron
analizados mediante un medidor de pH.
LEYENDA:
(1) Lavadoras
(2) Fosa de Sump
(3) Tanque Ecualizador
(4) Tanque Neutralizador
(5) Tanque de Sosa Cáustica
(6) Tanque de Retención
(7) Tanque de Polímero
(8) Tanque Clarifloculador
(9) Lecho de secado
(10) Tanque de recuperación interno
(11) Tanque de recuperación externo
Puntos de muestreo
Gráfico 4. Esquema de Puntos de Muestreo. Elaborado por el Autor.
30
Muestreo del Tablero de Damas
Mediante este instrumento se registró de manera continua durante cuatro
semanas los caudales, la conductividad, el pH y temperatura conforme al plan de
muestreo planificado y también se determinó experimentalmente la variabilidad de la
calidad del agua proveniente del proceso productivo y la relación con los parámetros
de funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales, cumpliendo así con
el primer objetivo planteado en este proyecto de investigación.
Es de suma importancia señalar que los datos presentados en cada uno de los
cuadros mostrados a continuación son promedios de muestreo por hora durante cinco
días continuos de cada semana, lográndose así presentar mediciones semanales.
Durante la primera semana, se observó que la variación estándar de los
caudales por hora fue baja de 3,54 GPM, la lavadora presentó reboses altos de 54,03
GPM y por ende, el tanque ecualizador manejó un caudal mayor al cual está diseñado
(entre 35-40 GPM).
La dosificación de polímero fue la adecuada según la tabla de Dosificación de
Polímero en Polvo (Anexo B) y cabe destacar que el caudal de agua recuperada
proveniente del tanque de recuperación externo fue de 21,9 GPM, menor que el de
salida de la lavadora de 54,03 GPM, reflejándose grandes pérdidas en la recuperación
(Cuadro 5).
Cuadro 5
Medición de caudales en la primera semana
ESTACIONES
Lavadoras Fosa de
Sump
Tanque
Ecualizador
Tanque de
Polímeros
Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Caudal en GPM
7.00 a.m. 56,86 51,17 39,2 0,129 39,62 21,45
8.00 a.m. 57,26 51,53 39,2 0,125 39,61 22,35
9.00 a.m. 50,34 45,30 39,2 0,123 39,63 21,8
10.00 a.m. 51,69 46,52 39,0 0,128 39,62 22,0
Promedio 54,03 48,63 39,15 0,126 39,62 21,9
31
A su vez, la desviación estándar de sólidos totales disueltos entre los tanques
fue alta de 72,81ppm y los mismos se incrementan gradualmente en cada uno de ellos
exceptuando el de retención y el tanque de recuperación externo donde disminuyen
paulatinamente, el clarifloculador presentó una mayor concentración de sólidos de
525 ppm con respecto a los otros tanques (Cuadro 6).
Cuadro 6
Medición de sólidos totales disueltos en la primera semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Sólidos Totales Disueltos en ppm
7.00 a.m. 350 366 478 470 554 464
8.00 a.m. 360 362 493 481 521 475
9.00 a.m. 328 368 498 477 505 487
10.00 a.m. 340 365 483 476 520 473
Promedio 345 365 488 476 525 475
Por otra parte, la variación del pH por tanque fue baja de 1.46, observándose
que en las lavadoras y el tanque ecualizador al agua posee alto grado de acidez de
5,14 y 4,96 respectivamente, pero en el neutralizador debido a la acción de la sosa
cáustica el pH se incrementa a casi 8, permaneciendo constante en cada uno de los
tanques siguientes (Cuadro 7).
Cuadro 7
Medición de pH en la primera semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
pH
7.00 a.m. 5,16 4,93 7,83 7,71 7,80 7,77
8.00 a.m. 5,12 5,04 7,87 7,94 7,84 7,77
9.00 a.m. 5,37 4,93 8,33 8,01 7,82 7,85
10.00 a.m. 4,97 4,92 7,90 8,00 7,81 7,78
Promedio 5,15 4,96 7,99 7,91 7,82 7,79
32
Otro aspecto investigado durante la primera semana fue la temperatura,
observándose una baja desviación de 0,68°C entre los tanques, es decir que este
parámetro permaneció constante y no presenta mayor variación (Cuadro 8).
Cuadro 8
Medición de temperatura en la primera semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador Tanque de Recuperación
Externo
Hora
Temperatura en °C
7.00 a.m. 26,50 26,00 26,50 25,83 25,63 24,67
8.00 a.m. 27,53 26,63 26,87 26,20 25,67 24,93
9.00 a.m. 26,57 26,63 27,00 26,27 25,80 25,67
10.00 a.m. 26,77 26,43 26,67 25,90 25,43 25,07
Promedio 26,84 26,43 26,76 26,05 25,63 25,08
Seguidamente durante la segunda semana, se observó que la variación
estándar de los caudales por hora fue baja de 2,41GPM, la lavadora presentó reboses
muy elevados de 79,22 GPM y en consecuencia, el tanque ecualizador manejó un
caudal mayor al cual está diseñado (entre 35-40 GPM).
La dosificación de polímero no fue la adecuada según las especificaciones de
la tabla del Anexo B, por lo que hubo una sobredosificación de 0,159 GPM y es
importante señalar que el caudal de agua recuperada proveniente del tanque de
recuperación externo fue de 21,9 GPM, es menor que el de salida de la lavadora de
79,22 GPM, reflejándose grandes pérdidas en la recuperación (Cuadro 9).
Cuadro 9
Medición de caudales en la segunda semana
ESTACIONES
Lavadoras Fosa de
Sump Tanque
Ecualizador Tanque de
Polímeros Tanque
Clarifloculador Tanque de Recuperación
Externo
Hora
Caudal en GPM
7.00 a.m. 81,23 73,10 36,50 0,160 38,63 21,45
8.00 a.m. 75,71 68,13 37,00 0,157 37,15 22,35
9.00 a.m. 79,93 71,93 37,00 0,169 38,72 21,80
10.00 a.m. 80,04 72,03 37,00 0,153 43,98 22,00
Promedio 79,22 71,29 36,87 0,159 39,62 21,9
33
A su vez, la desviación estándar de sólidos totales disueltos entre los tanques
fue alta de 71,44 ppm, pero cabe destacar que los mismos se incrementan
gradualmente en cada uno de los tanques exceptuando el de retención y el tanque de
recuperación externo donde disminuyen paulatinamente, el clarifloculador presentó la
mayor cantidad de sólidos de 520 ppm con respecto a los otros tanques (Cuadro 10).
Cuadro 10
Medición de sólidos totales disueltos en la segunda semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador
Tanque
Neutralizador
Tanque de
Retención
Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Sólidos Totales Disueltos en PPM
7.00 a.m. 333 355 470 464 520 514
8.00 a.m. 350 389 504 481 542 517
9.00 a.m. 348 371 472 458 499 465
10.00 a.m. 351 370 477 463 520 493
Promedio 345 371 481 466 520 497
Por otra parte, la variación del pH por tanque fue baja de 1.18, observándose
que en las lavadoras y el tanque ecualizador al agua posee alto grado de acidez de
5,67 y 5,51 respectivamente, pero en el neutralizador debido a la acción de la sosa
cáustica el pH se incrementa a casi 8, permaneciendo constante en cada uno de los
tanques siguientes (Cuadro 11).
Cuadro 11
Medición de pH en la segunda semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
pH
7.00 a.m. 5,33 5,53 8,02 7,96 7,86 7,79
8.00 a.m. 6,14 5,54 7,88 7,96 7,89 7,83
9.00 a.m. 5,69 5,51 7,96 7,72 7,83 7,86
10.00 a.m. 5,50 5,47 7,95 7,84 7,91 7,84
Promedio 5,67 5,51 7,95 7,87 7,87 7,83
34
Otro parámetro de calidad de agua analizado fue la temperatura, observándose
una baja desviación de 0.51°C entre los tanques, no hubo mayor variación de la
misma por hora y éste permaneció constante en cada uno de ellos (Cuadro 12).
Cuadro 12
Medición de temperatura en la segunda semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Temperatura en °C
7.00 a.m. 25,37 24,37 25,27 24,60 24,57 23,70
8.00 a.m. 26,90 25,67 25,97 25,30 25,23 25,20
9.00 a.m. 26,00 24,67 24,97 24,63 24,57 24,90
10.00 a.m. 25,60 25,23 25,37 24,70 24,57 24,70
Promedio 25,97 24,98 25,39 24,81 24,73 24,63
Consecutivamente en la tercera semana, se observó que la variación estándar
de los caudales por hora fue baja de 1,2 GPM, la lavadora presentó reboses muy altos
y por ende, el tanque ecualizador manejó un caudal mayor al cual está diseñado.
La dosificación de polímero no fue la adecuada según las especificaciones de
la tabla del Anexo B, por lo que hubo una subdosificación en el sistema de 0,108
GPM y es importante señalar que el caudal de agua recuperada proveniente del
tanque de recuperación externo fue de 41 GPM, es menor que el de salida de la
lavadora de 63,17 GPM, reflejándose pérdidas en la recuperación (Cuadro 13).
Cuadro 13
Medición de caudales en la tercera semana
ESTACIONES
Lavadoras Fosa de
Sump Tanque
Ecualizador Tanque de
Polímeros Tanque
Clarifloculador Tanque de
Recuperación Externo
Hora
Caudal en GPM
7.00 a.m. 62,31 56,07 38,25 0,111 36,22 42,5
8.00 a.m. 64,89 58,40 38,25 0,107 36,25 39,8
9.00 a.m. 62,37 56,13 38,25 0,105 36,17 40,3
10.00 a.m. 63,11 56,79 38,25 0,112 34,75 41,4
Promedio 63,17 56,84 38,25 0,108 35,84 41
35
A su vez, la desviación estándar de sólidos totales disueltos entre los tanques
fue alta de 69,6 ppm y los mismos se incrementan gradualmente en cada uno
exceptuando el de retención y el tanque de recuperación externo donde van
disminuyendo, el clarifloculador presentó la mayor cantidad de sólidos de 497 ppm
(Cuadro 14).
Cuadro 14
Medición de sólidos totales disueltos en la tercera semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador
Tanque
Neutralizador
Tanque de
Retención
Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación Externo
Hora
Sólidos Totales Disueltos en PPM
7.00 a.m. 379 331 436 444 481 455
8.00 a.m. 323 359 472 455 496 479
9.00 a.m. 284 388 500 483 526 505
10.00 a.m. 327 348 456 440 484 457
Promedio 328 356 466 455 497 474
Por otro lado, la variación del pH fue baja de 1.30, observándose también que
en las lavadoras y el tanque ecualizador al agua poseen alto grado de acidez, pero en
el neutralizador debido a la acción de la soda cáustica el pH se incrementa a casi 8,
permaneciendo constante en cada uno de los tanques siguientes (Cuadro 15).
Cuadro 15
Medición de pH en la tercera semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador
Tanque
Neutralizador
Tanque de
Retención
Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
pH
7.00 a.m. 4,78 5,62 7,80 8,08 7,93 7,85
8.00 a.m. 5,44 5,52 7,91 8,02 7,94 7,94
9.00 a.m. 5,76 5,11 7,72 7,75 7,88 7,96
10.00 a.m. 5,48 5,28 7,69 7,85 7,93 7,92
Promedio 5,36 5,38 7,78 7,93 7,92 7,92
36
El último parámetro de calidad de agua analizado durante la tercera semana
fue la temperatura, observándose que variación de la misma es de 0,18 °C y además
permaneció constante a través de cada uno de los tanques (Cuadro 16).
Cuadro 16
Medición de temperatura en la tercera semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Temperatura en °C
7.00 a.m. 25,25 25,18 25,08 24,75 24,63 24,73
8.00 a.m. 25,25 25,15 25,13 25,03 24,78 24,95
9.00 a.m. 25,20 25,07 25,23 24,87 24,73 25,07
10.00 a.m. 25,05 25,00 25,13 24,90 24,70 24,80
Promedio 25,19 25,10 25,14 24,89 24,71 24,89
Finalmente durante la cuarta semana, se observó que la variación estándar de
los caudales por hora fue baja de 7,26 GPM, la lavadora presentó reboses altos de
67,47 GPM y por ende, el tanque ecualizador manejó un caudal alto para el cual está
diseñado (entre 35-40 GPM), situación que se presentó de igual manera para las
semanas anteriores (Cuadro 17).
La dosificación de polímero fue de 0,133 GPM y es la adecuada según las
especificaciones de tabla del Anexo B, por lo que no hubo sobredosificación o
subdosificación como se presentó en las semanas anteriores.
Cuadro 17
Medición de caudales en la cuarta semana
ESTACIONES
Lavadoras Fosa de
Sump Tanque
Ecualizador Tanque de
Polímeros Tanque
Clarifloculador Tanque de
Recuperación Externo
Hora
Caudal en GPM
7.00 a.m. 58,23 52,40 37,33 0,132 37,32 40,55
8.00 a.m. 75,58 68,02 37,33 0,123 35,69 38,60
9.00 a.m. 66,23 59,60 39,50 0,160 37,69 39,52
10.00 a.m. 69,87 62,88 39,50 0,119 37,22 39,73
Promedio 67,47 60,72 38,41 0,133 36,98 39,6
37
Así mismo, la desviación estándar de sólidos totales disueltos entre los
tanques fue alta de 41,99 ppm y cabe destacar que se incrementan progresivamente en
cada uno de los tanques y en el tanque de recuperación externo se presentó la mayor
cantidad de sólidos de 350 ppm (Cuadro 18).
Cuadro 18
Medición de sólidos totales disueltos en la cuarta semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador
Tanque
Neutralizador
Tanque de
Retención
Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Sólidos Totales Disueltos en PPM
7.00 a.m. 261 245 325 342 336 398
8.00 a.m. 254 250 298 302 322 352
9.00 a.m. 238 247 309 320 335 321
10.00 a.m. 247 269 319 325 335 329
Promedio 250 253 313 322 332 350
Por otra parte, la variación del pH por tanque fue baja de 1.18, observándose
que en las lavadoras y el tanque ecualizador al agua poseen alto grado de acidez de
5,67 y 5,66 respectivamente, pero en el neutralizador debido a la acción de la sosa
cáustica el pH se incrementa a casi 8, permaneciendo constante en cada uno de los
tanques siguientes (Cuadro 19).
Cuadro 19
Medición de pH en la cuarta semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador
Tanque
Neutralizador
Tanque de
Retención
Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
pH
7.00 a.m. 5,69 5,78 8,13 8,27 8,01 7,95
8.00 a.m. 5,56 5,56 7,79 7,84 7,98 7,93
9.00 a.m. 5,77 5,45 7,88 7,75 7,88 7,96
10.00 a.m. 5,68 5,83 7,79 7,95 8,08 8,01
Promedio 5,67 5,66 7,90 7,95 7,99 7,96
38
Por último, la desviación estándar de la temperatura fue de 0,24 °C por lo que
no hubo mayor variación de la misma por hora y además permaneció constante en
cada uno de los tanques (Cuadro 20).
Cuadro 20
Medición de temperatura en la cuarta semana
ESTACIONES
Lavadoras Tanque
Ecualizador Tanque
Neutralizador Tanque de
Retención Tanque
Clarifloculador
Tanque de
Recuperación
Externo
Hora
Temperatura en °C
7.00 a.m. 25,40 25,08 24,95 24,88 24,90 24,50
8.00 a.m. 25,50 25,05 25,71 25,50 24,90 25,08
9.00 a.m. 25,20 25,17 25,40 24,87 24,83 25,07
10.00 a.m. 25,30 25,13 25,53 24,99 24,70 24,83
Promedio 25,35 25,10 25,40 25,06 24,83 24,87
Analizando los datos presentados en las tablas anteriores, se puede señalar que
durante las cuatro semanas los reboses en las lavadoras fueron elevados en un rango
de 50-80 GPM, a su vez hubo una sobredosificación y subdosificación de polímero en
la segunda y tercera de 0,159 y 0,108 GPM respectivamente.
También, los sólidos se incrementaron de manera paulatina en cada uno de los
tanques exceptuando el de retención y el tanque de recuperación externo donde se
observó que los sólidos disminuyen. Por último, el pH se mantuvo en su etapa más
ácida en las lavadoras y en el tanque ecualizador y la temperatura fue constante en
cada uno de los tanques.
Otro parámetro de calidad de agua que requirió de análisis fue la Demanda
Química de Oxígeno (DQO), el cual es un parámetro de funcionamiento del tanque
clarifloculador y es uno de los indicadores de la eficiencia del mismo.
En el Cuadro 21, se presentan los datos obtenidos mediante el análisis de
laboratorio de las muestras de agua recolectadas a la entrada del tanque
clarifloculador y salida de éste último y de la lavadora.
Es de suma importancia señalar que tanto en el primer y el segundo muestreo
del análisis de la Demanda Química de Oxígeno, los datos aumentan al pasar por cada
39
uno de los tanques señalados y alcanza su valor máximo en el tanque clarifloculador
de 410 ppm, lo que se infiere que este hecho se debe al incremento de los sólidos
totales disueltos que también alcanza su mayor punto en el mismo tanque. Los
valores arrojan que la eficiencia de remoción del tanque clarifloculador de la
Demanda Química de Oxígeno el del cero por ciento.
Cuadro 21
Medición de Demanda Química de Oxígeno
Muestreo Salida de
la
Lavadora
Entada del
Tanque
Clarifloculador
Salida del
Tanque
Clarifloculador
Rango de
Eficiencia de
Remoción de DQO
Valor Actual
DQO en ppm
1 340 380 410 30% - 60% 0%
2 290 320 410 30% - 60% 0%
Una vez analizados los parámetros de calidad de las aguas, se presenta en los
Cuadros 22, 23, 24 y 25 la relación entre la variabilidad de la calidad del agua y los
parámetros de funcionamiento de los equipos establecidos en el Manual de
Funcionamiento de Planta de Tratamiento de Efluentes Domínguez Continental S.A.
Al examinar los cuadros, es importante destacar que para las cuatro semanas
los caudales de las lavadoras se exceden del rango, es decir son muy altos y en
consecuencia, el flujo de agua residual que va hacia el tanque ecualizador es mayor al
caudal de diseño, éste se llena rápidamente presentando altos reboses y
consecuentemente los frecuentes derrames.
Por otro lado, la dosificación de polímero durante las semanas 2 y 3 no fue la
adecuada, presentándose una sobredosificación y subdosificación respectivamente
como se señaló también en el muestreo del tablero de damas presentando.
A su vez, la eficiencia de remoción de sólidos disueltos totales del tanque
clarifloculador es del 0 por ciento, ya que los sólidos no disminuyen sino que se van
incrementando gradualmente, pero es importante señalar que los niveles de los
mismos están dentro del rango permisible establecido por el Ministerio del Ambiente.
40
Por último, se observa que los parámetros estudiados para el tanque
ecualizador, neutralizador y tanque de recuperación externo están dentro de los
límites y rangos permisibles.
Cuadro 22
Relación entre la variabilidad de la calidad del agua y los parámetros de
funcionamiento de los equipos para la primera semana
Equipo Parámetro Rango
Valor
Actual Observación
pH Mínimo 2 5,15 Cumple
Lavadoras
Caudal (GPM) Máximo 10 54,03 No cumple
pH Mínimo 2 4,96 Cumple
Tanque Ecualizador
Caudal (GPM) 35-40 39,15 Cumple
Tanque Neutralizador pH 7-8,5 7,99 Cumple
Tanque de Polímero Caudal (GPM) 0,117-0,156 0,126 Cumple
Tanque Clarifloculador Eficiencia de
Remoción de Sólidos
Totales Disueltos 80% a 90% 0% No Cumple
Sólidos Totales
Disueltos 1600 ppm 475 Cumple
Tanque de
Recuperación Externo
pH Mínimo 6,0 y
máximo 8,5 7,79 Cumple
41
Cuadro 23
Relación entre la variabilidad de la calidad del agua y los parámetros de
funcionamiento de los equipos para la segunda semana
Equipo Parámetro Rango
Valor
Actual Observación
pH Mínimo 2 5,67 Cumple
Lavadoras
Caudal (GPM) Máximo 10 79,22 No cumple
pH Mínimo 2 5,51 Cumple
Tanque Ecualizador
Caudal (GPM) 35-40 36,87 Cumple
Tanque Neutralizador pH 7-8,5 7,95 Cumple
Tanque de Polímero Caudal (GPM) 0,117-0,156 0,159 No Cumple
Tanque Clarifloculador
Eficiencia de
Remoción de Sólidos
Totales Disueltos
80% a 90% 0% No Cumple
Sólidos Totales
Disueltos 1600 ppm 497 Cumple
Tanque de
Recuperación Externo
pH Mínimo 6,0 y
máximo 8,5 7,83 Cumple
42
Cuadro 24
Relación entre la variabilidad de la calidad del agua y el parámetro de
funcionamiento de los equipos para la tercera semana
Equipo Parámetro Rango
Valor
Actual Observación
pH Mínimo 2 5,36 Cumple
Lavadoras
Caudal (GPM) Máximo 10 63,17 No cumple
pH Mínimo 2 5,38 Cumple
Tanque Ecualizador
Caudal (GPM) 35-40 38,25 Cumple
Tanque Neutralizador pH 7-8,5 7,78 Cumple
Tanque de Polímero Caudal (GPM) 0,117-0,156 0,108 No Cumple
Tanque Clarifloculador
Eficiencia de
Remoción de Sólidos
Totales Disueltos
80% a 90% 0% No Cumple
Sólidos Totales
Disueltos 1600 ppm 474 Cumple
Tanque de
Recuperación Externo
pH Mínimo 6,0 y
máximo 8,5 7,92 Cumple
43
Cuadro 25
Relación entre la variabilidad de la calidad del agua y el parámetro de
funcionamiento de los equipos para la cuarta semana
Equipo Parámetro Rango
Valor
Actual Observación
pH Mínimo 2 5,67 Cumple
Lavadora
Caudal (GPM) Máximo 10 67,47 No cumple
pH Mínimo 2 5,66 Cumple
Tanque Ecualizador
Caudal (GPM) 35-40 38,41 Cumple
Tanque Neutralizador pH 7-8,5 7,90 Cumple
Tanque de Polímero Caudal (GPM) 0,117-0,156 0,133 Cumple
Tanque Clarifloculador
Eficiencia de
Remoción de Sólidos
Totales Disueltos
80% a 90% 0% No Cumple
Sólidos Totales
Disueltos 1600 ppm 350 Cumple
Tanque de
Recuperación Externo
pH Mínimo 6,0 y
máximo 8,5 7,96 Cumple
44
Tormentas de Ideas
Esta técnica se llevó a cabo mediante una reunión con el personal que labora
en el departamento de aseguramiento de la calidad, para recopilar información de tipo
verbal. Además gracias a ésta, se elaboró el diagrama causa - efecto, para visualizar
esquemáticamente las causas de los problemas operativos que se han venido
presentando en la planta de efluentes.
Diagrama Causa-Efecto
En base a lo obtenido en la tormenta de ideas, se procedió a realizar un
diagrama causa - efecto el cual permite recabar las posibles causas de los problemas
operativos presentes en la planta de efluentes, estos son datos útiles para una variedad
del proceso de toma de decisiones.
Este instrumento expresa de manera precisa y concisa las conclusiones
alcanzadas en la tormenta de ideas de manera gráfica, permitiendo así el alcance, las
suposiciones, la descripción de la calidad de los datos, la metodología y los resultados
acerca de la problemática operativa de la planta de efluentes sean transparentes.
En el Cuadro 26, se detalla la tabla de datos de causas para la elaboración del
diagrama causa-efecto (Gráfico 5).
Técnica del Grupo Nominal
Esta técnica facilitó la generación de ideas y el análisis de los problemas, a su
vez se cristalizaron las opiniones del grupo equilibrando la participación lo cual
permitió llegar rápidamente a un consenso e hizo posible que el análisis se llevara a
cabo de un modo altamente estructurado, permitiendo que al final de la reunión se
alcancen un buen número de las conclusiones sobre los problemas planteados.
45
46
En el Cuadro 27, se presentan las causas con las respectivas letras asignadas
las cuales facilitaron el uso de la técnica durante la valoración realizada por cada
miembro del grupo estableciendo una puntuación a cada elemento de la lista.
Cuadro 26
Tabla de datos de causas de los derrames en el tanque ecualizador
Causas principales Causas Secundarias
Instrumentos de Control
Insuficientes
Mal localizados
No adecuados
Mano de Obra Mano de obra no calificada
Falta motivación
Mantenimiento Falta de purgas en el sistema
Equipos deteriorados
Maquinaria Algunos equipos son obsoletos
Controles Altos reboses de las lavadoras
Falta de balance de efluentes en el sistema
DERRAMES EN EL
TANQUE
ECUALIZADOR
47
Altos reboses en
las lavadoras
Controles
Equipos no
adecuados
3
Instrumentos de Control
Maquinaria
Mano de Obra
Mantenimiento
Equipos deteriorados
Falta de purgas en el sistema
Equipos Obsoletos
Insuficiencia de
Instrumentación
y
Control
Falta de
motivación
Localización Inadecuada
No adecuados
Mano de obra no
calificada
Falta de balance de
efluentes en el
sistema
1
5
4
Gráfico 5. Diagrama Causa-Efecto
2
Cuadro 27
Tabla de codificación de causas de los derrames en el tanque ecualizador
Causas Letras
Insuficientes
Mal localizados
No adecuados
Mano de obra no calificada
Falta motivación
Falta de purgas en el sistema
Equipos deteriorados
Algunos equipos son obsoletos
Altos reboses de las lavadoras
Falta de balance de efluentes en el sistema
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
Luego de la valoración realizada por cada miembro del grupo, se reescriben
los elementos en orden de prioridad de acuerdo las ponderaciones más altas obtenidas
y se procede a calcular el porcentaje individual y acumulado (Cuadro 28).
Cuadro 28
Ponderación de las causas de los derrames del tanque ecualizador
Causa Total % Individual % Acumulado
I 54 16,8 16,82
J 48 14,9 31,77
H 42 13,0 44,85
A 41 12,7 57,63
G 36 11,2 68,84
F 32 9,96 78,81
E 21 6,54 85,35
C 18 5,60 90,96
D 15 4,67 95,63
B 14 4,36 100
Total 321 100
48
Diagrama de Pareto
Este instrumento de análisis permitió determinar la causa principal del
problema permitiendo establecer prioridades, de las dificultades planteadas se tienen
muchas raíces pero el diagrama de Pareto ayudó a separar gráficamente los aspectos
significativos de manera tal de que se sepa dónde dirigir los esfuerzos para mejorar.
Analizando el Gráfico 6, se detectó que el 80 por ciento de las causas del
problema son: la falta de balance de efluentes, los altos reboses de las lavadoras,
equipos obsoletos y deteriorados, la insuficiencia de instrumentos de control y la falta
de purgas en el sistema, por lo que es importante utilizar los recursos necesarios para
llevar acabo acciones correctivas sobre estas causas sin malgastar esfuerzos.
0
50
100
150
200
250
300
IJHAGFECDB
Causas
Frecuencia
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Porcentaje
Gráfico 6. Diagrama de Pareto
49
50
Caja Negra
En la descripción del sistema de representación caja negra, se utilizó la técnica
de observación directa la cual facilita el levantamiento de la información y determina
las entradas y salidas del sistema.
Se realizó una representación gráfica de la caja negra la cual indica la entrada
principal (agua residual proveniente del proceso productivo, sosa cáustica, polímero
anódico Lipesa 727), las salidas circunstanciales (reboses, agua vertida en las redes
cloacales, lodo) y la salida principal (agua recuperada).
En el Gráfico 7, se visualiza detalladamente estas entradas y salidas del
proceso de tratamiento de aguas en la planta de efluentes.
De igual manera, se realizaron cajas negras para cada uno de los equipos
detallando las entradas, salidas, los caudales máximos y mínimos calculados durante
las cuatro semanas de muestreo (Gráficos 8,9,10,11,12 y 13).
PROCESO DE RECUPERACIÓN DE AGUA
PROCESO DE
TRATAMIENTO DE
AGUAS
Agua residual
Soda cáustica
Polímero aniónico Lipesa 727
Fangos
Reboses
Redes cloacales
Agua Recuperada
RESTRICCIONES:
Subdosificación o sobredosificación de polímero
Exceso de rebose en las lavadoras
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
Gráfico 7. Diagrama Caja Negra de la Planta de Efluentes
51
LAVADORAS
Agua de HidroLara
Agua Recuperada
Caudal mínimo = 59,43 GPM
Caudal máximo = 87,14 GPM
Redes cloacales
Agua Residual
Caudal mínimo = 54,03 GPM
Caudal máximo = 79,22 GPM
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
RESTRICCIONES:
Exceso de reboses en las lavadoras
Gráfico 8. Diagrama Caja Negra de las Lavadoras.
52
FOSA DE SUMP
Agua Residual
Caudal mínimo = 54,03 GPM
Caudal máximo = 79,22 GPM
Agua Residual
Caudal mínimo = 48,63 GPM
Caudal máximo = 72,29 GPM
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
Gráfico 9. Diagrama Caja Negra de la Fosa de Sump
53
TANQUE
ECUALIZADOR
Agua Residual
Caudal mínimo = 54,03 GPM
Caudal máximo = 79,22 GPM
Redes cloacales
Agua Ecualizada
Caudal mínimo = 36,87 GPM
Caudal máximo = 39,15 GPM
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
RESTRICCIONES:
Exceso de reboses en el tanque ecualizador
Gráfico 10. Diagrama Caja Negra del Tanque Ecualizador
54
TANQUE
NEUTRALIZADOR,
DE RETENCIÓN,
CLARIFLOCULADOR
Agua Ecualizada
Soda Cáustica
Caudal mínimo = 36,87 GPM
Caudal máximo = 39,15 GPM
Reboses
Agua Clarifloculada
Caudal mínimo = 35,84 GPM
Caudal máximo = 39,62 GPM
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
RESTRICCIONES:
Exceso de dosificación de soda cáustica
Exceso de dosificación de polímero
Gráfico 11. Diagrama Caja Negra del Tanque Neutralizador, de Retención y Clarifloculador
55
TANQUE DE POLÍMERO
90,35 galones de agua
346 gramos de Lipesa 727 Polímero
Caudal mínimo = 0,108 GPM
Caudal máximo = 0,159 GPM
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
Gráfico 12. Diagrama Caja Negra del Tanque de Polímero
56
57
TANQUE DE
RECUPERACIÓN
EXTERNO
Agua Clarifloculada
Caudal mínimo = 35,84 GPM
Caudal máximo = 39,62 GPM
Reboses
Agua Recuperada
Caudal mínimo = 21,9 GPM
Caudal máximo = 41,0 GPM
ENTRADAS PRINCIPALES SALIDAS PRINCIPALES
RESTRICCIONES:
Restos de polímero en el tanque de
recuperación externo
Gráfico 13. Diagrama Caja Negra del Tanque de Recuperación Externo
CAPÍTULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
Luego de realizar la investigación correspondiente en la Planta de Efluentes
de la empresa Domínguez Continental S.A. y después de haber cumplido el análisis
de los resultados expuestos en el capítulo anterior, se observa que la organización
presenta debilidades en cuanto a la eficiencia de remoción y control de sólidos, así
como de balance de efluentes.
El análisis obtenido al determinar experimentalmente la variabilidad de la
calidad del agua proveniente del proceso productivo y la relación con los parámetros
de funcionamiento de plantas de tratamiento de efluentes permite concluir lo
siguiente:
1. Los reboses de las lavadoras son muy elevados entre 50-80 GPM por lo
que el caudal de entrada del tanque ecualizador es mayor que el de salida y el de
diseño (35-40 GPM).
2. El caudal de entrada en el tanque ecualizador es mayor al caudal de salida,
por lo que se llena más rápido y ocurren los frecuentes derrames.
3. La dosificación de polímero no es adecuada debido a las fallas presentes en
la bomba dosificadora lo que ocasiona sobredosificación y subdosificación en el
sistema.
4. El agua recuperada presenta restos de polímero cuando se sobredosifica el
sistema.
5. Los sólidos se incrementan a través de cada uno de los tanques y alcanza el
valor máximo de 525 ppm en el tanque clarifloculador en la primera semana.
58
6. La Demanda Química de Oxígeno se incrementa en cada uno de los
tanques y alcanza el valor máximo de 410 ppm en el tanque clarifloculador.
Recomendaciones
Luego de investigar y analizar la situación actual en la planta de efluentes y
después de determinar la carencia de un modelo de cálculo que estime la variabilidad
de la calidad del agua y con las conclusiones elaboradas acerca de las ineficiencias
operativas encontradas que inciden negativamente, se sugieren una series de
recomendaciones a la empresa las cuales permitirán optimizar el funcionamiento de la
planta de efluentes.
Con respecto al análisis obtenido al determinar experimentalmente la
variabilidad de la calidad del agua proveniente del proceso productivo y la relación
con los parámetros de funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales
permite recomendar lo siguiente:
1. Hacer un balance de flujos en las lavadoras a fin de minimizar el consumo
de agua.
2. Adquirir una nueva bomba dosificadora de polímero que se ajuste a las
necesidades de sistema.
3. Diseñar un lazo de control que permita controlar la dosificación en el
tanque de polímeros.
4. Situar medidores adecuados a la salida del tanque ecualizador,
clarifloculador y a la entrada de las lavadoras.
5. Realizar una evaluación de metales en cada uno de los tanques para
estudiar el incremento de los Sólidos Totales Disueltos y la Demanda Química de
Oxígeno.
6. Aplicar el modelo de cálculo propuesto en el presente proyecto.
Respecto al modelo de cálculo a implantar en la empresa se recomienda:
59
1. Incentivar al personal en cuanto a los beneficios de implantar el modelo de
cálculo que estime la variabilidad de la calidad del agua propuesto en esta
investigación.
2. Adiestrar al personal en cuanto al manejo del modelo de cálculo.
3. Mantener la comunicación entre los departamentos de la empresa acerca de
la aplicación y seguimiento del modelo de cálculo a implantar, como también de los
beneficios que se logren en la optimización del funcionamiento de la planta de
efluentes.
4. Mantener la experiencia científica y técnica sobre la temática calidad del
agua y el impacto en la industria.
60
CAPÍTULO VI
PROPUESTA
Introducción
Una vez determinadas y analizadas las debilidades e ineficiencias operativas
en la planta de efluentes, se lleva a cabo el diseño de un modelo de cálculo para la
estimación de la variabilidad de la calidad del agua proveniente del proceso
productivo y así optimizar el funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas
residuales.
Con la implementación de este modelo, la empresa logrará un control de los
sólidos totales disueltos y estimará los mismos, para así incrementar la eficiencia de
la planta de efluentes.
Objetivo
Diseñar un modelo de cálculo para la estimación de la variabilidad de la
calidad del agua proveniente del proceso productivo en la optimización del
funcionamiento de plantas de tratamiento de aguas residuales.
Justificación
Algunos problemas de la contaminación se atribuye directamente a las
deficiencias de operación, mantenimiento y a la falta de los debidos incentivos para
alentar la conservación y recuperación del recurso. Las mejoras en la eficiencia
operativa y en la recuperación de recursos producen altos rendimientos y beneficios
61
desde el punto de vista económico para las empresas.
La calidad del agua se ve alterada en la industria luego de un proceso
productivo y los impactos sobre ella deben ser evaluados, la forma más adecuada son
los modelos de calidad de aguas.
Los modelos de calidad de aguas, permiten simular condiciones actuales y
futuras, de tal manera, que es posible representar escenarios que anticipen las
variaciones que sufrirán los diversos índices o parámetros del efluente en estudio.
Los modelos de calidad de aguas tienen por finalidad determinar las nuevas
concentraciones de contaminantes del efluente en cada punto y a lo largo del lapso de
interés, cuando las condiciones de modificación y el estado primitivo son conocidas.
Estructura
Para evaluar planes alternativos de ingeniería para el control y manejo de la
calidad del agua en la industria, pueden emplearse modelos matemáticos que
relacionen parámetros de la calidad de agua con alguna variable de la producción que
produzca alteración de la misma.
Los diversos grados de tratamiento, la reubicación de los puntos de descarga
de aguas residuales o el aumento de los flujos mínimos, constituyen algunas de las
alternativas de control, cuya influencia sobre la calidad del agua puede evaluarse
mediante la aplicación de los modelos matemáticos de calidad del agua.
Los modelos de cálculo también pueden ayudar a evaluar el mejoramiento de
la calidad del agua mediante la eliminación de diferentes componentes de los
contaminantes, Baecheler (2005).
De acuerdo a lo anterior, se establece que un modelo de cálculo es la herramienta
adecuada para la predicción del comportamiento de la calidad del agua en una planta de
efluentes de cualquier industria.
Para que un modelo de calidad de aguas pueda ser aplicado confiablemente y
para la estimación de las condiciones de los diversos parámetros, tiene que cumplir
62
obviamente con la condición básica de reproducir aceptablemente las condiciones
actuales.
El objetivo primario del desarrollo de este modelo de cálculo, es producir una
herramienta que tenga la capacidad de simular el comportamiento de los parámetros de
calidad del agua, alterados durante los procesos productivos de las industrias.
El desarrollo de esta herramienta para simular el comportamiento del prototipo,
se hace aplicando un modelo matemático, producto de tres fases generales:
1. Representación conceptual.
2. Representación funcional.
3. Representación computacional.
El desarrollo de un modelo de calidad de aguas, así como de cualquier otro, debe
seguir las etapas que se muestran en el Gráfico 14.
Representación Conceptual
Comprendió una idealización gráfica del modelo de calidad de aguas, donde se
consideró la descripción de las propiedades que van a ser modeladas y las interelaciones
entre las partes.
Durante esta fase, se cumplieron dos etapas: la especificación del problema y la
construcción teórica la cual comprende los antecedentes y la revisión bibliográfica
relacionada al modelo de cálculo.
Representación Funcional
Vinculó las características físicas y procesos en sets de ecuaciones matemáticas.
Esto implica la definición precisa de cada variable y sus relaciones con todas las otros
parámetros que caracterizan el modelo o sus relaciones entrada-salida.
En esta fase se define el parámetro de calidad de agua que caracteriza al modelo
y las variables que serán manejadas a fin de simular y estimar el comportamiento del
mismo.
63
Teoría
General
Construcción
Teórica
Datos de
Diseño
Datos de
Laboratorio
Especificación del
problema
Especificación
Numérica
Resultados
Calculados
Calibración
del Modelo
Verificación del
Modelo
Gráfico 14. Etapas en el desarrollo de un modelo de calidad de agua. Tomado de
Baecheler (2005).
Representación Computacional
Es el proceso por el cual el modelo funcional es traducido a fórmulas
matemáticas y procedimientos computacionales requeridos para la solución del
problema.
En esta fase se cumplieron las etapas de calibración y verificación del modelo
de cálculo para que éste sea aplicado confiablemente, ya que para predecir los estados
de los parámetros tiene que cumplir con la condición básica de reproducir
aceptablemente las condiciones actuales.
64
El modelo de cálculo consiste en una ecuación que relaciona las toneladas
producidas y los sólidos totales disueltos determinados experimentalmente para el día
correspondiente de producción.
También, se empleó el programa estadístico SPSS Versión 11.5 el cual
proporcionó la ecuación para estimar los niveles de sólidos totales disueltos para los
siguientes meses según la producción planificada.
En el Cuadro 29, se observan los días de muestreo, la producción y los sólidos
disueltos totales determinados.
Cuadro 29
Relación de los sólidos totales disueltos con la producción diaria
Día Toneladas ppm
25-Enero 21 612
26-Enero 18 310
27- Enero 15 530
28- Enero 8 390
29- Enero 20 610
30- Enero 18 350
31- Enero 6 335
01-Febrero 19 564
02- Febrero 14 499
03- Febrero 10 634
04- Febrero 11 481
05- Febrero 13 460
06- Febrero 11 470
09- Febrero 10 634
10- Febrero 13 498
11- Febrero 14 430
14- Febrero 4 308
15- Febrero 11 632
16- Febrero 14 540
17- Febrero 7 338
18- Febrero 5 330
21- Febrero 10 269
22- Febrero 16 320
23- Febrero 13 490
24- Febrero 9 399
25- Febrero 17 344
Nota. Elaborado con datos obtenidos experimentalmente.
65
En el Cuadro 30, se observan los diferentes valores de significación para cada
una de las tendencias o curvas estimadas, la más confiable será aquella que tenga un
valor de significación menor o igual a 0.050, Chapra y Canale (1993).
Cuadro 30
Niveles de Significación
Variable Dependiente
Variable Independiente
Tendencia Significación
Lineal 0,092
Logarítmica 0,051
Cuadrática 0,159
Sólidos Totales Disueltos Producción
Exponencial 0,089
Nota. Elaborado con datos obtenidos del Programa Estadístico SPSS.
En el Gráfico 15, se aprecian las diferentes curvas estimadas para los datos
calculados.
Toneladas por día
3020100
700
600
500
400
300
200
Gráfico 15. Curvas Estimadas. Elaborado con programa estadístico SPSS.
ppm
Observada
Lineal
Logarítmico
Cuadrátic o
Exponencial
66
El procesamiento estadístico demostró que la selección existente entre la
producción y los sólidos totales disueltos presenta una correlación logarítmica del
tipo y = 106,73Ln(x) + 191,06, la cual mostró mejor valor de significación de 0,051.
En el Gráfico 16, se observa tendencia del tipo logarítmica y la ecuación
correspondiente a la curva estimada.
y = 106,73Ln(x) + 191,06
0
100
200
300
400
500
600
700
0 5 10 15 20 25
Producción (Ton)
Sólidos totales disueltos
(p p
m
)
Gráfico 16. Tendencia Logarítmica. Elaborado con el programa Excel.
Una vez determinada la ecuación y con la planificación de la producción para
la primera quincena del mes de junio, se estimaron las variaciones de los sólidos
totales disueltos (Cuadro 31).
67
Cuadro 31
Estimación de sólidos disueltos diarios
FECHA PRODUCCIÓN (ton) SÓLIDOS DISUELTOS(ppm)
01-Jun-05 14 473
02-Jun-05 13 465
03-Jun_05 8 413
06-Jun_05 9 426
07-Jun_05 7 399
08-Jun_05 20 511
09-Jun_06 15 480
10-Jun_07 13 465
13-Jun_08 11 447
14-Jun_09 14 473
15-Jun_10 19 505
16-Jun_11 13 465
17-Jun_12 21 516
Conclusiones del Análisis del Modelo de Cálculo
Del modelo de cálculo diseñado para la estimación de los sólidos totales
disueltos se concluye lo siguiente:
1. Un modelo de cálculo es la herramienta adecuada para la predicción del
comportamiento de la calidad del agua en una planta de efluentes de cualquier industria.
2. El procesamiento estadístico demostró que la selección existente entre la
producción y los sólidos totales disueltos presenta una correlación logarítmica del
tipo y = 106,73Ln(x) + 191,06, la cual mostró mejor valor de significación de 0,051.
3. La curva se ajusta al comportamiento experimental.
4. La ecuación matemática estima los niveles de sólidos que la planta debe
soportar.
5. En las etapas de calibración y verificación del modelo de cálculo se
demostró la confiabilidad de la aplicación, la estimación de sólidos disueltos para el
mes de producción planificada se ajusta a las variaciones calculadas
experimentalmente.
68
El modelo de cálculo planteado tendrá la utilidad de estimar los sólidos totales
disueltos que la planta pueda soportar y permita tomar las acciones para ajustar al
parámetro según los valores adecuados, por lo que es una herramienta fundamental
para la optimización de plantas de tratamientos de agua.
69
REFERENCIAS
Arboleda, J. (2000). Teoría y Práctica de la Purificación del Agua. Bogotá: McGraw-
Hill.
Balestrini, M. (1987). Procedimientos Técnicos de la Investigación documental.
Caracas: Editorial Panapo.
Baecheler, J. (2005). Calidad del Agua en Espacios Naturales: Impacto y
Modelación. Disponible: http://eias.utalca.cl/Seminario/Resumenes/Jvargas.doc
[Consulta: 2005, Marzo 25].
Calvo, L. (2004). Procesos en la Depuración y Regeneración de Aguas Residuales.
Disponible:http://www2.cbm.uam.es/jalopez/personal/SeminariosVarios/ERARtex
to.htm [Consulta: 2004, Octubre 10].
Chapra, S. y Canale, R. (1993). Métodos Numéricos para Ingenieros. Bogotá:
McGraw-Hill.
Engels, A. (2000). Sistema de Tratamiento de aguas Industriales de una empresa
fabricante de cilindros contenedores de GLP. Trabajo de Grado no publicado.
Universidad Nacional Experimental Politécnica, Barquisimeto.
FOMIPYME. (2005). Sistema de Gestión Del Agua – SIGA. Disponible:
http://www.cnpml.org-html [Consulta: 2005, Marzo 10].
Gaceta Oficial de la República de Venezuela N° 5.021 Extraordinario Decreto N°
883. (1995). Caracas.
INFRAECO. (2004). Parámetros Más Utilizados Sobre La Calidad Del Agua.
Disponible: http://www.infraeco.es/traca.htm [Consulta: 2004, Octubre 15].
Ingeniería de Aguas Residuales: Tratamiento, Vertido y Reutilización. Metcalf &
Eddy (Volumen I) 1996. México: McGraw-Hill.
Ishikawa, K. (1994). Introducción al Control de Calidad. España: Editorial Díaz de
Santos. S.A.
Laín, M. (2003). Mejoras en el sistema de aprovisionamiento de agua tratada para el
proceso de envasado aséptico en una empresa de alimentos. Trabajo de Grado no
publicado. Universidad Nacional Experimental Politécnica, Barquisimeto.
70
Lameda, M. (2001). Evaluación del diseño de Planta de Tratamiento de Efluentes de
la Empresa Kraft Foods Venezuela. Trabajo de Grado no publicado. Universidad
Nacional Experimental Politécnica, Barquisimeto.
Manual de Funcionamiento de Plantas de Efluentes. Domínguez Continental S.A.,
Barquisimeto.
Manual del Agua: Su naturaleza, tratamiento y Aplicaciones. Nalco Chemical
Company (Tomo I) 1996. México: McGraw-Hill.
Rigola. M. (1989). Tratamiento de Aguas Residuales: Aguas de Proceso y
Residuales. España: Boixareu Editores.
Rodríguez, W. (2004). Herramientas Estadísticas para el Control Estadístico de los
Procesos. Universidad Yacambú, Barquisimeto.
Romero, A. (1994). Acuitratamiento por Lagunas de Estabilización. Colombia:
Tercer Mundo Editores.
Sampieri, R. (1998). Metodología de la Investigación. Bogotá: McGraw-Hill.
71
ANEXO A
DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
72
Fosa de Sump: Depósito el cual recibe el agua proveniente de las lavadoras,
sirviendo también como trampa de grasa.
Lavadoras: Unidades encargadas de la remoción de trazas de aluminio provenientes
de las transformaciones, sulfatos, fluoruros, cloruros, hierro y aceites debido al uso de
lubricantes.
Tanque Clarifloculador: Unidad de tipo físico-químico donde por adición de
químicos (coagulantes y floculantes) se logra eliminar del agua materias suspendidas
y coloidales.
Tanque de recuperación interno: Unidad la cual almacena agua proveniente del
tanque clarifloculador y la envía por bombeo al tanque de recuperación externo de
agua tratada.
Tanque de Polímero: Unidad con aspa central la cual almacena el polímero que será
suministrado al tanque clarifloculador.
Tanque de Retención: Unidad la cual retiene el agua neutralizada.
Tanque de Sosa Cáustica: Unidad encargada de almacenar la solución de hidróxido
de sodio (NaOH).
Tanque Ecualizador: Unidad que se utilizar para homogeneizar la variación de la
calidad del efluente.
Tanque Neutralizador: Tanque con aspa central, neutraliza mediante la sosa
cáustica el agua proveniente del ecualizador.
73
ANEXO B
DOSIFICACIÓN DE POLÍMERO EN POLVO
74
DOSIFICACIÓN DE POLÍMERO EN POLVO
Flujo de Agua
Neutralizada
(GPM)
Horas de
Trabajo
Polímero en
Polvo
(gramos)
Galones de
Agua
Flujo de
Polímero
(GPM)
8 163 43
16 326 86
15
24 500 130
0,60
8 220 58
16 436 115
20
24 654 173
0,78
8 327 83
16 654 173
30
24 981 259
0,117
8 436 115
16 872 230
40
24 1310 346
0,156
75
CURRÍCULUM VITAE
76
DATOS PERSONALES
Apellidos y Nombres
Cédula de Identidad Nacionalidad
Estado Civil
Barrera Roberti Vanessa
V- 16.324.524 Venezolana Soltera
Fecha y Lugar de Nacimiento
Dirección de Habitación Teléfono
27 de Marzo de 1983
Barquisimeto, Edo. Lara Urbanización “El Pedregal I” conjunto residencial
“La Ciudadela” Casa Nro 43
(0416) 3511836
(0251) 2545416
Vaneb27@hotmail.com
ESTUDIOS REALIZADOS
Formación Académica
Educación Superior: Universidad Yacambú.
Educación Diversificada: Newport Middle-
High School
Educación Diversificada: U.E Colegio las
Colinas.
Educación Básica: U.E Colegio las Colinas.
Educación Primaria: U.E Colegio las
Colinas.
Fecha
2001-2005
-------------
--------------
--------------
Lugar
Barquisimeto Edo. Lara
Barquisimeto Edo. Lara
Barquisimeto Edo. Lara
Especialidad
Estudiante universitario del 9no
Semestre de Ingeniería Industrial
de la Universidad Yacambú
Barquisimeto Edo. Lara
FORMACIÓN COMPLEMENTARIA
Programa de intercambio estudiantil (Youth For Understerching).
Centro recapacitación Profesional MICRONET. Curso de AUTOCAD I.
Reconocimiento académico. Cursante del sexto semestre de la carrera programa ingeniería
industrial, por haber obtenido un promedio de 17.81 ptos.
Seminario de higiene y seguridad industrial “Estimulo a la mayor productividad” (12 h).
Año
1999-2000
2001
2.003
2003
INFORMÁTICA IDIOMAS
Conocimientos medios-altos a nivel usuario:
Windows
Procesador de Texto: Microsoft Word
Hojas de Cálculo: Excel INGLÉS Nivel Superior, Hablado y Escrito. Avalado por:
Power Point *Certificate of Attendance. Newport Middle-High School 2000.
Internet Explorer
AUTOCAD I
77
UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
VARIABILIDAD DE LA CALIDAD DEL AGUA Y SU IMPACTO EN LOS
PROYECTOS DE OPTIMIZACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
AUTOR: Vanessa Barrera
TUTOR: Eduviges Montilla
Barquisimeto, Abril de 2005
UNIVERSIDAD YACAMBÚ
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
VARIABILIDAD DE LA CALIDAD DEL AGUA Y SU IMPACTO EN LOS
PROYECTOS DE OPTIMIZACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE
PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al título de
Ingeniero Industrial
AUTOR: Vanessa Barrera
TUTOR: Eduviges Montilla
Barquisimeto, Abril de 2005
iii
iv
v
DEDICATORIA
A mis padres, María Elena y Arturo, ya que con su amor, dedicación y
educación permitieron que lograra esta meta. Ustedes son ejemplos de vida.
A mis hermanos, Andreina y Arturo por todo el apoyo, cariño y compresión
que me han brindado. Espero que este logro les sirva de ejemplo.
A mi familia, ejemplo de amor y unión. Agradezco sus permanentes oraciones.
A Miguel por haberme brindado su amor, amistad, apoyo y ayuda
incondicional para la elaboración de esta meta lograda. En los momentos más
difíciles estuviste a mi lado. ¡Te deseo todo el éxito del mundo!
A la profesora Eduviges Montilla, por su colaboración permanente recibida a
lo largo de este proyecto de investigación, ya que sin su ayuda no lo hubiese logrado.
A mis compañeros de estudios (Anita, Anto, Chino, Leo, Bruto, Enano) por
estar siempre en los momentos más importantes, por brindarme su apoyo y sus
buenos deseos.
vi
AGRADECIMIENTOS
Principalmente a Dios Todopoderoso y a la Divina Pastora, por haberme
guiado e iluminado siempre en los momentos felices y difíciles de mi vida y que
hicieron que hoy en día se cumpla una de mis metas más importantes.
A mis padres, por darme su amor, compresión y apoyo a lo largo de mi vida.
A mi tutora Eduviges Montilla, por esa excelencia profesional y calidad de
persona, por su dedicación y ayuda prestada en la realización de este proyecto.
A Domínguez Continental S.A., y todo su personal que ahí labora, en
especial al Ing. Henry Páez, quien me ha extendido su mano amiga; su colaboración
permitió llevar a cabo esta investigación.
Al Ing. Luis Rondón, por haberme ayudado a realizar esta meta tan
importante de mi vida en la empresa Domínguez Continental S.A.
Al Ing. Francisco Mesa, por su experiencia y la colaboración en la
elaboración de esta investigación.
A Miguel, gracias por todo tu apoyo en los momentos difíciles.
A todos mis amigos, en especial Chino y Leo por su colaboración
incondicional. Siempre recordaré los momentos de estrés en LTD. ¡Mucho éxito se lo
merecen!
A todas aquellas personas, que no he nombrado pero que de alguna manera
contribuyeron que hoy alcanzara esta meta.
A TODOS MIL GRACIAS
Vanessa Barrera Roberti
vii
ÍNDICE GENERAL
LISTA DE CUADROS
LISTA DE GRÁFICOS
RESUMEN
INTRODUCCIÓN
p.p.
x
xii
xiii
1
CAPÍTULO
I EL PROBLEMA
3
Planteamiento del Problema
Objetivos de la Investigación
General
Específicos
Importancia de la Investigación
Alcances
Limitaciones
3
5
5
5
6
7
7
II MARCO REFERENCIAL
8
Antecedentes
Bases Conceptuales
Marco Legal
8
10
16
III MARCO METODOLÓGICO
18
Naturaleza del Estudio
Población y Muestra
Instrumentos y Técnicas de Recolección de Información
18
18
19
IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
26
V CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
58
Conclusiones
Recomendaciones
58
59
viii
VI PROPUESTA
61
Introducción
Objetivo
Justificación
Estructura
Conclusiones del Análisis del Modelo de Cálculo
61
61
61
62
68
REFERENCIAS
70
ANEXOS
A Definición de Términos
B Dosificación de Polímero en Polvo
72
74
CURRÍCULUM VITAE
76
ix
LISTA DE CUADROS
CUADROS p.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Límites y Rangos de las Aguas según artículo 15
Unidad Sujetos de Investigación
Unidad Objetos de Investigación
Muestreo del Tablero de Damas
Medición de caudales en la primera semana
Medición de sólidos totales disueltos en la primera semana
Medición de pH en la primera semana
Medición de temperatura en la primera semana
Medición de caudales en la segunda semana
Medición de sólidos totales disueltos en la segunda semana
Medición de pH en la segunda semana
Medición de temperatura en la segunda semana
Medición de caudales en la tercera semana
Medición de sólidos totales disueltos en la tercera semana
Medición de pH en la tercera semana
Medición de temperatura en la tercera semana
Medición de caudales en la cuarta semana
Medición de sólidos totales disueltos en la cuarta semana
Medición de pH en la cuarta semana
Medición de temperatura en la cuarta semana
Medición de Demanda Química de Oxígeno
Relación entre variabilidad de la calidad del agua y los
parámetros de funcionamiento de los equipos para la primera
semana
Relación entre variabilidad de la calidad del agua y los
parámetros de funcionamiento de los equipos para la segunda
semana
17
19
20
22
31
32
32
33
33
34
34
35
35
36
36
37
37
38
38
39
40
41
42
x
CUADROS
p.p.
24
25
26
27
28
29
30
31
Relación entre variabilidad de la calidad del agua y los
parámetros de funcionamiento de los equipos para la tercera
semana
Relación entre variabilidad de la calidad del agua y los
parámetros de funcionamiento de los equipos para la cuarta
semana
Tabla de datos de causas de los derrames en el tanque
ecualizador
Tabla de codificación de causas de los derrames en el tanque
ecualizador
Ponderación de causas de los derrames en el tanque ecualizador
Relación de los sólidos totales disueltos con la producción diaria
Niveles de Significación
Estimación de sólidos disueltos diarios
43
44
46
48
48
65
66
68
xi
LISTA DE GRÁFICOS
GRÁFICOS p.p.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Representación causa-efecto
Diagrama caja negra
Secuencia de operación para la recuperación de agua tratada
Esquema de Puntos de Muestreo
Diagrama causa-efecto
Diagrama de Pareto
Diagrama Caja Negra de la Planta de Efluentes
Diagrama Caja Negra de las Lavadoras
Diagrama Caja Negra de la Fosa de Sump
Diagrama Caja Negra del Tanque Ecualizador
Diagrama Caja Negra del Tanque de Retención, Neutralizador y
Clarifloculador
Diagrama Caja Negra del Tanque de Polímero
Diagrama Caja Negra del Tanque de Recuperación Externo
Etapas en el desarrollo de un modelo de calidad de agua
Curvas Estimadas
Tendencia Logarítmica
24
25
27
30
47
49
51
52
53
54
55
56
57
64
66
67
xii

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Barrera Roberti Vanessa. (2006, octubre 17). Impacto de la calidad del agua en la optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/impacto-calidad-agua-optimizacion-plantas-tratamiento-aguas-residuales/
Barrera Roberti, Vanessa. "Impacto de la calidad del agua en la optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales". GestioPolis. 17 octubre 2006. Web. <https://www.gestiopolis.com/impacto-calidad-agua-optimizacion-plantas-tratamiento-aguas-residuales/>.
Barrera Roberti, Vanessa. "Impacto de la calidad del agua en la optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales". GestioPolis. octubre 17, 2006. Consultado el 17 de Noviembre de 2018. https://www.gestiopolis.com/impacto-calidad-agua-optimizacion-plantas-tratamiento-aguas-residuales/.
Barrera Roberti, Vanessa. Impacto de la calidad del agua en la optimización de plantas de tratamiento de aguas residuales [en línea]. <https://www.gestiopolis.com/impacto-calidad-agua-optimizacion-plantas-tratamiento-aguas-residuales/> [Citado el 17 de Noviembre de 2018].
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