Capítulo V Entrenamiento en software para diseño de plantas de

Capítulo V
Entrenamiento en software para diseño de plantas de
tratamiento de aguas residuales
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ENTRENAMIENTO EN SOFTWARE PARA DISEÑO DE PLANTAS DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
M.Sc.A.,M.B.A.Caroline Ky
Objetivo particular:
Al término del tema, el participante aplicará las características y
propiedades del software CAPDET-PC para el diseño de plantas de
tratamiento de aguas residuales.
1. Introducción
CAPDET-PC (Computer Assisted Procedure for the Design and Evaluation of Wastewater
Treatment Systems), es un paquete de computadora creado en 1985, conjuntamente por el
Cuerpo de Ingenieros de la Armada de Estados Unidos (U.S. Army Corps of Engineers) y
La Agencia estadounidense de Protección al Ambiente -EPA (Environmental Protection
Agency)-, para el diseño y evaluación de sistemas de tratamiento de aguas residuales;
adaptado a las computadoras personales por la empresa canadiense Hydromantis, Inc.
El paquete fue creado en lenguaje FORTRAN - FORmula TRANslation-, y posee 23,000
líneas de preposiciones, en donde se pueden modificar los valores de las variables que
intervienen en el tren de proceso y adicionalmente se calculan los costos de construcción
tanto para sistemas grandes como pequeños.
2. Organización del programa
El programa permite emplear varios tipos de unidades de proceso, en donde un tren de
tratamiento consiste en la combinación de varias unidades de proceso colocadas en orden
secuencial según el recorrido del agua a tratar.
Así por ejemplo un esquema puede contener 12 procesos señalados mediante blocks (4 de
tratamiento de la línea líquida, 3 de la línea de lodos químicos, 2 de la línea de lodos
secundarios y 3 de la línea de lodos primarios) lamina 1.1; donde un total de 48 trenes
diferentes de tratamiento pueden formarse tomando en cuenta todas las posibles
combinaciones propuestas en un esquema 1x2x3x1x1x2x1x1x1x2x1x2=48 y el paquete
automáticamente analiza todas ellas.
Se pueden analizar como máximo cuatro esquemas de tratamiento, donde cada esquema
contiene una línea liquida, una línea de lodos secundarios, una línea de lodos primarios y
una línea de lodos químicos. Un total de 60 blocks pueden especificarse en cada esquema y
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cada block puede contener hasta 10 alternativas de procesos de tratamiento.
Un tren consiste en un proceso de tratamiento para cada block conectado de una manera
secuencial. El programa examina todas las combinaciones posibles de las series de blocks
definidas y determina el costo de cada tren. Si se desea el usuario puede fijar las
características del efluente. Un máximo de 100 trenes pueden almacenarse.
Dos tipos de salida se pueden obtener. La primera salida consiste en un listado de los
costos para cada tren de tratamiento, donde el usuario puede especificar cual tren desea
investigar posteriormente. La segunda salida proporciona detalladamente las unidades de
proceso que conforman cada tren de tratamiento. Opcionalmente, este tipo de salida
puede incluir las cantidades de materiales requeridas para la construcción de cada tren.
Lámina 1.1 Esquema típico de tratamiento en el paquete CAPDET-PC
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3. Entrada de datos
Los datos con los que se alimenta el programa son los siguientes:
1) Selección del tamaño de la planta.
2) Especificaciones de las unidades de proceso.
3) Titulo.
4) Esquema de descripción.
5) Características del agua residual del influente.
6) Características deseadas en el efluente.
7) Datos de costos unitarios.
8) Control del programa.
3.1 Selección del tamaño de la planta.
CAPDET-PC considera que una planta de tratamiento es pequeña cuando procesa menos
de 0.5 MGD (< 21.90 L/s), en caso contrario se considera una planta grande.
3.2 Especificaciones de las unidades de proceso.
En el paquete se puede especificar la dimensión de una unidad de proceso tomando en
cuenta que:
i) Una modificación empieza con la palabra clave -Tabla 1.1, y termina con las siglas
"END".
ii) Se puede cambiar el número de parámetros de diseño sin tomar en cuenta su orden.
iii) El programa sólo lee los primeros seis caracteres de cada línea, los valores numéricos
empiezan después de la columna 7 en cualquier posición de la línea.
iv) Si hay más de un valor numérico en la línea toda ella debe ser escrita en dos líneas.
v) Existe ayuda para identificar las palabras clave descriptivas de un proceso, escribiendo
la palabra "HELP".
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Tabla 1.1 Palabras clave de procesos para utilizar el paquete CAPDET-PC.
Palabra clave
Proceso
LÍNEA DE LODOS
AEROBI
Digestión aerobica
AIR FL
Flotación por aire
ANAERO
Digestión anaerobia
BELT F
Filtro banda
CENTRI
Centrifugación
DRYING
Lechos de secado
FLTR P
Filtro prensa
FLUIDI
Incineración en cama fluidizada
GRAVIT
Espesamiento por gravedad
HAULIN
Acarreo y puesta en tierra
MULTIP
Incineración múltiple
SLUDGE
Lagunas de secado de lodos
VACUUM
Filtración al vacío
WET OX
Oxidación húmeda
USER S
Uso especifico de un proceso de lodos
LÍNEA DE LÍQUIDOS
AERATE
Lagunas aereadas
ANION
Intercambio aniónico
ATTACH
Denitrificación por contacto
CARBON
Adsorción con carbón
CATION
Intercambio catiónico
CHLORI
Cloración
CLARIF
Clarificador secundario (uso específico)
COAGUL
Coagulación
COMPLE
Mezcla completa en lodos activados
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Palabra clave
Proceso
CONTAC
Estabilación por contacto
DENITR
Denitrificación
DUMMY
Uso específico de un proceso líquido
EQUALI
Ecualización
EXTEND
Aereación extendida
FILTRA
Filtración
FLOTAT
Flotación
HIGH R
Proceso de lodos activados de alta carga
LAGOON
Lagunas
MICROS
Microfiltración
NEUTRA
Neutralización
NITRIF
Nitrificación
N RBC
Nitrificación por contacto en biofiltro
N TRIC
Nitrificación en filtro rociador
OVERLA
Disposición del flujo en tierra
OXIDAT
Zanja de oxidación
PLUG F
Flujo pistón
POST A
Postaereación
PRELIM
Tratamiento preliminar
PRIMAR
Clarificador primario
PUMPIN
Bombeo intermedio
PURE O
Aereación con oxígeno puro
RAPID
Infiltración rápida en tierra
RAW SE
Bombeo de aguas crudas
RBC
Biofiltro
RECARB
Recaronatación
SLOW I
Infiltración lenta en tierra
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Palabra clave
Proceso
STEP A
Aereación por pasos
TRICKL
Filtro rociador
TWO ST
Tratamiento con cal en dos etapas
3.3 Titulo.
Se disponen hasta 72 caracteres para colocar el título del problema a resolver donde se
pueden mezclar letras mayúsculas y minúsculas. El titulo será reproducido al principio de
cada una de las páginas de resultados.
3.4 Esquema de descripción.
Cada línea describe un proceso de tratamiento señalado mediante un block, el cual
empieza con una de las palabras clave señaladas en la Tabla 1 anterior, El block "A MIX"
mezcla los lodos del tratamiento secundario con los del tratamiento primario.
En esta parte del programa, si se desconoce alguna palabra clave para un proceso, se
puede obtener ayuda escribiendo la palabra "HELP". Cabe hacer la aclaración que
CAPDET-PC sigue el sentido del flujo de la planta de tratamiento.
3.5 Características del agua residual del influente.
En esta parte se pueden cambiar los valores que por omisión proporciona el paquete,
introduciendo los valores de caracterización del agua residual a tratar. La entrada de datos
se termina presionando la tecla <RETURN>.
3.6 Características deseadas en el efluente.
El paquete CAPDET-PC, permite especificar las características deseadas en el efluente.
Cabe hacer notar que CAPDET-PC, no ajusta los diseños a parámetros de operación para
proporcionar un determinado efluente. Las características del efluente resultan de la
eliminación de trenes de un esquema que se lleva a cabo.
3.7 Datos de costos unitarios.
El paquete posee una serie de precios unitarios de construcción valuados en dólares
estadounidenses, los cuales pueden ser modificados por el usuario sin importar su orden.
La entrada de datos concluye cuando se oprime la tecla <RETURN> cuando el cursor se
encuentre en la primera columna.
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3.8 Control del programa.
En este grupo se señala la cantidad deseada de información en los archivos de salida. En la
Lámina 2 se presenta el esquema de una corrida lógica de CAPDET-PC donde se muestran
las diferentes formas de salida de acuerdo a las respuestas que se le proporcionan al
paquete.
La primera pregunta a responder es la existencia de dos o más trenes en el esquema de
tratamiento. Si la respuesta es "Si (Yes)", hace la segunda pregunta, preguntando el
número de trenes que se desean imprimir; si la respuesta es "No (No)" analiza el tren
presente.
La tercera pregunta se refiere al deseo de imprimir todos los trenes de tratamiento en el
orden que son procesados por CAPDET-PC. Si la respuesta es "Si (Yes)", el paquete
procede a analizar los trenes de tratamiento, si la respuesta es "No (No)" se hace la cuarta
pregunta referente a la selección del criterio de calculo de los trenes de acuerdo con sus
costos, siendo las opciones:
i) Valor presente
ii) Costos de construcción
iii) Costo del proyecto
iv) Costos de energía
v) Costos de operación y mantenimiento
La quinta pregunta se refiere al deseo de tener únicamente un resumen de resultados. Si la
respuesta es "Si (Yes)", el paquete presenta únicamente un sumario, si la respuesta es "No
(No)" se hace la sexta pregunta referente al deseo de conocer las cantidades de obra.
Un diagrama lógico de las salidas del paquete se presenta en la Lámina 1.2.
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Lámina 1.2. Corrida lógica del paquete CAPDET-PC
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Bibliografía
Hydromantis, Inc., CAPDET-PC -Computer Assisted Procedure for the Design and
Evaluation of Wastewater Treatment Systems- User's Guide, Version 2. Hamilton,
Ontario.
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