NAI: 525
Línea de Acción: Energía.
Semana: 11
Tema Eje: Hidrostática.
Región: Lima
Actividad: Día Internacional de la Biodiversidad Biológica.
Categoría: Manejo ambiental.
Titulo: Construcción de una planta de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua.
Objetivo: Construir una planta de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua producido por la actividad minera y aguas servidas en el rio Santa (Ancash).
Variables:
Independiente: Construcción de una planta de osmosis inversa (Ancash).
Dependiente: Disminución de la contaminación del agua en el rio Santa (Ancash).
Hipótesis: Si se decide construir una planta de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producida en el rio Santa (Ancash).
Resumen: El tema eje que toco esta semana es Hidrostática. La hidrostática es la parte de la física que estudia las propiedades de los líquidos en equilibrio o en reposo, se basa en el principio de Pascal, quien afirmo que la presión ejercida sobre un líquido en equilibrio se transmite con igual intensidad en todas las direcciones, también la hidrostática se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Un fluido es una substancia que puede escurrir fácilmente y que pude cambiar de forma debido a la acción de pequeñas fuerzas, por lo tanto el término fluido incluye a los líquidos y los gases. Para el estudio de la hidrostática debemos conocer dos cantidades Presión y densidad. La presión es la magnitud que mide la distribución de la fuerza por unidad de área es decir P=F/A. La Presión atmosférica es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
La relación con el tema eje es que para que se produzca la osmosis inversa que es lo contraria de la osmosis normal se debe aplicar una presión mayor que la normal para que el paso del agua sea de la mas concentrada (contaminada) a la mas diluida (agua purificada), por lo cual se relaciona con el tema eje porque como ya especifique la presión es una magnitud que se relaciona con la fuerza con la que actúa sobre una are determinada. La relación con la actividad que es el Día Internacional de la biodiversidad Biológica es que como su lema lo dice “La biodiversidad para el desarrollo” de este año, su primer y principal objetivo de todos los Días de Acción relacionados con esta fecha es promover la sensibilización del público y los medios políticos, a nivel nacional e internacional, sobre la importancia de los ecosistemas y la diversidad biológica para el bienestar humano. Por lo cual yo relacion porque se deberian hacer campañas para que los pobladores de Ancash vean lo que estan haciendo al derramar aguas servidas y a las empresas mineras al derramar su relaves en el rio Santa, por lo cual deberian tomar conciencia de lo que hacen ya que estan afectando al ecosistema de esta zona y de todas los lugares por donde pasa este rio. La relacion con la region es que el rio Santa se localizado en la costa norte del Perú, en la región Ancash, a traviesa el Callejón de Huaylas de sur a norte y atraviesa el Cañón del Pato, tomando un curso noreste-sudoeste hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, al norte de la ciudad de Chimbote.
-El proposito de este trabajo es disminuir la contaminacion del agua producto de la actividad minera y aguas servidas en el rio Santa ( Ancash), construyendo una planta de osmosis inversa para que el agua que pasa por el callejón de Huaylas del Rio Santa sea purificada un 90 % a un 99%. A la vez una parte de este trabajo seria hacer que las personas vean lo que esta pasando en la región Ancash, que es su gran problema y que tomen conciencia de lo que están haciendo.
Problema: La cuenca del río Santa, en el departamento de Ancash, es una de las principales cuencas productivas del país, tiene una importante actividad turística, agropecuaria y sobre todo minera entre otras actividades económicas de importancia nacional. El proyecto de irrigación Chavimochic utiliza una parte de su caudal para irrigar terrenos eriazos de la zona costera al norte del país, beneficiando además al departamento de La Libertad, e incluso propiciando que su capital Trujillo utilice parte del caudal de la derivación como fuente de abastecimiento de agua para consumo humano. El río
Santa tiene una longitud de 316 Km y 142.73 m3/s de caudal promedio; de acuerdo a los informes de
DIGESA del 2001 recibe en su recorrido alrededor de 39 vertimientos identificados de los cuales 12 son mineros, 24 vertedores de origen doméstico y tres vertederos de hidroeléctricas. DIGESA cuenta con 17 estaciones de monitoreo, 27 puntos de muestreo13 a lo largo del recorrido del río Santa y evalúa parámetros fisicoquímicos y biológicos tales como Pb, Cd, As, CN, Ni, DBO, OD y coliformes termotolerantes. De acuerdo a la legislación vigente y teniendo en cuenta como criterios el abastecimiento de agua para consumo y el riego de especies agrícolas de consumo humano, el río Santa está calificado como río de clase II, quiere decir que son aguas de abastecimiento doméstico con tratamiento equivalente a procesos combinados de mezcla y coagulación, sedimentación y cloración, aprobados por el Ministerio de Salud. La principal causa de contaminación de cadmio en el río Santa corresponde al arrastre de los pasivos ambientales que se produce en la cuenca del río Tablachaca afluente del río Santa.
Solución: El sistema de purificacion de agua por medio de osmosis inversa es el mas utilizado en la actualidad ya que no produce contaminantes y purifica el agua a bajo costo además de utilizarse mucho en las playas para desalinisar el agua de mar para consumo de hoteles y barcos, ya que se utiliza el agua del mar para consumo humano.
Las etapas para armar una planta de purificacion de agua son las siguientes:
Primera: Filtro multietapas o pulidor, este filtro nos sirve para eliminar del agua los sólidos disueltos.
Segunda: Filtro de carbón activado, este filtro nos sirve básicamente para quitar el cloro al agua y materia orgánica que produce mal olor y sabor al agua.
Tercera: Filtro de 1 micra para eliminar sólidos disueltos.
Cuarta: Osmosis Inversa, esta consiste en unas membranas que a alta presión le quitan al agua bacterias, sales y sólidos finos es importante que el agua no tenga cloro.
Quinta: Protección del agua contra bacterias con cloro o ozono.
Para entender el proceso de la ósmosis inversa, primero se debe saber como es la osmosis natural, que es mecanismo de transferencia de nutrientes en las células de los seres vivos a través de las membranas que la recubren. En tal sentido, cuando se ponen en contacto dos soluciones de diferentes concentraciones de un determinado soluto (por ejemplo sales), se genera un flujo de solvente (por ejemplo agua) desde la solución más diluida a la más concentrada, hasta igualar las concentraciones de ambas, el agua que atraviesa la membrana es "empujada" por la presión osmótica de la solución más salada y el equilibrio del proceso se alcanza cuando la columna hidrostática iguala dicha presión osmótica.
En el caso de la osmosis inversa es todo lo contrario (de una solución mas concentrada a una mas diluida), el interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno, para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor, cuando se logra invertir el fenómeno estamos en presencia de ósmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla. El principal aparato de este proceso es la membrana semipermeable que permite que el agua rechace sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.
Los resultados del proceso del osmosis inversa son:
• Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%).
• Remueve los materiales suspendidos y microorganismos.
• Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en forma continua.
• Es una tecnología extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado.
• El proceso se realiza sin cambio de fase, con el consiguiente ahorro de energía.
• Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una versatilidad excepcional en cuanto al tamaño de las plantas: desde 1 m3/día, a 1.000.000 m3/día.
Requerimientos:
-Buena relación área de membrana/volumen del elemento.
- Diseño que le permite ser usado sin dificultades de operación en la mayoría de las aplicaciones, ya que admite un fluido con una turbiedad más de 3 veces mayor que los elementos de fibra hueca.
Conclusión: Se llego a al conclusión es que construyendo una planta de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producto por la actividad minera y las aguas servidas en el rio Santa (Ancash).
Investigación Futura: Emplear esta planta de osmosis inversa en otras regiones del Perú, pero deben tener una buena o bien economía, porque esta mini planta es costosa, pero en comparación con otros métodos es el más efectivo y de alguna cierta forma menos cara.
Alfabetización Funcional (FODA):
Fortaleza: Una reducción de un 90% a un 99% en lo que es la contaminación del rio Santa, empleando esta agua para el cultivo.
Oportunidad: Prevenir la muertes una gran cantidad de peces que son muy importantes de esta región como son las truchas y otros peces que son utilizados para consumo.
Debilidad: La principal y la más importante debilidad seria el costo de esta planta, pero en este caso solo se necesita una pequeña, no tan grande, otro debilidad seria el costo de la energía que es de 3000 y 4000 watts de electricidad por hora, pero en este caso se propone una pequeña no una grande planta.
Amenaza: La principal amenaza seria la falta de conocimiento sobre esta planta de osmosis inversa.
Origen y Motivo de Investigación: El origen de la investigación es la contaminación producto por el vertimiento de aguas de actividades mineras y aguas servidas en el rio Santa (Ancash). El motivo de la investigación es ver como se podría dar una solución a este problema de Ancash.
Variabilidad de la Región: La viabilidad de la región es que para la construcción de esta planta de osmosis inversa necesita de un gran espacio, con lo que el rio Santa cuenta. El problema como ya dije seria el costo de esta planta por lo cual como esta región tiene una buena economía por que es la tercera región con una buna economía del país por detrás de Arequipa y Lima y con el crecimiento sostenido en los próximos años competirá por ser la segunda economía peruana.
Palabras Claves (5minimo):
Actividades Mineras: La actividad minera es una actividad extractiva que por su propia naturaleza implica procesos de fuerte impacto en el ambiente porque es necesario perforar la corteza terrestre y separar los minerales entre sí.
Aguas Servidas: También llamadas aguas residuales, aguas fecales, etc. Son aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno, pueden estar contaminadas por desechos urbanos o bien proceder de los variados procesos industriales.
Presión Atmosférica: Es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
Rio Santa: El río Santa es un corto río de la vertiente del Pacífico, localizado en la costa norte del Perú, en la región Ancash, formando en su tramo final frontera natural con la región de La Libertad. Atraviesa el Callejón de Huaylas de sur a norte y atraviesa el Cañón del Pato, tomando un curso noreste-sudoeste hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, al norte de la ciudad de Chimbote.
Osmosis Inversa: En el caso de la osmosis inversa es todo lo contrario (de una solución mas concentrada a una mas diluida), el interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno, para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor, cuando se logra invertir el fenómeno estamos en presencia de ósmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla. El principal aparato de este proceso es la membrana semipermeable que permite que el agua rechace sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.
Paginas Web de Consultas:
http://www.acadnacmedicina.org.pe/publicaciones/Anales_2006/fuentes_agua_villena.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_de_Ancash
http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Santa#Peces
http://blog.nuestroclima.com/?p=1696
http://www.textoscientificos.com/quimica/osmosis/inversa
http://www.angelfire.com/trek/famisa/PLANTA.htm
Datos Personales:
Apellidos y Nombres: Claudio Domínguez Joao Hans.
Año de estudio: 2de Secundaria.
Correo Electrónico: joaoclaudio.dominguez@gmail.com
sábado, 15 de mayo de 2010
viernes, 14 de mayo de 2010
Paper semana 11 2010
NAI: 525
Línea de Acción: Energía.
Semana: 11
Tema Eje: Hidrostática.
Región: Lima
Actividad: Día Internacional de la Biodiversidad Biológica.
Categoría: Manejo ambiental.
Titulo: Construcción de una mini planta desalinazadora de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua.
Objetivo: Construir una mini planta desalinizadora de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua producido por la actividad minera y aguas servidas en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Variables:
Independiente: Construcción de una mini planta desalinizadora de
osmosis inversa.
Dependiente: Disminución de la contaminación del agua en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Hipótesis: Si se decide construir una mina planta desalinizadora de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producido en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Resumen: El tema eje que toco esta semana es Hidrostática. La hidrostática es la parte de la física que estudia las propiedades de los líquidos en equilibrio o en reposo, se basa en el principio de Pascal, quien afirmo que la presión ejercida sobre un líquido en equilibrio se transmite con igual intensidad en todas las direcciones, también la hidrostática se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Un fluido es una substancia que puede escurrir fácilmente y que pude cambiar de forma debido a la acción de pequeñas fuerzas, por lo tanto el término fluido incluye a los líquidos y los gases. Para el estudio de la hidrostática debemos conocer dos cantidades Presión y densidad. La presión es la magnitud que mide la distribución de la fuerza por unidad de área es decir P=F/A. La Presión atmosférica es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
La relación con el tema eje es que para que se produzca la osmosis inversa que es lo contraria de la osmosis normal se debe aplicar una presión mayor que la normal para que el paso del agua sea de la mas concentrada (contaminada) a la mas diluida (agua purificada), por lo cual se relaciona con el tema eje porque como ya especifique la presión es una magnitud que se relaciona con la fuerza con la que actúa sobre una are determinada. La relación con la actividad que es el Día Internacional de la biodiversidad Biológica es que como su lema lo dice “La biodiversidad para el desarrollo” de este año, su primer y principal objetivo de todos los Días de Acción relacionados con esta fecha es promover la sensibilización del público y los medios políticos, a nivel nacional e internacional, sobre la importancia de los ecosistemas y la diversidad biológica para el bienestar humano. Por lo cual yo relacion poruqu se deberian hacer campañas para que los pobladores de Ancash vean lo que estan haciendo al derramar aguas servidas y a las empresas mineras al derramar su relaves en el rio Santa, por lo cual deberian tomar conciencia de lo que hacen ya que estan afectando al ecosistema de esta zona y de todas los lugares por donde pasa este rio. La relacion con la region es que el rio Santa se localizado en la costa norte del Perú, en la región Ancash, a traviesa el Callejón de Huaylas de sur a norte y atraviesa el Cañón del Pato, tomando un curso noreste-sudoeste hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, al norte de la ciudad de Chimbote.
-El proposito de este trabajo es disminuir la contaminacion del agua producto de la actividad minera y aguas servidas en el rio Santa ( Callejo de Huaylas), construyendo una mini planta desalinizadora de osmosis inversa para que el agua que pasa por el callejón de Huaylas del Rio Santa sea purificada un 90 % a un 99%. A la vez una parte de este trabajo seria hacer que las personas vean lo que esta pasando en la región Ancash, que es su gran problema y que tomen conciencia de lo que están haciendo.
Problema: La cuenca del río Santa, en el departamento de Ancash, es una de las principales cuencas productivas del país, tiene una importante actividad turística, agropecuaria y sobre todo minera entre otras actividades económicas de importancia nacional. El proyecto de irrigación Chavimochic utiliza una parte de su caudal para irrigar terrenos eriazos de la zona costera al norte del país, beneficiando además al departamento de La Libertad, e incluso propiciando que su capital Trujillo utilice parte del caudal de la derivación como fuente de abastecimiento de agua para consumo humano. El río
Santa tiene una longitud de 316 Km y 142.73 m3/s de caudal promedio; de acuerdo a los informes de
DIGESA del 2001 recibe en su recorrido alrededor de 39 vertimientos identificados de los cuales 12 son mineros, 24 vertedores de origen doméstico y tres vertederos de hidroeléctricas. DIGESA cuenta con 17 estaciones de monitoreo, 27 puntos de muestreo13 a lo largo del recorrido del río Santa y evalúa parámetros fisicoquímicos y biológicos tales como Pb, Cd, As, CN, Ni, DBO, OD y coliformes termotolerantes. De acuerdo a la legislación vigente y teniendo en cuenta como criterios el abastecimiento de agua para consumo y el riego de especies agrícolas de consumo humano, el río Santa está calificado como río de clase II, quiere decir que son aguas de abastecimiento doméstico con tratamiento equivalente a procesos combinados de mezcla y coagulación, sedimentación y cloración, aprobados por el Ministerio de Salud. La principal causa de contaminación de cadmio en el río Santa corresponde al arrastre de los pasivos ambientales que se produce en la cuenca del río Tablachaca afluente del río Santa.
Solución: Ósmosis inversa (OI) es el proceso de la separación de una cantidad de agua dulce del agua salada. La presión necesaria para la OI depende de la cantidad de sólidos disueltos y del grado de desalinización que se quiera obtener. La inversión de energía en el proceso resulta en un aumento de entropía. Del mar proviene una fuente ilimitada del agua salada. Una planta usando ósmosis inversa va a necesitar hasta tres veces la cantidad del agua producida. Por eso el diseño de los pozos o sistema de captación debe considerar este factor para su capacidad.
-Partes: LA PLANTA DESALINIZADORA COMPRENDE UNA TOMA DE AGUA SALADA (1), MEDIOS PARA CONDUCIR EL AGUA SALADA (2), MEDIOS PARA ESTABLECER UNA COLUMNA DE AGUA SALADA (3), MEDIOS DE DESALINIZACION POR OSMOSIS INVERSA (4) SITUADOS EN LA ZONA DEL EXTREMO INFERIOR (3B) DE LA COLUMNA DE AGUA SALADA (3) Y QUE PUEDEN ESTAR POR ENCIMA O POR DEBAJO DE LA SUPERFICIE DEL MAR, MEDIOS PARA CONDUCIR AGUA DESALINIZADA (5) Y MEDIOS PARA CONDUCIR SALMUERA (6). LOS MEDIOS PARA ESTABLECER LA COLUMNA DE AGUA SALADA (3) TIENEN UNA ALTURA TAL QUE SU PESO EJERCE UNA PRESION QUE CONTRIBUYE DE FORMA SUSTANCIAL A QUE SE PRODUZCA EL FENOMENO DE OSMOSIS INVERSA, DE FORMA QUE EL AGUA SALADA SE SEPARA EN AGUA DESALINIZADA Y SALMUERA. LA PLANTA INCLUYE AL MENOS UN DEPOSITO DE CABECERA DE AGUA SALADA (7) SITUADO A UNA DETERMINADA ALTURA SOBRE LA ZONA SUPERIOR (3A) DE LA COLUMNA DE AGUA (3), ESTANDO DICHO DEPOSITO DE CABECERA (7) EN COMUNICACION FLUIDA CON DICHA COLUMNA DE AGUA. LA INVENCION TAMBIEN SE REFIERE AL METODO CORRESPONDIENTE.
-Tratamiento: Una planta desalizinadora efectúa el tratamiento del agua de mar en cinco etapas básicas:
1. La primera fase de la desalinización es la de recolección y pretratamiento. Tubos colectores de varios cientos de metros de longitud, ubicados en el fondo del mar, captan el agua salada y la transportan hasta la zona de pretratamiento, en donde se separan los sólidos en suspensión y se le agrega hipoclorito de sodio para eliminar las bacterias y demás microorganismos presentes en el agua.
2. Luego se efectúa la etapa de filtrado a través de filtros de arena y coagulantes como el cloruro férrico, que tamizan las partí¬culas más pequeñas que permanecen disueltas en el agua.
3. A continuación se separan las partí¬culas más pequeñas todaví¬a, mediante la etapa de microfiltración, en donde se utilizan filtros especiales de cartucho que contienen carbón activado y otros productos, capaces de retener las microimpurezas restantes.
4. La etapa más importante es la del paso del agua a través de los bastidores de ósmosis inversa. Ubicados en el corazón de las plantas desalinizadoras, estos bastidores se encargan de convertir el agua salada en agua dulce. En la Naturaleza, el proceso de ósmosis, que se produce en todas las células de los seres vivos, permite que entre dos soluciones de diferente concentración salina separadas por una membrana, el lí¬quido se mueva desde la solución más fluida hacia la más salina. En las plantas desalinizadoras, el traspaso se produce al revés: aplicando presión mecánica sobre el contenedor de la solución más concentrada, el agua se mueve hacia la dirección contraria, separándose de la sal durante el proceso. Una bomba a presión hace pasar el agua salada a través de un tubo con siete membranas semipermeables en su interior, que sólo permiten la salida de las moléculas de agua, reteniendo las sales en un soporte poroso.
5. Finalmente, se pasa a la etapa de postratamiento y depósito, en donde el agua es remineralizada mediante el agregado de cal y dióxido de carbono, de manera que resulte apta para el consumo humano. El agua tratada se almacena en tanques especiales, lista para su distribución. La salmuera sobrante es retirada de los tubos de los bastidores y devuelta al mar.
-Proceso: El pozo se llena por gravedad al nivel del acuífero marino. Se transporta el agua del pozo impulsado por las bombas de alimentación al sistema de desalinización. En la entrada de las bombas de alimentación llega el suplemento de químicos administrado por las bombas dosificadoras. Así el agua está preparada para pasar cuatro tipos de filtros que retienen partículas mayores a cuatro micras. El paso principal de la producción de agua es la separación de H2O de la mezcla de sales y minerales presente en el agua del mar. Este paso se realiza en la etapa de ósmosis inversa (OI).
Para permitir una operación económica de la OI es necesario prevenir que se precipiten (cristalicen) las sales dentro de los módulos de OI, o que partículas de diatomeas y microalgas lleguen a las membranas. Para eso existen tres pasos de filtración por arena más un último paso de micro filtración usando cartuchos de fibra sintética. El éxito de filtración también depende de la apropiada introducción de coagulantes. De acuerdo a la calidad de filtración se genera el ciclo de cambio de las membranas entre 2 y 5 años. Los dispersantes químicos introducidos antes de la micro filtración previenen la precipitación de minerales dentro del las membranas.
Como todos los aspectos de la operación son automatizados, el trabajo de los operadores es la supervisión y el mantenimiento.
-Regulación de alta presión y recuperación de energía: El concentrado de rechazo es 55 % del agua bruta (aunque depende de la tecnología de desalinización empleada). Mientras que el 45 % del agua ganada sale a presión atmosférica, debe asegurarse una contrapresión regulada en el flujo de rechazo. Este flujo de rechazo siempre contiene algo así como el 55 % (100% - % ganada) de la energía invertida en las bombas de alta presión. Es necesario obtener el rendimiento más alto de recuperación de esta energía. Un parte de la energía recuperada puede volver al mismo ciclo de desalinización y recuperación más de una vez.
Mientras que la planta está en el modo de producción se controla la presión de la salida por una válvula de regulación. Se usa convertidores ‘Pressure Exchanger’ y con ellos en el intercambio de presión se puede recuperar hasta el 95% de la energía del flujo de rechazo directamente por medio de bombeo usando desplazamiento positivo. Esa bomba de recuperación de energía aumenta el flujo de más agua bruta a la entrada de las membranas. La planta usa las unidades 'Pressure Exchanger' cerca de cada grupo de tubos de elementos de ósmosis inversa.
-Calidad del agua producida: El agua osmotizada o el permeado de los módulos de ósmosis inversa debe ser acondicionada para cumplir con ciertas características de calidad, ya que el agua producida tiene un pH ácido y un bajo contenido de carbonatos, lo que la convierte en un producto altamente corrosivo. Esto exige su preparación antes de su distribución y consumo. El pH se ajusta con carbonato de calcio a un valor de 7,7. Adicionalmente, si se requiere, se agrega también fluoruro de sodio e hipoclorito según las regulaciones municipales para uso del agua potable.
-Energía eléctrica: Los requerimientos energéticos de la desalinización varían en función de la tecnología empleada, aunque hay una tendencia hacia su reducción, gracias a los avances tecnológicos.
Empleando sistemas de ósmosis inversa y contando que el líquido producto debe ser bombeado a los lugares de destino, el gasto energético es de entre 3 y 4 kWh/m³.2 Se prevé que, con una mejora de la tecnología, pueda obtenerse agua desalada con un gasto energético de unos 2,9 kWh/m³ hacia el año 2010.
-Almacenamiento y distribución del agua producida: El agua desalada pasará por bombeo al tanque de almacenamiento de agua potable arriba de un cero natural. Allá conecta a la red de distribución. El tanque es diseñado para una capacidad que es el medio de una producción diaria.
Conclusión: Se llego a al conclusión es que construyendo una mini planta desalinizadora de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producto por la actividad minera y las aguas servidas en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Investigación Futura: Emplear esta mini planta desalinazadora de osmosis inversa en otras regiones del Perú, pero deben tener una buena o bien economía, porque esta mini planta es costosa, pero en comparación con otros métodos es el más efectivo y de alguna cierta forma menos cara.
Alfabetización Funcional (FODA):
Fortaleza: Una reducción de un 90% a un 99% en lo que es la contaminación del rio Santa, empleando esta agua para el cultivo.
Oportunidad: Prevenir la muertes una gran cantidad de peces que son muy importantes de esta región como son las truchas y otros peces que son utilizados para consumo.
Debilidad: La principal y la más importante debilidad seria el costo de esta planta, pero en este caso solo se necesita una pequeña, no tan grande, otro debilidad seria el costo de la energía que es de 3000 y 4000 watts de electricidad por hora, pero en este caso se propone una pequeña no una grande planta.
Amenaza: La principal amenaza seria la falta de conocimiento sobre o bien de esta planta o de la osmosis inversa que también se podría utilizar envés de esta planta.
Origen y Motivo de Investigación: El origen de la investigación es la contaminación producto por el vertimiento de aguas de actividades mineras y aguas servidas en el rio Santa (Callejón del Huaylas). El motivo de la investigación es ver como se podría dar una solución a este problema de Ancash.
Palabras Claves (5minimo):
-Actividades Mineras: La actividad minera es una actividad extractiva que por su propia naturaleza implica procesos de fuerte impacto en el ambiente porque es necesario perforar la corteza terrestre y separar los minerales entre sí.
-Aguas Servidas: También llamadas aguas residuales, aguas fecales, etc. Son aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno, pueden estar contaminadas por desechos urbanos o bien proceder de los variados procesos industriales.
Plantas Dezalinadoras: Las plantas desalinizadoras o desaladoras son instalaciones industriales destinadas a la desalinización, es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre, obteniendo agua dulce.
Rio Santa: El río Santa es un corto río de la vertiente del Pacífico, localizado en la costa norte del Perú, en la región Ancash, formando en su tramo final frontera natural con la región de La Libertad. Atraviesa el Callejón de Huaylas de sur a norte y atraviesa el Cañón del Pato, tomando un curso noreste-sudoeste hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, al norte de la ciudad de Chimbote.
Osmosis Inversa: En el caso de la osmosis inversa es todo lo contrario (de una solución mas concentrada a una mas diluida), el interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno, para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor, cuando se logra invertir el fenómeno estamos en presencia de ósmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla. El principal aparato de este proceso es la membrana semipermeable que permite que el agua rechace sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.
Paginas Web de Consultas:
http://www.acadnacmedicina.org.pe/publicaciones/Anales_2006/fuentes_agua_villena.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Desalinizaci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Santa#Peces
http://blog.nuestroclima.com/?p=1696
Datos Personales:
Apellidos y Nombres: Claudio Domínguez Joao Hans.
Año de estudio: 2de Secundaria.
Correo Electrónico: joaoclaudio.dominguez@gmail.com
Línea de Acción: Energía.
Semana: 11
Tema Eje: Hidrostática.
Región: Lima
Actividad: Día Internacional de la Biodiversidad Biológica.
Categoría: Manejo ambiental.
Titulo: Construcción de una mini planta desalinazadora de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua.
Objetivo: Construir una mini planta desalinizadora de osmosis inversa para disminuir la contaminación del agua producido por la actividad minera y aguas servidas en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Variables:
Independiente: Construcción de una mini planta desalinizadora de
osmosis inversa.
Dependiente: Disminución de la contaminación del agua en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Hipótesis: Si se decide construir una mina planta desalinizadora de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producido en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Resumen: El tema eje que toco esta semana es Hidrostática. La hidrostática es la parte de la física que estudia las propiedades de los líquidos en equilibrio o en reposo, se basa en el principio de Pascal, quien afirmo que la presión ejercida sobre un líquido en equilibrio se transmite con igual intensidad en todas las direcciones, también la hidrostática se refiere al estudio de los fluidos en reposo. Un fluido es una substancia que puede escurrir fácilmente y que pude cambiar de forma debido a la acción de pequeñas fuerzas, por lo tanto el término fluido incluye a los líquidos y los gases. Para el estudio de la hidrostática debemos conocer dos cantidades Presión y densidad. La presión es la magnitud que mide la distribución de la fuerza por unidad de área es decir P=F/A. La Presión atmosférica es la presión ejercida por el aire atmosférico en cualquier punto de la atmósfera.
La relación con el tema eje es que para que se produzca la osmosis inversa que es lo contraria de la osmosis normal se debe aplicar una presión mayor que la normal para que el paso del agua sea de la mas concentrada (contaminada) a la mas diluida (agua purificada), por lo cual se relaciona con el tema eje porque como ya especifique la presión es una magnitud que se relaciona con la fuerza con la que actúa sobre una are determinada. La relación con la actividad que es el Día Internacional de la biodiversidad Biológica es que como su lema lo dice “La biodiversidad para el desarrollo” de este año, su primer y principal objetivo de todos los Días de Acción relacionados con esta fecha es promover la sensibilización del público y los medios políticos, a nivel nacional e internacional, sobre la importancia de los ecosistemas y la diversidad biológica para el bienestar humano. Por lo cual yo relacion poruqu se deberian hacer campañas para que los pobladores de Ancash vean lo que estan haciendo al derramar aguas servidas y a las empresas mineras al derramar su relaves en el rio Santa, por lo cual deberian tomar conciencia de lo que hacen ya que estan afectando al ecosistema de esta zona y de todas los lugares por donde pasa este rio. La relacion con la region es que el rio Santa se localizado en la costa norte del Perú, en la región Ancash, a traviesa el Callejón de Huaylas de sur a norte y atraviesa el Cañón del Pato, tomando un curso noreste-sudoeste hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, al norte de la ciudad de Chimbote.
-El proposito de este trabajo es disminuir la contaminacion del agua producto de la actividad minera y aguas servidas en el rio Santa ( Callejo de Huaylas), construyendo una mini planta desalinizadora de osmosis inversa para que el agua que pasa por el callejón de Huaylas del Rio Santa sea purificada un 90 % a un 99%. A la vez una parte de este trabajo seria hacer que las personas vean lo que esta pasando en la región Ancash, que es su gran problema y que tomen conciencia de lo que están haciendo.
Problema: La cuenca del río Santa, en el departamento de Ancash, es una de las principales cuencas productivas del país, tiene una importante actividad turística, agropecuaria y sobre todo minera entre otras actividades económicas de importancia nacional. El proyecto de irrigación Chavimochic utiliza una parte de su caudal para irrigar terrenos eriazos de la zona costera al norte del país, beneficiando además al departamento de La Libertad, e incluso propiciando que su capital Trujillo utilice parte del caudal de la derivación como fuente de abastecimiento de agua para consumo humano. El río
Santa tiene una longitud de 316 Km y 142.73 m3/s de caudal promedio; de acuerdo a los informes de
DIGESA del 2001 recibe en su recorrido alrededor de 39 vertimientos identificados de los cuales 12 son mineros, 24 vertedores de origen doméstico y tres vertederos de hidroeléctricas. DIGESA cuenta con 17 estaciones de monitoreo, 27 puntos de muestreo13 a lo largo del recorrido del río Santa y evalúa parámetros fisicoquímicos y biológicos tales como Pb, Cd, As, CN, Ni, DBO, OD y coliformes termotolerantes. De acuerdo a la legislación vigente y teniendo en cuenta como criterios el abastecimiento de agua para consumo y el riego de especies agrícolas de consumo humano, el río Santa está calificado como río de clase II, quiere decir que son aguas de abastecimiento doméstico con tratamiento equivalente a procesos combinados de mezcla y coagulación, sedimentación y cloración, aprobados por el Ministerio de Salud. La principal causa de contaminación de cadmio en el río Santa corresponde al arrastre de los pasivos ambientales que se produce en la cuenca del río Tablachaca afluente del río Santa.
Solución: Ósmosis inversa (OI) es el proceso de la separación de una cantidad de agua dulce del agua salada. La presión necesaria para la OI depende de la cantidad de sólidos disueltos y del grado de desalinización que se quiera obtener. La inversión de energía en el proceso resulta en un aumento de entropía. Del mar proviene una fuente ilimitada del agua salada. Una planta usando ósmosis inversa va a necesitar hasta tres veces la cantidad del agua producida. Por eso el diseño de los pozos o sistema de captación debe considerar este factor para su capacidad.
-Partes: LA PLANTA DESALINIZADORA COMPRENDE UNA TOMA DE AGUA SALADA (1), MEDIOS PARA CONDUCIR EL AGUA SALADA (2), MEDIOS PARA ESTABLECER UNA COLUMNA DE AGUA SALADA (3), MEDIOS DE DESALINIZACION POR OSMOSIS INVERSA (4) SITUADOS EN LA ZONA DEL EXTREMO INFERIOR (3B) DE LA COLUMNA DE AGUA SALADA (3) Y QUE PUEDEN ESTAR POR ENCIMA O POR DEBAJO DE LA SUPERFICIE DEL MAR, MEDIOS PARA CONDUCIR AGUA DESALINIZADA (5) Y MEDIOS PARA CONDUCIR SALMUERA (6). LOS MEDIOS PARA ESTABLECER LA COLUMNA DE AGUA SALADA (3) TIENEN UNA ALTURA TAL QUE SU PESO EJERCE UNA PRESION QUE CONTRIBUYE DE FORMA SUSTANCIAL A QUE SE PRODUZCA EL FENOMENO DE OSMOSIS INVERSA, DE FORMA QUE EL AGUA SALADA SE SEPARA EN AGUA DESALINIZADA Y SALMUERA. LA PLANTA INCLUYE AL MENOS UN DEPOSITO DE CABECERA DE AGUA SALADA (7) SITUADO A UNA DETERMINADA ALTURA SOBRE LA ZONA SUPERIOR (3A) DE LA COLUMNA DE AGUA (3), ESTANDO DICHO DEPOSITO DE CABECERA (7) EN COMUNICACION FLUIDA CON DICHA COLUMNA DE AGUA. LA INVENCION TAMBIEN SE REFIERE AL METODO CORRESPONDIENTE.
-Tratamiento: Una planta desalizinadora efectúa el tratamiento del agua de mar en cinco etapas básicas:
1. La primera fase de la desalinización es la de recolección y pretratamiento. Tubos colectores de varios cientos de metros de longitud, ubicados en el fondo del mar, captan el agua salada y la transportan hasta la zona de pretratamiento, en donde se separan los sólidos en suspensión y se le agrega hipoclorito de sodio para eliminar las bacterias y demás microorganismos presentes en el agua.
2. Luego se efectúa la etapa de filtrado a través de filtros de arena y coagulantes como el cloruro férrico, que tamizan las partí¬culas más pequeñas que permanecen disueltas en el agua.
3. A continuación se separan las partí¬culas más pequeñas todaví¬a, mediante la etapa de microfiltración, en donde se utilizan filtros especiales de cartucho que contienen carbón activado y otros productos, capaces de retener las microimpurezas restantes.
4. La etapa más importante es la del paso del agua a través de los bastidores de ósmosis inversa. Ubicados en el corazón de las plantas desalinizadoras, estos bastidores se encargan de convertir el agua salada en agua dulce. En la Naturaleza, el proceso de ósmosis, que se produce en todas las células de los seres vivos, permite que entre dos soluciones de diferente concentración salina separadas por una membrana, el lí¬quido se mueva desde la solución más fluida hacia la más salina. En las plantas desalinizadoras, el traspaso se produce al revés: aplicando presión mecánica sobre el contenedor de la solución más concentrada, el agua se mueve hacia la dirección contraria, separándose de la sal durante el proceso. Una bomba a presión hace pasar el agua salada a través de un tubo con siete membranas semipermeables en su interior, que sólo permiten la salida de las moléculas de agua, reteniendo las sales en un soporte poroso.
5. Finalmente, se pasa a la etapa de postratamiento y depósito, en donde el agua es remineralizada mediante el agregado de cal y dióxido de carbono, de manera que resulte apta para el consumo humano. El agua tratada se almacena en tanques especiales, lista para su distribución. La salmuera sobrante es retirada de los tubos de los bastidores y devuelta al mar.
-Proceso: El pozo se llena por gravedad al nivel del acuífero marino. Se transporta el agua del pozo impulsado por las bombas de alimentación al sistema de desalinización. En la entrada de las bombas de alimentación llega el suplemento de químicos administrado por las bombas dosificadoras. Así el agua está preparada para pasar cuatro tipos de filtros que retienen partículas mayores a cuatro micras. El paso principal de la producción de agua es la separación de H2O de la mezcla de sales y minerales presente en el agua del mar. Este paso se realiza en la etapa de ósmosis inversa (OI).
Para permitir una operación económica de la OI es necesario prevenir que se precipiten (cristalicen) las sales dentro de los módulos de OI, o que partículas de diatomeas y microalgas lleguen a las membranas. Para eso existen tres pasos de filtración por arena más un último paso de micro filtración usando cartuchos de fibra sintética. El éxito de filtración también depende de la apropiada introducción de coagulantes. De acuerdo a la calidad de filtración se genera el ciclo de cambio de las membranas entre 2 y 5 años. Los dispersantes químicos introducidos antes de la micro filtración previenen la precipitación de minerales dentro del las membranas.
Como todos los aspectos de la operación son automatizados, el trabajo de los operadores es la supervisión y el mantenimiento.
-Regulación de alta presión y recuperación de energía: El concentrado de rechazo es 55 % del agua bruta (aunque depende de la tecnología de desalinización empleada). Mientras que el 45 % del agua ganada sale a presión atmosférica, debe asegurarse una contrapresión regulada en el flujo de rechazo. Este flujo de rechazo siempre contiene algo así como el 55 % (100% - % ganada) de la energía invertida en las bombas de alta presión. Es necesario obtener el rendimiento más alto de recuperación de esta energía. Un parte de la energía recuperada puede volver al mismo ciclo de desalinización y recuperación más de una vez.
Mientras que la planta está en el modo de producción se controla la presión de la salida por una válvula de regulación. Se usa convertidores ‘Pressure Exchanger’ y con ellos en el intercambio de presión se puede recuperar hasta el 95% de la energía del flujo de rechazo directamente por medio de bombeo usando desplazamiento positivo. Esa bomba de recuperación de energía aumenta el flujo de más agua bruta a la entrada de las membranas. La planta usa las unidades 'Pressure Exchanger' cerca de cada grupo de tubos de elementos de ósmosis inversa.
-Calidad del agua producida: El agua osmotizada o el permeado de los módulos de ósmosis inversa debe ser acondicionada para cumplir con ciertas características de calidad, ya que el agua producida tiene un pH ácido y un bajo contenido de carbonatos, lo que la convierte en un producto altamente corrosivo. Esto exige su preparación antes de su distribución y consumo. El pH se ajusta con carbonato de calcio a un valor de 7,7. Adicionalmente, si se requiere, se agrega también fluoruro de sodio e hipoclorito según las regulaciones municipales para uso del agua potable.
-Energía eléctrica: Los requerimientos energéticos de la desalinización varían en función de la tecnología empleada, aunque hay una tendencia hacia su reducción, gracias a los avances tecnológicos.
Empleando sistemas de ósmosis inversa y contando que el líquido producto debe ser bombeado a los lugares de destino, el gasto energético es de entre 3 y 4 kWh/m³.2 Se prevé que, con una mejora de la tecnología, pueda obtenerse agua desalada con un gasto energético de unos 2,9 kWh/m³ hacia el año 2010.
-Almacenamiento y distribución del agua producida: El agua desalada pasará por bombeo al tanque de almacenamiento de agua potable arriba de un cero natural. Allá conecta a la red de distribución. El tanque es diseñado para una capacidad que es el medio de una producción diaria.
Conclusión: Se llego a al conclusión es que construyendo una mini planta desalinizadora de osmosis inversa se disminuirá la contaminación del agua producto por la actividad minera y las aguas servidas en el rio Santa (Callejón de Huaylas).
Investigación Futura: Emplear esta mini planta desalinazadora de osmosis inversa en otras regiones del Perú, pero deben tener una buena o bien economía, porque esta mini planta es costosa, pero en comparación con otros métodos es el más efectivo y de alguna cierta forma menos cara.
Alfabetización Funcional (FODA):
Fortaleza: Una reducción de un 90% a un 99% en lo que es la contaminación del rio Santa, empleando esta agua para el cultivo.
Oportunidad: Prevenir la muertes una gran cantidad de peces que son muy importantes de esta región como son las truchas y otros peces que son utilizados para consumo.
Debilidad: La principal y la más importante debilidad seria el costo de esta planta, pero en este caso solo se necesita una pequeña, no tan grande, otro debilidad seria el costo de la energía que es de 3000 y 4000 watts de electricidad por hora, pero en este caso se propone una pequeña no una grande planta.
Amenaza: La principal amenaza seria la falta de conocimiento sobre o bien de esta planta o de la osmosis inversa que también se podría utilizar envés de esta planta.
Origen y Motivo de Investigación: El origen de la investigación es la contaminación producto por el vertimiento de aguas de actividades mineras y aguas servidas en el rio Santa (Callejón del Huaylas). El motivo de la investigación es ver como se podría dar una solución a este problema de Ancash.
Palabras Claves (5minimo):
-Actividades Mineras: La actividad minera es una actividad extractiva que por su propia naturaleza implica procesos de fuerte impacto en el ambiente porque es necesario perforar la corteza terrestre y separar los minerales entre sí.
-Aguas Servidas: También llamadas aguas residuales, aguas fecales, etc. Son aguas que son conducidas por el alcantarillado e incluyen, a veces, las aguas de lluvia y las infiltraciones de agua del terreno, pueden estar contaminadas por desechos urbanos o bien proceder de los variados procesos industriales.
Plantas Dezalinadoras: Las plantas desalinizadoras o desaladoras son instalaciones industriales destinadas a la desalinización, es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre, obteniendo agua dulce.
Rio Santa: El río Santa es un corto río de la vertiente del Pacífico, localizado en la costa norte del Perú, en la región Ancash, formando en su tramo final frontera natural con la región de La Libertad. Atraviesa el Callejón de Huaylas de sur a norte y atraviesa el Cañón del Pato, tomando un curso noreste-sudoeste hasta su desembocadura en el Océano Pacífico, al norte de la ciudad de Chimbote.
Osmosis Inversa: En el caso de la osmosis inversa es todo lo contrario (de una solución mas concentrada a una mas diluida), el interés en el tratamiento es obtener una corriente de agua lo más diluida posible deberemos invertir el fenómeno, para ello hay que vencer la presión osmótica natural mediante la aplicación en sentido contrario de una presión mayor, cuando se logra invertir el fenómeno estamos en presencia de ósmosis inversa o invertida como se ha dado en llamarla. El principal aparato de este proceso es la membrana semipermeable que permite que el agua rechace sulfatos (98 %), Arsénico (99 %), Fluoruros (97 %), Nitratos (91 %), Bacterias, Virus y hongos más del 98 %.
Paginas Web de Consultas:
http://www.acadnacmedicina.org.pe/publicaciones/Anales_2006/fuentes_agua_villena.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Desalinizaci%C3%B3n
http://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Santa#Peces
http://blog.nuestroclima.com/?p=1696
Datos Personales:
Apellidos y Nombres: Claudio Domínguez Joao Hans.
Año de estudio: 2de Secundaria.
Correo Electrónico: joaoclaudio.dominguez@gmail.com
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