APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCION DE NITROGENO, OXIGENO Y ARGON DE LA PLANTA DE GASES DE AGA Fano S.A. (TOCANCIPA - CUNDINAMARCA)
JENNY JOHANNA BOBADILLA RODRIGUEZ
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA AREA DE GESTION AMBIENTAL BOGOTA D.C. 2008
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCION DE NITROGENO, OXIGENO Y ARGON DE LA PLANTA DE GASES DE AGA Fano S.A. (TOCANCIPA - CUNDINAMARCA)
JENNY JOHANNA BOBADILLA RODRIGUEZ
Trabajo de Grado para optar el Titulo de Ingeniero Ambiental y Sanitario
Director RUBEN DARIO LONDOÑO PÉREZ Ingeniero MSc Ambiental
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA AREA DE GESTION AMBIENTAL BOGOTA D.C. 2008
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Nota de Aceptación ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________
____________________________ Director del proyecto
____________________________ Firma del jurado
____________________________ Firma del jurado
Bogotá, abril del 2008
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A Dios. A mis padres porque siempre con su lucha y esfuerzo me han brindado lo mejor, y me han dado fuerza y confianza a lo largo de mi vida. A mi hijo porque gracias a él he aprendido la importancia de la perseverancia para el logro de nuestros objetivos.
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AGRADECIMIENTOS
Doy gracias al personal y directivas de AGA Fano S.A. por el apoyo necesario para realizar éste trabajo de grado en sus instalaciones de la Planta ASU Monserrate y estar siempre atentos a brindarme la mayor atención para llevarlo a cabo.
Guillermo Páez Melo, Gerente de Seguridad, Calidad y Medio Ambiente de AGA Fano S.A., y asesor de mi trabajo de grado por sus conocimientos, recomendaciones, orientaciones y aportes académicos.
Un sincero agradecimiento Al Ingeniero Rubén Darío Londoño, Director del proyecto y la Ingeniera Yaneth Parra, asesora del proyecto, por sus aportes académicos y seguimiento continúo en el desarrollo de este proyecto.
Al Arquitecto Harold Herrera, y a la Ingeniera Yecy Rodríguez por su constante apoyo, asesoría y buena actitud.
Y a todas las personas que de una u otra forma contribuyeron y aportaron al desarrollo y finalización de este proyecto.
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RESUMEN
El contenido de este proyecto es de vital importancia dentro del proceso que adelanta la planta de Gases del Aire AGA Fano, en su implementación de procesos más eficientes y más limpios con el ambiente. La utilización de otras fuentes de agua al interior de la empresa, contribuye en gran parte a conservar las reservas de agua del municipio de Tocancipá, el cual se ha industrializado con mucha rapidez acogiendo grandes empresas que demandan para sus procesos amplias infraestructuras y además el consumo de muchos recursos no renovables que pueden iniciar un desequilibrio ecológico importante en dicha zona. De esta forma, se adelantó el proyecto titulado “Aprovechamiento del agua del Sistema de Extracción de Nitrógeno, Oxígeno y Argón de la planta de gases de AGAFANO S.A. (Tocancipá- Cundinamarca)”, el cual buscó utilizar el agua que resulta del proceso de condensación del sistema para ser utilizado al interior de la empresa y reducir así el consumo de agua de las fuentes superficiales con las cuales se cuentan en la actualidad. Para ello, se realizó una fase de compilación de información básica de la empresa y de la planta, se describe todo el proceso para la extracción del oxígeno, nitrógeno y el argón para ser utilizados en diferentes aplicaciones, la cuales también se encuentran relacionadas en el documento. Posteriormente, se presenta el estudio de calidad del agua conjuntamente con las propuestas de aprovechamiento del agua al interior de la empresa y la estimación de los caudales para definir la utilización de este recurso. En la fase final del Proyecto se presenta el diseño de la red de instalación hídrica para facilidades del aprovechamiento propuesto. Se espera que este aporte sea útil no sólo para AGA Fano S.A., sino para todas las empresas que se dedican a esta misma actividad y quieran contribuir con el cuidado del medio ambiente y así continuar generando productos con procesos eficientes y, además, manteniendo un desarrollo sostenible.
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ABSTRACT
The content of this project is vitally important within the process that advances the Gas plant of Air AGA Fano, in its implementation of more efficient and cleaner processes with the environment. The use of other sources of water to the interior of the company contributes to a large extent to conserve the water reserves of the municipality of Tocancipá which has become industrialized very quickly welcoming great companies that demand for their great processes infrastructures and besides the consumption of many nonrenewable resources that can initiate an important ecological imbalance in this zone. Of this form “the Advantage of the water of the System of Extraction of Nitrogen, Oxygen and Argon of the gas plant of AGAFANO S.A. (TocancipáCundinamarca)” went ahead to the titled project, which looks for to use the water that turns out from the process of condensation of the system to be used to the interior of the company and to reduce therefore the water consumption of the superficial sources on which they are counted at present. For it a phase of basic compilation of information of the company and the plant was realized, all the process for the extraction of oxygen, nitrogen and argon is described to be used in different applications, as also under they find related in the document. Later the study of quality of the water is realized to determine which that possibilities of advantage inside of the company and the estimation the water quantity and definition the utilities of this resource.
The final phase of the project is the design of the network of hydric installation to give conclusion to the project. I hope that this contribution will be useful not only for AGA Fano S.A., but for all the companies that are dedicated to this same activity and want to make contribution with the care of the environment and thus continue generating products, with efficient processes and in addition maintaining a development sustainable.
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CONTENIDO Pág. INTRODUCCION
14
JUSTIFICACION
15
OBJETIVOS
16
1. MARCO DE REFERENCIA 1.1 MARCO TEÓRICO 1.1.1 Licuefacción de gases 1.1.2 Posibilidades de aprovechamiento químico-industrial del aire 1.1.3 Importancia de la reutilización del agua al interior de las empresas 1.1.3.1 Prácticas de Ingeniería 1.1.3.2 Prácticas de comportamiento 1.2 MARCO LEGAL 1.2.1 Decreto1594 de 1984. Usos del agua y residuos líquidos 1.2.2 Resolución 2115 de 2007. Calidad del agua para consumo humano 1.2.2.1 Capitulo II. Características físicas y químicas del agua para consumo humano. 1.2.3 Ley de aguas de 1985. Control de calidad de las aguas (España)
21 21 21 22 24 23 26 27 25 27
2.
34
METODOLOGÍA DEL PROYECTO
29 32
3. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Y LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA 3.1 INFORMACION GENERAL 3.2 DESCRIPCION DE LA PLANTA 3.2.1 Instalaciones físicas 3.2.1.1Servicios industriales 3.2.2.1Energía 3.2.2.2 Agua 3.2.3 Suministro de agua 3.2.3.1 Conexión a la red de acueducto municipal 3.2.3.2 Pozo profundo
35 35 35 37 37 37 38 38 38 39
4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA MONSERRATE 4.1 PROCESO DE EXTRACCION DE GASES DEL AIRE 4.1.1 Filtración
40 41 41
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4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 4.1.8
Compresión Enfriamiento Purificación y secado Intercambio de calor Expansión Separación Tanques de almacenamiento
41 43 43 44 45 45 46
5.
PROGRAMA DE AHORRO Y USO EFICIENTE DEL AGUA
47
6. 6.1
ESTUDIO DE CALIDAD BALANCE DE MASA
48 48
7. 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5
CARACTERIZACION DEL AGUA DEL PROCESO DE CONDENSADO SELECCIÓN DEL SITIO DE MUESTREO TIPO DE MUESTREO REPRESENTATIVIDAD Y CONSERVACIÓN DE LA MUESTRA ANALISIS DE LA MUESTRA IDENTIFICACION DE PARAMETROS
52 52 53 54 55 55
8.
IDENTIFICACION DE POSIBLES APLICACIONES DEL AGUA RECUPERADA 8.1 PROCESO DE EXTRACCION DE GASES DEL AIRE 8.1.1 Conexión alterna a la red hídrica existente 8.1.2 Conexión directa con la red hídrica existente 8.1.3 Potabilización del agua de condesado
58 58 58 58 59
9. 9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.3 9.4
DETERMINACION DE CAUDALES DE REUTILIZACION ESTIMACION DE CAUDAL VOLUMENES DE LOS TANQUES INFERIOR Y TANQUE ELEVADO Tanque inferior Tanque elevado CALCULO DE LA ACOMETIDA CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCION
60 60 62 62 63 64 64
10.
DISEÑO DEL SISTEMA DE REUTILIZACIÓN
67
10.1 10.2
PLANO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DEL SISTEMA DETERMINACIÓN DE METAS DE REDUCCIÓN DE AGUA CON EL APROVECHAMIENTO PROPUESTO
67 67
MATRIZ DE EVALUACION DE LAS ALTERNATIVAS PROPUESTAS
69
11.
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12.
CONCLUSIONES
72
13.
RECOMENDACIONES
74
BIBLIOGRAFIA ANEXOS
75 76
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LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Aplicaciones en la industria de los gases extraídos del aire
23
Tabla 2. Prácticas de ingeniería para el ahorro y uso eficiente del agua
25
Tabla 3. Legislación aplicable para la determinación de la calidad del agua para diferentes usos
27
Tabla 4. Valores admisibles para la calidad del agua para destinación del consumo humano y doméstico
28
Tabla 5. Características físicas
29
Tabla 6. Características químicas que tienen reconocido efecto adverso en la salud humana
30
Tabla 7. Características químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana
31
Tabla 8. Características químicas que tienen mayores consecuencias económicas e indirectas sobre la salud humana
31
Tabla 9. Concentraciones mínimas y máximas para la calidad del agua potable Tabla 10. Ficha de identificación de la empresa
33
Tabla 11. Consumos mínimo, medio, máximo de agua para el año 2007
38
Tabla 12. Resultados caracterización al agua subproducto del proceso
56
Tabla 13. Resultados caracterización del agua de condensado Vs. Decreto 2115 de 2007
56
Tabla 14. Pérdidas por accesorios tubería 1¨
66
Tabla 15. DOFA, Matriz de evaluación
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LISTA DE GRÁFICOS
Pág. Gráfica 1.
Ciclos. a. Isoentálpico, b. Isoentrópico
24
Gráfica 2.
Metodología para el desarrollo del proyecto
34
Gráfica 3.
Ubicación de Tocancipa en el municipio de Cundinamarca
35
Gráfica 4.
Ubicación de la planta en La vereda La Canavita
36
Gráfica 5.
Reservorio para el almacenamiento de agua del pozo profundo
39
Gráfica 6.
Filtración para remoción de partículas sólidas
42
Gráfica 7.
Compresor.
42
Gráfica 8.
Sistema de enfriamiento
43
Gráfica 9.
Prepurificadores
44
Gráfica 10.
Intercambiador de calor
44
Gráfica 11.
Turbinas de expansión
45
Gráfica 12.
Caja fría
45
Gráfica 13.
Columna auxiliar en la cual se contiene el argón
46
Gráfica 14.
Tanques de almacenamiento de nitrógeno y oxígeno
46
Gráfica 15.
Balance de masas del proceso de extracción de gases del Aire
48
Gráfico 16.
Punto de muestreo del agua subproducto del proceso
53
Gráfico 17.
Consumos de agua para el año 2007
67
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ANEXOS
Anexo 1.
Reglas de Oro para la conservación de los recursos
Anexo 2.
Plano Sistema de extracción de Gases del Aire
Anexo 3.
Punto de muestreo de agua condensada
Anexo 4.
Resultados caracterización TECCA
Anexo 5.
Plano primera propuesta utilización del agua recuperada
Anexo 6.
Plano segunda propuesta utilización del agua recuperada
Anexo 7.
Plano tercera propuesta utilización del agua recuperada
Anexo 8.
Memorias de cálculo línea de conducción de la instalación hidráulica
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INTRODUCCION
“Los últimos informes realizados a nivel mundial demuestran que la población aumentará en un 40% sobre la actual. La disminución de las reservas de agua se verá agravada con este aumento, a tal punto que el consumo humano será multiplicado por nueve y el consumo para usos industriales se multiplicará por cuarenta” (1). En la compañía AGA Fano S.A., así como en la Planta de Gases del Aire Monserrate, se tiene conciencia acerca de la importancia de contar con acciones tendientes a preservar el recurso hídrico. Por ello, pensando en un uso eficiente y ahorro de dicho recurso, realiza actividades que crean en el personal y en todos las partes involucradas de sus procesos, conciencia acerca de la importancia del recurso y acciones que disminuyan el uso de éste, dentro de las actividades cotidianas de la planta. Sin embargo, todo ello no se genera dentro de algún programa y, por ello, no se establecen metas de disminución de consumo ni se diseñan estrategias para hacer reutilización o recirculación de agua que podría utilizarse para tal fin. De acuerdo con lo anterior, en este Proyecto se plantean alternativas para nuevas utilizaciones de agua, las cuales, se consideraba, no tenían potencial de reuso, al tiempo que se busca minimizar la demanda que se genera en las fuentes de abastecimiento del municipio de Tocancipá. Su alcance es propiamente el diseño del programa de aprovechamiento de otras fuentes de agua para su aprovechamiento al interior de la empresa. El documento se presenta en cuatro fases: la primera de recopilación de información, la segunda de descripción del proceso y cuantificación de cantidades de agua disponible proveniente del proceso, la tercera que corresponde al estudio de calidad del agua que incluye la caracterización de sus cargas contaminantes, conjuntamente con una comparación con los niveles máximos permisibles establecidos en la norma aplicable a este tipo de vertimientos y, por último, la propuesta de la reutilización del agua con el diseño de la red hídrica para el abastecimiento del recurso.
(1) Tomado de la Guía de Ahorro y uso eficiente del Agua. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. Medellín, Colombia. 2002.
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JUSTIFICACION En las últimas épocas, la consecución de agua en muchas partes del país está siendo cada vez más difícil. Las reservas de agua dulce están disminuyendo día a día. Una persona de cada cinco ya no tiene acceso al agua potable. Casi una de cada tres no dispone de medios de saneamiento adecuados. Por todo lo anterior, las entidades a cargo de la administración del recurso (Corporaciones Autónomas Regionales y de Desarrollo Sostenible) han incrementado sus esfuerzos para garantizar la disponibilidad del suministro de agua para los diferentes usuarios, basados de igual manera, en normas de carácter legal. El Gobierno Nacional, buscando alternativas para que nuestro país mantenga sus recursos hídricos con una buena calidad y que además sean usados de una forma eficiente, ha reglamentado y hecho operativa la Ley 373 de 1997, por la cual se establece que todos los usuarios del recurso hídrico deberán elaborar el programa para el uso eficiente y ahorro del agua. Se entiende por programa para el uso eficiente y ahorro del agua el conjunto de proyectos y acciones que deben elaborar y adoptar las entidades encargadas de la prestación de los servicios de acueducto, alcantarillado, riego y drenaje, producción hidroeléctrica y demás usuarios del recurso hídrico. (Art. 1 Ley 373/97); no obstante, se seguirán sus requerimientos para el diseño de un programa similar en la Planta de Gases del Aire Monserrate. Es importante resaltar que la implementación de un Programa de Ahorro y Uso Eficiente del Agua dentro de la Planta, no sólo determinaría un buen desempeño de la empresa a través de su gestión ambiental; además disminuiría la demanda de agua que hace a las redes de abastecimiento del municipio. Tocancipá es un municipio el cual día a día se está expandiendo a través de la instalación de diversas empresas que demandan para su actividad grandes cantidades de agua, lo que puede, en poco tiempo, agotar o disminuir notoriamente las fuentes hídricas del municipio.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL o Diseñar el programa de aprovechamiento de agua del sistema de extracción de nitrógeno, oxígeno y argón de la Planta de Gases Monserrate de AGA FANO S.A. para evitar la disminución de la oferta hídrica del municipio de Tocancipá. OBJETIVOS ESPECIFICOS o Realizar el levantamiento de la información detallada de los procesos desarrollados en la planta, con el fin de diseñar el diagrama de flujo del proceso y los equipos. o Cuantificar o estimar los volúmenes de agua obtenidos en el proceso de extracción de los gases en la planta, para visualizar sus posibles usos dentro del proceso o su comercialización. o Realizar el balance de masa, teniendo en cuenta los intercambiadores de calor, con el fin de determinar la cantidad de agua obtenida. o Realizar caracterizaciones de los parámetros necesarios para el uso industrial que se le dará al agua recuperada dentro de la planta, con el fin de conocer su composición físico-química. o Determinar las posibilidades de reutilización o reciclaje del agua del sistema dentro de la Planta, para disminuir el consumo de otras fuentes de abastecimiento y generar producción más limpia dentro de la planta. o Diseñar el sistema de reutilización, realizando la red de distribución hidráulica del agua obtenida, con el fin de aprovechar este subproducto dentro de la Planta.
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GLOSARIO
Alcalinidad: Medida de la capacidad del agua para neutralizar ácidos. ASU: Air Separation United, Unidad de Separación del Aire. Ciclo isoentálpico: Conjunto de procesos que secuencialmente retornan la sustancia de trabajo a sus condiciones iniciales. Se denomina isoentálpico ya que en muchos procesos es normal observar que una propiedad se permanece constante, para este caso la entalpía permanece constante. Ciclo isoentrópico: Conjunto de procesos en los cuales la entropía permanece constante. Condensación: Proceso de licuación o solidificación de un gas. Criogenia: Conjunto de técnicas utilizadas para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno o a temperaturas aún más bajas. La temperatura de ebullición del nitrógeno, es decir 77,36 K (-195,79°C) se alcanza sumergiendo a una muestra en nitrógeno líquido. El uso de helio líquido en lugar de nitrógeno permite alcanzar su temperatura de ebullición 4,22 K (-268,93 °C). Compresión: Acción mecánica que ejerce una fuerza exterior sobre un material, la cual hace que se presente una variación del volumen de un cuerpo al ser sometido a una variación de presión. Compresión isotérmica: Compresión en la que el gas no sufre variación de temperatura. El tipo de compresión coincide para este caso con el valor de la presión. Destilación fraccionada: Mediante este método se obtienen fracciones y no productos puros. La destilación fraccionada se realiza principalmente a base de temperatura. Cada sustancia dentro del petróleo destila a distinta temperatura.
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Entonces, a partir de una temperatura fija se obtiene una sustancia predeterminada. Entalpía: Función de estado cuya variación mide la cantidad de calor suministrada o cedida por un sistema cuando evoluciona a presión constante. Entropía: Magnitud que determina el grado de desorden molecular que existe en los sistemas termodinámicos. Fuerza de cohesión: La cohesión es la fuerza de atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo. En los gases la fuerza de cohesión puede observarse en su licuefacción que tiene lugar al comprimir una serie de moléculas y producirse fuerzas de atracción suficientemente altas para producir una estructura líquida. Gases nobles: Son los elementos químicos situados en el grupo VII A de la tabla periódica de los elementos. Concretamente los gases nobles son: helio, neón, argón, kriptón, xenón, radón. El nombre de gas noble proviene del hecho de que no tienden a reaccionar con otros elementos. Debido a esto, también son denominados a veces gases inertes, aunque realmente sí participan en algunas reacciones químicas. GAN: Abreviatura utilizada por AGA Fano para nombrar al Nitrógeno en estado gaseoso. GOx: Abreviatura utilizada por AGA Fano para nombrar al Oxígeno en estado gaseoso. Inertización: Se obtiene mediante el uso de un gas inerte, como el nitrógeno, para formar una capa protectora, evitando la reacción de los productos. Intercambio de calor: Transferencia de calor de un fluido a otro, sea que éstos estén separados por una barrera sólida o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico. LIN: Abreviatura utilizada por AGA Fano para nombrar al Nitrógeno en estado
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líquido. LOx: Abreviatura utilizada por AGA Fano para nombrar al Oxígeno en estado líquido. Licuación, licuefacción: Cambio de estado de un gas a líquido, debido a un cambio de presión o de temperatura, que actúa sobre la fuerza de cohesión de las moléculas, siempre que no sobrepase la temperatura crítica. Linde, Karl Von: (1842 – 1934). Ingeniero alemán el cual obtuvo a partir de sus múltiples ensayos el hielo artificial y la licuefacción del aire para la extracción de los gases que lo componen. Muestra puntual: Muestra recolectada en un lugar y tiempo específico y que refleja la circunstancias particulares bajo las cuales se hizo la recolección. Muestreo: Procedimiento definido por medio del cual se toma una muestra de agua, a fin de proporcionar ensayo o calibración de una muestra representativa. pH: Medida de la concentración de ión hidrógeno en el agua, expresada como el logaritmo negativo de la concentración molar de ión hidrógeno. Turbiedad: Constituye una medida óptica del material suspendido en el agua. Oxígeno disuelto: Fracción de oxígeno de baja solubilidad en el agua, que es fundamental para la vida acuática aerobia. Presión crítica: Presión mínima requerida para licuar un gas a su temperatura crítica. Programa de ahorro y uso eficiente del agua: Conjunto de proyectos y acciones que deben elaborar y adoptar las entidades encargadas de la prestación de los servicios de acueducto, alcantarillado, riego y drenaje, producción hidroeléctrica y demás usuarios del recurso hídrico. (Artículo 1 Ley 373/97).
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Temperatura crítica: Es aquella temperatura máxima en la que pueden coexistir las fases líquida y gaseosa de un fluido.
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1. MARCO DE REFERENCIA
1.1 MARCO TEÓRICO 1.1.1 Licuefacción de gases Es importante antes de dar inicio al tema de licuefacción de gases recordar que esta operación se puede definir como el cambio de estado de un gas a líquido, debido a un cambio de presión o de temperatura, que actúa sobre la fuerza de cohesión de las moléculas, hasta alcanzar la temperatura crítica. Cualquier gas puede pasar a estado líquido, siempre que lo permitan dos factores esenciales: la temperatura a que está sometido y la presión que soporte. Faraday dió inicio a la licuefacción del CO2 en 1823; sin embargo, tuvieron que pasar muchos años para conseguir licuar el O2, N2, H2, pues, aunque fueron sometidos a distintas presiones, todos los intentos fracasaron. Por esta razón se les llamó gases permanentes, hasta que Andrews en 1845 definió la temperatura y presión críticas, siendo a partir de este momento cuando se empezó a comprender que la licuefacción por presión era imposible por encima de una cierta temperatura. Así se pudieron licuar el oxígeno en 1877 por el método Pictet, el nitrógeno en 1883 por Keeson, el hidrógeno en 1898 por Dewar, el helio en 1908 por Onnes, etc. Los gases denominados permanentes se caracterizan por tener una temperatura crítica baja, lo que obliga a utilizar procedimientos especiales para alcanzar el estado líquido; además, a causa de las temperaturas que hay que alcanzar, no se puede contar con una fuente fría exterior al sistema, que pueda extraerle el calor necesario para llevar el cambio de estado. Dos, son los fundamentos de la licuefacción de gases: a) El efecto Joule/Kelvin, que aprovecha el descenso de temperatura producido en la expansión de los gases reales, debido a que el trabajo en dicho proceso se efectúa a costa de la energía del sistema, por lo que se conoce también con el nombre de licuefacción del aire a expensas del trabajo interno, el cual es la base fundamental del procedimiento Linde.
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b) La expansión en un cilindro para producir un trabajo exterior que recupera parcialmente el consumido en la compresión; este proceso se conoce como licuefacción del aire con realización de trabajo exterior, base del procedimiento Claude. La técnica del proceso de licuefacción de gases consiste en enfriarlos a una temperatura inferior a la crítica y someterlos a una compresión isoterma que dependerá del grado de enfriamiento logrado, aunque siempre superior al valor de la presión crítica. El enfriamiento es más intenso que el producido por una máquina frigorífica lo que hace inútil su empleo en estos procesos, no quedando otro recurso que acudir a la expansión del propio gas, bien sea a través de una válvula que impida la transformación de la pérdida de presión en energía cinética (efecto Joule-Thompson) o expansión a entalpía constante (procedimiento Linde), o bien aquélla para producir un trabajo externo que permita recuperar en parte la energía gastada en la compresión (procedimientos Claude y Heyland). Cabe resaltar que estos dos últimos son los más utilizados en la actualidad2. 1.1.2 Aprovechamiento químico-industrial del aire Existen dos grandes líneas de aprovechamiento del aire: una, separar sus componentes y, otra, combinarlos. El primero lleva a la obtención de N2, O2, gases nobles, por separación física o química; el segundo a la síntesis del NO y de aquí al ácido nítrico y/o nitratos. Actualmente, la destilación del aire cubre la demanda de las siguientes aplicaciones, las cuales se muestran en la tabla a continuación: Tabla 1. Aplicaciones en la industria de los gases extraídos del aire.
PRODUCTO
2
INDUSTRIA
APLICACIONES
Médica
Anestesia
Metalúrgica y afines
Soldadura
Plástica
Inertización
Tomado del capítulo de criogenia. http://sc.ehu.es/sbweb/fisica/termodinamica/termo/termo.htm. 2000.
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NITROGENO
Obtención del amoniaco
Fabricación de fertilizantes y ácido nítrico
Pruebas de líneas de gas
Pruebas de hermeticidad, estanqueidad
Petroquímica
y Inertización
refinerías de petróleo Metalúrgica y afines
Corte y soldadura Combustión Fabricación de acero
OXIGENO
ARGON
Metanol Médica
Oxígeno medicinal
Metalúrgica
Soldadura
Otras
Fabricación de titanio y otros elementos reactivos. El argón-39 se usa, entre otras aplicaciones, para la datación de núcleos de hielo, y aguas subterráneas
Fuente. Autor.
En todos los casos, cualquiera que sea el grado de separación que se pretenda de los componentes del aire por destilación, se necesita su previa licuefacción. Las etapas de la separación son: compresión, cambio de calor, expansión (producción del frío y rectificación). Para lograr la destilación, el frío necesario para este proceso no se consigue de una sola vez, sino repitiendo la compresión-expansión y aprovechando el frío de los productos resultantes, aire no licuado en equilibrio de vaporización con la fracción licuada, o gases producidos por la destilación para enfriarlo previamente antes de su expansión. Se obtienen los ciclos que se mencionaron en el numeral anterior, el ciclo de Linde (isentálpico) y de Claude (isentrópico), tal como se muestra en la gráfica No. 1 que se mostró en la página anterior.
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Fuente. http://sc.ehu.es/sbweb/fisica/termodinamica/termo/termo.htm. 2000.
Gráfica 1. Ciclos. a. Isoentálpico, b. Isoentrópico
1.1.3 Importancia de la reutilización del agua al interior de las empresas La optimización del uso del agua significa algo más que llevar a cabo un estudio de la planta y preparar un informe. Las medidas para el uso eficiente del agua deben visualizarse de una forma holística dentro de la planeación estratégica de una empresa. Aquellos que usen el agua más eficientemente ahora tendrán una ventaja competitiva en el futuro respecto a aquellas compañías que decidieron esperar. Un programa exitoso debe priorizar las necesidades, establecer metas, niveles mínimos de desempeño y proyectar adecuadamente un plan de acción. 3 Existen buenas prácticas para el uso eficiente del agua en instalaciones industriales y comerciales las cuales se resumen en dos categorías:
3
Tomado de la cartilla Ahorro y Uso Eficiente del Agua. CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA. 2005.
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a) Prácticas de ingeniería: Basadas en modificaciones a tuberías, accesorios, procesos operativos, procedimientos de operación y aprovisionamiento de agua. b) Prácticas de conducta: Basadas en el cambio de hábitos en el uso del agua. 1.1.3.1 Prácticas de ingeniería Dentro de las prácticas de ingeniería se categorizar cuatro tipos, los cuales se describen a continuación en la siguiente tabla: Tabla 2. Prácticas de ingeniería para el ahorro y uso eficiente del agua PRACTICA DE INGENIERIA o Reducción de las pérdidas de agua o
o
o
Aplicación de prácticas de reuso del agua Reducción del consumo del agua Rediseño procesos
de
EJEMPLOS o Arreglo de tuberías o demás accesorios que presenten rupturas por donde puedan haber fugas del recurso. o Reutilización del agua que ha sido utilizada para actividades de lavado. o Análisis de los procesos que determinen minimización de la utilización del recurso, o cierre de las fuentes hídricas del proceso cuando éstas no estén siendo utilizadas. o Optimización del uso de agua de proceso
Fuente. CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA. 2005.
Los factores que deben ser considerados en un programa de reuso de agua incluyen: o Identificación de oportunidades de reuso del agua. o Determinación de la calidad mínima y la cantidad de agua requerida para un uso específico. o Evaluación de la degradación de la calidad del agua resultante de su uso.
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o Identificación de las fuentes de agua residual que satisfacen los requerimientos en cuanto a la calidad del agua. o Determinación de los pasos de tratamiento, si son necesarios, que se pueden requerir para preparar el agua para su reciclaje. o Determinación de la posibilidad de instalaciones hidráulicas para recirculación de agua o la instalación de tanques de aprovisionamiento.
1.1.3.2 Prácticas de comportamiento Las prácticas de comportamiento involucran el cambio en los hábitos de consumo de agua para lograr un uso más eficiente de la misma y la reducción de su consumo total en una instalación industrial o comercial. Los cambios en el comportamiento pueden ahorrar agua sin modificar los equipos existentes. Para establecer la línea base en cuanto a las cantidades del uso del agua total del establecimiento, los patrones de consumo por temporada y por hora y la cantidad y calidad del uso del agua en procesos individuales se debe monitorear la cantidad de agua usada. Esta línea base puede ser usada para establecer las metas de la compañía y desarrollar medidas específicas de uso eficiente del agua. El monitoreo hace que los empleados estén más conscientes de las ratas de consumo de agua y facilita la medición de resultados de los logros de conservación. El uso de medidores de piezas individuales para el uso del agua puede proporcionar información directa sobre la eficiencia del uso de la misma4. Hacer un uso eficiente del agua implica el uso de tecnologías y prácticas mejoradas que proporcionan igual o mejor servicio con menos agua. Por otro lado, hoy por hoy, la conservación del agua debe estar ligada a la disminución de consumos en cuanto sea posible y no limitar dicha disminución a circunstancias o periodos de escasez del recurso.
4
Tomado de la cartilla Ahorro y Uso Eficiente del Agua. CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA. 2005.
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1.2 MARCO LEGAL Se determinó realizar la comparación de los resultados hallados en el muestreo con la norma nacional que normaliza la calidad del agua, decreto 1594 de 1984 en sus artículos 30 y 39 para diferentes usos, esto para la utilización del agua obtenida en cualquier actividad que se desarrolle dentro de la planta. Para la utilización del agua para consumo humano se debe hacer la comparación con el decreto 2115 el cual determina las características físicas y químicas del agua para consumo humano. Tabla 3. Legislación aplicable para la determinación de la calidad del agua para diferentes usos AMBITO NACIONAL
NORMA
Decreto 1594 de 1984 Res. 2115 de 2007 INTERNACIONAL Ley de aguas / España de 1879 de 1985
ESPECIFICACION
SECCION ARTICULOS
Usos del agua y residuos CAPITULO líquidos IV. Calidad del agua para CAPITULO consumo humano II Control de calidad de las aguas
Artículo 30, 39 Artículos 2, 3, 4, 5, 6 y 7 Tabla 3
Fuente. Autor
El contenido de la legislación aplicable se describe a continuación: 1.2.1 Decreto 1594 de 1984. Usos del agua y residuos líquidos
CAPITULO III. DE LA DESTINACION GENERICA DE LAS AGUAS SUPERFICIALES, SUBTERRANEAS, MARITIMAS, ESTUARIAS Y SERVIDAS Artículo 30: Se entiende por uso del agua para consumo humano y doméstico su empleo en actividades tales como: a. Fabricación o procesamiento de alimentos en general y en especial los destinados a su comercialización o distribución. b. Bebida directa y preparación de alimentos para consumo inmediato.
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c. Satisfacción de necesidades domésticas, individuales o colectivas, tales como higiene personal y limpieza de elementos, material o utensilios. d. Fabricación o procesamiento de drogas, medicamentos, cosméticos, aditivos y productos similares. Artículo 39: Los criterios de calidad admisibles para la destinación del recurso humano y doméstico son los que se relacionan a continuación, e indican que para su potabilización se requiere solamente tratamiento convencional: Tabla No. 4. Valores admisibles para la calidad del agua para destinación del consumo humano y doméstico Referencia Amoníaco Arsénico Bario Cadmio Cianuro Cinc Cloruros Cobre Color Compuestos Fenólicos Cromo Difenil Policlorados Mercurio Nitratos Nitritos pH Plata Plomo Selenio Sulfatos Tensoactivos Coliformes totales
Expresado como N As Ba Cd CNZn ClCu Color real Fenol Cr + 6 Concentración de agente activo Hg N N Unidades Ag Pb Se SO=4 Sustancias activas al Azul de metileno NMP
Valor 1 0,05 1 0,01 0,2 15 250 1 20 unidades, escala Platino -cobalto 0,002 0,05 No detectable 0,002 10 10 6,5 - 8,5 unidades 0,05 0,05 0,01 400 0,5 1 microorg./100 ml.
Fuente. Decreto 1594 de 1984. Usos del agua y residuos líquidos
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Parágrafo 1: La condición de valor “no detectable” se entenderá que es la establecida por el método aprobado por el Ministerio de Salud. Parágrafo 2: No se aceptará película visible de grasas y aceites flotantes, materiales flotantes, radioisótopos y otros no removibles por tratamiento convencional que puedan afectar la salud humana. 1.2.2 Res. 2115 de 2007. Calidad del agua para consumo humano 1.2.2.1 Capitulo II. Características físicas y químicas del agua para consumo humano. Artículo 2. Características físicas. El agua para consumo humano no podrá sobrepasar los valores máximos aceptables para cada una de las características físicas que se señalan a continuación: Tabla No. 5. Características físicas Características físicas Color aparente Olor y sabor Turbiedad
Expresadas como Unidades de Platino Cobalto Aceptable ó no aceptable Unidades Nefelométricas de Turbiedad (UNT)
Valor máximo aceptable 15 Aceptable 2
Fuente. Decreto 2115 de 2007. Artículo 2.
Artículo 3. Conductividad. El valor máximo aceptable para la conductividad puede ser hasta 1000 microsiemens/cm. Este valor podrá ajustarse según los promedios habituales y el mapa de riesgo de la zona. Un incremento en los valores habituales de la conductividad superior al 50% en el agua de la fuente, indica un cambio sospechoso en la cantidad de sólidos disueltos y su procedencia debe ser investigada de inmediato por las autoridades sanitaria y ambiental competentes y la persona prestadora que suministra o distribuye agua para consumo humano. Artículo 4. Potencial de hidrógeno. El valor para el potencial de hidrógeno pH del agua para consumo humano, deberá estar comprendido entre 6.5 y 9.0.
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Artículo 5. Características químicas de sustancias que tienen reconocido efecto adverso en la salud humana. Las características químicas del agua para consumo humano de los elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos diferentes a los plaguicidas y otras sustancias que al sobrepasar los valores máximos aceptables tienen reconocido efecto adverso en la salud humana, deben enmarcarse dentro de los valores máximos aceptables que se señalan a continuación: Tabla no. 6. Características químicas que tienen reconocido efecto adverso en la salud humana. Elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos diferentes a los plaguicidas y otras sustancias Antimonio Arsénico Bario Cadmio Cianuro libre y disociable Cobre Cromo total Mercurio Níquel Plomo Selenio Trihalometanos totales Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP)
Expresados como
Valor máximo aceptable
Sb As Ba Cd CNCu Cr Hg Ni Pb Se THMs HAP
0.02 0.01 0.7 0.003 0.05 1.0 0.05 0.001 0.02 0.01 0.01 0.2 0.01
Fuente. Decreto 2115 de 2007. Artículo 5.
PARAGRAFO. Si los compuestos de trihalometanos totales o los de hidrocarburos policíclicos aromáticos señalados en el cuadro anterior, exceden los valores máximos aceptables, es necesario identificarlos y evaluarlos, de acuerdo al mapa de riesgo y a lo señalado por la autoridad sanitaria. Artículo 6. Características químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana. Las características químicas del agua para consumo humano en relación con los elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos que tienen implicaciones sobre la salud se señalan en la siguiente tabla:
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Tabla No. 7. Características químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana Elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos que tienen implicaciones sobre la salud humana Carbono Orgánico Total Nitritos Nitratos Fluoruros
Expresados como
Valor máximo aceptable (mg/L)
COT NO2NO3F
5.0 0.1 10 1.0
Fuente. Decreto 2115 de 2007. Artículo 6.
PARAGRAFO. Cualquier incremento en las concentraciones habituales de Carbono Orgánico Total debe ser investigado conjuntamente a la persona prestadora que suministra o distribuye agua para consumo humano y la autoridad sanitaria, con el fina de establecer el tratamiento correspondiente para su reducción. Artículo 7. Características químicas que tienen mayores consecuencias económicas e indirectas sobre la salud humana. Las características químicas del agua para consumo humano en relación con los elementos y compuestos químicos que tienen consecuencias económicas e indirectas sobre la salud se señalan a continuación: Tabla No. 8. Características químicas que tienen mayores consecuencias económicas e indirectas sobre la salud humana Elementos, compuestos químicos y mezclas de compuestos químicos que tienen implicaciones sobre la salud humana Calcio Alcalinidad Total Cloruros Aluminio Dureza Total Hierro Total Magnesio Manganeso
Expresados como
Valor máximo aceptable (mg/L)
Ca CaCO3 ClAl3+ CaCO3 Fe Mg Mn
60 200 250 0.2 300 0.3 36 0.1
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Molibdeno Sulfatos Zinc Fosfatos
Mo SO42Zn PO43-
0.07 250 3 0.5
Fuente. Decreto 2115 de 2007. Artículo 7.
1.2.3 Ley de aguas de 1985. Control de calidad de las aguas (España) Es conveniente mencionar que se incluye esta norma a fin de referenciar otra normatividad aplicable a la calidad del agua exigida en otros países, la inclusión de esta norma se hace para orientar de mejor forma la revisión de alternativas de utilización del agua recuperada, con ello no se justifica que para efectos de diseño del presente proyecto se sigan estos parámetros. Tabla 9. Concentraciones mínimas y máximas para la calidad del agua potable. Legislación Española 1. Factores organolépticos: Color PT Turbiedad Sílice 2. Factores fisicoquímicos pH Calcio Magnesio Aluminio Sulfatos SO4 Cloruros ClNitratos NO3 3. Factores biológicos Oxidabilidad al KMnO4 Extracto seco a 110C 4. Factores indeseables o tóxicos Arsénico Cianuros Cromo VI Cobre Flúor
mg/l mg/l
Concentración Mínima - Máxima 5-15 5-10
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
7 – 9.2 100 – 200 60 – 100 Tolerado 200 – 400 250 – 350 30
mg/l mg/l
12 0.75
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
0.2 0.01 0.05 1.5 1.5
Unidades
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Hierro Manganeso
mg/l mg/l
Fuente. Ley de aguas de 1985. Control de calidad de las aguas (España)
33
0.2 – 0.3 (Fe + Mn) 1.5
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2. METODOLOGIA DEL PROYECTO
FASES
ETAPAS
ACTIVIDADES Descripción ubicación geográfica
FASE I
LEVANTAMIENTO DE INFORMACION
Levantamiento plano físico de la planta Diagrama de flujo del proceso Balance de masa Cuantificación de volúmenes
FASE II
ESTUDIO DE CALIDAD
Caracterización parámetros (pH, conductividad, SST, dureza, turbiedad Identificación de posibles aplicaciones del agua recuperada Comparación de los resultados obtenidos de la caracterización con la legislación aplicable
FASE III
FASE IV
Determinación de caudales necesarios para cada actividad en la que se reutilizaría el agua
DISEÑO DEL PROGRAMA
Diseño de la red de instalación hidráulica Determinación de metas de reducción de agua
ELABORACION DEL INFORME
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Fuente. Autor
Gráfica 2. Metodología para el desarrollo del proyecto
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3. DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Y LOCALIZACION GEOGRAFICA 3.1 INFORMACION GENERAL La empresa AGA Fano S.A., Fabrica Nacional de Oxigeno S.A. está dedicada a la producción, distribución y venta de gases medicinales e industriales. Tabla 10. Ficha de identificación de la empresa GENERALIDADES NOMBRE NIT OFICINA PRINCIPAL ACTIVIDAD ECONÓMICA AÑO DE INICIACIÓN CODIGO CIIU
DESCRIPCIÓN AGA Fano, Fábrica Nacional de Oxigeno S.A. 860005114-4 Bogotá, avenida 68 No 11-25 Teléfonos 4254550, 4146955 Fabricación y comercialización de gases medicinales e industriales. 1942 D2429
Fuente. AGA Fano.
3.2 DESCRIPCION DE LA PLANTA
Fuente. www.alcaldiadetocancipa.gov/index.html
Gráfica 3. Ubicación de Tocancipa en el municipio de Cundinamarca
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* Planta de Gases del aire Monserrate AGA Fano
Fuente. www.alcaldiadetocancipa.gov/index.html
Gráfica 4. Ubicación de la planta en La vereda La Canavita. La planta Monserrate de AGA Fano S.A. se encuentra localizada en el Km 37 de la Vereda Canavita del municipio de Tocancipá. El predio rural en donde se encuentra establecida esta planta se denomina “Hacienda El Carmen”-Lote no. 7, situado sobre el costado sureste de la carretera Central del Norte, 4.000 metros al sureste del casco urbano del municipio de Tocancipá. El terreno sobre el cual se encuentra construida esta planta abarca un área total 39.639 m2. Su área construida es de 11.820 m2 (equivalente al 29.97% del área del predio). El área restante corresponde a zonas de aislamiento y reforestación, área de jardines y área de césped. 3.2.1 Instalaciones físicas La planta cuenta con un edificio de tres pisos en los cuales operan: cuarto de control desde el cual se realiza la supervisión de la operación, oficinas del jefe de planta y personal administrativo de la empresa, cafetería, servicios sanitarios y almacén. Adicionalmente, cuenta con cuarto de máquinas, zona de llenado de traillers, sistema de enfriamiento, sub-estación eléctrica, cuarto de almacenamiento de lubricantes, sistema contraincendio y portería.
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En total, el terreno se encuentra dividido en las siguientes áreas: Áreas construídas Edifício 1 - Sala de máquinas Edificio 2- control y administración Tanques Total área construída
3.200 700 1.130 5.030
m2 m2 m2 m2
Áreas duras Vías vehiculares / peatonales Patio subestación eléctrica Total áreas duras
3.230 m2 3.620 m2 6.850 m2
Áreas de protección ambiental Zonas aislamiento y reforestación Áreas de jardines Áreas de césped Área total de protección ambiental
13.259 m2 2.300 m2 12.280 m2 27.839 m2
Área total del predio
39.639 m2
3.2.2 Servicios industriales. 3.2.2.1 Energía La Planta Monserrate cuenta con una subestación eléctrica que fue construida de acuerdo con estándares aplicables del código nacional eléctrico (NEC); se localiza dentro de la planta sobre el corredor paralelo a la carretera central del norte y está conectada a la línea de transmisión que proviene de la termoeléctrica de Zipaquirá que suministra una tensión de 115 KV. 3.2.2.2 Agua. La Planta Monserrate dispone de dos fuentes de abastecimiento de recursos hídricos: conexión a la red del acueducto de Tocancipa y aguas subterráneas extraídas del pozo profundo. Para este último caso, la Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca, a través de la Resolución 1906 de 1.997, otorgó el correspondiente permiso de aprovechamiento. Periódicamente se han realizado
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las correspondientes visitas técnicas de inspección por parte de funcionarios de esta Corporación. El agua proveniente de estas dos fuentes de abastecimiento es requerida para: i) sistema de enfriamiento de la planta, ii) reposición de pérdidas que se presentan por evaporación, iii) servicios sanitarios y, iv) riego de jardines y operación del sistema contra-incendio. Tabla 11. Consumos mínimo, medio, máximo de agua para el año 2007 Planta Monserrate. Promedio aritmético CONSUMOS AÑO 2007 Mes m3 Enero 242 Febrero 418 Marzo 246 Abril 152 Mayo 74 Junio 122 Julio 248 Agosto 325 Septiembre 176 Octubre 228 Noviembre 315 Diciembre 275 Σ 2.819 MINIMO 74 m3
MEDIO 235 m3
MAXIMO 418 m3
Fuente. AGA Fano.
3.2.3 SUMINISTRO DE AGUA 3.2.3.1 Conexión a la red de acueducto municipal La planta Monserrate cuenta con suministro directo de la red de acueducto de Tocancipá mediante conexión a la tubería proveniente de la planta de Tibitoc, la cual abastece el acueducto municipal. La acometida de esta red del acueducto está construida en tubería de una pulgada. El suministro de agua corresponde a un líquido de primera calidad tratado por la planta de potabilización Tibitoc, ubicada en la jurisdicción del municipio de Tocancipá. La planta Monserrate se
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encuentra debidamente inscrita como usuario industrial del acueducto de Tocancipá y, como tal, cancela la correspondiente facturación mensual. De acuerdo con lo anterior, el suministro del acueducto municipal de Tocancipá se constituye en la principal fuente de abastecimiento para suplir las necesidades de la planta Monserrate, la cual, por tratarse de una instalación que garantiza un proceso industrial eficiente, tan solo requiere de un consumo de diez (10) m3 de agua por año para reposición por evaporación del agua del circuito cerrado del proceso, el cual corresponde al sistema de enfriamiento. 3.2.3.2 Pozo profundo La planta Monserrate cuenta con un pozo profundo como alternativa de emergencia para suplir las necesidades de la misma, en caso que la conexión al acueducto de Tocancipá presentara algún inconveniente. Dicha alternativa fue prevista desde la misma fase de diseño de la planta. Dicho pozo no se encuentra en operación actualmente, pues se espera la aprobación de la Corporación Autónoma Regional CAR para ampliar el caudal de extracción. En condiciones normales de operación, el pozo profundo funcionará cada quince días durante un periodo menor de una hora. El agua bombeada desde el pozo se vierte en el reservorio ubicado dentro de las instalaciones de la misma planta, el cual tiene una capacidad de 306 m3. El agua del pozo es utilizada únicamente en el sistema de red de contra incendios y, debido a sus características, esta agua no se utiliza en el proceso de producción.
Fuente. Autor.
Grafica 5. Reservorio para el almacenamiento de agua del pozo profundo
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4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO El proceso de separación de los principales gases del aire, consiste en reducir la temperatura del aire a niveles tales que se alcancen los puntos de licuefacción de cada uno de estos componentes para así separarlos en forma líquida y almacenarlos. Las temperaturas de licuefacción a presión atmosférica son -183°C para el Oxígeno, -186°C para el Argón y -196°C para el Nitrógeno. El compresor tiene la función de tomar aire que inicialmente ha sido filtrado hasta una presión atmosférica y comprimirlo hasta aproximadamente 5 bar. Durante el proceso de compresión el aire se calienta y, para hacer el enfriamiento, se utilizan intercambiadores de calor. El aire que sale del compresor ingresa a un tanque en cuyo interior hay materiales que absorben la humedad, los hidrocarburos y el CO2 que pueda contener el aire, hasta niveles inferiores a 2 ppm. El aire ingresa luego al intercambiador de calor principal cuya función es enfriar el aire que entra hacia la columna en donde se iniciará el proceso de separación. En este último intercambian calor el aire, el Nitrógeno y el Oxígeno provenientes de la columna en donde han sido separados. El Nitrógeno que se utiliza para regenerar los prepurificadores pasa antes por este intercambiador para bajar la temperatura del aire. Del intercambiador, el aire pasa al sistema de producción de frío, el cual consta de un compresor -llamado compresor de reciclo-, un intercambiador de calor llamado licuefactor- y un grupo de turbinas de expansión. El compresor de reciclo toma el producto de una de la columnas de separación (5 bares), lo comprime y lo envía a las turbinas donde se produce una expansión hasta unos 20 bares y, por consiguiente, una disminución de la temperatura hasta –177ºC aproximadamente. A esta temperatura y a esta presión se obtiene Nitrógeno líquido que es retornado hacia la columna como reflujo. En las columnas de separación se produce la separación del Oxígeno, el Nitrógeno y el Argón. Se cuenta básicamente con tres columnas de separación llamadas columna inferior (o columna de alta presión), columna superior (o columna de baja presión) y columna de Argón. Sistema de enfriamiento de agua Un sistema de enfriamiento de agua de circuito cerrado es incluido para
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proporcionar agua de enfriamiento a todos los compresores e intercambiadores de calor. El agua de enfriamiento también es utilizada para vaporizar oxígeno líquido, para proveer gas de sellamiento a las dos bombas de proceso. La capacidad total del sistema es de 2260 gal/min. El sistema de enfriamiento consiste en dos bombas con motor de 75 HP y un intercambiador de calor enfriado por aire de cuatro compartimientos para enfriar el agua hasta 34°C. Hacer un uso eficiente del agua implica el uso de tecnologías y prácticas mejoradas que proporcionan igual o mejor servicio con menos agua. Por otro lado, hoy por hoy, la conservación del agua debe estar ligada a la disminución de consumos en cuanto sea posible y no limitar dicha disminución a circunstancias o periodos de escasez del recurso. 4.1 PROCESO DE EXTRACCIÓN DE GASES DEL AIRE La planta de Gases del Aire Monserrate es una Unidad de Separación de Gases del Aire (ASU) en donde se producen Oxígeno, Nitrógeno y Argón en estado líquido. El proceso se resume en tomar aire, filtrarlo, enfriarlo hasta alcanzar los puntos de ebullición de sus componentes, destilación fraccionada y almacenarlos en tanques criogénicos. Para conocer de manera detallada el proceso que se muestra en el diagrama del anexo No. 2, en el cual se muestra cada una de las etapas descritas. 4.1.1 Filtración El aire es succionado por un compresor a través de la unidad de filtros conformada por dos etapas diseñadas para retener partículas sólidas superiores a 1 micra. 4.1.2 Compresión Es de gran importancia el rendimiento de este proceso, pues toda la energía necesaria en la instalación procede de esta operación. El compresor suministra, la energía necesaria que exige la producción de frío; la separación de los gases y las perdidas caloríficas y mecánicas (lo mas aproximado al régimen isotérmico)
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Fuente. Autor
Gráfica 6. Filtro para remoción de partículas sólidas.
El compresor succiona el aire de la atmósfera y lo comprime haciéndolo pasar por 3 etapas de compresión llevándolo a una presión final de 5 bares.
Fuente. Autor
Gráfica 7. Compresor. Volumen 15000 ton/mes
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4.1.3 Enfriamiento Para conseguir bajar la temperatura del aire hasta estos niveles se cuenta con un compresor llamado compresor de reciclo y dos turbinas de expansión. El compresor eleva la presión hasta 30 y 40 bares y las turbinas lo expanden desde esas presiones hasta 5 bares. Esta expansión produce un descenso en la temperatura hasta niveles de -197°C, suficiente para mantener el proceso de separación de los gases. Los puntos de licuefacción a presión atmosférica de los gases del aire producidos en la Planta son los siguientes: Oxígeno Argón Nitrógeno
-183°C -186°C -196°C
Fuente. Autor
Gráfica 8. Sistema de enfriamiento 4.1.4 Purificación y secado El Aire proveniente del compresor ingresa a los purificadores los cuales retienen la humedad y el CO2 hasta niveles de 1 ppm.
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Este sistema cuenta con dos vasos de manera que mientras uno de ellos realiza la retención de Humedad y CO2 el otro se regenera con nitrógeno puro y seco proveniente del proceso. Una vez regenerado el vaso, éste entra a trabajar mientras el otro comienza su ciclo de regeneración.
Fuente. Autor.
Grafico 9. Prepurificadores 4.1.5 Intercambio de calor
También denominado condensador principal tiene una importante función en el proceso: en él, el oxígeno a baja presión, de la columna superior es vaporizado, mientras el nitrógeno vapor proveniente de la columna inferior, a alta presión, es condensado.
Fuente. Autor
Figura 10. Intercambiador de calor
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4.1.6 Expansión
Para conseguir bajar la temperatura a la cual se realiza la licuefacción del aire se utiliza una turbina de expansión. Está constituida por una serie de equipamientos como compresores, "boosters" y modificadores de calor criogénicos con el objetivo de producir líquido. Fuente. Autor
Figura 11. Turbinas de expansión. 4.1.7 Separación En esta etapa se realiza la separación de cada uno de los gases ya que la mezcla que llega a este punto está compuesta por nitrógeno, oxigeno, argón. Como en el proceso se desea obtener argón como subproducto, la columna superior se saca a la altura del plato donde es máxima la concentración (10%) y este vapor se rectifica separadamente en una columna auxiliar y posteriormente vuelve a la columna principal.
Dentro de la columna que se observa en la planta (Caja Fría) se encuentran 4 columnas conformadas por packing y bandejas perforadas en donde se lleva a cabo la separación de los Gases del Aire mediante un proceso de destilación. En una columna inferior se separa el Nitrógeno, en una columna superior se separa el Oxígeno y en otras dos columnas el Argón.
Fuente. Autor
Figura 12. Caja fría 46
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Figura 13. Columna auxiliar en la cual se contiene el argón
Fuente. Autor.
4.1.8 Tanques de Almacenamiento Una vez separados los gases del aire se almacenan en estado líquido en tanques criogénicos. La planta tiene capacidad de almacenar 1.000.000 ton de Oxígeno, 500.000 ton de Nitrógeno y 130 ton de Argón.
Desde estos tanques se llenan los trailers que llevan el producto directamente a hasta los clientes y estaciones de llenado de la Empresa.
Fuente. Autor.
Figura 14. Tanques de almacenamiento de nitrógeno y oxígeno
47
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
5. PROGRAMA DE AHORRO Y USO EFICIENTE DEL AGUA Para la elaboración del programa de ahorro y uso eficiente del agua, se seguirán las siguientes etapas: 1.
Identificación de oportunidades de aprovechamiento de agua dentro del proceso, identificado en el proceso de expansión por obtención de agua como subproducto (evaluado en el capítulo 3 DESCRIPCION DEL PROCESO).
2.
Evaluación de las características del agua obtenida como subproducto en el proceso, comparación con la norma aplicable de calidad del agua para uso con fines de limpieza, uso de sanitarios y riesgo de céspedes (capítulo 5 ESTUDIO DE CALIDAD)
3.
Identificación de las actividades en las cuales se puede hacer la utilización del agua recuperada del proceso según la calidad del agua evaluada en el capítulo anterior, y, determinación de los pasos de tratamiento para la utilización de agua recuperada (CAPITULO 6. IDENTIFICACION DE POSIBLES APLICACIONES DEL AGUA RECUPERADA).
4.
Cuantificación de los caudales requeridos para la ejecución de la actividad en la cual será utilizada el agua (CAPITULO 7. DETERMINACION DE CAUDALES DE REUTILIZACION Y DISEÑO TANQUES DE ALMACENAMIENTO).
5.
Determinación de la posibilidad de instalaciones hidráulicas para recirculación de agua o la instalación de tanques de aprovisionamiento (evaluado en el capítulo 8. DISEÑO DEL SISTEMA DE REUTILIZACION).
48
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
6. ESTUDIO DE CALIDAD 6.1 BALANCE DE MASA Para determinar el volumen de agua que proporciona el sistema en la producción de oxígeno, nitrógeno y argón, se realiza un balance de masas, el cual conduce a la estimación del caudal de agua que se maneja en la planta. Esta estimación se determina a través de las variables que se conocen del proceso y se exponen a continuación: FILTRACION
COMPRESION
ENFRIAMIENTO
PARTICULAS > 2 ppm
5 bares
-197°C
Entrada 15000 ton
PURIFICACION Y SECADO -197°C
mes AIRE
EXPANSION 20 bares
AGA
AGA
COLUMNA AUXILIAR
COLUMNA PRINCIPAL DE SEPARACION
INTERCAMBIO DE CALOR -177°C H2O CONDENSADA 250 m3 / mes
Fuente: Autor
Ar = 130 ton/mes
O2= 1’000.000 ton/mes N2= 500.000 ton/mes
Grafico No. 15. Balance de masas del proceso de extracción de gases del aire 49
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Mediante los diagramas se da a conocer parte del proceso: en 1 hay una entrada de 15000 ton de aire (5), multiplicando este valor por la densidad del aire que se obtiene en la literatura (6) corresponde a 1.0307. En el diagrama 1 hay compresión hasta una presión de 5 bares y una temperatura de -197°C, y en 3 hay una expansión hasta 20 bares lo que produce una temperatura de -177°C. Aire entrada = 15.000 ton Aire entrada = 15.000.000 m3 Aire entrada = 15.000.000 m3 * 1.0307 kg/m3 Aire entrada = 15.460.000 kg CONVERSION DE UNIDADES 15.000 m3 * 1.0307 kg/m3 1atm = 14.7 psi 5 bares = 72.54 psi 20 bares = 290 psi 6°C = 43 °F -197°C = -322.6 °F -177°C = -286.6 °F P = Presión, mm Hg T = Temperatura, °K Pv = Presión de vapor
P*V sat = Presión de vapor saturado El primer paso que se debe realizar es hallar la presión: Ln P * =
A -
B C+T
5
(7)
Ecuación Antoine
Fuente. AGA Fano. Tomado de http://www.inti.gov.ar/cirsoc/pdf/102/comentarios/tablasC102-05.pdf 7 Tomado del libro Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. David M. Himmelblau. Pág. 311. 6
50
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
En donde A, B, C = constantes para el vapor de agua Ln P * =
18.3036 Ln P * =
-
3816.44 -46.13 + 279°K
1.1914
PV = 0.1473 mm Hg Del diagrama de Cox (adjunto en el Anexo 2) de la presión de vapor saturado se obtiene que la presión del volumen saturado es 0.17 psia P*V sat = 0.17 psia x 760 mm Hg 14.7 psia P*V sat = 8.789 mm Hg PT = 760 mm Hg Se procede a hallar el valor de la humedad absoluta: Habs =
Habs =
PV P V sat 0.1473 8.789
Habs =
0.01656
PT – P V sat PT – P V
(8)
760 – 8.789 760 – 0.1473 kg vapor kg aire seco
Salida H abs = 0
8
Tomado del libro Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. David M. Himmelblau. Pág. 342.
51
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
m H2O = 250 m3
x
1 kg = 3 0.0010 m
250000 kg mes
Si se realiza la comparación de los datos aportados por AGA Fano del aire tomado a la entrada del compresor, podemos hallar que el valor se asimila al obtenido: Aire húmedo entrada 1.01656 kg aire húmedo =
x 250 m3 H2O x
kg agua 0.0010 m3
0.01656 kg vapor agua = 15’346.618 kg aire entrada
Si comparamos el valor con el que se estableció al inicio del balance se obtiene: ESTABLECIDO
OBTENIDO
Aire entrada = 15.460.000 kg , 15’346.618 kg aire entrada Aire seco entrante Aire seco sale = 15´346.618 kg aire húmedo – 250000 kg H2O Aire Seco salida = 15´096.618 kg aire seco mes
52
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
7. CARACTERIZACIÓN DEL AGUA DEL PROCESO DE CONDENSADO Para la realización del estudio de calidad del agua recuperada del sistema de condensado se siguieron los parámetros recomendados por el Standard Methods9 for the Examination of Water and Wastewater, publicado por American Public Health Association, American Water Works Association y Water Pollution Control Federation; esto para garantizar que la preservación y representatividad de la muestra y su caracterización se realizó de una manera acertada mediante una técnica apropiada de muestreo, asegurando así resultados representativos del caudal global. A continuación se describen los procedimientos utilizados para la obtención y el tratamiento de la muestra. 7.1 SELECCIÓN DEL SITIO DE MUESTREO Se eligió un único punto de muestreo puesto el agua que sale del sistema de condensado tiene una única salida. Si embargo se garantiza su representatividad puesto que el proceso siempre es el mismo, y no se presentan cambios en la composición del agua, además la descarga es constante. El aire consumido para el desarrollo de la operación tiene las mismas características, la única variación que se podría presentar fuese porque cambiara la composición de aire a la entrada del compresor, esto podría darse por mala calidad del aire bajo las condiciones de contaminación que encontramos en la actualidad. Sin embargo este cambio no se daría de inmediato sino a través del tiempo, para lo cual se aconseja si se realiza la implementación del proyecto sean realizadas caracterizaciones del agua recuperada cada seis meses para garantizar que su calidad o su composición se mantiene con respecto a la que fue medida en el presente proyecto. Se realiza a continuación una descripción detallada del punto de muestreo de manera que cualquier persona pueda tomar otras muestras en el mismo lugar. El punto de muestreo fue a la salida de las turbinas de expansión ya que es allí donde se encuentra la tubería de salida del agua que se ha condensado. 9
AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION Y WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 14 th, edition. 1978
53
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Fuente. Autor
Figura 16. Punto de muestreo del agua subproducto del proceso.
7.2 TIPO DE MUESTREO Se realizó muestreo para determinar la calidad del agua del proceso de condensado. El plano del punto de muestreo se observa en el anexo 3. Se determinó la realización de una muestra puntual para observar las concentraciones de dicha agua y determinar sus respectivas cargas contaminantes, puesto que para el análisis de parámetros como oxígeno disuelto y pH requieren que se tome este tipo de muestra. Se realiza la “recolección de una muestra puntual cuando: 1. Las descargas de agua residual son intermitentes, por ejemplo cuando se almacena en tanques y se descarga una vez estos se llenan. 2. Las características del desecho son constantes en cuanto a flujo y descarga.
54
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
3. Para algunos parámetros se requiere siempre muestra puntual tales como: grasas y aceites, bacteriológico, sulfuro, oxígeno disuelto, plaguicidas y cloro residual. 4. El agua residual presenta variaciones extremas en su composición
La recolección de muestras compuestas se realiza cuando la composición del agua presenta variación”10. Para nuestro caso aplica la observación número 2, además que sólo hay un punto de salida de agua, y por las condiciones descritas en el proceso se identifica que no hay cambios relevantes en la composición del agua. Es importante anotar que sólo se realizó un muestreo, puesto que siempre se aplica el mismo proceso y se considera que siempre el aire tiene las mismas características. Además dentro del presupuesto aprobado por AGA Fano se incluyó solo un muestreo, por lo tanto el que se considerará en el momento de la comparación de la normatividad y sus posibles alternativas de uso.
7.3 REPRESENTATIVIDAD Y CONSERVACIÓN DE LA MUESTRA Cualquiera que sea el método de muestreo específico que se aplique a cada caso, debe cumplir los siguientes requisitos. Las muestras deben ser representativas de las condiciones que existan en el punto y hora de muestreo y tener el volumen suficiente para efectuar en él las determinaciones correspondientes. Las muestras deben representar lo mejor posible las características del efluente total que se descarga por el conducto que se muestrea. Se recomienda, se instalen tomas en conductos a presión o en conductos que permitan el fácil acceso para muestrear a cielo abierto con el objeto de caracterizar debidamente las aguas residuales.
10
Tomado del Instructivo de Condiciones Básicas de Muestreo de Aguas. CENPAPEL. Febrero 25 de 2005.
55
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Las tomas deben tener un diámetro adecuado para muestrear correctamente las aguas residuales en función de los materiales que puedan contener, deben ser de la menor longitud posible, y procurar situarlas de tal manera que las muestras sean representativas de la descarga. Se deja fluir un volumen aproximadamente igual a 10 veces el volumen de la muestra y a continuación se llena el recipiente de muestreo. Cuando las aguas residuales fluyan libremente en forma de chorro, debe emplearse el siguiente procedimiento. El recipiente en que se toma la muestra se debe enjuagar repetidas veces antes de efectuar el muestreo. Se introduce el recipiente en que se va a tomar la muestra en la descarga o de ser posible, se toma directamente la muestra en su recipiente. La muestra se transfiere del recipiente en que fue tomado al recipiente para la muestra cuidando de que ésta siga siendo representativa. Si la muestra se transfiere de recipiente, se debe cuidar que ésta siga siendo representativa. Las tapas o cierres de los recipientes deben fijarse de tal forma que se evite el derrame de la muestra.
7.4 ANALISIS DE LA MUESTRA La muestra fue evaluada por TECCA, laboratorio certificado, encuentra avalado como proveedor de servicios de la empresa, implementación de las alternativas propuestas las directivas determinaron que los análisis debían ser realizados en un estuviese certificado.
puesto que se además para la de la empresa laboratorio que
7.5 IDENTIFICACIÓN DE PARÁMETROS La caracterización realizada por TECCA (ANEXO 4) a la muestra arrojó los siguientes resultados los cuales fueron comparados con el decreto 1594 de 1984
56
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
el cual determina las cargas contaminantes máximas de cualquier vertimiento, así como la calidad del agua para cualquier uso: Tabla 12. Resultados caracterización al agua subproducto del proceso vs. Decreto 1594/84 PARAMETRO, Unidad de Medida pH, Unidades
METODO ANALISIS
SALIDA
DEC. 1594/84
Potenciometría
7.6
6.5 – 8.5
Sólidos suspendidos, ppm
Colorimetría
0
No materiales flotantes
Conductividad, Usiemens
Potenciometría
10
Color, Unidades Esc. Pt- Colorimetría/Espectrofotómetro Co Turbidez, NTU Colorimetría/Espectrofotómetro
1
20
0
10
Alcalinidad Total, ppm
Titulación
50
200
Dureza, ppm
Titulación
2
Hierro, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.06
Nitratos, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
3.8
10
Nitritos, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
3
10
Oxígeno Disuelto, ppm
Potenciometría
6
Fosfatos, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.1
Cobre, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.01
1.0
Zinc, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.03
15
Fuente. Autor
Tabla 13. Resultados caracterización al agua subproducto del proceso Vs. Decreto 2115/07 PARAMETRO, Unidad de Medida pH, Unidades
METODO ANALISIS Potenciometría
Sólidos suspendidos, ppm
Colorimetría
0
Conductividad, Usiemens
Potenciometría
10
57
SALIDA
DEC. 2115/07
7.6
6.5 – 9.0
1000
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Color, Unidades Esc. Pt- Colorimetría/Espectrofotómetro Co Turbidez, NTU Colorimetría/Espectrofotómetro
1
15
0
2
Alcalinidad Total, ppm
Titulación
50
200
Dureza, ppm
Titulación
2
300
Hierro, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.06
0.3
Nitratos, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
3.8
10
Nitritos, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
3
0.1
Oxígeno Disuelto, ppm
Potenciometría
6
Fosfatos, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.1
0.5
Cobre, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.01
1.0
Zinc, ppm
Colorimetría/Espectrofotómetro
0.03
3.0
Fuente. Autor
Mediante el análisis comparativo con la resolución 2115 del 97 podemos determinar que es posible la calidad del agua cumple con todos los parámentros exigidos dentro de la norma lo que posibilita su uso para consumo humano. Es importante establecer que no se tuvo en cuenta el análisis microbiológico, ya que al inicio no se estableció la posibilidad de potabilizar esta agua, por ello no se estableció dentro del presupuesto realizar estos análisis. Sin embargo es importante considerar al hacer la implementación de esta alternativa contar con todos los análisis del agua y compararlos con la norma para verificar su posible utilización como agua para consumo humano. Para actividades de limpieza de áreas y riego de zonas verdes se determinó compararlo con la norma decreto 1594 de 1984, obteniendo resultados muy favorables de calidad de la muestra, es decir que para esta alternativa su implementación se puede realizar de forma inmediata puesto que cumple con un alto estándar de calidad con respecto a su comparación con la norma.
58
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
8. IDENTIFICACIÓN DE POSIBLES APLICACIONES DEL AGUA RECUPERADA 8.1 PROPUESTAS DE ALTERNATIVAS DE UTILIZACIÓN DEL AGUA DEL PROCESO DE CONDENSADO 8.1.1 Conexión alterna a la red hídrica existente Esta alternativa se basa en la utilización del agua tal como se presenta en la actualidad, con la caracterización realizada para labores estrictamente de limpieza y riego de jardines y uso de sanitarios. Esta propuesta no requiere de ningún tratamiento para la utilización del agua luego de la salida del proceso de condensado. Para ello se deberá realizar el diseño y la instalación de tubería alterna a la actual por la cual se distribuiría solamente a ciertas zonas para la utilización de esta agua, tales como sanitarios y algunos grifos que se encuentren al exterior de la planta con el cual se haría riego y limpieza de tanques y de áreas comunes. El esquema del diseño de la instalación de esta propuesta se muestra en el anexo No. 5. 8.1.2 Conexión directa con la red hídrica existente Para esta propuesta se realiza una conexión directa con la tubería de la red principal que suministra el agua del acueducto. El tanque destinado al almacenamiento del agua recuperada del sistema de condensado estaría siempre en funcionamiento para la utilización ésta para todas las necesidades básicas, en caso de agotamiento de este recurso se accionaría una válvula la cual dejaría pasar el agua del acueducto y funcionaría un sistema by-pass para la atención de alguno de los dos sistemas en caso de déficit de alguno de éstos. Cabe aclarar y resaltar que esta agua no se deberá utilizar para consumo humano, por lo cual se deberán instalar en cada uno de los grifos señalización que indique que no es agua potable. Para suplir la necesidad de agua potable dentro de la planta se instalarán en zonas que han sido elegidas con anterioridad bebederos en los cuales se podrá obtener agua potable. El diseño de esta instalación hidráulica se muestra en el Anexo No 6.
59
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
8.1.3 Potabilización del agua de condensado El resultado de la caracterización hecha al agua del sistema de condensado siendo comparado con el decreto 1594 del 1984, el cual regula la calidad del agua para el consumo humano y para otras actividades consideradas dentro del artículo 30 del mismo decreto no sobrepasa de los rangos estipulados para tal fin. Sin embargo en la caracterización efectuada no se evalúan todos los parámetros establecidos en la norma, por limitaciones del laboratorio no se evalúan parámetros como: coliformes, entre otros. Para el desarrollo de esta alternativa de propone completar el estudio de calidad de las cargas contaminantes que no fueron evaluadas en el presente documento y realizar el tratamiento de agua adecuado para la potabilización, determinando el tipo de tratamiento correspondiente a las cargas contaminantes que se deseen controlar. El esquema del diseño de la instalación de esta propuesta se muestra en el Anexo No. 7.
60
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
9.
DETERMINACIÓN DE CAUDALES DE REUTILIZACIÓN
Para realizar el diseño del tanque de almacenamiento para el agua recuperada se procede a calcular la dotación o el consumo de agua por parte de la planta. 9.1 ESTIMACION DEL CAUDAL Para calcular el caudal que se necesita para abastecer a la planta se deben tener en cuenta varios datos tales como: TOTAL DE LA POBLACION DE LA PLANTA = 30 Personas DOTACION = 90 L/personas-día Para hallar el caudal mediante se toma la dotación y se evalúa la fórmula: Q = No. de empleados * dotación Q = 30 persona *
(11)
90 L persona-día
Q = 1800 litros Día Se multiplica el caudal por factor de seguridad del 25% Q = 1800 * 0.25 = 450 litros Día Q1 = 1800 litros+ 450 litros = 2.250 litros día día día RIEGOS: PISO ASFALTADO = 1 l/m2
11
Tomado del libro tratamiento de aguas residuales. JAIRO ALBERTO ROMERO. Pág. 159.
61
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
EMPEDRADOS = 1.5 l/m2 JARDINES = 2 l/m2 TOTAL AREAS ASFALTADAS = 6.850 m2 TOTAL AREAS JARDINES = 27.839 m2 Se realiza limpieza de áreas y riego de jardines una vez a la semana, lo que indicaría 4 días al mes. Para hallar el caudal mediante se toma los consumos típicos y se evalúa la fórmula: PISO ASFALTADO = 6.850 m2 Q = Longitud de área * consumo típico Q = 6.850 m2
*
Q = 6.850 litros Día
1 l m2 –día 4 días 30 días
Q = 913 litros Día Se multiplica el caudal por factor de seguridad del 25% Q = 913 * 0.25 = 228 litros Día Q2 = 913 litros+ 228 litros = 1.141 litros día día día
JARDINES = 27.839 m2 Q = Longitud de área * consumo típico
62
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Q = 27.839 m2
*
2 l m2 –día
Q = 55.678 litros Día
4 días 30 días
Q = 7.424 litros Día Se multiplica el caudal por factor de seguridad del 25% Q = 7.424 * 0.25 = 1856 litros Día Q3 = 7.424 litros + 1.856 litros = 9.280 litros día día día SUMATORIA DE LOS CAUDALES OFICINAS = 2.250 l/día PISO ASFALTADO = 1.141 l/día JARDINES = 9.280 l/día QTOTAL = Q1 + Q2 + Q3 QTOTAL = 2.250 + 1.141 + 9.280 QTOTAL = 12.671 l/día 9.2 DISEÑO DE LOS TANQUES INFERIOR Y TANQUE ELEVADO 9.2.1 Tanque inferior El volumen del tanque que se requiere para el caudal hallado es de 12.67 m3, para el diseño de tanques inferior se realiza el cálculo para el almacenamiento del 60%
63
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
del caudal requerido, 12 entonces: V = 12.67 m3 * 0.60 = 8.87 m3 Se calculan las dimensiones del tanque, el tanque se diseñara cuadrado y con una profundidad (h) de 2.5 m. Entonces: Longitud del tanque = Longitud del tanque = 8.87 m3 2.5 m Dimensiones del tanque
=
V h 3.55 = 1.88 m2
Largo : 1.88 m Ancho : 1.88 m Altura : 2.5 m
En todos los tanques se incrementa 0.20 m a la altura, destinados a la aireación del agua (13), entonces: Dimensiones del tanque
Largo : 1.87 m Ancho : 1.87 m Altura : 2.7 m
9.2.2 Tanque elevado Como al tanque inferior le corresponde almacenar el 60% del caudal requerido, entonces el 30% restante se almacena en el tanque elevado. Entonces el volumen de este tanque corresponde a: V = 12.67 m3 * 0.30 = 3.80 m3 Igual que como en el tanque inferior se calculan las dimensiones del tanque, diseñando un tanque cuadrado y una profundidad de 2.0 m.
12 13
Tomado del libro Instalaciones Hidráulicas. RAFAEL PÉREZ CARMONA. Pág. 18. Tomado del libro Tratamiento de aguas residuales. JAIRO ALBERTO ROJAS. Pág. 402.
64
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
Longitud del tanque: 3.80 m3 2.0 m
=
1.9 = 1.4 m2
A la altura del tanque se le incrementa 0.20 m, destinados para la aireación: Dimensiones del tanque
Largo: 1.4 m Ancho: 1.4 m Altura: 2.2 m
9.3 CALCULO DE LA ACOMETIDA Volumen del tanque inferior: 8.87 m3 El caudal de consumo diario es suministrado a los tanques en cinco horas (14), entonces: Q = QTOTAL t Q=
12.671 litros 18000 seg
Q = 0.70 l/seg
= 0.0007 m3/s
9.4 CÁLCULO DE LA LÍNEA DE CONDUCCION. •
Determinación del diámetro:
Cálculo de las pérdidas J =
14 15
H L
(15)
Pérdida de carga
Dato suministrado por el acueducto de Tocancipá. Tomado del libro Instalaciones Hidráulicas. RAFAEL PÉREZ CARMONA. Pág. 53.
65
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
J = Pérdidas en las tuberías (Pérdida máxima 0.63 m / m) L = Distancia desde el punto de la acometida hasta el tanque inferior H = Diferencia de altura disponible 16 J =
15 1.8 * 22
J =
15 1.8 * 22
J = 0.08 m / m Con el dato de las pérdidas hallamos el diámetro de la tubería.
Q
D=
1/ 2.63
0.2785 * C * J 0.54
0.0007 m3/s
D=
1/ 2.63
0.2785 * 150 * (0.08) 0.54 = 0.0256 m = 1” inch.
Perdidas por accesorios: V =
(17)
Q
Ley de la continuidad
A
16 17
Distancia tomada en campo. AGA Fano. Tomado del libro Instalaciones Hidráulicas. RAFAEL PÉREZ CARMONA. Pág. 53.
66
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
V1 = 0.0007 m3/s / (0.0256)2 * 3.1416/1 = 3.35 m/s. Tabla 14. Pérdidas por accesorios tubería 1”. Accesorio Tuberia 1 in. Entrada tubería Válvula control Codo 11 1/4 Tubería 1in. Contracción Salida tubería Válvula control T a través
Velocidad
V2 / 2g
K
KV2 / 2g
3.35 m/s
0.5719
0.5 0.2
0.054 0.021 0.02
3.35 m/s
0.196
0.3 1 0.2 0.36
0.058 0.392 0.039 0.070 Σ = 0.654.
Fuente. Autor
Las memorias de cálculo para la instalación hidráulica se encuentran en el anexo No. 8.
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10. DISEÑO DEL SISTEMA DE REUTILIZACIÓN 10.1
PLANO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DEL SISTEMA
Los diseños del sistema de reutilización fueron plasmados en cada una de las alternativas propuestas en el capitulo 8. El plano específico de la instalación hidráulica así como la ubicación del tanque inferior y el tanque elevado calculados en el capitulo anterior se hará para la propuesta 1 con el fin de hacer la identificación de las zonas asignadas para la ubicación en la planta de dichos tanques de almacenamiento de agua no potable. El plano de dicha instalación se encuentra en el anexo No. 5. 10.2
DETERMINACIÓN DE METAS DE REDUCCIÓN DE AGUA
Las metas de ahorro o de reducción de consumo de agua luego de la implementación se pueden hallar teniendo en cuenta el consumo promedio de agua en la planta antes de realizar la implementación de la utilización del agua recuperada y el caudal de agua que se determinó que provee el proceso. CONSUMO DE AGUA MENSUAL AÑO 2007 418
450 400 350 300 250 200
325
275
248
246
242
315
176
152
150 100
228
122 74
50 0 Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Fuente. AGA Fano.
68
Jul
Ago Sep
Oct
Nov
Dic
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Grafica No. 17. Consumo de agua 2007. Podemos identificar que el agua consumida para el año 2007 fue: Q = 2821m3/año Si tenemos en cuenta el caudal obtenido en el balance de masas corresponde a 250 m3/mes, el agua recuperada anualmente corresponde a: Q = 250 m3/mes * 12 meses = 3000 m3/año 2821 m3/año < 3000 m3/año Lo cual indicaría un exceso en el caudal de agua recuperada con respecto al requerido en un 106%. Es importante determinar que estas cifras se acogerían si se implementara la tercera propuesta de potabilización del agua ya que toda el agua recuperada sería consumida. Para identificar las reducciones de la implementación de las otras dos propuestas debemos conocer los consumos de cada actividad, lo que se hace muy difícil, ya que en la actualidad no se tienen medidores para la cuantificación de estas cantidades.
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11. MATRIZ DE EVALUACION DE LAS ALTERNATIVAS PROPUESTAS Tabla 15. DOFA (DEBILIDADES, OPORTUNIDADES, FORTALEZAS, AMENAZAS) ALTERNATIVAS ALTERNATIVA 1
DEBILIDADES ; El agua recuperada no se puede utilizar en todas las actividades que se desarrollan en la planta.
OPORTUNIDADES ; Instalación de una red independiente para agua reutilizada
FORTALEZAS ; Implementación del programa de ahorro y uso eficiente del agua, lo que puede significar disminuciones en tasas retributivas por utilización de agua subterránea.
AMENAZAS ; Mayor costo por construcción de la red de distribución hidráulica.
; Procesos más eficientes. Desarrollo sostenible. ; No se requieren análisis adicionales.
ALTERNATIVA 2
; El agua recuperada no necesita tratamiento para su utilización. ; Implementación del programa de ahorro y uso eficiente del agua, lo que puede significar disminuciones en tasas retributivas por utilización de agua subterránea.
; Podrían darse confusiones entre los usuarios, sobre la no utilización de esta agua para consumo humano.
70
; Confusión por la no posibilidad de utilización del agua para consumo humano. ; La confusión de la
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; Debe realizarse una señalización adicional de advertencia de agua no potable.
ALTERNATIVAS 3
utilización del agua ; Procesos más eficientes. podría tener Desarrollo sostenible. contradictores en el momento de la ; No se requieren análisis implementación. adicionales. Si no se dispone de ; El agua recuperada no una buena necesita tratamiento para su señalización de agua utilización. no apta para consumo, podría ; Bajos costos en su generar actos no implementación. seguros dentro del personal de la planta. ; Implementación del ; Altos costos en su programa de ahorro y uso implementación. eficiente del agua, lo que puede significar ; Altos costos para disminuciones en tasas el análisis retributivas por utilización de microbiológico del agua subterránea. agua.
; Nuevas alternativas de adquisición de agua para utilización de esta en todas las actividades que se generan en el proceso. ; Procesos más eficientes. Desarrollo sostenible. ; Se requieren análisis adicionales ; El agua recuperada no para la necesita tratamiento para su determinación de utilización. parámetros microbiológicos. ; Bajos costos en su implementación.
Fuente. Autor
71
; Mayores costos por instalación del sistema de potabilización de agua.
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Mediante la formulación de esta matriz de evaluación se puede determinar que la alternativa más económica es la alternativa No. 2 puesto que no requiere análisis adicionales a los presentados en este proyecto, además no requiere diseño ni implementación de una red nueva de instalación hidráulica. Sin embargo puede no ser la más conveniente, puesto que si no se hace una divulgación y buena señalización de la implementación de esta alternativa se podrían generar actos inseguros de sanidad al interior de la planta que podrían comprometer el bienestar de los empleados de la planta. La alternativa más favorable desde el punto de vista técnico es la potabilización del agua, puesto que aunque genera mayores costos por el análisis microbiológico del agua y su potabilización, los resultados obtenidos en es estudio de calidad demuestran que posee buenos estándares de calidad, lo que supone no se tendrían altos costos de potabilización. Además supliría todas las necesidades de la demanda hídrica de la planta hacía las ofertas hídricas del municipio.
72
APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
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12. CONCLUSIONES Mediante la ejecución del proyecto se plantean las siguientes conclusiones: Se realizó el diseño del programa de ahorro y uso eficiente del agua, definiendo en la línea base el diagrama del proceso así como los equipos que se utilizan para su ejecución. Se realizó el balance de masas para la determinación de las cantidades producidas en el proceso en el sistema de condensado, hallando que las cantidades de agua obtenidas satisfacen la demanda de agua que genera la Planta. Evaluando las diferentes características del agua a examinar se determinó que el muestreo simple garantizaba la representatividad de la muestra, y además se siguieron todas las recomendaciones y lineamientos planteados en los métodos estándares ASTM Standards - D3370-76 para la caracterización del agua y del agua residual contenidos en el para su recolección, y preservación garantizando así la confiabilidad de los datos presentados. Se realizó el estudio de calidad del agua obtenida como subproducto en el proceso de condensado del vapor de agua, y se determinó al hacer la comparación con el decreto 1594 de 1984 que es apta para su utilización en labores de limpieza de áreas comunes y riego de jardines. Al hacer la comparación con la normatividad que determina las condiciones y parámetros del agua para consumo humano también se estableció que cumple con todos los parámetros que exige la norma para tal fin. Sin embargo, se hizo claridad durante el avance del proyecto que no estaba dentro de su alcance el análisis microbiológico del agua, con lo cual se conduciría totalmente a la aseveración de que esta agua es apta para consumo humano. Evaluando la calidad del agua obtenida en la caracterización realizada se presentaron varias propuestas se utilización de agua al interior de la empresa, entre las cuales se nombra como primera alternativa conducir el agua recuperada hasta un tanque de almacenamiento y conducirla solamente hacia lugares de limpieza, sanitarios, y prados con grifos adicionales a los existentes para la distribución de esta agua para tales fines. Dentro de la segunda propuesta se planteó la posibilidad de hacer una derivación de la acometida que conduce el agua de la tubería principal del sistema de acueducto, con el fin de colocar bebederos en varias zonas de la planta en las
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cuales se encontraría agua potable y mediante una válvula cheque conectar el contenido del tanque de almacenamiento por toda la red de distribución del agua. Como última alternativa se planteó la potabilización del agua previo a la conexión con la tubería de agua existente en la planta. Se diseño la red de distribución hidráulica para la propuesta No. 1, ya que esta diseña una red alterna a la existente. Las otras dos propuestas utilizan la red existente por lo tanto no se hace necesario diseñar de nuevo la instalación hidráulica. Para determinar la alternativa más factible se realizó una matriz de evaluación arrojando que la alternativa de potabilización del agua aunque no es la más económica, es la más acorde en cuanto a nivel técnico, ya que suple la totalidad de las necesidades básicas de agua al interior de la compañía. Es importante resaltar el aporte de ingeniería del presente documento ya que a través del mismo se evalúan formas de mejorar los procesos, presentando alternativas más limpias y amigables con nuestro medio ambiente. Así mismo, se plantea un desarrollo sostenible en cuanto al recurso hídrico, sobre todo en tiempos donde se hace cada vez más difícil la consecución de este elemento vital para el desarrollo de cualquier actividad humana. Los resultados arrojados en la caracterización dejan una gran expectativa ya que se encuentran dentro de norma, lo que indica que haciendo solamente un tratamiento convencional para su potabilización puede suplir todas las necesidades
13. RECOMENDACIONES
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Es importante tener en cuenta para la implementación de las propuestas planteadas en este documento: Si la implementación se hace en un extenso lapso de tiempo (mayor a un año), se deberá realizar de nuevo la caracterización del agua recuperada, para garantizar que sus cargas no han variado a través del tiempo, ya sea por cambios en el aire recogido para la obtención de gases o variaciones en el proceso. Si se realiza una nueva caracterización y los resultados de las cargas contaminantes difieren de los evaluados en el presente documento, deberá remitirse de nuevo a la legislación vigente de calidad de agua y definir si estos nuevos parámetros están dentro del rango de la norma. Si se presentan cambios en la normatividad presentada en este documento deberá el proyecto acogerse a esta nueva reglamentación y ser evaluados de nuevo los resultados de la caracterización. Si se eligen las alternativas en las que no se incluye potabilización del agua, deberá informarse y señalizarse que esta agua no es apta para el consumo humano y adoptar sitios en los que pueda encontrarse agua para consumo. La selección y adopción de cualquiera de las propuestas aportadas por este proyecto para la utilización del agua recuperada del sistema, debe ser definida por la compañía, puesto que son ellos quienes deben evaluar la alternativa que se adecue de mejor forma a sus necesidades y posibilidades financieras.
14. BIBLIOGRAFIA 9 AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION Y WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater.- 14 th, edition. 1978
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APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
9 ANNUAL BOOK OF ASTM STANDARDS.- D 3370-76 "Standard Practices for Sampling Water” - Tomo 31. 1978 9 BROWN, THEODORE L. LEMAY, H. EUGENE, BURSTEN, BRUCE E. Química central. Prentice Hall. México 1998. 9 CENTRO NACIONAL DE PRODUCCIÓN MÁS LIMPIA. Guía para el ahorro y uso eficiente del agua. Colombia 2005. 9 GUÍA DE AHORRO Y USO EFICIENTE DEL AGUA. Ambiente. Medellín, Colombia. 2002.
Ministerio del Medio
9 HIMMELBLAU, DAVID M. Principios básicos y cálculos en ingeniería química. Prentice Hall. México 1996. 9 LERMA, HÉCTOR DANIEL. Metodología de la Investigación. Colombia. Diciembre 2003. 9 http://club.telepolis.com/geografo/clima/clima.htm 9 http://energia.glosario.net/terminos-petroleo/presi%F3n-cr%EDtica2038.html 9 http://sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/vapor1/vapor1.htm 9 http://sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/termo/termo.htm 9 http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzadecohesion 9 http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_noble 9 http://es.wikipedia.org/wiki/Intercambiador_de_calor 9 http://virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001762/index.html 9 http://www.aga.com.ar/International/Web/LG/AR/likelgagaar.nsf/DocByAlias/app_ pc_inerting 9 http://www.praxair.com.pe/ofertas/produtos/pda/gases/s_criog.htm 9 http://www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos
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APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
9 ROMERO, JAIRO ALBERTO. Tratamiento de aguas residuales. Colombiana de Ingeniería. Colombia 1999.
Escuela
9 VELASCO, ROMÁN L. An experiment for measuring the low temperature line of water. Diciembre. 2000.
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APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
ANEXO 1.
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REGLAS DE ORO AMBIENTALES 9 Utilice inteligentemente la energía, será bueno para el planeta y su bolsillo. 9 Cierre la llave, el agua es un bien cada vez más escaso. Recuerde que no hay futuro sin agua. 9Proteja los árboles, consumiendo menos papel. Use papel reciclado para sus trabajos. 9 Cada residuo en su lugar, almacene separadamente papel, cartón, vidrio, basuras y desechos peligrosos. 9 Compre solo lo necesario, reutilícelo al máximo y deseche al mínimo. 9 Aplique la ley de las tres “R’s” : reducir, reutilizar y reciclar. No olvide la “E” de evitar. 9 Haga ejercicio, utilice menos el carro y más la bicicleta. Beneficia a su salud y al medio ambiente. 9 Cuidado con los aceites, pueden contaminar los suelos y las aguas. Dispóngalos adecuadamente. 9 El fuego es el enemigo de los bosques y la naturaleza. Cuide el campo. 9 No olvide que usted es parte del problema, por eso debe ser parte de la solución. Piense globalmente, pero actúe localmente.
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ANEXO 2.
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PROCESO DE EXTRACCIÓN DE GASES DEL AIRE GAN
2
ARGÓN PURO
ARGÓN CRUDO
74
73
ENFRIAMIENTO COMPRESION
72 1
2
3
4
5
AIRE FILTRACION
6 71
EXPANSIÓN PURIFICACION Y SECADO
GOx1
INTERCAMBIADOR DE CALOR
AGUA CONDENSADA SEPARACIÓN
N2 COLUMNA PRINCIPAL
O2 LIQUIDOS
Fuente: Autor Esquema del sistema de extracción de gases del aire Planta Monserrate 82
Ar
1
GOx: Oxígeno gaseoso 2 GAN: Nitrógeno gaseoso
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ANEXO 3.
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ANEXO 4.
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APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
ANEXO 5.
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APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
ANEXO 6.
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ANEXO 7.
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APROVECHAMIENTO DEL AGUA DEL SISTEMA DE EXTRACCIÓN DE NITRÓGENO, OXÍGENO Y ARGÓN DE LA PLANTA DE GASES DE AGAFANO S.A. (TOCANCIPÁ- CUNDINAMARCA)
ANEXO 8.
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MEMORIAS DE CÁLCULO DE LA INSTALACION HIDRAULICA. PROPUESTA No. 1. LÍNEA DE CONDUCCIÓN.
RD E
Tramo
Abcis.
Lon. Tub.
Long. Correg.
Φ Tub.
Vel.
J
Ha
Hf
HT
A-1
0
0
0
1’’
3.35
0.08
0.054
0
0.054
2699.1
2698
2699.04
2699.1
1.1
1-2
0/175
175
237.1
1``
3.35 0.008
0.021
9
9.021
2698
2682
2690.02
1.1
17.1
1.43
22.23
51
2-3
175/215
100
122.0
1``
3.35 0.008
-
4.63
4.63
2682
2675
2685.39
17.1
24.1
2.23
31.33
51
3-4
215/350
750
167.7
1``
3.35 0.008
-
6.37
6.37
2675
2650
2679.02
24.1
49.1
31.33
63.83
41
4-5
350/450
100
101.9
1``
3.35 0.008
0.02
3.87
3.89
2650
2648
2675.13
49.1
51.1
63.83
66.43
41
5-6
450/575
125
128.5
1``
3.35 0.008
-
4.88
4.88
2648
2645
2670.25
51.1
54.1
66.43
70.73 32.5
6-7
575-675
100
111.8
1``
3.35 0.008
-
4.24
4.24
2645
2640
2666.01
54.1
59.1
70.73
76.83 32.5
7-8
675/1095
400
414.8
½``
4.15 0.038
-
15.76
15.76
2640
2629
2650.25
59.1
70.1
76.83
8-9
1095/1450
375
385.6
½``
4.15 0.038
-
14.65
14.66
2629
2620
2630.09
70.1
79.1
117.13
9-10
1450/1950
500
516.6
½``
4.15 0.038
-
19.63
19.63
2620
2607
2616.16
79.1
92.1
102.83
10-11
1950/2180
200
208.8
½``
4.15
0.559
11.92
12.47
2607
2603.3
2603.99
92.1
98.1
119.73
0.38
89
Cota Terreno
C. Piezo.
P estática
P dinámica 3508.8 3
1.43
117.1 3 102.8 3 119.7 3 127.5 3
21 26 21 21
