Parámetros de diseño para tanques de igualación

En la primera parte de este artículo se describieron los tanques de igualación, su importancia y usos, y algunos parámetros para su diseño que pueden ser utilizados como marco teórico para el dimensionamiento de proyectos para tanques de igualación en tratamiento de aguas.

Tanques de igualación
Los tanques de igualación requieren parámetros de diseño adicionales, como aireadores y mezcladores. Imagen de jumapam

En esta segunda parte del artículo, describiremos los parámetros de diseño iniciales a tomar en cuenta para los aireadores y mezcladores en proyectos de tanques de igualación.

Tabla de contenidos
  1. Detalles del tanque de igualación
  2. Aireadores y mezcladores
    1. Aireadores
    2. Mezcladores
      1. Mezcladores flotantes descendentes
      2. Mezcladores sumergibles direccionales
      3. Mezcladores sumergibles de baja velocidad


Detalles del tanque de igualación

Modelos de aireadores y mezcladores para tanques de igualación
Aireadores y mezcladores para tanques de igualación. Imagen de atb

El propósito del tanque de igualación es simplemente homogeneizar el caudal de agua que va a ingresar a la planta de tratamiento o al proceso industrial. Asimismo, también permite homogeneizar el pH del agua y de cierto modo, controlar algunas características del líquido que se va a tratar.

Un tanque de igualación debe contar con ciertos accesorios, como motobombas para llevar el agua homogeneizada dentro de la planta y canaletas que alimenten el tanque. Hablamos sobre ambos dispositivos en la primera parte de este artículo, y mencionamos unos dispositivos muy interesantes que son de gran ayuda para mantener controlado el olor del agua residual y evitar que ocurra una sedimentación no deseada en el tanque de igualación. Estos dispositivos, son los aireadores y mezcladores. La agitación del agua en los tanques de igualación viene dada por mezcladores o aireadores, o una mezcla de ambos para lograr mejores resultados.

Aireadores y mezcladores

Los aireadores y mezcladores son realmente los accesorios estrella, ya que permiten complementar el proceso de unificación y estandarización del caudal de agua que se va a suministrar a la planta de tratamiento.

En el mercado se puede encontrar una gran variedad de accesorios de este tipo para tanques de igualación. Existen varios tipos de aireadores y mezcladores, e incluso algunos dispositivos son una mezcla de ambos y realizan ambas funciones. A continuación, describiremos cada uno de estos accesorios:

Aireadores

Parrilla de difusores de aire para tanque de igualación
Parrilla de difusores de aire para tanques de igualación. Imagen de iagua

Los aireadores de aguas residuales o simplemente aireadores, son equipos o dispositivos que se utilizan para suministrar aire u oxígeno al agua durante el tratamiento de aguas residuales. Son muy utilizados en diferentes equipos del proceso de tratamiento, y uno de ellos es el tanque de igualación. Su función principal es integrar oxígeno para producir una agitación en el agua y mantener las condiciones aerobias en el tanque, y a los sólidos disueltos suspendidos siempre en el líquido, permitiendo de esta manera que el oxígeno se difunda de manera homogénea por todo el líquido, evitando la sedimentación.

Los aireadores pueden ser de eje horizontal o de eje vertical, siendo factible para el ingeniero adicionarlos al tanque según la conveniencia de su diseño. Pueden colocarse al fondo del tanque con tuberías de aireación o mediante dispositivos colocados de forma estratégica en el fondo, y que dispersen aire, o incluso en la superficie en unidades flotadoras que suministren el aire hacia el agua desde arriba, estos últimos son bastante utilizados ya que son muy eficaces.

El parámetro principal de diseño para la selección de aireadores es el caudal de aire necesario para mantener la mezcla. Este parámetro se puede calcular mediante la siguiente fórmula:


Caudal de aire requerido en el tanque de igualación

Donde:
  • Vagua: Volumen de agua dentro del tanque en m3
  • Factor: 0.025 min-1

Por ejemplo, para calcular el volumen de aire necesario en un tanque de igualación que trabaja con 76.13 m3 de agua, se requieren 1.90 m3/min de aire. Este caudal de aire lo podemos expresar en 114,19 m3/h de aire, que se deben suministrar al tanque de igualación. Para ello, se deben seleccionar aireadores, o un aireador o sistema de distribución de aire que cumpla con estos requerimientos.

Otro parámetro utilizado para realizar la selección de aireadores o diseño de sistemas de aireadores en tanques de igualación, es considerar que el aire necesario para mantener una buena condición aerobia en el tanque es un valor que va entre 0,4 y 0,6 m3 de aire/(m3 de agua x hora), seleccionándose para ello difusores de burbuja media o gruesa.

Mezcladores

Mezclador sumergible direccional para tanque de igualación
Mezclador sumergible direccional. Imagen de atb

Mantener una buena homogenización del agua en el tanque es la función principal de los mezcladores. Son el dispositivo más simple para mantener un correcto funcionamiento del tanque, mejorando la interacción entre los microorganismos y componentes químicos que se encuentran dentro del agua. Asimismo, también evitan la sedimentación de los sólidos suspendidos. Estos dispositivos no inyectan aire al agua y pueden ser de varios tipos:

Mezcladores flotantes descendentes

Son mezcladores que funcionan a altas velocidades y se encuentran flotando sobre la superficie del agua gracias a unos flotadores, lo que los protege de la espuma que pudiese estar en el agua. Son fáciles de instalar y requieren muy poco mantenimiento.

Mezcladores sumergibles direccionales

Como su nombre lo indica, se sumergen dentro del tanque y realizan el mezclado en una dirección (donde se encuentra anclada el aspa de mezclado). Suelen ser de altas velocidades y pueden ser instalados fijos en un carril dado o debajo de un flotador para facilitar el proceso de homogeneizado.

Mezcladores sumergibles de baja velocidad

Operan a una velocidad bastante baja respecto a los anteriores, sin embargo, aportan una eficiencia de mezclado muy elevada. Suelen ser ubicados sobre el suelo del tanque y cuentan con aspas cónicas para realizar un mezclado más eficiente. Por lo general, estos mezcladores trabajan con una caja de cambios que puede estar sumergida o fuera del tanque.

La potencia de mezcla de ese tipo de equipos debe estar entre 15 y 25 W/m3 de agua. Incluso, en algunas referencias se estima entre 3 y 4 W/m3 de agua. Cabe destacar, que las aspas de mezclado siempre deben estar sumergidas en el agua y nunca estar al aire.


Aireador flotante para tanque de igualación
Aireador flotante. Imagen de directindustry

En los tanques de igualación se pueden utilizar cualquiera de los artefactos de mezclado, como agitadores o aireadores. Incluso, se pueden utilizar ambos o dispositivos que realicen ambas funciones, los cuales son bastante comunes en el mercado.

La ubicación de los aireadores y mezcladores va a depender del diseño seleccionado para el tanque de igualación. Su geometría va a influir en el tipo de dispositivo de mezclado a seleccionar. Por ejemplo, con geometrías rectangulares se puede diseñar una red de difusores de aire desde el suelo del tanque mediante una turbina externa que permita inyectar el aire requerido por el tanque de igualación.

Si el espacio es reducido pueden utilizarse aireadores o mezcladores pequeños sumergidos en diversas zonas del tanque para garantizar una homogeneización efectiva o utilizar equipos flotadores, cuyo mantenimiento es aún mucho menor, lo que reduce costos.

Como podemos ver, existen diversas opciones para el mezclado en tanques de igualación, lo que permitirá realizar una selección eficiente de estos accesorios de gran importancia en el diseño de tanques de igualación.


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