4e5 Memoria de Calculo Sistema de Tratamiento de Efluente

PISCICULTURA RO TOLTN

ANEXO 10

MEMORIA DE CLCULO Y DISEO SISTEMA DE

TRATAMIENTO DE EFLUENTE

Elaborado por Javier E. Rodrguez Snchez Ingeniero Ambiental

Revisado por Christian A. Herrera Crdenas Ing. Civil Industrial Ing. Ambiental

Aprobado por AGUA DULCE S.A. Titular proyecto Piscicultura Ro Toltn

ELABORADO POR:

ENERO 2012

INGENIERIA Y CONSTRUCCIN AGUAS CLARAS LTDA.

Av. San Martn # 473 Temuco, Fono/Fax 045 - 736363

www.aguasclarasingenieria.cl

2

NDICE

pg.

1 IDENTIFICACIN EMPRESA. 1

2 DESCRIPCIN DE LA MEMORIA DE CLCULO. 1

3 MEMORIA DE CLCULO EFLUENTE. 2

3.1 CUANTIFICACIN DE CAUDALES Y COMPOSICIONES, 2

3.2 ANLISIS LEGAL 5

3.3 SISTEMA DE SEDIMENTACIN 8

3.3.1 Diseo de sedimentador rectangular de flujo laminar 17

3.3.2 Diseo de sedimentador de alta tasa (tubos) 22

Anexo 1: Especificaciones tcnicas sedimentadores 28

Anexo 2: Fragmento del estudio realizado por Herrera (2003) 31




3

1. IDENTIFICACIN EMPRESA.

Mandante : AGUA DULCE S.A.

R.U.T. : 76.664.610-7

Actividad Industrial : Piscicultura.

CIIU : 13041.

Nombre de la Piscicultura : Piscicultura Ro Toltn.

Ubicacin de la Piscicultura : Hijuela L parcela 80 Lote A y B Sector Coipe,

Comuna de Freire, IX Regin.

Telfono : 021969987 025845464

E Mail : [email protected]

2. DESCRIPCIN DE LA MEMORIA DE CLCULO.

Se realiza memoria de clculo para el diseo de los sistemas involucrados en el manejo de

residuos lquidos del proyecto Piscicultura Ro Toltn. A la vez, se estiman los parmetros

fisicoqumicos a la salida del sedimentador y se compara con la normativa vigente (D.S.

N90. Norma de Emisin para la Regulacin de Contaminantes Asociados a las Descargas

de Residuos Lquidos a Aguas Marinas y Continentales Superficiales).

De esta forma se cuantifican los flujos y concentraciones mediante balances de masa. Se

comprueba que la trayectoria de cada partcula o slido sedimentable tenga como destino

el fondo del sedimentador y que no ser arrastrada con el efluente hacia el ro. Se

emplean las planillas de produccin de la empresa como valores de entrada al clculo.

Adems se propone una mejora al sistema de tal forma de mejorar la extraccin de los

lodos del sistema mediante un sedimentador de alta tasa.




4

3. MEMORIA DE CLCULO EFLUENTE.

La proyeccin de la piscicultura consiste en el cultivo de salmondeos a partir de ova

hasta el estadio de smolt. Segn el flujo de produccin proyectado, en el proceso

productivo se obtiene una mxima produccin al 2 ao de funcionamiento, con una

produccin de 3.090.000 toneladas al ao, la que se mantiene en los aos sucesivos.

En base a los datos de produccin y los respectivos flujos de alimento se realizan las

estimaciones necesarias para realizar el clculo del sistema de tratamiento del RIL, as

como la estimacin de las concentraciones esperadas del RIL tratado.

3.1. CUANTIFICACIN DE CAUDALES Y COMPOSICIONES.

El proyecto Piscicultura Toltn posee derechos de agua que corresponde a uso no

consuntivo por un caudal de 3 m/s provenientes del ro Toltn para una produccin

mxima, estimada al 2 ao y posteriores, de 3.090.000 Ton/ao. A continuacin se indica

el flujo de produccin proyectado hasta el 2 ao:

Tabla 3.1.1. Flujo de produccin Piscicultura Ro Toltn.

Mes Fecha jul-12 ago-12 sep-12 oct-12 nov-12 dic-12 ene-13 feb-13 mar-13 abr-13 may-13 jun-13

AO 0

1 399 1 764 3 569 6 195 12 506 18 391 12 612 18 572 21 675 9 354

Numero Final 11014 706 10176 471 9700 000 21591 176 20452 941 19500 000 28738 235 24430 000 18500 000 27738 235 23540 000 16500 000

Mortalidad Numero Mes 750 000 838 235 300 000 1050 000 1138 235 600 000 1350 000 1438 235 600 000 1350 000 1438 235 600 000

75 84 138 521 1 481 4 009 10 384 23 235 8 139 15 877 26 357 6 419

2 203 2 035 6 996 23 609 66 509 173 589 430 620 640 568 366 524 639 317 718 231 215 516

5 995 17 010 51 681 128 581 306 076 252 139 237 740 324 990 94 898 110 199

8200 000 9200 000

0.233 0.295 0.596 1.032 1.372 2.166 1.428 1.979 2.481 1.023


AO 1

11 562 15 054 17 212 5 738 10 075 17 272 24 224 18 391 12 612 18 572 21 675 9 354

29 29 - 32 32 - 26 26 - 26 26 -

Numero Final 26914 706 25476 471 22675 000 29091 176 27652 941 26400 000 33028 235 24430 000 18500 000 27738 235 23540 000 16500 000


10 765 16 472 24 440 4 557 8 847 17 182 33 563 23 235 8 139 15 877 26 357 6 419

331 944 478 107 531 036 154 731 294 220 561 306 852 455 640 568 366 524 639 317 718 231 215 516

137 070 175 596 63 558 86 128 167 588 320 588 347 018 252 139 237 740 324 990 94 898 110 199

- - - 6900 000 - - - 6600 000 8200 000 - - 9200 000

1.232 1.675 2.011 0.957 1.246 2.140 2.544 2.166 1.428 1.979 2.481 1.023

Volumen Estanques (m3)

Mortalidad Biomasa (kg)

Biomasa (kg)

Alimento mes (kg)

Cosecha Smolts (n)

Caudal (m3/seg)


Incubadores Comphatch (n)


Biomasa (kg)

Alimento mes (kg)

Cosecha Smolts (n)

Caudal (m3/seg)




5

Para disear el sistema de sedimentacin y para estimar la calidad de efluente final se

debe simular el escenario con mxima produccin para obtener el caso ms crtico desde

un punto de vista ambiental. Por lo anterior es necesario analizar el ao en el que se

cumplir con la mxima produccin de la piscicultura para determinar el mximo

suministro de alimento mensual. A continuacin se presenta el plan de produccin para el

2 ao y siguientes.

Tabla 3.1.2. Flujo de produccin para el 2 ao y sucesivos.


AO 1

11 562 15 054 17 212 5 738 10 075 17 272 24 224 18 391 12 612 18 572 21 675 9 354

29 29 - 32 32 - 26 26 - 26 26 -

Numero Final 26914 706 25476 471 22675 000 29091 176 27652 941 26400 000 33028 235 24430 000 18500 000 27738 235 23540 000 16500 000


10 765 16 472 24 440 4 557 8 847 17 182 33 563 23 235 8 139 15 877 26 357 6 419

331 944 478 107 531 036 154 731 294 220 561 306 852 455 640 568 366 524 639 317 718 231 215 516

137 070 175 596 63 558 86 128 167 588 320 588 347 018 252 139 237 740 324 990 94 898 110 199

- - - 6900 000 - - - 6600 000 8200 000 - - 9200 000

1.232 1.675 2.011 0.957 1.246 2.140 2.544 2.166 1.428 1.979 2.481 1.023


Incubadores Comphatch (n)


Biomasa (kg)

Alimento mes (kg)

Cosecha Smolts (n)

Caudal (m3/seg)

Observando tabla 3.1.2, el alimento mximo suministrado corresponde al mes de Enero

2014 con un total de 347 Ton/mes de alimento y con un caudal promedio de agua fresca

(agua proveniente directamente del ro Toltn, el cual es el mismo caudal que ser

restituido en el RIL) correspondiente a 2.54 m/s, datos que sern utilizados como base

de clculo para el diseo del sistema de tratamiento.

Segn Aguayo (2003), podemos asumir el 10% del alimento suministrado como alimento

no consumido y el 13% y 12% del alimento consumido como flujo msico de fecas y orina

respectivamente, es decir, podemos suponer en este caso que el 23% del alimento

suministrado se convierte en material particulado que fluye en el RIL hacia el sistema de

tratamiento. Por otro lado, existen datos del FEI (FINNISH ENVIRONMENT INSTITUTE:

Instituto Finlands de Ambiente) del ao 2003, que estiman la cantidad de contaminantes

generados en funcin de cada kg de alimento suministrado en una piscicultura de trucha

y/o salmn de la siguiente forma:




6

Fig 3.1.1. Cantidades de contaminantes por cada kg de

alimento suministrado. Instituto del Ambiente Finlands (2003).

Debido a que las estimaciones realizadas por el FEI para el parmetro de slidos

suspendidos (SS) son mayores que las estimadas por Aguayo (2003), y a que se presenta

una estimacin directa de los principales parmetros que deben ser controlados en la

industria acucola en la fase de pisciculturas (DBO, N, P y SS), se adopt esta metodologa

para estimar las cargas contaminantes de la piscicultura.

De esta forma, las cargas de contaminantes se calcularon como se indica a continuacin:

mx = F * lfa

Donde:

mx : carga msica diaria del contaminante x (DBO, N, P, SS) (kg/d)

F : cantidad de alimento entregado por da (kg/d)

lfa : factor de conversin segn FEI (en kg/kg)




7

3.2. ANLISIS LEGAL.

Para analizar tericamente si el establecimiento puede ser considerado o no fuente

emisora se cita parte de la Tabla Establecimiento Emisor del cuerpo legal DS N90.

Tabla 3.2.1. Fragmento tabla Establecimiento Emisor del cuerpo legal DS N90.

Contaminante Valor Caracterstico Carga contaminante media

diaria (equiv. 100 Hab/da) *

Slidos Sedimentables ** 6 ml/L 1h ---

Aceites y Grasas 60 mg/L 960 g/d

DBO5 250 mg O2/L 4000 g/d

Fsforo Total 10 mg/L 160 g/d

Nitrgeno total kjeldahl 50 mg/L 800 g/d

Comparando los valores de Tabla 14 con las cargas estimadas del RIL sin tratar,

deducimos lo siguiente:

Tabla 3.2.2. Comparacin de cargas de Ro Toltn con cuerpo legal.

Contaminante Carga contaminante media

diaria (equiv. 100

Hab/da)*

Carga terica efluente

final piscicultura (g/d)

DBO5 4 000 g/d 9 055 830

Fsforo Total 160 g/d 119 490

Nitrgeno total kjeldahl 800 g/d 951 700

* Valores obtenidos de Tabla 12 transformando cargas de kg/h a g/d.

Como conclusin a lo anterior, deducimos tericamente que la piscicultura Ro Toltn se

catalogara como establecimiento emisor.

En cuanto al cumplimiento de concentraciones en el efluente, se cita fragmento de Tabla

N 1 Limites mximos permitidos para la descarga de residuos lquidos a

cuerpos de agua fluviales del cuerpo legal DS N90.




8

Tabla 3.2.3. Fragmento de Tabla N 1 del cuerpo legal DS N90.

CONTAMINANTES UNIDAD EXPRESION LIMITE MAXIMO

PERMITIDO

Aceites y Grasas mg/l A y G 20

DBO5 mg O2/l DBO5 35

Fsforo mg/l P 10

Nitrgeno Total Kjeldahl mg/l NKT 50

Slidos Suspendidos mg/l SST 35

Con la metodologa ya indicada, se calculan las concentraciones promedio mensuales para

los parmetros en los dos ciclos:

Tabla 3.2.4. Concentraciones estimadas RIL sin tratar.

jul-12 ago-12 sep-12 oct-12 nov-12 dic-12 ene-13 feb-13 mar-13 abr-13 may-13 jun-13

0.0 0.0 4.3 9.6 14.5 20.8 37.2 19.4 27.8 27.4 6.4 17.9

0.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.2 3.9 2.0 2.9 2.9 0.7 1.9

0.0 0.0 0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.3 0.4 0.4 0.1 0.2

0.0 0.0 3.0 6.7 10.0 14.4 25.8 13.5 19.3 19.0 4.4 12.5


18.5 17.5 5.3 15.0 22.4 25.0 22.7 19.4 27.8 27.4 6.4 17.9

1.9 1.8 0.6 1.6 2.4 2.6 2.4 2.0 2.9 2.9 0.7 1.9

0.2 0.2 0.1 0.2 0.3 0.3 0.3 0.3 0.4 0.4 0.1 0.2

12.9 12.1 3.7 10.4 15.6 17.3 15.8 13.5 19.3 19.0 4.4 12.5

DBO promedio mensual (mg/l)

N promedio mensual (mg/l)

P promedio mensual (mg/l)

SST promedio mensual (mg/l)

DBO promedio mensual (mg/l)

N promedio mensual (mg/l)

P promedio mensual (mg/l)

SST promedio mensual (mg/l)

Como se observa en la tabla, los valores de concentracin no son sobrepasados durante el

segundo periodo, que es aquel que ser repetido cclicamente. Sin embargo, existe un

sobrepaso puntual para el parmetro DBO producido en el mes de enero 2013 (ao 0).

Como conclusin a lo anterior, deducimos tericamente que piscicultura Ro Toltn

cumplira con estndares establecido en DS N90 para el vertido a cuerpo fluvial, excepto

en el parmetro DBO5, estimado como DBO para el mes indicado y para el efluente sin

tratar.




9

Segn Metcalf y Eddy (1998), para un sistema de sedimentacin se pueden estimar

algunos porcentajes de remocin de contaminantes en funcin de la remocin de los

slidos. A continuacin se presenta una tabla muy conservadora de estos porcentajes

estimados y slo para efectos de verificar el cumplimiento normativo al aplicar el sistema

de tratamiento de RILes propuesto.

Tabla 3.2.3. Porcentajes de remocin.

Con el sistema funcionando se estima que las concentraciones finales del efluente en el

punto de restitucin seran de:

Tabla 3.2.5. Concentraciones estimadas RIL tratado.


0.0 0.0 3.0 6.7 10.1 14.5 26.0 13.6 19.4 19.2 4.5 12.6

0.0 0.0 0.3 0.7 1.1 1.5 2.7 1.4 2.0 2.0 0.5 1.3

0.0 0.0 0.0 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2 0.3 0.3 0.1 0.2

0.0 0.0 2.1 4.7 7.0 10.1 18.1 9.4 13.5 13.3 3.1 8.7


13.0 12.2 3.7 10.5 15.7 17.5 15.9 13.6 19.4 19.2 4.5 12.6

1.4 1.3 0.4 1.1 1.6 1.8 1.7 1.4 2.0 2.0 0.5 1.3

0.2 0.2 0.0 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3 0.1 0.2

9.0 8.5 2.6 7.3 10.9 12.1 11.1 9.4 13.5 13.3 3.1 8.7

DBO concentracin efluente mg(l)

N concentracin efluente mg(l)

P concentracin efluente mg(l)

SST concentracin efluente mg(l)

DBO concentracin efluente mg(l)

N concentracin efluente mg(l)

P concentracin efluente mg(l)

SST concentracin efluente mg(l)

De esta forma se corrobora el cumplimiento del DS 90 por parte de la Piscicultura Ro

Toltn.

Parmetro % remocin

DBO5 30NTK 10

PTOTAL 10

SST 50




10

3.3. SISTEMA DE SEDIMENTACIN.

Anlisis de la situacin.

Dentro del proceso de cultivo de peces se generan 2 tipos de residuos clasificados segn

su estado fsico: aquellos que se encuentran diludos en el efluente y aquellos que se

encuentran en estado slido y son arrastrados por el fludo. Estos ltimos (residuos slidos

arrastrados) se componen fundamentalmente de alimento no consumido y fecas, para los

cuales se utilizan sistemas tanto gravitatorios (sedimentadores, hidrociclones, etc.) como

de filtracin (rotofiltros, filtros de arena, wetland, etc.) para su remocin.

Los equipos de sedimentacin son ampliamente usados en la industria acucola para el

tratamiento de los efluentes, debido bsicamente a la baja inversin que requiere su

construccin y a la baja mantencin en su operacin. Otros sistemas son tambin

utilizados pero, aunque resultan ms eficientes en la teora, debido a problemas en la

operacin de los mismos resultan sistemas poco fiables, a lo que se suma que son

comparativamente ms caros tanto en implementacin como en operacin debido a los

grandes caudales que se deben manejar en este tipo de operaciones, an cuando las

concentraciones de contaminantes son relativamente bajas. Estos motivos han definido

que la opcin para el tratamiento de efluentes de la Piscicultura Ro Toltn sea por medio

de sedimentacin. El tipo de sedimentador ms usado en la industria es el llamado

sedimentador rectangular de flujo laminar.

Para el diseo de este tipo de sedimentadores, la literatura especializada propone el uso

de la llamada tasa de carga superficial (overflow rate) que se define como el volumen del

flujo de agua por unidad de tiempo por rea de sedimentacin y se expresa comnmente

como [m/ (m da)]. Para efectos prcticos, la tasa de carga superficial se expresa como

velocidad (m/s), y realizando un anlisis dimensional de los parmetros involucrados, se

corrobora que la tasa de carga superficial es de igual magnitud que la velocidad de

sedimentacin de la partcula ms pequea a ser eliminada. Es decir, cualquier partcula

con una velocidad de sedimentacin mayor o igual a la tasa de carga superficial quedar

retenida en el sedimentador.




11

El rea superficial del sedimentador (m) se calcula dividiendo el caudal a tratar (m/s)

por la velocidad de sedimentacin (m/s) de la partcula ms pequea a eliminar (la tasa de

carga). Los slidos generados en la acuicultura tienen diferentes velocidades de

sedimentacin en funcin del tamao de las partculas y su gravedad especfica. Las

partculas ms grandes se separan fcilmente y requieren menor rea de sedimentacin

en relacin con las partculas ms pequeas que tienen velocidades de sedimentacin ms

lentas.

En la literatura especializada no existe una tasa de carga superficial apropiada para todos

los sedimentadores para pisciculturas, ya que son varios los factores que determinan esta

tasa, incluyendo el tipo de sedimentador, las especies cultivadas, tipo de alimento

suministrado, velocidades de sedimentacin de las partculas, las normas locales de

calidad del agua, entre otros.

En estas condiciones es fundamental entonces conocer las caractersticas de las partculas

a ser removidas por el sistema de tratamiento, en especial la velocidad de sedimentacin

de la partcula considerada crtica (Vsc), que va a ser aquella partcula ms pequea que

por diseo ser retenida por el sedimentador.

Como se sabe que las partculas corresponden a alimento no consumido y fecas, se hizo

una revisin de la literatura para obtener valores referenciales de estos. Normalmente, las

tasas de sedimentacin para el alimento no consumido son similares y de simple

obtencin, sin embargo, es en la determinacin de las velocidades de sedimentacin de

las fecas donde se producen las mayores diferencias, debido fundamentalmente a la

especie estudiada, la talla del pez, la dieta suministrada, ambiente (agua dulce, estuario,

mar) y la metodologa utilizada tanto para la recoleccin de las fecas como para la

determinacin de las velocidades de sedimentacin.

En el mbito local, y dentro del marco de la presentacin de una declaracin de impacto

ambiental al SEIA, se propuso por Herrera el ao 2003 una metodologa que permita

determinar las velocidades de sedimentacin para efluente de piscicultura, en la cual se

determinaron las velocidades de sedimentacin de distintos tamaos de alimento, usados

ampliamente en el pas, mediante el uso de modelos matemticos y verificados con

pruebas realizadas en laboratorio (Universidad Catlica de Temuco, Laboratorio de

Ecotoxicologa), datos que han servido de base para mltiples proyectos posteriores.




12

En este estudio se reprodujeron las condiciones de humedad del alimento no consumido,

asumiendo 1 hora como el tiempo que transcurre entre que el alimento es suministrado en

los estanques y la llegada de ste al sistema de tratamiento, por lo que se hidrat el

alimento durante similar periodo de tiempo. A continuacin se presenta un cuadro

resumen con los valores obtenidos (el estudio completo se adjunta al final de este

documento):

Tabla 3.3.1. Velocidades de sedimentacin indicados por Herrera, 2003.

Sustancia Velocidad Modelo

(cm/s)

Velocidad

Experimental

(cm/s)

Fecas 1.1666 0.8349

Starter 00 0.5923 0.857

Starter 0 1.0466 1.685

Pellet 2mm Caso 1 1.0307 3.411

Crumble 3 1.3649 1.5672

Crumble 4 1.9029 2.0333

Alimento 5mm 3.1575 7.129



Para efecto de utilizar estos valores de velocidades de sedimentacin, obtenidos y

verificados en el estudio al que se hace referencia, no existe ningn motivo por el que

puedan ser invalidados para casos similares como las del presente estudio, sin embargo,

los valores de velocidad de sedimentacin de las fecas supone una situacin totalmente

distinta por los motivos descritos anteriormente (especie, talla, dieta, etc.). Es por esto

que se realiza un anlisis ms profundo de los datos disponibles.

En este punto, existe variada literatura especializada en las que se indica las velocidades

de sedimentacin de las fecas provenientes de peces en cultivo intensivo, sin embargo, las

velocidades de sedimentacin publicadas no siempre indican datos como la especie y

mucho menos la talla de los peces estudiados, informando valores de tasas de

sedimentacin muy variadas (entre 0.7 y 6 cm/s). Sin embargo, el Centro de Estudios




13

Costeros y Acuicultura de la Universidad de Nueva Brunswick de Canad public en la

revista Aquaculture Research (2008) una revisin de los estudios sobre las propiedades

biofsicas de las fecas de salmondeos. En esta revisin se pueden encontrar algunos

estudios que poseen similares caractersticas a las condiciones de operacin de la

piscicultura Ro Toltn en cuanto a especie y talla (salmondeos en el estadio de smolt con

un peso final promedio de 100 g). A continuacin se reproduce en forma parcial la

informacin resumida que contiene el citado documento:

Figura 3.3.1. Tasas de sedimentacin en la literatura (extrado de Aquaculture Research,

p. 1-17, 2003).




14

De esta informacin, son relevantes los estudios realizados por Panchang et al. (1993,

1997), Elberizon & Kelly (1998), Wong & Piedrahita (2000) y Ogunkoya et al. (2006), los

cuales presentan resultados de estudios realizados en especies y tallas similares a los del

proyecto en estudio.

Sin embargo, estos datos de velocidad de sedimentacin no son suficientes para

determinar la velocidad crtica de sedimentacin (Vsc) con el cual generar una base de

diseo para el sedimentador, ya que debemos considerar una eficiencia mnima (85%)

que slo lo puede estimar un clculo considerando las fracciones sedimentadas de los

slidos generados dependiendo de sus respectivas curvas de velocidades de

sedimentacin. Generar estas curvas para el alimento no consumido no es complejo, pero

para las fecas no existen datos de curvas de sedimentacin para salmones, slo el trabajo

de Wong & Piedrahita (2000) quienes generaron curvas de sedimentacin (en base a

masa) para fecas de trucha de 110 g. Esta informacion ser utilizada, a falta de mejor

informacin, para ponderar las velocidades de sedimentacin de los slidos sedimentados,

en funcin de la masa, tanto de fecas como de alimento no consumido, este ltimo

utilizando los valores indicados por Herrera (2003). Como se indic, para la etapa de

diseo la remocin estimada de slidos debe ser no menor al 85%.

En el estudio de Wong & Piedrahita (2000) se estableci una funcin no lineal que permite

determinar la eficiencia de remocin de un sedimentador en funcin de los valores de

velocidades de sedimentacin de las fecas de la siguiente manera:

y= a+b

(1+(xc)d

) Ecuacin (1)

Donde y es la fraccin de la masa con velocidad de sedimentacin menor o igual a x, por

su parte x corresponde a la velocidad de sedimentacin y los parmetros a, b, c y d

corresponden a: a= 0.0508, b=11.1030, c=407.4861, y d= 0.5394 con un r2=0.95.

La grfica de esta funcin se muestra a continuacin:




15

En el caso del alimento, se tienen las velocidades de sedimentacin indicadas por Herrera

(2003), las cuales se ilustran a continuacin:

0 1 2 3 4 5 6 7

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Velocidad de sedimentacin Vs (cm/s)

Fra

cci

n m

s

ica

(y)

co

n v

el. d

e s

ed

ime

nta

ci

n

me

no

r o

ig

ua

l a

Vs

Starter 00

Starter 0

Pellet 2mm Caso 1

Crumble 3

Crumble 4

Alimento 5mm

Alimento 4mm

Alimento 8mm

0

1

2

3

4

5

6

7

Ve

locid

ad

de

se

dim

en

taci

n V

s (

cm

/s)




16

Para simplificar el anlisis con respecto al alimento, se analiz la distribucin espacial de

las distintas reas productivas, las cuales se distribuyen de la siguiente forma:

Segn el tipo de estanque de cada rea asumieron 3 tipos de alimento representativos en

funcin de los tamaos de estanque de cada sala, de la siguiente manera:

rea Tipo de estanque

(Volumen)

Tipo alimento

representativo

Velocidad de

sedimentacin (cm/s)

Incubacin y 1

alimentacin 18.8 m Starter 0 1.0466

Alevinaje 50 m Crumble 4 1.9029

Smoltificacin 310 m Alimento 4 mm 3.4507

Sistema de tratamiento

de RILes

rea de

Incubacin y

1 Alimentacin

rea de

Smoltificacin

rea de

Alevinaje




17

Si analizamos la entrega de alimento en funcin del tipo, tenemos el siguiente grfico que

muestra la fraccin de cada tipo de alimento en funcin del total de alimento entregado

para los meses correspondientes al segundo ao productivo, que es el escenario que se

reproducir durante el funcionamiento de la piscicultura:

Con esta informacin podemos deducir que el peor escenario para la operacin de

remocin de slidos ocurrir cuando exista la mayor fraccin de alimento entregado del

tamao ms pequeo (con menor velocidad de sedimentacin), y este escenario ocurre al

4 mes del ao 2 de operacin, en el que el alimento ms pequeo ocupa casi el 20%

(19.3) de la fraccin total, y el alimento mediano ocupa el 80% (80.7) restante, no

existiendo aporte del alimento con tamao ms grande. Si ponderamos las velocidades de

sedimentacin en funcin de las fracciones msicas de estos alimentos tenemos que la

velocidad de sedimentacin ponderada (Vsp) corresponde a:

Vsp = 1.0466 cm/s * 0.197 + 1.9029 cm/s * 0.803

Vsp = 1.7342 cm/s

jul 13

ago 13

sep 13

oct 13

nov 13

dic 13

ene 14

feb 14

mar 14

abr 14

may 14

jun 14

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Starter 0

Crumble 4

Alimento 4 mm

2 ao productivo y siguientes

Po

rce

nta

je e

n fu

nci

n d

e a

lim

en

to to

tal (%

)




18

Segn el FEI, el 57% y el 43% de los slidos generados en la piscicultura corresponden a

alimento no consumido y fecas respectivamente. Con esta distribucin, y asumiendo un

30% del alimento entregado como slidos contaminantes transportados por el efluente,

podemos determinar que el 17% y el 13% del alimento entregado corresponden a

alimento no consumido y fecas respectivamente.

Luego, para determinar una velocidad de sedimentacin crtica (Vsc) que permita remover

el 85% de los slidos del efluente, hacemos el supuesto que la velocidad de

sedimentacin de las fecas es menor que la Vs del alimento (supuesto:las velocidades de

sedimentacin del alimento son significativamente superiores a las de las fecas), por lo

tanto, para cualquier velocidad de sedimentacin crtica escogida para sedimentar fecas,

asumimos que sedimenta el 100% del alimento no consumido. De esta forma, al

sedimentar la totalidad de alimento no consumido, en trminos globales sedimenta el 57%

de los slidos generados, por lo tanto, debemos determinar la velocidad de sedimentacin

de las fecas que permita completar el porcentaje restante para llegar a un 85% de

remocin global de slidos. En otras palabras, como el alimento no consumido sedimenta

100%, luego en masa corresponde a un 57%, debemos determinar la Vs para las fecas

que permita sedimentar el 28% restante para llegar a un 85% global, que en funcin de

las fecas corresponde a un 65.1%, es decir, la velocidad de sedimentacin crtica

corresponde aproximadamente a un 65% de la fraccin msica de las fecas. En la

ecuacin (1) encontramos que para esta fraccin (1-0.65=0.35) la velocidad de

sedimentacin es de 0.95 cm/s.

Como esta velocidad es mucho menor que la velocidad de sedimentacin de los 3 tipos de

alimento, el supuesto indicado inicialmente es vlido.

Con esto podemos resumir que para el diseo del sedimentador, la Vsc utilizada

corresponde a 0.95 cm/s.




19

3.3.1 Diseo de sedimentador rectangular de flujo laminar.

Del anlisis de la informacin disponible, se obtuvo la siguiente base de clculo:

Parmetro Smbologa Valor Observaciones

Caudal de diseo Q 10 800 m3 / s Se asume el mximo otorgado por derechos de agua.

Velocidad de sedimentacin crtica

Vsc 0.95 cm / s Segn anlisis realizado.

- Determinacin de la superficie de sedimentacin (As):

As=

Q

Vsc

Donde As: rea superficial del sedimentador.

Q : Caudal de diseo.

Vsc: Velocidad de sedimentacin crtica.

Reemplazando los valores de diseo, se obtiene un As= 315.8 m.

- Determinacin de la longitud (L) y ancho (W) del sedimentador:

Segn el Aquaculture Engineering, del autor Odd-Ivar Lekang, las relaciones ancho/largo

que han presentado buenas eficiencias en la remocin de partculas para actividades

acucolas se encuentran en los rangos de 1:4 a 1:8, pero una relacin cercana a 1:3

supone una mejor economa de construccin. Por esto se emplea la relacin 1:4 para este

caso, luego las dimensiones del sedimentador son:




20

rea superficial de sedimentacin As 315.8 m

Largo terico segn relacin L/W = 1:4 Lt 35.5

Ancho terico segn relacin L/W = 1:4 Wt 8.9

Largo proyectado, considerando 10% margen de seguridad (aprox)

L 40 m

Ancho proyectado, considerando 10% margen de seguridad (aprox)

W 10 m

- Determinacin de la profundidad (H) del sedimentador:

Segn el Aquaculture Engineering, los mejores resultados, para sedimentadores de

pisciculturas, se obtienen para profundidades en el rango de 1 a 1.5 m, por lo que se

considerar una profundidad total (Ht) de 1.8 m, con una profundidad efectiva (He) de 1.5

m y una zona de acumulacin de lodos (Hl) de 0.3 m.

- Revisin de relaciones recomendadas:

Dentro de las recomendaciones de diseo de sedimentadores se encuentra que las

dimensiones de estos deben cumplir las siguientes relaciones:

Tipo de relacin Valores

recomendado Valor real

largo(L) vs ancho(W): 3

Documents

4e5 Memoria de Calculo Sistema de Tratamiento de Efluente