eficiencia del sistema tratamiento de agua de bombeo

Universidad Nacional Federico Villarreal Escuela de Post grado:

Universidad Nacional Federico Villarreal Escuela de Post grado Especialidad: Maestría en Gestión Ambiental תּ

EXPOSICION de la tesis titulada: ANALISIS DEL TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUA DE BOMBEO EN PLANTA DE HARINA Y ACEITE DE PESCADO Autor : Víctor Terry Calderón Asesor: MgS Walter Zambrano Cabanillas.:

EXPOSICION de la tesis titulada: ANALISIS DEL TRATAMIENTO PRIMARIO DE AGUA DE BOMBEO EN PLANTA DE HARINA Y ACEITE DE PESCADO Autor : Víctor Terry Calderón Asesor: MgS Walter Zambrano Cabanillas.

Miembros del Jurado:

Miembros del Jurado Dr. Néstor Teves R Dr. Jorge Lescano S MgS Maria Estela Ayala

INDICE:

INDICE INTRODUCCION I. EL PROBLEMA II. OBJETIVOS III. HIPOTESIS IV. METODOLOGIA V. RESULTADOS VI. CONCLUSIONES VII. ANEXOS

INTRODUCCION:

INTRODUCCION Gestión Ambiental (EM) Establece los procedimientos, medidas y acciones apropiadas para satisfacer los requerimientos ambientales,orientada a implementar, y mantener la política ambiental de la empresa.

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EXISTEN DOS INSTRUMENTOS QUE FACILITAN LA GESTIÓN AMBIENTAL EN LA FASE TECNICA, Y DE ANALISIS UNO DE ELLOS ES LA: ESTADISTICA Y LA APLICACIÓN DEL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA Y LA EVALUACION ECONOMICO

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El sistema a análizar comprende el tratamiento primario del agua de bombeo La estadistica nos permite evaluar si el sistema produce cambios significativos La aplicación del principio de conservación de la materia, determina los rendimientos y eficiencia del tratamiento La evaluación económica permite determinar el costo beneficio del tratamiento implementado

I. EL PROBLEMA:

I. EL PROBLEMA

GENERACIÓN DEL AGUA DE BOMBEO:

GENERACIÓN DEL AGUA DE BOMBEO

El ambiente y la industria :

El ambiente y la industria Fabrica Consumidores Residuos Reciclados Materias primas Bienes Residuos Efluentes Emanaciones Sólidos CONTAMINACION

INFRAESTRUCTURA SOCIO ECONOMICA:

INFRAESTRUCTURA SOCIO ECONOMICA Fabrica Anchoveta Flota Gases emanaciones Efluentes Residuo sólido Ruido BIEN Insumos Mano de obra Energía Bienes de capital Contaminantes Harina de pescado Aceite crudo AMBIENTE ( CONTAMINACION ) M E R C A D O I N F R A E S T R U C T U R A I N D U S T R I A L

Los Efluentes:

Los Efluentes EFLUENTES INDUSTRIALES DOMESTICOS Agua de bombeo Sanguaza Agua de cola Lavado de equipos Servicios higiénicos Comedor

Efluentes:

Efluentes Sanguaza Agua de cola Se integran al proceso de Elaboración de harina

Efluentes:

Efluentes Agua de lavado de equipos Servicios higiénicos Comedores otros Emisor submarino Cuerpo receptor El mar

Generación de Agua de bombeo:

Generación de Agua de bombeo Estación de bombeo A PLANTA

Generación de Agua de bombeo:

A planta Pesada y almacén Agua de Bombeo (AB) Generación de Agua de bombeo Descarga Vertido al cuerpo receptor

El agua de bombeo:

El agua de bombeo Sólidos en suspensión Sólidos solubles Grasa PROTEÍNAS % GRASA % SALES MINERALES % SOLIDOS TOTALES % SOLIDOS % DBO 5 mg /l PARTICULAS EN SUSPENSIÓN mg /l TEMPERATURA pH

TRATAMIENTO DEL AGUA DE BOMBEO:

TRATAMIENTO DEL AGUA DE BOMBEO

Recuperación de Sólidos en suspensión y grasa:

Recuperación de Sólidos en suspensión y grasa Requiere Tratamiento Para recuperarlos Se recuperan por Tratamiento primario Sólidos en suspensión Sólidos solubles Grasa C O N T I E N E Agua de bombeo

Tratamiento primario del agua de bombeo:

Tratamiento primario del agua de bombeo Tamizado Flotación Emisor Espuma(E ) Particulas (P)

La flotación:esquema:

La flotación:esquema Compresor Panel De flujo Tanque de aire saturado Agua de bombeo ESPUMA Bomba de recicle Efluente Agua de bombeo tratada a emisor Efluente presurizado Celda de flotación

Tratamiento de la espuma:

Tratamiento de la espuma Tratamiento térmico (Coagulador) Separación de fases (tricanter) ESPUMA ACEITE CRUDO AGUA DE COLA CAKE

Coagulador térmico para el tratamiento de la espuma:

Coagulador térmico para el tratamiento de la espuma Espuma Intercambiador De calor Espuma tratada termicamente

Tratamiento de la espuma:

Tratamiento de la espuma CAKE ESPUMA ACEITE CRUDO AGUA DE COLA A SECADO A PLANTA DE AGUA DE COLA A ALMACEN

El problema general:

El problema general Analizar el sistema actual de tratamiento de agua bombeo, mediante un modelo que integre la función estadística, el principio de conservación de la materia y la evaluación económica.

 Problemas específicos:

Problemas específicos Determinar si el tratamiento aplicado es significativo. Plantear el respectivo algoritmo si el tratamiento es significativo. Calcular la eficiencia del sistema implementado

II. OBJETIVOS:

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

OBJETIVO GENERAL Diseñar un método analítico que permita evaluar al tratamiento primario que se realiza al efluente industrial denominado agua de bombeo y trae como consecuencia plantear el algoritmo respectivo donde se efectué las siguientes determinaciones:

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar la composición química (contenido de sólidos totales, sólidos y grasa) de los flujos de entrada y salida del sistema de mitigación Evaluar estadísticamente los valores obtenidos en el item anterior Estructurar un modelo matemático basado en el principio de conservación de la materia para el análisis en las operaciones de recuperación de los materiales ( partículas y grasa) Determinar los respectivos rendimientos y eficiencia del sistema

III. HIPOTESIS :

III. HIPOTESIS

Hipotesis I:

Hipotesis I Hipótesis nula (Ho) No existen diferencias significativas en el tratamiento realizado sobre el agua de bombeo en la recuperación del contenido de grasa, a un nivel de significación del 5%, las medias son iguales Hipótesis alterna (H) Existen diferencias significativas en el tratamiento realizado sobre el agua de bombeo en la recuperación del contenido de grasa, a un nivel de significación del 5%, las medias son iguales

Hipotesis II:

Hipotesis II Hipótesis nula (Ho) No existen diferencias significativas en el tratamiento realizado sobre el agua de bombeo en la recuperación del contenido de sólidos totales, a un nivel de significación del 5%. Hipótesis alterna (H) Existen diferencias significativas en el tratamiento realizado sobre el agua de bombeo en la recuperación del contenido de sólidos totales, a un nivel de significación del 5%.

Hipótesis central:

Hipótesis central La aplicación del principio de conservación de la materia determina una función entre composición química como función de los flujos másicos que salen e ingresa en cada operacíon. Determinando su eficiencia y rendimientos (Eficiencia,rendimiento)= f(composición química, flujo másico)

IV .METOLOGIA (investigación empirica):

IV .METOLOGIA (investigación empirica)

EL ALGORITMO DEL SISTEMA:

EL ALGORITMO DEL SISTEMA Inicio Cálculo de número La muestra Composición química de Los efluentes Cálculo del valor medio Comparación De medias Prueba De hipótesis FIN Comparación de las medias Prueba t-studens Plantear las ecuaciones Lineales n x n Para calcular los flujos del Sistema Recuperación A

EL ALGORITMO DEL SISTEMA:

EL ALGORITMO DEL SISTEMA A Cálculo de la cantidad de Harina y aceite adicional Determinación de rendimientos Y Eficiencia del sistema FIN

TAMAÑO DE LA MUESTRA:

TAMAÑO DE LA MUESTRA Donde N = tamaño de la muestra p = casos favorables del proceso (%) q = casos desfavorables (%) e = error permisible (%) N = 19 ensayos (mínimo)

La unidad experimental (modelo físico):

La unidad experimental (modelo físico)

Toma de muestras (Análisis Químico):

Toma de muestras (Análisis Químico) ENTRADA OPERACIONES SALIDA Agua de bombeo (AB) Partículas Recuperadas (P) Agua de bombeo A flotación (AB1) %H i: (% agua) Agua de bombeo A emisor (AB2) Espuma (E) Filtración Flotación %H %H 2 %ST %ST 1 %ST 3 %ST 2 %ST 4 %H 3 %H 1 %H 4 Emisor %ST i: (%Sólidos totales) Cuerpo receptor (EL MAR) %S %S 1 %S 2 %S 3 %S 4 %G %G 4 %G 3 %G 1 %G 2 %G i (% Grasa) %S i (Grasa)

Prueba de significación y hipótesis para diferencias medias:

Prueba de significación y hipótesis para diferencias medias Se determinó estadísticamente, si existían diferencias significativas, entre la composición del agua de bombeo que ingresaba al sistema de mitigación y el agua de bombeo tratada en el tamiz rotatorio y la celda de flotación , enviada al emisor submarino. N i : número de muestras media de las muestras : desviación típica : el estadístico (t estudent) : Grados de libertad t GL

Modelo Matemático:

Modelo Matemático Basándonos en el principio de conservación de la materia se plantearon las ecuaciones lineales del sistema, considerando los valores proporcionados vía experimental Entradas = Salidas Se ha considerado como base de cálculo: : 100 TM de agua de bombeo

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AB P E AB1 AB2 AB = 100 TN Modelo matemático para el cálculo de los flujos: Partículas saliendo del trommel (P) Espuma saliendo de la celda de flotación (E) Agua de bombeo tratada y vertida al emisor (AB2)

Harina y aceite recuperado:

Harina y aceite recuperado PARTICULA (P) ESPUMA (E) Humedad (% H 1 ) Humedad (% H 3 ) Grasa (%G 1 ) Grasa (%G 3 ) Sólidos (%S 1 ) Sólidos (%S 3 ) Vapor(V) %H 6 : 100 Proceso de elaboración de Harina y aceite de pescado COMPUESTO HARINA TIPO PRIME (HP) COMPUESTO ACEITE DE CRUDO (G) Humedad (% H 4 ) 9,90 Humedad (% H 5 ) 1,40 Grasa (%G 4 ) 9,90 Grasa (%G 5 ) 98,35 Sólidos (%S 4 ) 80,20 Sólidos (%S 5 ) 0,24 P+E = HP + G + V

Planteamiento de las ecuaciones:

Planteamiento de las ecuaciones P+E = HP + G + V

Planteamiento del modelo para la producción de Harina de pescado y aceite crudo :

Planteamiento del modelo para la producción de Harina de pescado y aceite crudo

Composición química de los flujos en el proceso de producción (valores promedio):

Composición química de los flujos en el proceso de producción (valores promedio)

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FLUJO SIMB. SóLIDOS TOTALES (XI ) ACEITE (YI) HUMEDAD (ZI) 1 Materia prima M 0,25 0,06 0,75 2 Pescado cocinado Pc 0,25 0,06 0,75 3 Caldo de cocina +licor de prensa Lp 0,14 0,065 0,86 4 Cake de prensa Cp 0,51 0,04 0,49 5 Caldo de separadoras Lc 0,123 0,068 0,877 6 Cake de separadoras Cs 0,36 0,020 0,64 7 Aceite crudo A 0,98 0,96 0,022 8 Agua de cola Ac 0,064 0,0062 0,94 9 Concentrado Cc 0,34 0,033 0,66 10 Harina de pescado Hp 0,92 0,077 0,084

Ecuaciones lineales del sistema:

Ecuaciones lineales del sistema

VI. RESULTADOS:

VI. RESULTADOS

CONTRASTAR LAS HIPOTESIS PLANTEADAS PARA LA COMPARACION DE LAS MEDIAS:

CONTRASTAR LAS HIPOTESIS PLANTEADAS PARA LA COMPARACION DE LAS MEDIAS

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N AGUA DE BOMBEO (AB) AGUA DE BOMBEO A EMISOR(AB2) Dia %G %ST %G 4 %ST 4 1 1.24 6.59 0.67 5.22 2 2.08 7.02 1.52 5.48 3 2.3 6.3 1.71 4.2 4 1.18 5.64 0.77 4.97 5 1.78 7.48 1.15 5.66 6 1.45 6.77 1.09 4.97 7 1.27 7.74 0.72 5.06 8 1.97 6.13 0.86 4.81 9 2.56 6.78 0.83 4.47 10 5.8 8.86 2.17 7.06 11 1.25 6.52 0.75 4.56 12 2.05 8.91 0.12 4.5 13 0.78 5.17 0.32 4.21 14 3.07 8.2 1.99 6.56 15 0.85 5.99 0.31 4.82 16 2.03 6.76 0.64 4.87 17 1.49 7.71 0.2 4.28 18 0.67 4.62 0.34 4.12 19 3.58 9.59 2.15 6.43 20 0.69 4.87 0.43 4.34 21 0.52 4.81 0.35 4.25 22 0.75 4.76 0.39 4.35 23 0.82 5.08 0.57 4.45 SISTEMA DE TRAMIENTO PRIMARIO AGUA DE BOMBEO (AB) AGUA DE BOMBEO A EMISOR (AB2)

Comparación de medias entre el agua de bombeo (AB) y el que se envia al emisor (AB2), para el contenido de grasa :

Comparación de medias entre el agua de bombeo (AB) y el que se envia al emisor (AB2), para el contenido de grasa Valor del estadístico: GL: 44 t0.05 = 3,109 p = 1,68 Prueba de hipótesis p< t0,05 Siendo el valor critico para una cola menor que elestadístico, se rechaza la hipótesis nula, llegando ala siguiente conclusión Conclusión: Existen diferencias significativas a un nivel de significación del 0,05 , en el contenido de grasa entre los efluentes: agua de bombeo y el tratado en el sistema de mitigación.

Comparación de medias entre el agua de bombeo (AB) y el que se envia al emisor (AB2), para el contenido de sólidos:

Comparación de medias entre el agua de bombeo (AB) y el que se envia al emisor (AB2), para el contenido de sólidos Valor del estadístico: GL: 44 t0.05 = 4,90 p = 1,68 Prueba de hipótesis p< t0,05 Siendo el valor critico para una cola menor que el estadístico, se rechaza la hipótesis nula, obteniéndose la siguiente conclusión: Conclusión: Existen diferencias significativas a un nivel de significación del 0,05 , en el contenido de sólidos entre los efluentes: agua de bombeo y el tratado en el sistema de mitigación.

Valores obtenidos de los flujos del sistema de mitigación:

Valores obtenidos de los flujos del sistema de mitigación Base de Cálculo : (100 TON) (6,82 TON) (7,18 TON) (85,40 TON)

Harina adicional :

Harina adicional Harina adicional (HP) 1,78 (TON) Aceite adicional (AC) 1,32 (TON) BASE DE CALCULO : 100 TON DE AGUA DE BOMBEO Se obtienen

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HARINA Y ACEITE OBTENIDOS SIN TRATAMIENTO DEL AGUA DE BOMBEO 100 TON 22,79 TON 4,21 TON Pescado ACEITE CRUDO HARINA DE PESCADO RENDIMIENTO

Rendimiento cuando se incluye la harina y aceite adicional adicional:

Rendimiento cuando se incluye la harina y aceite adicional adicional

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Estación de bombeo Desaguador Filtro Trommel Trasporte Tratamiento térmico Celda de flotación Centrifuga a a d c b b d c partículas aceite cake Agua de cola A EMISOR Aceite crudo HARINA DE PESCADO PESCADO AGUA DE MAR 100 TON 24,57 TON 5,54 TON

Cálculo de la eficiencia ( )del sistema:

Cálculo de la eficiencia ( )del sistema ST e Sólidos totales en el agua de bombeo ST s Sólidos totales en el agua de bombeo despues del tratamiento G e Grasa en el agua de bombeo G s Grasa en el agua de bombeo despues del tratamiento

VI. CONCLUSIONES:

VI. CONCLUSIONES

Conclusion:

Conclusion Utilizando la comparación de las medias se comprueban que en las hipótesis planteadas (I, II) existen diferencias significativas entre el agua de bombeo que ingresa al tratamiento primario (AB) y el agua de bombeo que sale hacia el emisor submarino (AB2)

Conclusión:

Conclusión La aplicación del algoritmo determina: El cálculo de los flujos másicos en cada operación del tramiento del agua de bombeo, basada en su composición química. Calcular la cantidad de harina y aceite adicional que se recupera del agua de bombeo Determinar los rendimientos Determinar la eficiencia del sistema Proyectar la evaluación tecno-económica del sistema

ANEXOS:

ANEXOS

Anexo 1:Programa para el tratamiento del agua de bombeo:

Anexo 1:Programa para el tratamiento del agua de bombeo

ANEXO 2:programa para cálculo de flujos en harina de pescado:

ANEXO 2:programa para cálculo de flujos en harina de pescado

Anexo 2, continua:

Anexo 2, continua

Anexo 3: programa para determinar la cantidad de harina y aceite recuperado:

Anexo 3: programa para determinar la cantidad de harina y aceite recuperado

Evaluación económica:

Evaluación económica 1.00 Datos generales 1.01 Capacidad de Planta (1) TM/hora 50 1.02 Horas de operación anual (1) horas 2,000 1.03 Total de pesca procesada TM/año 100,000 1.04 Proporción de agua de Bombeo / Pescado (1) TM/TM 1 1.05 Agua de bombeo TM/año 100,000 1.06 Contenido de sólidos en el agua de bombeo 1.07 Sólidos en el agua de bombeo 1.08 Rendimiento de Producción de Harina de Pescado TM/TM 4.38 1.09 Porcentaje de grasa contenidas en el agua de bombeo 1.10 Grasa en el agua bombeo 1.11 Harina Producida TM/año 22,831

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INDICES DE RENTABILIDAD DE LA IMPLEMENTACION DEL SISTEMA DE MITIGACION Base de cálculo para determinar los indices de rentabilidad de la operación de recuperación de materiales del agua de Bombeo Vida útil del proyecto : 5 años Depreciación del proyecto del tipo lineal Costo de oportunidad de la empresa : 15% Tasa de impuesto a la renta : 55%

TIR:

TIR La TIR (Tasa Interna de Retorno) es aquella tasa que hace que el valor actual neto sea igual a cero La regla para realizar una inversión o no utilizando la TIR es la siguiente: Cuando la TIR(105%) es mayor que la tasa de interés (55%), el rendimiento que obtendría el inversionista realizando la inversión es mayor que el que obtendría en la mejor inversión alternativa, por lo tanto, conviene realizar la inversión. Si la TIR es menor que la tasa de interés, el proyecto debe rechazarse.

VAN:

VAN Este VAN mide, en moneda actual, cuánto mas rico es el inversionista si realiza el proyecto en vez de colocar su dinero en la actividad que le brinda como rentabilidad la tasa de descuento, por lo tanto el proyecto será rentable sí (Beltrán y Cueva, 1998) :

C/B:

C/B La razón Beneficio / Costo es la relación de los beneficios entre los costos del proyecto, asi tenemos la siguiente expresión. Cuando esta relación se hace mayor a la unidad, el proyecto se hace conveniente.

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evitemos esto Muchas gracias