Regulación de la calidad del agua

REGULACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA
OBJETIVOS
Diseñar un modelo de control para regulación de la calidad del agua, basado en tres unidades de una planta de tratamiento de aguas: sección de ajuste de conductividad, ajuste de pH y regulación del potencial rédox.
Específicos
Controlar la conductividad eléctrica del agua por medio de la adición de hidróxido de sodio.
Realizar un ajuste de pH porla adición controlada de ácido sulfúrico, así como el control de la concentración de oxígeno en el agua por la inyección de aire comprimido.
Controlar el potencial rédox por adición de una solución de yodo.
Determinar los parámetros de conductividad eléctrica, pH y potencial rédox que se requiere para garantizar la calidad del agua, apoyados en la norma técnica colombiana.
Análisis básico delas variables asociadas
Para regular los parámetros característicos del agua tales como la conductividad eléctrica, el pH y el potencial rédox, se debe contar con un sistema basado en sensores y reguladores que permitan el control de las variables involucradas.
El esquema del proceso se encuentra a continuación:

Figura 1. Planta de regulación de la calidad del agua
En la figura 1 se ve queel agua fluye a un tanque que presenta un agitador. El sistema de control implicaría un sensor el cual adquiere un valor de conductividad, indicado por medio de un instrumento de medida, y posteriormente se envía la señal eléctrica a un regulador, al cual se le ajusta previamente la conductividad que se requiere como variable de referencia. El proceso está determinado por la adición de unasolución diluida de hidróxido de sodio impulsado por una bomba dosificadora. Como se presenta un incremento en el pH, es necesario llevar el agua a otro tanque al que se le adiciona una solución diluida de ácido sulfúrico; un sensor presenta el valor de pH y un regulador el del pH requerido. Adicionalmente, con la inyección de oxígeno a este tanque, se usa otro sensor que toma el valor de laconcentración de oxígeno, indicado por un instrumento de medida que se envía después como señal eléctrica a un regulador. Finalmente, la última variable controlada es el potencial rédox, el cual al igual que en las otras unidades debe contar con sensor que toma este valor. Del mismo modo, el regulador influye en el potencial rédox debido a la adición de una solución de yodo impulsada por una bombadosificadora.
Unidad de regulación de conductividad eléctrica
La conductividad es la habilidad de una solución de agua de conducir electricidad, es una medida de cuanto material está disuelto en el agua. Es importante controlar esa variable ya que las bombas automáticas de dosificación pueden fallar. Entre mayor sea la cantidad de sales disueltas, mayor será el valor de conductividad, este efecto continúahasta que la solución está tan llena de iones que se restringe la velocidad de movimiento y la conductividad puede disminuir en lugar de aumentar.
En el proceso trabajado se suministra una solución de hidróxido de sodio para regular la conductividad eléctrica del agua, por lo cual se hace necesario determinar la relación existente de la concentración de hidróxido de sodio con la conductividad delagua. En la siguiente tabla, se muestran los valores de conductividad eléctrica vs concentración de solución de NaOH a 25 ºC.
Tabla 1. Valores de concentración y conductividad de solución de NaOH
Concentración (mol/kg) Conductividad (mS/cm)
0,001 0,2439
0,010 2,414
0,100 22,51
0,500 98,75
1,000 180,1

Con dichos valores se puede graficar la conductividad eléctrica vs la concentración dela solución de hidróxido de sodio, obteniéndose de esta manera una relación lineal de estas dos variables, tal como se muestra a continuación:

Figura 1. Conductividad eléctrica vs concentración de solución de hidróxido de sodio
Teniendo la línea que representa la relación de la conductividad con la concentración se determina la ecuación de la línea recta que mejor se ajusta a los valores....