4.1: ¡Es una fórmula libra!

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 152514

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $

$ \newcommand{\id}{\mathrm{id}}$ $ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) $ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$ $ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$ $ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$ \newcommand{\id}{\mathrm{id}}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$

$ \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}$

$ \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}$

$ \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}$

$ \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}$

$ \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}$

$ \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}$

$ \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}$

$ \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}$ $ \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}$

$ \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow$

$ \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow$

$ \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} $

$ \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} $

$ \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} $

$ \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} $

$ \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } $

$ \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} $

$\newcommand{\avec}{\mathbf a}$ $\newcommand{\bvec}{\mathbf b}$ $\newcommand{\cvec}{\mathbf c}$ $\newcommand{\dvec}{\mathbf d}$ $\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}$ $\newcommand{\evec}{\mathbf e}$ $\newcommand{\fvec}{\mathbf f}$ $\newcommand{\nvec}{\mathbf n}$ $\newcommand{\pvec}{\mathbf p}$ $\newcommand{\qvec}{\mathbf q}$ $\newcommand{\svec}{\mathbf s}$ $\newcommand{\tvec}{\mathbf t}$ $\newcommand{\uvec}{\mathbf u}$ $\newcommand{\vvec}{\mathbf v}$ $\newcommand{\wvec}{\mathbf w}$ $\newcommand{\xvec}{\mathbf x}$ $\newcommand{\yvec}{\mathbf y}$ $\newcommand{\zvec}{\mathbf z}$ $\newcommand{\rvec}{\mathbf r}$ $\newcommand{\mvec}{\mathbf m}$ $\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}$ $\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}$ $\newcommand{\real}{\mathbb R}$ $\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}$ $\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}$ $\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}$ $\newcommand{\bcal}{\cal B}$ $\newcommand{\ccal}{\cal C}$ $\newcommand{\scal}{\cal S}$ $\newcommand{\wcal}{\cal W}$ $\newcommand{\ecal}{\cal E}$ $\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}$ $\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}$ $\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}$ $\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}$ $\newcommand{\row}{\text{Row}}$ $\newcommand{\col}{\text{Col}}$ $\renewcommand{\row}{\text{Row}}$ $\newcommand{\nul}{\text{Nul}}$ $\newcommand{\var}{\text{Var}}$ $\newcommand{\corr}{\text{corr}}$ $\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}$ $\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}$ $\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}$ $\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}$ $\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}$ $\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}$ $\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}$ $\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}$ $\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}$ $\newcommand{\lt}{<}$ $\newcommand{\gt}{>}$ $\newcommand{\amp}{&}$ $\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}$

Es bastante fácil calcular cuántas libras de cloro se necesitan para proporcionar una determinada dosis si estamos usando cloro 100% gaseoso. La mayoría de los operadores de la industria del agua han puesto a la memoria la “Fórmula Libra” multiplicando el flujo o volumen de agua en MG o MGD por 8.34 libras por galón y luego por la dosis en ppm, se calculan las libras de cloro necesarias.

\[MG \times 8.34\, lbs/gallon \times ppm = lbs \label{eq1}\]

\[\dfrac{MG}{Day} \times 8.34\, lbs/gallon \times ppm = lbs/day \label{eq2}\]

Sin embargo, en muchas plantas de tratamiento y en sitios de tratamiento dentro de los sistemas de distribución, el uso de cloro gaseoso está en declive, a menos que la planta sea de tamaño considerable. La reducción en el uso de gas cloro se debe principalmente a preocupaciones de seguridad y otras formas de cloro que son más competitivas en costos. Por ejemplo, los pozos de agua subterránea se desinfectan comúnmente con formas sólidas (hipoclorito de calcio) o líquidas (hipoclorito de sodio) de cloro. Además, otros químicos como el alumbre, el cloruro férrico, el hidróxido de sodio se utilizan en concentraciones variables en las plantas de tratamiento además del cloro. La mayoría de las veces estos químicos no están en la forma pura del 100%.

Al resolver problemas de dosificación con productos químicos de diferente intensidad las siguientes dos declaraciones son útiles para recordar si necesita multiplicar o dividir por el porcentaje de concentración.

“Si estás resolviendo por libras divides por el porcentaje de concentración”.

“Si se dan libras se multiplica por el porcentaje de concentración”.

Por lo tanto, si estás calculando para la cantidad de libras necesarias divides por el equivalente decimal de la concentración porcentual. Se necesita más del químico ya que no es del 100% y al dividir por un número menor a uno se obtiene un número mayor. Si se conoce la cantidad de libras, entonces multiplicando por el equivalente decimal de la concentración porcentual calcularás cuánto de ese químico está disponible en las libras totales de la sustancia. Al multiplicar por un número menor que uno se obtiene un número menor.

Una vez que entiendes el concepto detrás del problema, facilita su resolución. Piénsalo de esta manera... se necesita mucho más 10% de cloruro férrico en el proceso de coagulación que digamos cloruro férrico al 75% de concentración. Lo mismo es cierto si estás usando hipoclorito de calcio a diferencia del cloro gaseoso, porque el gas es una fuerza mayor que el hipoclorito de calcio. De igual manera, si tienes 100 libras de hipoclorito de calcio al 65%, no tienes 100 libras de cloro. Sólo 65% o 65 libras de la sustancia es en realidad cloro. A diferencia de 100 libras de cloro gaseoso que es 100 libras de cloro disponible. Cuando se usan productos químicos de diferentes concentraciones, la fórmula de la libra se puede ver así:

% concentración ___________ MG x 8.34 libras/galón x ppm = lbs

% concentración ___________ mg/día x 8.34 libras/galón x ppm = lbs/día

Colocar el equivalente decimal de la concentración porcentual del químico que se está utilizando debajo del lado izquierdo de la ecuación permitirá calcular la cantidad apropiada de sustancia química necesaria. Además, si MG o ppm son las incógnitas, el porcentaje se multiplicaría por el peso del químico en libras. Los ejemplos se proporcionan más adelante en esta sección.

El último concepto de dosificación química que debemos observar es cuando el químico que se está utilizando está en forma de líquido. Dado que después de todo, la Fórmula Libra mide químicos en “libras”, entonces el químico debe expresarse como libras. En la Sección número 3, aprendimos sobre la gravedad específica y cómo afecta el peso de una sustancia. Deberá usar esa información cuando se le presente una pregunta de fórmula de libra donde el químico utilizado es un líquido.

Finalmente, se necesita una comprensión general de la dosis de cloro. El concepto es sencillo. El motivo por el que se desinfecta el agua potable es para evitar que organismos patógenos contaminen el abasto causando enfermedades a la población que bebe el agua. La cantidad de desinfectante agregado no siempre es lo que se mide posteriormente por un operador de servicios de agua. Por lo general, la cantidad de desinfectante medida después de que se produce la dosis original es menor que la dosis medida que se conoce como el residuo. ¿Qué pasa con el desinfectante? El cloro que “desaparece” es la demanda de cloro. Es la cantidad de cloro lo que está inactivando a los patógenos. Una vez satisfecha la demanda, el cloro restante se denomina residual. Esta fórmula se proporciona a continuación.

\[\text{Dosage} = \text{residual} + \text{demand}\]

Ejemplo$\PageIndex{1}$

¿Cuántas libras de cloro se necesitan para dosificar 2 MG de agua a una dosis de 3.25 ppm?

Solución

Utilizamos la Ecuación\ ref {eq1} para resolver esto.

\[\begin{align*} MG \times 8.34\, lbs/gallon \times ppm &= lbs \\[4pt] 2\, MG \times 8.34\, lbs/gal \times 3.25 ppm &= 54.21\, lbs \end{align*}\]

En el ejemplo anterior, es un problema sencillo de dosificación química.

Ejemplo$\PageIndex{2}$

¿Cuántas libras de 10% Alum se necesitan para dosificar un flujo de tratamiento de 5 MGD a una dosis de 10 ppm?

Solución

Usamos la ecuación\ ref {eq2} para resolver esto

(5 mg/día x 8.34 libras/galón x 10 ppm) /0.1 = lbs/día

417/0.1 = 4,170 lbs/día

Se necesitan 417 lbs de Alum para dosificar de 5 MGD a 10 ppm. Sin embargo, en este problema, el alumbre que se utiliza es sólo una concentración del 10%. Por lo tanto, es necesario dividir por 10% (o 0.1) para calcular la cantidad total de esta forma de Alum que se necesita.

Ejemplo$\PageIndex{3}$

¿Cuántos galones de hipoclorito de sodio al 15% de concentración se necesitan para dosificar un pozo que fluye 1,500 gpm a una dosis de 1.75 ppm? (Supongamos que el hipoclorito de sodio tiene una gravedad específica de 1.42)

Solución

Primero, el caudal necesita ser convertido a MGD.

1,500 gpm x 1440 = 2,160,000 GPD o 2.16 MGD

(2.16 mg/día x 8.34 libras/galón x 1.75 ppm) /0.15 = 210 lbs/día

Se necesitan 210 lbs de hipoclorito de sodio al 15% para dosificar 1,500 gpm a 1.75 ppm. Ahora las 210 lbs necesitan ser convertidas en galones.

210 lbs/día x galones/ (8.34 lbs x 1.42) = 17.75 gal/día

Ejercicios

Resolver los siguientes problemas de dosificación química. Asegúrese de tener en cuenta las diferencias en las concentraciones de porcentaje químico.

¿Cuántos galones de agua se pueden tratar con 100 libras de 65% de Hipoclorito de Prueba Alta (HTH) a una dosis de 2.55 mg/L?
Un operador agregó 165 libras de cloruro férrico al 25% a un flujo de tratamiento de 10.5 MGD. ¿Cuál fue la dosis correspondiente?
¿Cuántas libras de hipoclorito de sodio al 12.5% se necesitan para dosificar un pozo con un caudal de 1,000 gpm a una dosis de 1.75 ppm? (Asumir que el pozo corre 17 horas al día)
En el problema anterior, ¿cuántos galones de químicos se necesitan por hora? (Supongamos que el SG es 1.4)
Un operador de tratamiento ha configurado una bomba química para dosificar 75 galones de NaOH (hidróxido de sodio) por día para un caudal de 2.25 MGD. ¿Cuál es la dosis correspondiente? (Supongamos que el SG es 1.65)
11,250 pies de línea principal de 18” de diámetro deben dosificarse a 50 ppm. Contesta las siguientes preguntas.
1. ¿Cuántos galones de hipoclorito de sodio de 12.5% (SG = 1.44) se necesitan?
2. ¿Cuántas libras de 65% HTH se necesitan?
3. Asumiendo los siguientes costos, ¿cuál es el menos costoso?
  1. Hipoclorito de sodio = $2.45 por galón
  2. HTH = $1.65 por libra
Un operador de tratamiento de agua ajustó la cantidad de 20% de Alum de 85 mg/L a 70 mg/L. Con base en un flujo de tratamiento de 10 MGD, ¿cuál es el ahorro de costos si el alumbre 100% puro cuesta $2.50 por libra?
Una empresa de suministro de agua produjo 11,275 AF de agua el año pasado. La cantidad total se dosificó a una tasa promedio de 1.5 ppm. Si el químico de elección era 65% HTH a un costo por libra de $1.85, ¿cuál era el presupuesto anual?
El cloruro férrico se utiliza como coagulante de elección en una planta de tratamiento con capacidad nominal de 5.75 MGD. Si la planta operaba a la capacidad nominal para 75% del año y operaba al 60% de la capacidad nominal para 25% del año, ¿cuántas libras del coagulante se necesitaron para mantener una dosis de 45 mg/L?
Un proceso de tratamiento de ablandamiento de agua utiliza 25% NaOH durante 20% del año y 50% NaOH para 80% del año. Asumiendo un caudal constante de 1,100 gpm y una dosis de 70 mg/L, ¿cuál es el presupuesto anual si el NaOH al 25% (SG = 1.18) cuesta $0.95 por galón y el NaOH al 50% (SG = 1.53) cuesta $1.70 por galón?
Un operador agregó 275 galones de 12.5% (SG=1.32) en 2,550 pies de tubería de 12” de diámetro. Después de 24 horas, el residuo se midió a 10.25 ppm. ¿Cuál era la demanda?

Search

Text Color

Text Size

Margin Size

Font Type