Las plantas potabilizadoras de agua están formadas por una serie de tratamientos en donde el principal objetivo es eliminar los contaminantes y las impurezas presentes en el agua para hacerla apta para su consumo y uso en las actividades diarias del ser humano.

El agua pasa a través de una serie de procesos como coagulación, sedimentación filtración y desinfección durante los cuales se deben controlar diferentes parámetros para asegurarse de que el agua no contendrá sustancias o cuerpos extraños de origen biológico que puedan representar un riesgo para la salud de los seres humanos.

Un parámetro muy importante que debe medirse en el agua potable es el pH, el cual es un indicativo del nivel de acidez o alcalinidad de una muestra. Generalmente, para las mediciones de pH se utiliza una escala de 0 a 14, sin embargo, podemos encontrar algunas sustancias que poseen un pH inferior o superior a esta escala. En el caso del agua potable la NOM-127-SSA1-1994 establece que el valor de pH debe estar entre 6.5-8.5 de pH, ya que un agua demasiado ácida puede llegar a representar un problema para nuestro organismo, además de que también va a influir en el sabor del agua. Por este motivo es muy importante que las instalaciones de tratamiento de agua cuenten con un sistema regulador del pH para garantizar la disponibilidad de un agua más alcalina.

Aplicación

El analizador de pH PCA330 permite llevar a cabo la correcta medición y control del pH en una muestra que circula a través de la tubería en las plantas potabilizadoras.

Este equipo cuenta con la función para ajustar 3 valores de pH: un punto de ajuste para la dosificación y dos valores de alarmas. Además del pH, también puede realizar la medición y control de parámetros como la temperatura y el ORP.

El usuario tendrá la posibilidad de activar o desactivar las alarmas por alto o bajo para todos los parámetros.  El sistema parará el proceso en caso de que algún componente no se encuentre funcionando de forma apropiada. Además, el PCA cuenta con un ciclo de control que el usuario podrá configurar de acuerdo con las dimensiones del proceso controlado. El tiempo de ciclo es configurable de 3 a 90 minutos.

Estos controladores ofrecen una alta resistencia a los agentes químicos, esfuerzos mecánicos y temperatura.

A continuación, se muestra la tabla con las especificaciones del equipo.

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El proceso de acabado superficial de los materiales tiene como finalidad obtener una superficie con características adecuadas para una aplicación en particular del producto. Existen diferentes tipos de acabado superficial y diferentes razones para realizarlos, ya sea con un propósito decorativo, de protección o funcional. Un ejemplo de esto es la galvanoplastia, esta técnica consiste en la deposición de metales sobre la superficie mediante electricidad, también conocida como electrodeposición. Es un proceso de bajo costo que aumenta la resistencia y durabilidad de los materiales, ofreciendo resistencia a la corrosión y a la oxidación. Los usos de la galvanoplastia son variados: se aplica en la industria automotriz y hospitalaria, en la electrónica, electrodomésticos y joyería, entre otros.

La medición de pH en el proceso de galvanoplastia es muy importante ya que puede afectar tanto el acabado final como a la cantidad de metal depositado. Controlar el pH garantiza que los aditivos y productos químicos funcionen correctamente para proporcionar un recubrimiento uniforme.

Aplicación

En algunas técnicas de galvanizado se utilizan procesos de deposición de zinc en medio ácido. A medida que el zinc se deposita, el pH aumenta. Para mantener un valor de pH óptimo, se agrega ácido al proceso. Hanna cuenta con el medidor BL7916 el cual es ideal si se requiere tener el control del pH en un punto fijo.

El BL7916 es un controlador proporcional con bomba dosificadora integrada. Si la lectura se encuentra muy cercana al punto de ajuste, la bomba dosificadora opera más lento, lo cual evita la sobredosificación. El control proporcional en la dosificación permite que la lectura se mantenga constante y muy cerca del punto de ajuste. La bomba dosificadora está fabricada con materiales químicamente resistentes incluyendo el PVDF, PTFE y FPM/KFM. Todos estos materiales ofrecen una excelente compatibilidad con el ácido sulfúrico y su concentración para esta aplicación.

Este equipo es muy fácil de operar con los ajustes manuales para la calibración y selección del punto de ajuste.

El BL7916 incluye un contacto auxiliar que permite al usuario conectar otra bomba o mezclador el cual se activa solamente cuando el equipo está dosificando. Además incorpora un sistema de alarma que alertará al usuario si la reacción no se está llevando a cabo dentro de ciertas pautas. Esta alarma se activa cuando hay una diferencia de 2 unidades en el valor de pH fijado.

A continuación, se muestra la tabla con las especificaciones del equipo.

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El algodón es una planta fibrosa suave de la familia Gossypium que crece en cápsulas alrededor de las semillas de la flor. Se desarrolla en los climas tropicales y subtropicales, y se le cultiva de forma global para su uso en la industria textil, con una producción anual estimada de 25 millones de toneladas. Durante las etapas de cosecha y almacenaje, la humedad del algodón es fundamental para dar lugar a un producto de alta calidad.

Una vez que el algodón ha alcanzado la madurez, un recolector o un desgranador se encargan de separar mecánicamente el algodón. Estos instrumentos tienen unos vástagos que separan el algodón de la planta. El contenido de humedad durante esta etapa afectará la eficiencia de esta operación. Para minimizar las descomposturas de la maquinaria y evitar los costosos retrasos y reparaciones, el contenido de humedad en esta etapa debe ser menor al 10%. Después de la cosecha el algodón se envía al proceso de desmote, donde se le separa de las semillas. El contenido de humedad para el desmote debe ser de 6-8%. Un valor más alto que este intervalo puede detener este proceso, generando costos adicionales por concepto de energía y tiempo. A valores menores de humedad el algodón puede desarrollar electricidad o carga estática y puede generar un corto circuito en la maquinaria, causando daño a las fibras y dejando al algodón totalmente inutilizable.

Cuando el algodón llega al proceso de desmote, el contenido de humedad es usualmente menor al 6-8% y debe ajustarse.

La operación de incremento de la humedad se puede realizar de diferentes formas, incluyendo el aire humidificado, chorros finos de agua o una combinación de ambos.

La materia prima obtenida del desmote, llamada pelusa de algodón, se empaca y se comercializa. En los Estados Unidos el algodón se vende por peso, por lo que un valor de humedad muy alto causará que el comprador pague por el exceso de peso del producto. Además si el algodón se almacena con valores de humedad superiores al 7.5%, comenzará un proceso de decoloración y degradación de la fibra, disminuyendo su calidad.

La USDA clasifica como mojado un paquete de algodón que contenga agua por arriba del 7.5%.

Aplicación

Una planta procesadora de algodón que necesitaba un equipo para medir la humedad de su producto se acercó a Hanna Instruments. Su preocupación principal para los análisis era la rapidez y exactitud del método a emplear. Estaban enterados de que la medición de la humedad con métodos de pérdida de peso por secado era fácil, pero empleaba mucho tiempo y su exactitud y repetibilidad eran muy limitadas. El departamento de aplicaciones de Hanna Instruments recomendó el titulador volumétrico Karl Fischer HI903. El personal de este departamento desarrolló un Procedimiento Estándar de Operación (SOP por sus siglas en inglés) especial para la muestra del cliente, usando una extracción externa con metanol anhidro. Durante dicha extracción el agua se extrae del algodón hacia un solvente (el metanol anhidro) de forma externa al recipiente de titulación. Introduciendo unas cuantas variables en el método, como el peso del algodón a extraer, el peso del solvente usado en la extracción, el peso de la alícuota introducida al recipiente de titulación, y el contenido inicial de agua del solvente, el algoritmo interno en el titulador calcula la concentración del agua en la muestra inicial. El cliente apreció que los cálculos para la extracción externa y para la desviación estándar y el promedio estuvieran incluidos y realizados por el mismo titulador. Estos cálculos aseguran que las diferentes alícuotas tomadas de la extracción para el análisis fueran repetibles y representativas del lote de producción. Debido a que la fábrica estaba midiendo la humedad en diferentes puntos del proceso, la capacidad de transferir los resultados a una computadora y organizar los datos del proceso de desmote y del almacenamiento, fueron extremadamente útiles.

Titulador volumétrico Karl Fischer

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La transformación de la lana de oveja en hilo para usarse como tejido de ropa data de antes del año 10,000 a.C. La exportación de los productos de lana comenzó en la Gran Bretaña desde el año 55 d.C. En la actualidad, la industria de la lana le da la vuelta al mundo; sus propiedades duraderas y resistentes al agua la convierten en una fibra textil muy popular. El proceso de refinamiento de la lana comienza con la oveja (u otros animales lanudos como la alpaca). La oveja es esquilada de tal forma que la lana se obtenga en una pieza, entonces pasa por un proceso de selección para remover las secciones inferiores. Después se separa por longitud y grosor de las fibras y finalmente se lava.

El lavado quita las grasas, aceites y residuos pegados a las fibras de lana. Este paso es importante ya que si la lana no se limpia correctamente puede resultar en un producto grasoso o con fibras débiles. Mientras que es importante remover la mayoría de las grasas de la lana, limpiarlas completamente puede volver a la lana incapaz de estirarse e hilarse. Para mantener a las fibras hidratadas, a menudo se agregan lubricantes en los baños de lavado. El pH del baño de lavado es un parámetro crítico, si no está balanceado adecuadamente (dependiendo del tipo de baño), las fibras pueden volverse quebradizas.

Los tratamientos de lavado convencionales incluyen baños tibios alcalinos a pH 10-11, lavados con solventes orgánicos (p. ej. percloroetano), si la lana está particularmente grasosa, y un tratamiento final con agua, isopropanol y hexano después del baño alcalino. Un tratamiento de lavado ácido alternativo está ganando popularidad debido a la velocidad del baño. El baño ácido consiste en un lavado de sulfato a 150 ℃. Durante el baño, se agrega ácido de aceite de semilla de algodón para lubricar la lana. Los baños ácidos mantienen generalmente un pH entre 4 y 6. Un baño en este intervalo mantiene a la lana en un punto isoeléctrico neutro, lo que ayuda a sostener la integridad de las fibras.

El baño principal es normalmente seguido por enjuagues con agua limpia para eliminar las trazas de la solución de lavado. El pH se mide después del lavado realizando una extracción acuosa de la lana misma. El pH de la lana es importante porque puede afectar el cómo los tintes se adhieren a las fibras. Si el pH de la lana es conocido, entonces los baños de tinción pueden ajustarse adecuadamente, esto ahorra a los productores tiempo y dinero.

Aplicación

Una compañía textil contactó a Hanna Instruments porque estaba interesada en medir el pH de sus baños de lavado y de su lana recién lavada. Querían asegurar que su baño ácido mantenía un pH de 5 para no deteriorar sus fibras de lana. El poder medir el pH de la lana tratada antes de mandarla a las instalaciones de teñido era una prioridad. Debido a que tenían un pequeño laboratorio, querían un equipo que ocupara poco espacio y que fuera fácilmente transportable en su planta de producción.

Hanna Instruments recomendó el medidor de pH/ORP edge® HI2002. Este equipo cuenta con una pantalla grande y fácil de leer y un teclado táctil capacitivo muy intuitivo. El cliente apreció que el HI2002 tuviese la función de diagnóstico CAL Check™, que alerta al usuario sobre potenciales problemas como la necesidad de limpieza del electrodo o la presencia de un buffer contaminado. Una vez que el electrodo está calibrado, su condición se muestra en la pantalla. Otra característica llamativa de este equipo es la base para montaje en pared, que le permitiría no ocupar espacio en la pequeña mesa de trabajo en donde se preparan las extracciones del producto. Su batería de 8 horas permitiría al cliente llevarlo fácilmente a la planta de producción para tomar muestras rápidas de los baños de lavado.

El asesor de ventas de Hanna propuso al cliente usar el equipo a la par con el electrodo de pH digital con matching pin HI11311. Este electrodo está fabricado con vidrio de alta temperatura y puede usarse en muestras de hasta 100 ℃. El cliente quedó muy complacido con la exclusiva característica CAL Check™, disponible gracias al matching pin integrado de la sonda. Esto permitiría al HI2002 identificar problemas como cuarteaduras en el bulbo de vidrio o una unión obstruida. La unión de referencia doble de este electrodo sería adecuada ya que los baños de lavado del cliente contendrían solventes orgánicos. El diseño de unión doble separa al electrolito con plata, asegurando que no esté en contacto con la muestra, esto previene que la plata se precipite en la unión externa. El HI2002 y el HI11311 ofrecieron al cliente una solución completa para las necesidades de medición en la lana.

Medidor dedicado para pH/ORP edge®

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En la industria de generación y distribución de energía se usan los aceites de aislamiento como parte integral de los transformadores, interruptores y otros equipos. Antes de la adición del líquido o aceite aislante, el equipo se seca completamente para evitar la presencia de vapores.

En la industria de generación y distribución de energía se usan los aceites de aislamiento como parte integral de los transformadores, interruptores y otros equipos. Antes de la adición del líquido o aceite aislante, el equipo se seca completamente para evitar la presencia de vapores. Un contenido alto de agua presente puede hacer que el líquido aislante no sea apropiado para esta aplicación, ya que puede resultar en una sobrecarga o corriente excesiva. El análisis y control del contenido de agua en líquidos aislantes o aceites para transformador es muy importante para el buen funcionamiento de los equipos de manejo de energía.

Aplicación

Un cliente de la industria de energía estaba interesado en medir el contenido de agua en su aceite aislante. El aceite nuevo y usado tiene una concentración muy baja de agua, del orden de ppm. Hanna Instruments ofreció el Titulador Karl Fischer Coulombimétrico HI904 para determinar el contenido de agua  desde 1 ppm hasta el 5%. Debido al bajo contenido de agua en la muestra y los co-solventes involucrados, se propuso una celda generadora con diafragma. También se recomendaron los reactivos y co-solventes apropiados para disolver los aceites e hidrocarburos de la muestra. El cliente valoró la opción de velocidad de titulación debido a que permite una generación de yodo muy precisa que proporciona un resultado óptimo aún en un rango de medición muy bajo. La junta sellada de vidrio en la celda de titulación, combinado con el desecante molecular de grano fino colocado sobre el generador, mantiene una desviación ultra baja, necesaria para la medición en estos rangos tan limitados de contenido de agua. También se valoró el sistema integrado de manejo de solvente del HI 904, haciendo fácil el cambio de reactivos cuando se renuevan dentro de la celda. En conjunto, el cliente consideró que el HI 904 era el equipo perfecto para sus necesidades, a un precio muy competitivo.

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El cianuro, compuesto formado por un átomo de carbono y uno de nitrógeno, es una molécula de triple enlace con carga negativa de 1, donde el átomo de carbono tiene un estado de oxidación de +2 y el nitrógeno con un estado de oxidación de -3-. El ser humano está en contacto diariamente con el cianuro a través de los alimentos, bebidas, cigarros y medicinas. El cigarro contiene 0.5 mg/cigarro; la sal de mesa 20 mg/kg, las almendras 297 mg/kg, y también está presente en frutas y vegetales como la fresa, manzana, durazno, coliflor, y en las bebidas alcohólicas.

Aunque se puede pensar que el mayor uso del cianuro se encuentra en la industria minera y metalúrgica, solo el 13% de la producción mundial se emplea en este tipo de industrias.

Para la industria de la galvanoplastia, el galvanizado y la joyería, se usa en los procesos de flotación de los metales base como el fierro y el cobre. Debido a la alta afinidad del cianuro por el oro y la plata, este compuesto se ha usado ampliamente en la industria para la extracción de estos metales a partir de los minerales que los contienen. El proceso del cianuro incluye la disolución del oro (y la plata presente en su forma soluble) a partir del mineral en una solución diluida de cianuro de sodio o de potasio, en presencia de cal y oxígeno. Usando la concentración óptima de cianuro, aproximadamente 0.05% de NaCN, se disolverán las partículas de oro a una razón de 3.25 mg por centímetro cuadrado por hora. Después se retiran las partículas más grandes de oro por gravedad antes de la cianuración. Esta operación se realiza a una concentración menor a 0.3%. La adición de cal se realiza para evitar la hidrólisis y neutralizar los componentes ácidos presentes en la mezcla. También se agrega la cal para la descomposición de los carbonatos en el agua, para acortar el tiempo del sedimentado y para aumentar la eficiencia de la extracción para ciertos tipos de minerales.

La concentración del cianuro en las aguas residuales está regulada por normas internacionales y locales, y la industria debe observar dichas normas para evitar altas concentraciones de cianuro libre y total en sus desechos. Existen tecnologías para la eliminación del cianuro que incluyen métodos químicos, biológicos, electroquímicos y fotoquímicos. Generalmente estos tratamientos tienen el objetivo de convertir el cianuro en compuestos que son insolubles y que no se pueden absorber por parte de los organismos vivos.

En la oxidación electroquímica, los iones cianuro se pueden destruir en el ánodo como metales que se recolectan en el cátodo. En una primera etapa el ion cianuro y sus complejos se oxidan en el ánodo para dar iones cianato, que son descompuestos posteriormente a dióxido de carbono y gas nitrógeno en el cátodo, siendo estos productos no tóxicos, o al menos no en el grado en que lo es el cianuro.

La concentración del cianuro libre, los complejos de cianuro y el cianuro concentrado se pueden manipular a voluntad en este proceso. Este método es altamente dependiente del pH, el voltaje y la solución electrolítica. También tienen una gran influencia los materiales de construcción del cátodo y del ánodo, los cuales afectarán la cinética de la reacción. Una ventaja de este método es que los costos de operación son bajos y el proceso de destrucción del cianuro es amigable con el medio ambiente. Los valores de milivoltaje de ORP deben ser medidos y controlados de manera continua, por lo que es necesario instalar los medidores o controladores adecuados y con las características necesarias para soportar las condiciones de operación y la presencia de corrientes eléctricas o interferencias no deseadas para dichas mediciones. Los electrodos con matching pin son la alternativa más efectiva para que las corrientes eléctricas derivadas del proceso no tengan influencia sobre las mediciones de pH y ORP. HANNA® instruments diseña y fabrica el controlador de ORP HI8720 que es adecuado para las instalaciones donde se requiera eliminar el cianuro por métodos electroquímicos. El controlador HI8720 incluye accesorios para montaje en tablero, tiene funciones de diagnóstico automático, y es posible seleccionar el punto de ajuste para una dosificación de oxidación o reducción. En la parte frontal tienen un teclado de membrana que los protege de las condiciones exteriores, y una señal de salida de 4-20 mA permite el registro o el envío de dicha señal a un PLC.

Referencias

Kuyucak, N., Akcil, A. Cyanide and removal options from effluents in gold mining and metallurgical Processes. Recuperado de:

https://fulltext.study/preview/pdf/233406.pdf

Wai, W., Mujumdar A., Gold extraction and recovery processes. Recuperado de:

https://www.eng.nus.edu.sg/m3tc/M3TC_Technical_Reports/Gold%20Extraction%20and%20Recovery%20Processes.pdf

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Comúnmente se relaciona al O₃ con la capa de ozono, sin embargo es un fuerte oxidante y por lo tanto un desinfectante efectivo. En la estratósfera terrestre, el ozono absorbe la dañina luz ultravioleta del sol, lo que previene el daño a la biosfera.

Su presencia fue descubierta por primera vez en 1840, pero fue cincuenta años más tarde que sus poderes desinfectantes fueron explorados y empleados. En 1893, el ozono se utilizó en una aplicación a gran escala para tratar el agua de consumo humano en Holanda. Durante el siglo XX el uso de ozono se extendió al resto de Europa y a Estados Unidos, donde es aún empleado.

Durante la desinfección de agua se eliminan los patógenos, una vez que han sido removidos, se debe quitar todo residuo de desinfectante antes de descargarse a un cuerpo acuático natural. Para algunos desinfectantes, esto requiere la adición de químicos extra, por ejemplo, el cloro residual puede quitarse al añadir bisulfito de sodio al agua; sin embargo, la inestabilidad natural del ozono permite eliminar el oxígeno sin la necesidad de agregar químicos adicionales, lo que lo hace ideal para el tratamiento de agua.

La carencia de productos riesgosos, su alta eficiencia y la excelente remoción de olores desagradables son muchas de las razones por las que las plantas de tratamiento utilizan sistemas de desinfección por ozono. En Europa, el ozono es un desinfectante muy popular utilizado en el tratamiento de agua residual, superado sólo por el cloro. Además de las plantas de tratamiento de agua, el ozono se utiliza en otras industrias como en la industria de purificación de aire, en la industria de desinfección de ropa y en la industria de preservación de alimentos.

Debido a su inestabilidad, en las plantas de tratamiento de agua el ozono se genera in situ y tiene un tiempo de vida de sólo ~20 a 90 minutos, después de esto, se convierte en oxígeno.

Los dos métodos más populares para la generación de ozono son los métodos de luz UV y el de descarga de corona. El método de luz UV divide a las moléculas de oxígeno con luz UV dando como resultado átomos de oxígeno libres (O) que se unen a moléculas de oxígeno (O₂) para formar ozono (O₃). Las plantas de tratamiento de agua que utilizan este método tienen generadores con luz ultravioleta y un tubo de suministro de oxígeno. El ozono generado se captura y se bombea a un tanque de contacto donde se mezcla con el agua residual y reacciona con los patógenos para desinfectar el agua. Este método es empleado principalmente en operaciones pequeñas debido al bajo costo de la puesta en marcha.

El método de descarga de corona es similar al método de luz UV, pero en lugar de utilizar luz UV para romper las moléculas de oxígeno (O₂) y generar átomos de oxígeno libres (O), este método usa descargas eléctricas. Una vez filtrado, el oxígeno en forma de gas seco se suministra a una cámara en la que se descarga un voltaje para romper el oxígeno, posterior a esto, los átomos de oxígeno libre (O) se unen con las moléculas de oxígeno (O₂) para formar ozono (O₃). El ozono generado se captura y se libera a un tanque de contacto donde está el agua residual. El método de descarga de corona se prefiere en muchas operaciones por su mayor eficiencia desinfectante en comparación con el método de UV.

Aprovechando la naturaleza oxidante del ozono para su medición, HANNA® instruments ofrece el controlador de ORP HI8720 con indicación en mV y salida analógica de 4-20 mA. El HI8720 permite la selección de un punto de ajuste para la dosificación de ozono mediante la operación de una válvula automática (suministrada por otros).

Cuando se le usa con el controlador de pH HI8710, el DFEPO (Dispositivo para Función de Enlace Para ORP) se asegurará que la dosificación de ORP iniciará solamente cuando el nivel del pH sea el correcto.

Estos instrumentos se han diseñado para una instalación fácil y rápida y se suministran con teclado de membrana en la parte frontal, una pantalla grande y funciones de autodiagnóstico.

Además es posible elegir la salida para conectar un registrador o un PLC, con 0-20 o 4-20mA.

También se incluye una cubierta transparente al frente del controlador para protegerlo contra salpicaduras.

Referencias

Hirotsuji, J., Kawaai, Y., Tamura, T. Advanced ozone water treatment technology. Recuperado de:

https://www.sswm.info/sites/default/files/reference_attachments/HIROTSUJI%20and%20TETSUYA%201996%20Advanced%20Ozone%20Water%20Treatment%20Technology.pdf

Water treatment manual. EPA Office of environmental enforcement. Disponible en:

https://www.epa.ie/pubs/advice/drinkingwater/Disinfection2_web.pdf

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El proceso de fabricación del papel inicia con la preparación de la madera que se introduce a un equipo cortador de donde sale como troncos o astillas, que se les corta a una longitud deseada, seguido de un molido y filtrado, para después transportarlos en una banda para almacenarlos.

El pulpeo consiste en convertir las astillas de madera en fibras individuales de celulosa retirando la lignina (el cual es el material intercelular que mantiene unidas las fibras de la celulosa) del resto de la madera. Los tipos de procesos de pulpeo son: químico, mecánico, semiquímico, reciclado, y otros. De todos estos, el proceso químico es el más común.

El tratamiento químico involucra un proceso con hidróxido de sodio, sulfitos, que prácticamente cocinan la materia prima usando soluciones químicas acuosas a una elevada presión y temperatura para extraer las fibras de la pulpa. El proceso kraft de pulpeo usa un licor alcalino de hidróxido de sodio (NaOH) y sulfuro de sodio (Na₂S) para digerir la madera. Este licor (licor blanco) se mezcla con las astillas de madera en un recipiente de reacción (digestor).

En una etapa posterior se lleva a cabo una remoción del color de la pulpa mediante un blanqueo con cloro, dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno, oxígeno o hipoclorito de sodio. Esto se lleva a cabo en torres de blanqueo, después de las cuales se realiza un lavado y se retiran estos químicos, donde el efluente se colecta en tanques para recuperación de los químicos o para enviarlo a la planta de tratamiento de agua residual.

Por razones de economía y ambientales, los químicos se recuperan mediante una concentración del licor negro, combustión de los compuestos orgánicos, reducción de los compuestos inorgánicos, y una reconstitución del licor original para su reuso.

En función del producto final, se agregan diferentes aditivos y materiales de tratamiento, antes de entrar a la caja de alimentación de la máquina de fabricación propiamente del papel. En este momento la pulpa está compuesta de un 99% de agua y de materiales de acondicionamiento, y un 1% lo representan las fibras. En este lugar se debe evitar el fenómeno de la floculación o tendencia de las fibras a unirse entre sí. Para esto se crea una turbulencia y un flujo controlado.

Un vez formada la hoja de papel mediante grandes rodillos, la sección de presión de la máquina permite retirar los remanentes de agua. Después pasa a la sección de secado en la cual el papel pasa una serie de cilindros calentados con vapor, de forma que las dos caras de la hoja entren en contacto con las superficies a alta temperatura. Finalmente los grandes rollos de papel son almacenados como producto terminado.

Esta máquina ha usado hasta el momento cerca del 90% del agua usada en toda la planta, y sólo el 30% de la pulpa originada en el proceso se recupera como licor blanco. Este licor o agua blanca es considerada como rica o pobre en concentración de fibra, lo cual determinará si se le emplea como agua de repuesto para la pulpa original antes de entrar de forma reciclada a la caja de alimentación. El reciclaje del agua blanca tiene una gran influencia en los costos de producción, ya que es más económico reutilizar la fibra y los aditivos presentes que procesarlos en la planta de tratamiento de aguas. El pH de esta corriente se debe medir ya que esto definirá también el que se le canalice para diversos usos. Por ejemplo, se debe ajustar el pH para precipitar los aditivos y otros materiales no fibrosos que se encuentran como materia suspendida.

Durante el proceso de cocido del papel, el pH está entre 7 y 10. Después el valor disminuye a 5-6. Se debe controlar el proceso a un pH neutro para preservar la integridad de la hemicelulosa tanto como sea posible, ya que esto determina la resistencia o rigidez de las fibras.

HANNA® instruments diseña y fabrica los electrodos de membrana plana para medición en líquidos abrasivos y a alta temperatura, como los encontrados en los procesos de este tipo de industria.

Los electrodos AmpHel de punta plana de HANNA® instruments soportan un alto grado de acción abrasiva de sólidos suspendidos y fibras, además de los químicos más abrasivos y una temperatura de hasta 100 grados Celsius.

Electrodo de pH para proceso

Referencias

The pulp and paper making process. Disponible en:

https://www.princeton.edu/~ota/disk1/1989/8931/893104.PDF

Svenska Cellulosa Aktiebolaget SCA, Fabrication du papier, SCA publication papers, SUNDSVALL, Sweden, 2010

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Es casi imposible imaginarse un día en la vida en donde no nos encontremos con un objeto de plástico. Desde que el polímero, el primer plástico sintético, se inventó en 1907, los plásticos se han vuelto una parte integral de la industria moderna.

Es casi imposible imaginarse un día en la vida en donde no nos encontremos con un objeto de plástico. Desde que el polímero, el primer plástico sintético, se inventó en 1907, los plásticos se han vuelto una parte integral de la industria moderna. Todo, desde el empacado de alimentos hasta las partes aeronáuticas, usa plásticos como en los componentes críticos de su construcción, incluso varios productos líquidos, como los adhesivos y las pinturas, contienen plásticos como ingredientes principales. La popularidad de estos materiales como materia prima se debe a su alto grado de personalización, las diferentes fórmulas para hacer plásticos permiten que se obtengan productos suaves, duros, coloreados, transparentes, flexibles o adhesivos. Esto significa que hay un tipo de plástico para casi cualquier aplicación.

Un tipo de plástico usado comúnmente es el poliuretano, el cual se fabrica mediante la reacción de polioles con isocianatos. Los polioles son un tipo de alcohol con múltiples grupos hidroxilos (-OH); los isocianatos son químicos que contienen nitrógeno, carbono y oxígeno con dobles uniones en una cadena (N=C=O). Los dos ingredientes reaccionan para producir un polímero con una amplia variedad de características, como la resistencia al calor; se pueden agregar otros ingredientes para crear una espuma suave o un recubrimiento duro. Debido a esta versatilidad, los poliuretanos terminados se usan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la fabricación de llantas para patines hasta Spandex.

Uno de los parámetros más importantes en la producción de poliuretano es el índice de contenido de isocianato, este índice es la proporción entre los isocianatos y los grupos hidroxilos. En la mayoría de las fábricas de poliuretanos, la proporción ideal está justo arriba de 1.00, lo que significa que los isocianatos deben estar ligeramente en exceso, esto permite a los fabricantes tener en cuenta la pérdida de isocianatos debido a las reacciones secundarias. Si el contenido de isocianato es muy alto o muy bajo ocurren cambios drásticos en las propiedades del producto terminado. Por otra parte, debido a la toxicidad de los isocianatos, tanto las industrias como las regulaciones ambientales hacen esfuerzos para minimizar el uso de estos compuestos.

El índice de isocianato se determina midiendo tanto el contenido de isocianato como el valor hidroxilo, la titulación es un método aceptable para determinar ambos parámetros. Los isocianatos se determinan al disolver el material en tolueno y se les hace reaccionar con una cantidad conocida de dibutilamina en exceso; este exceso es retro titulado con ácido hidroclórico. Por otra parte, el valor hidroxilo también se determina con una retro titulación no acuosa usando toluenosulfenil isocianato para reaccionar con los grupos hidroxilo en exceso; este exceso es retrotitulado a un punto de equivalencia con hidróxido de tetrabutilamonio (TBAOH). Para ambas titulaciones se usa un electrodo de pH como indicador potenciométrico.

Aplicación

Un fabricante de poliuretano contactó a HANNA® instruments para un titulador automático que reemplazaría su antiguo sistema del departamento de Control de Calidad. El cliente estaba familiarizado con las titulaciones que necesitaba y quería una unidad que pudiera realizar tanto los análisis de número hidroxilo como los de contenido de isocianato. HANNA® instruments recomendó el Titulador potenciométrico automático HI902C. El cliente estaba acostumbrado a la naturaleza modular de otros sistemas de titulación en el mercado, pero apreció el diseño todo en uno del HI902C; esto significó que no tuvieran que extender todos los varios componentes en un laboratorio de pruebas pequeño. Más aún, al cliente le gustó la capacidad del equipo de exportar los reportes de titulación en un archivo para la PC y el software HI900.

El HI902C está equipado con un sistema de bomba de dosificación de precisión de 40,000 pasos y opciones para buretas de 5, 10 o 25 mL. Debido al lento tiempo de reacción asociado con las titulaciones no acuosas, el cliente apreció la dosis de dosificación tan pequeña de 0.001 mL, que pueden lograr al combinar la bomba de alta precisión con la bureta de 10 mL. HANNA® instruments recomendó al electrodo de pH HI1048 con Sistema de Prevención de Obstrucciones (CPS, por sus siglas en inglés) para sus titulaciones, este electrodo es rellenable y tiene una unión de PTFE y vidrio esmerilado que permiten una alta tasa de flujo del electrolito; el diseño de esta unión permite que el electrolito se difunda rápidamente en la muestra, ofreciendo así estabilidad en las mediciones. La naturaleza rellenable del electrodo significó que el electrolito interno pudiera reemplazarse fácilmente por un electrolito no acuoso adecuado para la aplicación.

El servicio de HANNA® instruments fue un gran beneficio para el cliente, los vendedores se aseguraron que el cliente recibiera todos los accesorios necesarios para realizar el método de titulación. Después de la venta, apreciaron lo rápido y fácil que los equipos de Soporte Técnico y de Aplicaciones respondieron cualquier pregunta respecto a la aplicación. En resumen, el cliente se dio cuenta que el sistema de titulación de Hanna ofrece calidad y facilidad de uso para su programa de calidad.

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Mucha gente considera indeseables a los microorganismos presentes en el agua residual. De forma natural las bacterias, hongos, protozoarios, y rotíferos luchan por el consumo de los compuestos presentes. Los biorreactores de las plantas de tratamiento de agua residual proporcionan las condiciones óptimas para que estos microorganismos ayuden a la eliminación de residuos. La aplicación del oxígeno adecuado en estos equipos es fundamental para que los microorganismos conviertan la materia orgánica biodegradable en lodos que se puedan retirar más fácilmente.

De todos los microorganismos presentes en el agua residual, solo una pequeña parte de ellos son patógenos. El tratamiento aeróbico del agua residual aprovecha el crecimiento y proliferación de estos microorganismos como un medio útil para purificar el agua. La oxidación de los compuestos orgánicos para formar bióxido de carbono es el proceso que se aprovecha para la conversión requerida. La comprensión de la proporción adecuada de microorganismos aeróbicos, compuestos orgánicos solubles y el oxígeno disuelto para lograr una oxidación eficaz de los compuestos orgánicos, es una de las principales tareas de los ingenieros encargados de la operación de las plantas de tratamiento de aguas residuales.

El oxígeno es un parámetro que debe analizarse en todos los sistemas de tratamiento de aguas residuales convencionales antes, durante y después del proceso. Mientras que durante el proceso del tratamiento el oxígeno interviene en una de las etapas principales, también es importante medirlo en el agua residual del influente y después de tratada porque existe un análisis que determina la potencial carga orgánica del agua. Una planta de tratamiento típica consta de varias etapas con la finalidad de obtener una descarga de agua lo más inocua posible para la salud humana y para el ambiente; en cada una se busca ir disminuyendo cada vez más la carga de materia orgánica, microorganismos y compuestos tóxicos mediante procesos físico-químicos.

Un sistema de tratamiento de aguas urbanas que trata aguas de uso público y de zonas industriales generalmente consta de cuatro etapas: pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario o avanzado.

El tratamiento secundario es aquel donde interviene una combinación de métodos físicos y biológicos (aeróbicos y anaeróbicos). Su objetivo es remover sólidos de menor tamaño que aquellos que se pudieron eliminar en las etapas anteriores y descomponer compuestos orgánicos potencialmente peligrosos. Por su naturaleza el tratamiento secundario es más complejo que el primario y depende de variables externas como el clima y variables controlables como el oxígeno disuelto (OD) y la temperatura de la descarga, que son factores determinantes para que el rendimiento de esta etapa sea el esperado y se obtenga un agua tratada óptima. A grandes rasgos, el tratamiento secundario consta del uso de filtros finos y filtros biológicos con películas bacterianas, además de procesos aeróbicos y anaeróbicos artificiales (tanques o reactores) y naturales, en donde es vital controlar los niveles de OD para favorecer la degradación de materia orgánica por los microorganismos.

El metabolismo es la suma de los procesos bioquímicos que se emplean en la destrucción de los compuestos orgánicos. Estos procesos convierten la energía unida químicamente en los compuestos, para proporcionar energía que haga posible el sostenimiento de la vida. Parte de la energía liberada está disponible para la construcción de material celular nuevo.

Los microorganismos aeróbicos y anaeróbicos usan el proceso de la fermentación para reducir los compuestos orgánicos complejos a formas más simples. Los heterótrofos son microorganismos que usan el carbono orgánico para la formación de nueva biomasa. Estos organismos son tanto consumidores como desintegradores, y por lo tanto dependen de una fuente de carbono orgánico para la síntesis celular y para obtener energía química. Son los caballos de batalla en la oxidación de la materia orgánica. En contraste, los microorganismos autótrofos pueden crear material celular a partir de formas simples del carbono (como el dióxido de carbono). Estos organismos están en la base de esa cadena alimenticia. No dependen de otros organismos para la creación de nuevos compuestos orgánicos complejos. Los microorganismos autótrofos son importantes para la eliminación de nitrógeno presente en el agua residual.

Los tanques de tratamiento aeróbico son equipos oxidantes de alta eficiencia de la materia orgánica soluble y de compuestos nitrogenados. Además de la reducción de la DBO por medio de la digestión aeróbica y la conversión del amoniaco por nitrificación de los nutrientes, reducen los sólidos suspendidos y los patógenos del agua. Debido a que la biomasa creará una demanda de oxígeno, la clarificación posterior es una etapa importante para generar un efluente de alta calidad. El oxígeno soluble del efluente puede llegar a estar por debajo de los 5 mg/L, pero los sólidos presentes en la biomasa pueden causar una lectura de oxígeno de hasta 20 mg/L o mayor. Muchos tanques de tratamiento aerobio tienen una forma cónica para facilitar la separación de la biomasa. Conforme aumenta la sección transversal del recipiente, la velocidad del fluido en esa zona disminuye. Una vez que la velocidad de sedimentación de la biomasa disminuye, no se moverá hacia arriba. Durante los periodos de flujo cero, la biomasa se sedimentará en el tanque. Algunos otros tanques presentes pueden incluir filtros en línea para separar la biomasa del resto del efluente. Tales filtros deben recibir mantenimiento periódico para evitar la acumulación excesiva de sólidos. En el proceso aeróbico, el amoniaco y el nitrógeno orgánicos se convierten a nitrato. Bajo condiciones anóxicas (sin oxígeno molecular), el nitrato es convertido a gas nitrógeno en un proceso de denitrificación. Algunos tanques se diseñan también para proporcionar esta etapa de desnitrificación como parte de su operación. Las variaciones de las condiciones de diseño incluyen el flujo intermitente de aire de suministro como parte de su operación normal, y la recirculación del agua nitrificada hacia las regiones anóxicas dentro de la misma unidad de tratamiento.

Para el control preciso del oxígeno inyectado al proceso, HANNA® instruments fabrica el controlador de oxígeno disuelto HI8410 con intervalo amplio de medición y salida analógica de 4-20 mA. Es un controlador para montaje en tablero que usa una sonda galvánica que requiere muy poco mantenimiento. El relevador que se incluye en el controlador se activa de acuerdo a un punto de ajuste que se puede seleccionar manualmente por el usuario, y puede activar algún dispositivo de aireación de las unidades de tratamiento aerobio de las plantas de tratamiento de agua residual.

Referencias

Buchanan, J., Seabloom, R. Aerobic treatment of wastewater and aerobic treatment units. University of Washington. Disponible en:

https://onsite.tennessee.edu/Aerobic%20Treatment%20&%20ATUs.pdf

Mittal, A. Biological wastewater treatment. Water today. August 2011. Disponible en:

https://www.watertoday.org/Article%20Archieve/Aquatech%2012.pdf

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