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Instituto Tecnolgico de Costa Rica

Escuela de Qumica

Carrera Ingeniera Ambiental

Proyecto Final de Graduacin

Ingeniera Bsica Ambiental para el Diseo de Mejoras del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales de la Refinera

de RECOPE S.A en Mon-Limn

Estudiante Luis Guillermo Valerio Prez.

200652004 Para Optar por el Grado de

Licenciatura en Ingeniera Ambiental

Profesor Director Ing. Samuel Cubero Vargas. Msc

Limn, Costa Rica

Enero /2011

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AGRADECIMIENTOS

En primera instancia deseo dar gracias a Dios y a la Virgen Mara por habermeacompaandoalolargodemisestudiosyporpermitirmealcanzarestametatananhelada.

Ensegundo lugar,agradezcoamispadresGermanValerioAriasyRuthMaraPrezOcampo,porhaberme regaladoeldonde lavidayporensearme todoaquelloquenoseaprendenienlamejoruniversidaddelmundo,lapacienciaylaperseverancia.

Agradezcoelapoyo,confianzaylatransferenciadeconocimientobrindadoporpartemiprofesorTutoryasesoren laempresa,el Ing.SamuelCuberoVargas,quienmepermitiampliar la visin acerca de mundo laboral y formacin profesional. De igual manera,agradezco amis lectoresMsc. Giovanni Snchez y Lic. Cristian Bogantes quienes con suexperienciameguiaronenlaformulacinyejecucindemiproyecto.

Doygraciasa todasaquellaspersonasque laboranen laUnidadAmbientalyenelDepartamentodeProteccin Integral, poraceptarme yhacerme sentir comopartede sugrupo de trabajo, as como por la ayuda brindada de alguna u otra manera. Graciasespeciales a Luis Solano Picado,Operador EquipoMvil de RECOPE, quien colabor demanerasignificativaenactividadesdelogstica.

Agradezcoademsa laCoordinadorade laEscuelade IngenieraAmbiental la Ing.LillianaGaviriaporsucomprensinyayudaindispensableentodamiformacinprofesional,ademsalasistentedelLaboratorioMarcoMndezporvaliosadisponibilidadytodoelpersonaldelaEscuela de Qumica, por dirigirme acertadamente hacia la finalizacin exitosa de esteproyecto.

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ContenidoAGRADECIMIENTOS................................................................................................................................. 2

Resumen............................................................................................................................................................ 9

CAPITULO I. INTRODUCCION ..................................................................................................................... 9

1.1. Descripcin de la Empresa................................................................................................................11

1.1.1. Localizacin Poltica Administrativa .......................................................................................11

1.2. Descripcin del Problema a Resolver ................................................................................................13

1.3. Objetivos..........................................................................................................................................14

1.3.1. General.....................................................................................................................................14

1.3.2. Especficos ...............................................................................................................................14

1.4. Marco Terico...................................................................................................................................14

Captulo II. Diagnostico Ambiental de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de la Refinadora Costarricense de Petrleo (RECOPE S.A). ........................................................................................................25

2.1. Objetivos del Capitulo............................................................................................................................25

2.2. Evaluacin de la infraestructura Civil del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales ........................26

2.2.1. Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales del Sector Oeste de la Calle 7.....................................26

Componentes del Separador API .............................................................................................................29

2.3. Evaluacin de la Ubicacin de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR). ........................38

2.4. Evaluacin de la Operacin de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales.......................................42

2.4.1. Resultados .....................................................................................................................................42

2.4.2. Discusin de Resultados ..................................................................................................................47

Captulo III. Ensayos Experimentales, Pruebas de Coagulacin Floculacin .................................................50

3.1. Resultados Ensayo 1 .............................................................................................................................50

3.1.1 Registro Fotogrfico Ensayo 1. ............................................................................................................51

3.1.3. Discusin de Resultados ......................................................................................................................52

3.2. Resultados Ensayo 2. .............................................................................................................................53

3.2.1. Registro fotogrfico Ensayo 2. ............................................................................................................54

3.2.3. Discusin de Resultados ......................................................................................................................56

3.3. Resultados Ensayo 3. .............................................................................................................................58

3.3.3. Registro fotogrfico Ensayo3. ............................................................................................................62

3.4. Resultados Ensayo 4. .............................................................................................................................65

3.4.1. Discusin de Resultados .................................................................................................................66

3.5. Resultados ensayo 5. ..............................................................................................................................67

3.5.1. Registro Fotogrfico de las Pruebas ................................................................................................68

3.5.2. Discusin de Resultados ..................................................................................................................70

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Captulo IV. Mejoras del Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales de la Refinera .....................................72

4.1. Rediseo de la Laguna de Oxidacin ......................................................................................................72

A. Aguas de purga de Torre de Enfriamiento.............................................................................................72

4.1.1. Factores de Influencia para el Diseo. ............................................................................................74

4.1.2. Especificaciones del Diseo ............................................................................................................75

4.1.3. Criterios de Diseo ..........................................................................................................................76

4.2. Propuesta de Suministro de Sistema de Tratamiento Primario Fsico- Qumico por Flotacin por Aire Disuelto (FAD).............................................................................................................................................79

4.2.1. Compra de Unidades FAD como Sistemas de Tratamiento Primario ...............................................79

4.2.2. Propuesta de Adaptacin de Sistema de Sistema de Separacin API en un Sistema FAD. ...............84

4.3.1. Proceso de Coagulacin- Floculacin ...............................................................................................84

4.5. Evaluacin Econmica, Ambiental y Tcnica de las Alternativas de Tratamiento Primario ..................91

4.5.1. Evaluacin econmica de la compra de Sistemas FAD. ...................................................................91

4.5.2. Evaluacin econmica de la modificacin del Separador API. .........................................................96

4.5.3. Balances Econmicos ......................................................................................................................99

4.5.4. Evaluacin Ambiental de la instalacin de un Sistema de tratamiento Primario en la Refinera....100

4.5.6. Evaluacin tcnica ........................................................................................................................108

Capitulo V. Conclusiones y Recomendaciones del Proyecto.............................................................................109

5.1. Captulo II. Diagnostico Ambiental de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales ...........................109

5.2. Captulo III. Ensayos Experimentales .................................................................................................113

5.3. Captulo IV. Alternativas de diseo......................................................................................................115

Bibliografa.....................................................................................................................................................119

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ndicedeFiguras

Figura 1. Localizacin de refinera de RECOPE.SA, en Limn .........................................................................12 Figura 2. Separador API...................................................................................................................................17 Figura 3. Proceso de coagulacin- Floculacin ..................................................................................................19 Figura 4. Una de las rejillas y a la par un recipiente para la recoleccin de slidos.............................................27 Figura 5. Csped recolectado en las rejillas ........................................................................................................27 Figura 6. Desechos slidos contaminados por petrleo, que atascan las rejillas.................................................28 Figura 7. Vistas Separador API ........................................................................................................................29 Figura 8. Cmara de Pre separacin..................................................................................................................30 Figura 9.Cmara de preseparacin ....................................................................................................................30 Figura 10. Sistema de arrastre de los canales del Separador API. ......................................................................31 Figura 11. Discos oleoflicos segn su operacin ................................................................................................32 Figura 12.Laguna de oxidacin.........................................................................................................................33 Figura 13. Panel de control muestreador de aguas ............................................................................................35 Figura 14. Esquema de fuentes .........................................................................................................................36 Figura 15.Canaleta Parshall..............................................................................................................................37 Figura 16. Sistema de pantallas de la salida. .....................................................................................................37 Figura 17. Mapa Zonas permitidas para la ubicacin de plantas de tratamiento en RECOPEError! Marcador no definido. Figura 18. Caracterizacin de las aguas del sistema de tratamiento del sector oeste de la calle 7 ......................46 Figura 19. Utilizacin solo de coagulante cloruro frrico 200 ppm ....................................................................51 Figura 20. Simulacin de FAD con botella plstica ...........................................................................................52 Figura 21. Comparacin de rendimiento de Cloruro frrico y floculante 4893 vrs Cloruro frrico y floculante Flok eco 8040 respectivamente..........................................................................................................................52 Figura 22. Coagulante Kemira PIX-111Cloruro frrico1% 120 mg/l y Floculante CALLAWAY C-4330 0,1% 20 mg/l..............................................................................................................................................................54 Figura 23.Coagulante Kemira PIX-111Cloruro frrico1% 100 mg/l y Floculante CALLAWAY C-4330 0,1%

20 mg/...............................................................................................................................................................54 Figura 24. Coagulante Kemira PIX-111Cloruro frrico1% 160 mg/l y Floculante CALLAWAY C-4330 0,1% 20 mg/l..............................................................................................................................................................55 Figura 25. Comparaciones de pruebas ...............................................................................................................55 Figura 26. Prueba de Remocion de Grasas y Aceites ........................................................................................56 Figura 27. Diseo factorial 23 tratabilidad de aguas de RECOPE......................................................................61 Figura 28.Condicin inicial de pruebas de Pix con 4893....................................................................................62 Figura 29. Resultados 1 hora de sedimentacin.................................................................................................63 Figura 30. Mejor resultado de Pix con 4893.......................................................................................................63 Figura 31. Peor resultado de Pix con 4893 ........................................................................................................64 Figura 32. Peor resultado Pix con 4330.............................................................................................................64 Figura 33. Mejor resultado Pix con 4330 ...........................................................................................................64 Figura 34. Modulo de Tratamiento de sedimentacin con Coagulacin- Floculacin Previas ...........................65 Figura 35. Agua saturada a 120 Psi...................................................................................................................68 Figura 36. Prueba con 160 ppm de Coagulante PIX y 16 ppm de Floculante 4893 .........................................69 Figura 37. Prueba aplicada solo con adiccin de agua saturada.......................................................................69 Figura 38.Prueba solo adicionando 16 ppm de floculante ..................................................................................69 Figura 39. Prueba con 80 ppm de Coagulante PIX y 8 ppm de Floculante 4893 .............................................70

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Figura 40. Agua con remocin manual de Natas ...............................................................................................70 Figura 41. Base conformada para la colocacin de la Arcilla con un grosor de 60 cm. .......................................75 Figura 42. Construccin de terraplenes. ............................................................................................................76 Figura 43. Configuracin para la instalacin de sistemas FAD ..........................................................................81 Figura 44. Pantallas lamelares ..........................................................................................................................81 Figura 45. Bomba Nikuni .................................................................................................................................82 Figura 46. Equipo DAF propuesto....................................................................................................................82 Figura 47. Punto para la dosificacin de Coagulante ........................................................................................84 Figura 48. Componentes del sistema de Coagulacin. .......................................................................................85 Figura 49. Tanque de distribucin ....................................................................................................................86 Figura 50. Punto de dosificacin de Floculante .................................................................................................87 Figura 51. Diagrama de flujo actualizado del sistema de tratamiento de aguas residuales .................................89 Figura 52. Bombas de saturacin en paralelo y compresor ................................................................................90 Figura 53. Distribuidor y vlvulas para la dosificacin del agua saturada en el interior del API........................90 Figura 54. Distribuidores de agua saturada.......................................................................................................91 Figura 55. Aspectos ambientales significativos de la modificacin del Separador API.....................................105 Figura 56. Rejas de limpieza mecnica............................................................................................................110 Figura 57. Cadenas del Separador API de RECOPE vrs Cadenas bien ajustadas............................................111 Figura 58. Mdulos lamelares Sedi-Tech, .....................................................................................................112 Figura 59. Propuesta de Mejora al Sistema de Tratamiento de Aguas Residuales............................................117

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ndicedetablas

Tabla 1. Diseo factorial 23 empleados..............................................................................................................20 Tabla 2. Porcentajes de Remocin de Contaminantes Separador API No.1.......................................................42 Tabla 3. Porcentajes de Remocin de Contaminantes Laguna de Oxidacin No.1 ............................................44 Tabla 4. Balance de masas entradas y salidas del separador API.......................................................................47 Tabla 5. Balance de masas de entradas y salidas de la Laguna de Oxidacin No.1............................................47 Tabla 6. Sntesis de las pruebas realizadas en el ensayo 1 ..................................................................................51 Tabla 7. Pruebas con Cloruro Frrico y CALLAWAY C-4330 realizadas en el ensayo 2. ..................................54 Tabla 8. Resultados de remocin de Grasas y Aceites utilizando 160 ppm de PIX como Coagulante y 20 ppm de 4330 como Floculante...................................................................................................................................54 Tabla 9. Aplicacin de Factorial en la prueba ...................................................................................................58 Tabla 10. Diseo factorial 23 empleado .............................................................................................................59 Tabla 11. Medida individual del efecto de cambiar la concentracin de Coagulante de 160 a 240 ppm ..............60 Tabla 12. Medida individual del efecto de cambiar la concentracin de Floculante de 16 a 24 ppm..................60 Tabla 13. Medida individual del efecto de cambiar el tipo de Floculante de 4893 A 4330 ................................61 Tabla 14. Pruebas adicionales utilizando solo Kemira PIX-111 ........................................................................62 Tabla 15. Condiciones antes y despus de la coagulacin ...................................................................................65 Tabla 16. Control de pH en el proceso ...............................................................................................................66 Tabla 17. Resultados Obtenidos de diferentes Tratamientos con un Sistema FAD. ...........................................68 Tabla 18. Sumatoria y caracterizacin de afluentes de las lagunas...................................................................74 Tabla 19. Equipos y suministrados por el proveedor .........................................................................................81 Tabla 20.Materiales de construccin .................................................................................................................83 Tabla 21. Parmetros de Diseo equipo de dosificacin Coagulante. .................................................................85 Tabla 22. Diseo equipo de dosificacin Coagulante..........................................................................................85 Tabla 23. Sntesis de ahorros por recuperacin de producto...............................................................................92 Tabla 24. Cantidades de DQO Y SS vertidos en el rio Moin .............................................................................92 Tabla 25. Ahorro por Reduccin por Canon Ambiental por la compra de equipos FAD....................................93 Tabla 26. Valor en Euros de los metros cbicos de agua tratada........................................................................93 Tabla 27. Beneficio ambiental de la depuracin ................................................................................................94 Tabla 28. Valoracin ambiental del tratamiento de aguas de la refinera de RECOPE ......................................94 Tabla 29. Precio de inversin inicial..................................................................................................................94 Tabla 30. Costos Operativos por consumo de productos qumicos .....................................................................95 Tabla 31. Costo de operacin de las dos unidades FAD por consumo de energa anual.......................................95 Tabla 32. Recuperacin por ahorros de la modificacin de separador ...............................................................96 Tabla 33. Cantidades de DQO Y SS vertidos en el Rio Moin............................................................................97 Tabla 34. Ahorro por Reduccin por Canon Ambiental por la modificacin del Separador API........................97 Tabla 35. Valoracin ambiental del tratamiento de aguas actual de la refinera de RECOPE y con la modificacin del Separador API........................................................................................................................97 Tabla 36. Oferta econmica por compra de equipos...........................................................................................98 Tabla 37. Costos Operativos por consumo de productos qumicos .....................................................................98 Tabla 38. Costo aproximado de operacin de los equipos para modificar el separador API por consumo de energa anual ....................................................................................................................................................98 Tabla 39. Sntesis Balance econmico ..............................................................................................................99

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Tabla 40. Impactos ambientales de la etapa de la instalacin de sistema de tratamiento primario con su rangos de evaluacin.......................................................................................................................................102 Tabla 41. Evaluacin de los impactos ambientales en las dos opciones de tratamiento ....................................102 Tabla 42. Calificacin criterio Frecuencia Potencial Ambiental.......................................................................103 Tabla 43. Calificacin criterio Consecuencia Potencial Ambiental ...................................................................104 Tabla 44. Prioridades de respuesta segn calificacin......................................................................................104 Tabla 45. Evaluacin de aspectos e impactos ambientales en la etapa de construccin ....................................106 Tabla 46. Resultados obtenidos de la Evaluacin Ambiental de la instalacin de un sistema de tratamiento Primario en la refinera ...................................................................................................................................107

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Resumen

El presente trabajo es un estudio de ingeniera bsica ambiental para la Refinera

CostarricensedePetrleo(RECOPES.A.),enfocadoenbrindarsolucionesdediseoquepermitanalaempresamejorar lacalidadde losefluentesgeneradosporelTratamientodeAguasResidualesdeRefineradeMonenLimn,paragarantizarunambiente sanoyecolgicamenteequilibradoa lasvecinosdelaprovincia.

Para desarrollar esta investigacin se realiz un diagnostico ambiental de la Planta deTratamiento deAguas Residuales en donde se concluy que se debe implementar unManual deOperacinydeMantenimiento,ademsdeunProgramadeMantenimientoPreventivoTotalparareduccin de los tiempos muertos y el paro de sistemas productivos, generados por elmalfuncionamientodelasoperacionesenlosequiposactuales.

Enloquerespectaalaevaluacinoperativadelosequipos,elSeparadorAPIpresentcomoeficiencia ms alta la remocin de Hidrocarburos Totales (85,19 % ) y la ms baja en SlidosSuspendidos (16,39%), la cual es generada por algunasmalas prcticas y el deterioro de algunosdispositivos. Por su lado, la Laguna deOxidacin tiene eficiencias de remocin deHidrocarburosTotalesde55,89%, rendimientosmsbajosque losesperados tericamentede70a80%,estoesdebidoaqueeltiempoderetencinnoeselsuficienteparaladegradacindeloscontaminantes.

Conel findebrindarunaopcindemejoradeTratamientoPrimario,sedeterminque elmejor tratamiento es la incorporacin de un sistema de Flotacin con Aire Disuelto (FAD) conCoagulacinFloculacinprevia,parallegaraestaconclusinserealizaronunaseriedepruebasenlaboratorios donde se corrobor que para las aguas residuales generadas por la Refinera, elcoagulantequepresentamejoresresultadosdeturbiedadesClorurofrrico(KemiraPIX111)conunadosisde160ppm,yelFloculanteeslaPoliacrilamidacatinica(CALLAWAYC4893)conunadosisde16ppm.

Enloquerespectaalamejorasdediseoparaelsistemadetratamientodeaguasresidualesactual,sehizounanlisistcnico,econmicoyambientaldedosalternativasdeSistemaPrimariodetipoFAD,dondelaopcinmsviableacortoymedianoplazoeslamodificacindelSeparadorAPIdemanera que opere como un sistema FAD a travs de la adaptacin de bombas de saturacin ydispositivosdedistribucindeaguasaturadaenlacmaradeseparacin,debidoaquelainversininicialoperativaesmsbaja,permitiracaptaralgunosahorrossignificativos,norequieredeespacioadicionalparasuimplementacinyseaprovechalainfraestructuracivilactual.Ademssebrindaelrediseo de la laguna de oxidacin actual que permitira aumentar la eficiencia a 85 % en laremocindecontaminantes.

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Abstract

This project is a basic environmental engineering study carried out at the RefineraCostarricensedePetrleo(RECOPESA).It isfocusedonprovidingdesignsolutionswiththepurposeof improvingthequalityoftheeffluentsgeneratedbythewastewatertreatmentplant inoneof itsrefineries located in Mon, Limn. This project also has the purpose of ensuring a healthy andecologicallybalancedenvironmenttotheresidentsoftheprovince.

Anenvironmentaldiagnosiswasperformed in theWastewaterTreatmentPlant inorder todevelopthis investigationand itwasconcludedthataTotalPreventiveMaintenanceProgrammustbeimplementedinordertoreducedowntimeandinactivityoftheproductionsystems,causedbythemalfunctionofequipmentcurrentlyavailable.

In regards to theoperationalassessmentof theequipment, theAPISeparatorpresentedahighhydrocarbonsremovalefficiencyforatotalof85.19%andverylowsuspendedsolidsremovalefficiencyforatotalof16.39%.Thisissueisgeneratedbysomebadpracticesandthedeteriorationofcertain equipment. On the other hand, the Hydrocarbons oxidation pond removal efficiency is55.89%,whichislowerthanthetheoreticallyexpected70%to80%;thisisbecausetheretentiontimeisnotsufficientfordegradationofpollutants.

In order to improve the primary treatment, itwas determined that the best option is toincorporateaDissolvedAirFlotationsystem(DAF)withcoagulationflocculation.Thiswasconcludedafterrunningaseriesoftests in laboratoriesthatconfirmedChlorideFerric(KemiraPIX111)withadoseof160ppmasthebestcoagulantandcationicpolyacrylamide(CCALLAWAY4893)withadoseof16ppmasthebestflocculantintermsofturbidityresultsinthewastewater.

Withregardtotheimprovementsonthedesignofthecurrentwastewatertreatmentsystem,atechnical,financialandenvironmentalanalysisoftheperformanceoftwodifferentandbasicDAFsystemswascarriedout.Accordingtotheresults,themostfeasibleshortandmediumtermoptionistheAPISeparatorbut ithas tobemodified, so that itoperatesasaDAF systemby implementingsaturation pumps and saturated water distributors in the separation chamber. Since the initialinvestment tooperate it is low, significant savings couldbeobtained.Plus,additional space isnotrequiredas theexisting infrastructurecanbeused. Inaddition,a redesignproposalof theexistingoxidationpond,whichwouldincreasetheefficiencyinremovingpollutantsto85%,isincludedinthisdocument.

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CAPITULOI.INTRODUCCION

1.1. DescripcindelaEmpresa

LaRefinadoraCostarricensedePetrleoS.A.(RECOPES.A.)esunaempresapblicaque, desde hace 45 aos, ha enfocado sus operaciones a la importacin, refinacin,mezclado y distribucin a granel de los combustibles que demanda el pas. Entre susproductosdecomercializacin,estn:elgaslicuadodepetrleo(LPG),lasgasolinasregularysper, el disel, combustibles para aviones y barcos, asfalto y diferentes emulsionesasflticas, las naftas, entre otros. En total, los 16 productos de RECOPE S. A. proveenalrededordel70%de laenergaqueelpasnecesitaparasudesarrolloeconmicoysocial.(RECOPE,2010)

Paracumplirsumisinyvisin,RECOPES.A.haconstruidoelSistemaNacionaldeCombustibles(SNC).Esteestconformadoporunmuellepetrolero, localizadoenelPuertodeMon,dondesereciben losembarquesdecrudoyproductosterminados;unarefinera,localizada juntoalmuellepetrolero,concapacidad instaladaparaprocesar25.000bbl3/dade crudo liviano y 1.200 bbl/da de crudo pesado se obtiene disel, naftas y bnker, loscualessonmezcladosparaobtenerlosproductosquerequiereelpas.

ElSNCcuenta,tambin,concuatroplantelesdealmacenamientoydeventas.Estoscuatro planteles estn conectados a un sistema de poliductos con flujo en el sentidoAtlnticoPacfico,queconectaentresalosplantelesdeMon,ElAlto,LaGarita,AeropuertoyBarrancaytienedossubestacionesdebombeo,ubicadasenSiquirresyTurrialba.Entotal,el sistema tieneunacapacidaddealmacenamientode3,3millonesdebarrilesdecrudoyproducto terminado, locual lepermiteaRECOPES.A.cumplir sumisindegarantizarentodomomentoelsuministrodelosprincipalesderivadosdelpetrleoenCostaRica.

ElpresenteproyectopretendeimplementarseenlaRefineradeMon,lacualesuncomplejo de produccin industrial, que est constituido por una planta procesadora dehidrocarburos, los tanques de almacenamiento de crudos y producto limpio, talleres demantenimiento, laboratorio, facilidades portuarias, instalaciones de seguridad, centro desalud, polideportivo y edificios administrativos; los cuales constituyen la Gerencia deRefinacin.(RECOPE,2010)

1.1.1. LocalizacinPolticaAdministrativa LaRefineraseencuentraenlazonaAtlntica

Provincia:Limn Cantn:1Limn Distrito:Limn

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Figura1.LocalizacinderefineradeRECOPE.SA,enLimn

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1.2. DescripcindelProblemaaResolver

RECOPE, es la nica industria petrolera en Costa Rica, genera diariamente altosvolmenes de aguas residuales, las cuales son vertidas al RioMon en Limn, desde unsistemadetratamientodeAguasResiduales.Laempresageneraaproximadamente54541m3/dade agua residual, los cualesprovienende aguasdeprocesos,drenajede tanques,aguasdecalderas,sodacusticagastada,aguasdeenfriamiento,aguasdecargaderos,entreotras(ReporteOperacionales,2009).

Dado el impacto ambiental que tienen los hidrocarburos sobre la flora y fauna,acuticaoterrestre,es indispensablesuremocinde lasaguas,antesdequestaspuedanservertidasenelro.Poresemotivo,todaslasaguasparasertratadassonrecogidasenuncanalabierto,yenviadasaunsistemadetratamiento,cuyafinalidadesrecuperarlosaceites,que en lamayor parte de los casos flotan en la superficie de lamezcla agua/aceite pordiferenciasdedensidad.Enocasiones,elhidrocarburosehallaenemulsin,locualobligaaun tratamiento ms profundo. Tambin hay aguas cuyo tratamiento se realiza con lafinalidaddequerecupereneloxigenoquehanperdidoporcausadesucalentamiento, talcomosucedeconlasaguasdeenfriamiento.(Sanchez,yotros,1997)

Actualmente,RECOPEdisponededossistemasde tratamientodeaguas residuales,loscualessonindependientesentresporrazonesdetopografa.CadaunodeellossehallaconstituidoporunSeparadorAPIde10000GPMyunaLagunadeOxidacin.MientrasqueunosedestinaesencialmentealtratamientodelasaguasoleaginosasprovenientesdelreadeOestedelacalle7,elotrosistemadetratamiento(SeparadorAPI3000GPMylagunadeOxidacinNo.2)recibepreferiblementelasaguasoleaginosasdelsectorEstedelacalle7.

En el sistema de tratamiento del sector Oeste se han encontrado aspectos conpotencialamejorar,porejemplo,elSeparadorAPIy laLagunadeOxidacin,por loque laempresa busca optimizar estos procesos de depuracin de aguas residuales a travs delpresenteestudioendondeseincluyenlossiguientescaptulos:

Captulo I. Introduccin. Este captulo incluye la descripcin de la empresa,descripcindelproblemaaresolver,objetivosylametodologautilizada.Adems,seincluirunaseccindemarco tericoconel finde facilitarelentendimientode loslectoresycomprenderlosfundamentostericosdelproyecto.

Captulo II. Diagnstico de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de laRefinera. Este apartado es un diagnostico ambiental en donde se evalu laoperacin,ubicacinyestadode infraestructuracivil instaladadelsistemaactualdetratamientodeaguasresiduales,paraellosetomencuentalalegislacinambientalque rigepara lasmismas como sonelReglamentosdeAprobacinyOperacindeTratamientodeAguasResidualesN31545SMINAET,elReglamentodeVertido y

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ReusodeAguasResidualesN33601MINAETSyelLeyForestalN7575.Delmismomodo, se aplicaron herramientas para la toma de decisiones como el Sistema deInformacinGeogrficaArcGis.

Captulo III. Ensayos Experimentales. En este captulo se presenta una serie deresultados experimentales, elaborados con el fin de formular una mejora deTratamiento Primario de Tipo Flotacin con Aire Disuelto (FAD). Para ello, serealizaron unaseriedepruebasen laboratoriosyenelcampoparadeterminar losproductos qumicos ptimos, como tambin las dosis conmayor rendimiento deremocindecontaminante.

Captulo IV. Alternativas de Diseo. Este apartado contempla el rediseo de lalaguna de Oxidacin, adems, se presentan los detalles tcnicos y evaluacineconmicaambiental de dos propuestas de Tratamiento Primario de AguasResidualesdelaRefinera.

Capitulo V. Conclusiones y Recomendaciones: En esta seccin se detallan lasprincipalesconclusionesyrecomendacionesdelproyecto.

Captulo VI. Anexos: Aqu se encuentran algunas herramientas aplicadas en eltrabajo, adems de un Manual de Operacin y Mantenimiento de la Planta deTratamiento.

1.3. Objetivos

1.3.1. General SistemadeTratamientodeAguasResidualesdelaRefineradeRECOPES.A.enMon

Limn con eficiencia mejorada a partir de la implementacin de un equipo deFlotacinconAireDisueltoconCoagulacinFloculacinprevia.

1.3.2. Especficos Rediseodel SistemadeTratamientodeAguasResidualesde laRefineradeMon

Limn.

PlantadeTratamientodeAguasResidualesdeRefineradeMonLimnconcorrectaoperacinymantenimiento.

1.4. MarcoTericoPara brindar las soluciones en este proyecto se procedi a buscar estudios de

investigacinsimilaresrealizadostantoalinternodelaempresacomoenotrasRefinerasdeAmricaLatina.EnRECOPEsehanrealizadovariostrabajoscomosonTratamientodeAguasResiduales:MejorasalSeparadorNo.1yLagunaOxidacin No.1, ySegregacindeAguasoleaginosasde laRefinera realizadospor Scott J y SnchezWen1997,endonde sedan

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algunasrecomendacionesparaelSistemadeTratamientoactual,peromuchasdeestasyafueronimplementadas.

En loque respectaaestudios realizadosenotrasRefineras, losquemsseajustanalproblemaaresolversonCaractersticasyReutilizacindeAguasenRefineras,realizadoporNachevaPenel2001,enunaRefineraenMxicoyelestudiorealizadoporlamismaautoraTratamientoPrimariodeAguasResidualesdelaRefineraFranciscoI.ModeroenMxico.

En lasdos investigaciones se realizarondiversaspruebas con aguas residualesde lasRefineras,enfocadasadossistemasdetratamientosprimarioscomosonFlotacinconaireDisuelto (FAD) yCoagulacin Floculacin con la adicinde reactivosqumicos. En ambosestudiosseobtuvieronresultadossimilares,sedeterminqueparaCoagulacinFloculacinlos datos ptimos se presentaron con las combinaciones Cloruro Frrico (FeCl3) y laPoliacrilamida Catinica (C 1288), as como solamente con la Poliacrilamida CatinicaECOFLOC, en ambas se puede lograr una remocin del aceite de 9398% empleando unacarga superficialde 0.942.30m3/m2h yun tiempode retencinde 75120min.Con loobtenido en estos proyectos se buscar realizar pruebas de tratabilidad con productosqumicos con propiedades similares. A continuacin se detallan algunos conceptosesencialesquesedesarrollaraneneltranscursodeestainvestigacin.1.4.1. TratamientodeAguasdeRefinera

Lacontaminacinporpetrleoysusderivadosesunode losfactoresquemsafectaalosecosistemasacuticos,causandoseriasafectacionesalsuelo,flora,faunaysaludhumanapor la ruptura, enmuchos casos, del equilibriode restauracinnatural. (Prez,2007). Entrminos tericos el tratamiento de aguas residuales de Refineras consta de tres etapasprincipales:Acontinuacinsepresentandetallan:

A. Pretratamiento.Sehaestimadoqueunacantidadentreel0,5%yel4%delcrudoprocesadopodra

salirenelaguaresidualantesderecibircualquiertratamiento.Porestemotivo,elefluentegenerado tiene que pasar primero por un separador agua/aceite (CPI, PPI oAPI), para laeliminacindeslidosyaceitelibre,yuntanquedehomogeneizacin.(Gallardo,2003)En este punto habitualmente se emiten ciertas cantidades de Compuestos OrgnicosVoltiles.Losmecanismospara reducirdichaemisindesde losSeparadoresAPI,sebasanporaislar lasuperficiedelSeparadorAPIde laatmsferamedianteelempleodecubiertas(fijas o mviles), la reduccin del tiempo de permanencia en la superficie de loshidrocarburos separados (utilizacindediscosoleoflicosuotros sistemas automticosderecogida)ylainstalacindesellosdeaguaenalcantarilladoydrenajesycubiertasapruebadegasenlascajasdeunindelsistema.(Gallardo,2003)

B. TratamientoPrimario.Laetapaquesiguealasedimentacinprimariaeslaseparacin,medianteflotacin

conaire,delaceiteemulsionadoyslidosfinamentedispersados.Paraello,conlaayudade

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polielectrolitos,se forman flculos.El lodoas formadoeselevadoa lasuperficiedebidoaque pequeas burbujas de aire son tambin atrapadas por los flculos de lodo. La faseaceitosaesdesnatadayelaguaenviadaabiotratamiento.(Gallardo,2003)

C. TratamientoSecundario.Despusdequeelaceiteesdesnatadoenelprocesodeflotacin,elaguasedirigea

un biotratamiento. Las tecnologas usualmente empleadas son el tratamiento con lodosactivos, filtro percolador y lagunas aireadas. Las bacterias consumen casi todos loshidrocarburosyotrasmateriasorgnicasdisueltas.Encasoderequerireliminacinprofundadel nitrgeno, se realizar tambin una nitrificacindesnitrificacin durante elbiotratamiento.Lasbacteriasaerbicassoncapacesdeconvertiramonacoennitratoyenotraetapadelbiotratamiento llamadaanxica (sinaireacin),otrasbacteriasconviertenelnitratoennitrgenoatmosfricoqueescapacomoburbujas.(Gallardo,2003)

D. TratamientoTerciario.Nosuelellevarseacaboamenosquelacalidadrequeridaparaelaguaareutilizarsea

excepcional.Enelcasodequeresultepreciso,sedeterminarculeslaopcintecnolgicamsconveniente:procesosdeultrafiltracinysmosisinversa,empleodeadsorbentes,etc.paraeliminar losslidosdisueltosenelagua,tantoorgnicoscomo inorgnicos. (Gallardo,2003)

A continuacin se detallan algunos sistemas de tratamiento especficamenterelacionadosaenesteproyectoparacomprendermejorsusprincipiosdefuncionamiento:1.4.2. EquiposdeTratamientoInvolucradosenesteProyecto

A. SeparadorAPI Reciben estenombrede la empresa encargadade sudiseo (AmericanPetroleumInstitute).Estndiseadaspara recibir loscomponentesms livianosdeldesechocuentancon rastras, que sirven para impulsar el producto hacia los colectores. (Sainz, 2009)LosprincipiosenquesebasanlosseparadoresAPIpartendelagranexperienciaadquiridaenlasmltiplesunidadesinstaladas,principalmenteenlaindustriadelpetrleo.

Estetipodeseparadoresconsisteenuncanaldeseccinrectangular,trabajandoenrgimendelflujo laminaryconuntiempoderetencinquepermitaalasgotasdeaceiteasepararalcanzarlasuperficiededondeserneliminadas.(Sainz,2009).Conelfindefacilitarla separacin, se instalan unas barrederas superficiales perpendiculares a las paredeslaterales del canal y arrastradas por unas cadenas sinfn, que se desplazan en la mismadireccindel flujo,acumulandoelaceiteen lasproximidadesdeun skimmer(desnatador),quefacilitalaeliminacin.(Sainz,2009)

Debidoa ladisminucinde lavelocidaddelagua,enestosequipos tiene lugarunadecantacin de parte de los slidos en suspensin presentes en el agua residual. Estosslidossonarrastradosaunodelosextremosdelseparador,porlasbarrederasenelcaminoderegreso,acumulndoseenunospocetosdedondesonextradosporbombeoyenviadosa

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tratamiento de lodos. Con el fin de no producir turbulencias en el seno del lquido, lavelocidaddelasrasquetasdebesermuylenta.

Enlafigura2serecogeesquemticamente,unseparadordeestetipoFigura2.SeparadorAPI

Fuente:(Sainz,2009)

LosSeparadoresAPItrabajanconelprincipiode laLeydeStokesqueserefierea lafuerzadefriccinexperimentadaporobjetosesfricosmovindoseenelsenodeunfluidoviscosoenunrgimenlaminardebajosnmerosdeReynolds.EngenerallaleydeStokesesvlidaenelmovimientodepartculasesfricaspequeasmovindoseavelocidadesbajas.(Sainz,2009)

La condicindebajosnmerosdeReynolds implicaun flujo laminar lo cualpuedetraducirse por una velocidad relativa entre la esfera y elmedio inferior a un cierto valorcrtico.Enestascondicioneslaresistenciaqueofreceelmedioesdebidacasiexclusivamentea las fuerzasderozamientoqueseoponenaldeslizamientodeunascapasde fluidosobreotras a partir de la capa lmite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobadoexperimentalmenteenmultituddefluidosycondiciones.(Sainz,2009)Silaspartculasestncayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse suvelocidaddecadaosedimentacinigualandolafuerzadefriccinconelpesoaparentedelapartculaenelfluido.

Vs=

Donde:

Vseslavelocidaddecadadelaspartculas(velocidadlmite) geslaaceleracindelagravedad, pesladensidaddelaspartculasy fesladensidaddelfluido.

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eslaviscosidaddelfluido.(Sainz,2009)

B. SistemasdeFlotacinconAireDisuelto(FAD).

La Flotacin por Aire Disuelto es un proceso que permite remover las partculaspresentesenelaguahacindolasflotar,pormediodelaadhesinburbujascontamaosde2030m.Enesteproceso,lasmicroburbujasdeaire,songeneradasporlasbitareduccindepresinen la corriente lquida saturadade aire,provenientedeuna cmarao tanquesaturacin.(Gross,yotros,2003)

Enefecto,pormediodeunabomba,unapequeacantidaddeaguaclarificada(5a10%delcaudalquepasaporlaunidad)espresurizadahastaunvalorde4a5,5baryconducidaa un tanque de saturacin, donde la concentracin de aire disuelto alcanza sucorrespondiente valor de saturacin. El aire es provisto mediante compresor controladosegn demanda del sistema. Esta agua presurizada y saturada de aire, es distribuida a laentradadelaguafloculadaalaceldadeflotacin,dondemediantebruscadescompresin,sepropicia la liberacindelexcesode aireen formadediminutasburbujas. (Gross, yotros,2003)

Estasasuvez,seadhierenrpidamentealosflculospreformadoshacindolosflotar.Losflculosasciendenyseacumulanenlasuperficiedelrecintodeflotacin,formandounacapade lododeespesor creciente,que se remueveperidicamentemediante raspadoressuperficiales.(Gross,yotros,2003)

La tratabilidad de las aguas residuales generadas en la industria de refinacin dederivados del Petrleo exige desarrollar equipo para determinar las condiciones detratamientopararemoverslidosensuspensingrasas,aceitesyrompimientodematerialemulsificado.El tratamientode flotacinporairedisuelto, surge comounmtodo viable,peroparaobtenermejoresresultadoselsistemarequiereelacondicionamientodequmicosparagarantizarunaefectivaseparacinconelFAD.

Enqumicadeaguas,uncoagulanteesunasustanciaquefavorece laseparacindeuna fase insoluble en agua pormedio de sedimentacin o flotacin. El coagulante es uncompuestoqumicoque inestabiliza lamateriasuspendidaenformacoloidal,atravsde laalteracin de la capa inica cargada elctricamente que rodea a las partculas coloidales.Coagulantes tpicos son las salesdehierro y aluminio.Por suparte,un floculante esunasustancia qumica que aglutina slidos en suspensin, provocando su precipitacin oflotacin.

Elprocesode floculacin,que siguea la coagulacin, consistedeordinarioenunaagitacin suave y lenta. Durante la floculacin, las partculas entran ms en contactorecproco,seunenunasaotraspara formarpartculasmayoresquepuedensepararseporsedimentacin o por flotacin si se utiliza equipo de Flotacin con Aire Disuelto (FAD).(Ramirez,2007)AcontinuacinsedetallaelprocesodecoagulacinFloculacin

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Figura3.ProcesodecoagulacinFloculacin

Fuente:(Valerio,2011)

Para realizar ensayos de CoagulacinFlotacin es necesario realizar pruebasexperimentales y anlisis estadsticos para tener datos de confianza, por lo que acontinuacinsedetallanotrosconceptosimportantesparalacomprensindeestetrabajo:

Pruebadejarras:Seutilizanconelobjetodedefinirladosisdecoagulanteyfloculante.Eslapruebamsrpidayeconmicaparadefinirmltiplesvariablesqueafectaneltratamientodel agua, con ellas se puede regular el pH, alternar velocidades demezclado y recrear apequeaescalaloquepodrasucederenunequipodetamaoindustrial.(Calvo,2008)

Factoriales2k:Unode losdiseos experimentalesmsutilizados en laprctica industrialpara estudiar el efecto de varios factores (variables de inters) sobre una respuesta(caractersticaestudiada),sonlosdiseosfactorialesadosniveles(valoresquepuedetomarcada factor), tambinconocidoscomodiseos factoriales2k.Estosdiseos secaracterizanporplantearexperimentosen todas las combinacionesdevaloresde los factores,y comocada factor toma 2 valores distintos, si el nmero de factores es k, el nmero total deexperimentosarealizarser2k.

Con el diseo de factoriales 23 se estudian tres factores en dos niveles cada uno.Constade23=2x2x2=8tratamientosdiferentes,lareginexperimentalserepresentaporuncuboregularcentradoenelorigen,cuyosvrticesson losochotratamientosdiferentes.Lamatrizdediseo se construye fcilmente alternandoel signomenos yel signomsen laprimeracolumna,dosmenosydosmsenlasegundacolumna,ycuatromenosycuatromsen la tercera,eldiseoresultaacomodadoenelordenestndarodeYates.Enelcasodeesteproyectosedefinielsiguientefactorialconlasdiversasvariables.(GutirrezPullido,yotros,2008)

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Tabla1.Diseofactorial23empleados

Experimento Coagulante Floculante TipodeFloculante TurbiedadfinalNTU

1 2 + 3 + 4 + + 5 + 6 + + 7 + + 8 + + + Fuente:E.George.Estadsticaparainvestigadores.1994.EditorialREVERT.Barcelona.Espaa

Estosrangossonestablecidospreviamentepormedioensayosexperimentalesdondese determina cuales coagulantes y floculantes danmejores rendimientos, al igual que lasdosis. Planteada la matriz de diseo, hay que realizar los experimentos para obtener larespuestaencadacondicinexperimental.Tradicionalmenteserecomiendaqueelordenderealizacindelosexperimentosseaaleatorio,unavezsetienenlosvaloresdelarespuesta,yasepuedecuantificarlainfluenciadelosfactoressobredicharespuesta.Estacuantificacinse realiza a travs del clculo de los efectos, que pueden ser efectos principales ointeracciones, siendo de especial inters el valor de las interacciones de 2 factores.(GutirrezPullido,yotros,2008)

Conestediseosepuedenestudiarlos231=7,tresefectosprincipalesA,B,C;tresinteracciones doblesAB,AC,BC y una interaccin simpleABC. Por lo general, el inters seenfocaenestudiarlosefectosprincipalesylasinteraccionesdobles.Sinembargo,aunquedeantemano se puede considerar la interaccin triple ABC en el diseo como un efectoignorable,es recomendableasegurarsedeque suvalor semantienepequeo,ademsdeque al incluirla en el anlisis, puede ayudar amejorar la perspectiva de algunas graficas.(GutirrezPullido,yotros,2008)

UnaexcelentereferenciaparaestudiarlosdiseosfactorialeseseltextodeBox,HunteryHunter(2005).Algunasde lascaractersticasqueestetextoatribuyeaestetipodediseosson: Sonespecialmentetilesenlasprimerasetapasdeltrabajoexperimental,cuandoes

probablequehayamuchosfactoresporinvestigar. Requieren pocos experimentos elementales por cada factor, y a pesar de que no

permiten explorar exhaustivamente una amplia regin del espacio de los factores,

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pueden indicartendenciasyasdeterminarunadireccinprometedoraparafuturosexperimentos.

Cuandoserequiereunaexploracinmscompleta,sepuedenaadirnuevastandasdeexperimentacinsiguiendounaestrategiasecuencial.(G.E.P,yotros,2005)

Estosdiseosy sus correspondientes fraccionalespueden serutilizadosenbloquesparaconstruirdiseosconungradodecomplejidadqueseajustea lasofisticacindelproblema.

Lainterpretacindelasobservacionesproducidasporestosdiseossepuederealizarengranparteabasedesentidocomn,aritmticaelementalygraficasdeordenador,enotraspalabras,podramosdecirqueelanlisisdelosresultadosesbastantesimpleparaestosdiseos.(G.E.P,yotros,2005)

C. LagunasdeOxidacinLas lagunas de estabilizacin son el mtodo ms simple de tratamiento de aguas

residuales que existe. Estn constituidos por excavaciones poco profundas cercadas portaludesdetierra.Generalmentetieneformarectangularocuadrada.(Romero,2000)

La eficiencia de la depuracin del agua residual en lagunas de estabilizacin dependeampliamente de las condiciones climticas de la zona, temperatura, radiacin solar,frecuenciayfuerzadelosvientoslocales,yfactoresqueafectadirectamentealabiologadelsistema. Las lagunasde estabilizacinoperan con concentraciones reducidasdebiomasaque ejerce su accin a lo largo de periodos prolongados. La eliminacin de la materiaorgnicaen las lagunasdeestabilizacineselresultadodeunaseriecomplejadeprocesosfsicos, qumicos y biolgicos, entre los cuales se pueden destacar dos grandes grupos.(Romero,2000)

Sedimentacin de los slidos en suspensin, que suelen representar una parteimportante (4060 % como DBO5 ) de la materia orgnica contenida en el aguaresidual,produciendounaeliminacindel7580%delaDBO5delefluente.(Romero,2000)

Transformaciones biolgicas que determinan la oxidacin de la materia orgnicacontenidaenelaguaresidual.(Romero,2000)

FactoresdeInfluenciaparaelDiseodelaLagunas.

OxigenoDisuelto:

EsteesunfactormuyimportanteenunalagunadeOxidacineselOxigenodisuelto(OD), porque tiene gran influencia en la accin fotosinttica. En el caso de una lagunaFacultativa,lacapaoxigenadasuperficialpresentaunavariacindiurnadeODypuedequeel

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oxigeno disminuya notablemente durante la noche, pero tambin puede ocurrir que seobserven concentraciones de sobresaturacin de OD durante el da, hasta valoresdeterminados,enalgunosestudios,de36mg/l.(Rojas,2000)

PotencialdeHidrogeno(pH)

ElpHafecta, lamortalidadde lasbacteriasen lagunasdeestabilizacin, losestudiosdePearson,enLagunasenPortugalindicanquelamortalidadesmayorenpHmayora8,5.AnteestasituacinesnecesarioteneruncontroldelpHdelasaguasparanoverreducidolaeficienciaenlalaguna.(Rojas,2000)

RadiacinSolar

LaradiacinSolareslaradiacintotaldeLuzdirecta,difusaodispersa,recibidasobrelasuperficiehorizontal,porda.SeexpresaenLangleys/d,yenunalagunadeOxidacinesmuy importante porque influye en la utilizacin de energa radiante, a travs defotosntesis, por las algas e incide en la disminucin del color de las aguas y sobre latemperaturadelalaguna.(Rojas,2000)

Profundidad:

Sisetomaencuentaqueunagranproporcindelademandadeoxigenoesejercidapor los lodossedimentados, laprofundidadde la lagunatieneefectosobreelconsumodeoxigeno.Laprofundidadcontrolaelcrecimientodevegetacin indeseable,adems influyeen la intensidadde lamezclaymejoraireacinsuperficial.Adicionalmente, laprofundidadinfluye en la temperatura de la laguna, ya que estanquesmuy profundos pierdenmenoscalorypermitenunadescomposicinmsextensa.(Rojas,2000)

Temperatura

La actividad bacterial, a temperaturas menores que la ptima, aumenta con elincremento de temperatura y se retarda a temperaturas menores. En general, se haconsideradoque la tasadecrecimientomicrobialseduplicaparaun incrementode10 0C,hastauna temperaturamximade35 0C a38 0C.Enel casode las aguas generadasenRECOPE,elaguaseencuentradentrodeestosrangospor locualnohayproblemas.(Rojas,2000)

Nutrientes

Entrelosnutrientesesencialesparaelcrecimientodealgas,ademsdelCarbono,semencionangeneralmentealNitrgeno,alFsforo,CalcioyMagnesio.(Rojas,2000)

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SedimentacindeLodos

La cantidad de lodos esperados en la laguna a disear son altos por lo cual esnecesariotenerunplandeextraccindelosmismos.Enunalagunafacultativa,partedeladescomposicindelaDBOsedebealasedimentacindelamateriaorgnicacomolodo,elcual sedescompone anaerbicamente, adems seesperaenel inviernoun aumentodelvolumende lodo,porquedisminuye latasadeestabilizacin.Encambio,enverano latasaaltadedescomposicinanaerbicapuedehacerqueseexcedalacapacidaddeoxigenacindelacapasuperioraerobiadelalagunaysetransformetodalalagunaenunaanaerobia.(Rojas,2000)

InfiltracinyEvaporacin.

Cuandouna lagunanoposeeunsistemadecontrolde infiltracin,dicha infiltracinse va reduciendo con el tiempo gracias a la sedimentacin de lodos, algas y bacterias.Elsistema debeser losuficientemente impermeableparaevitarque los lixiviadosse infiltrenhaciacursosdeaguassubterrneasyparafacilitarsucaptacin.Comomedidadeproteccinambiental es recomendable impermeabilizar el suelo de fondo con material arcillosotcnicamentecompactadoyutilizargeomembranasapropiadasparaestosfines.

1.5. MetodologaAcontinuacinsedetallalasdiversasmetodologasqueayudaronalaformulacinde

estetrabajo

1.5.1. DiagnosticodelaPlantadeTratamientodeAguasResiduales

Para iniciar este proyecto fue necesario diagnosticar el estado actual de la planta detratamiento para determinar que se necesitaba mejorar. Este diagnostico se realiz pormedio de instrumentos escritos, lo cuales se llenaron a partir de los documentossuministradosporlaempresa,consultasalpersonalyatravsdelaobservacin.Dentrodeloevaluadoseencuentra:

Estadodelainfraestructuracivilyubicacindelasmismas,estoseevalupormediodel Software ArcGis, el cual es un programa para visualizar, crear, manipular ygestionar informacin geogrfica, estos corresponden a lugares, direcciones,posiciones en terreno, reas urbanas y rurales; regiones y cualquier tipo deubicaciones en terrenos determinados. Esta informacin es trabajada de manerasistmica,loquerepresentaunadiferenciasustancialalorelacionadoaltrabajoconinformacinplanosymapas,permitindonosexplorar,veryanalizarlosdatossegnparmetros, relaciones y tendencias que presenta nuestra informacin, teniendo

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comoresultadonuevascapasdeinformacin,mapasynuevasbasesdedatos.(ESRI,2011)

Determinacindelafrecuenciadelaoperacinymantenimientodelsistemaatravsdeconsultasdelpersonal.

OperacinhistricadelaplantaatravsloreportesoperacionalessuministradosporlaempresaalMinisteriodeSalud.

Anlisisdereportesoperacionalesdelosltimos5aos. Determinar la eficiencia de separador y laguna de oxidacin en la remocin de

contaminantes. Caracterizacin principales puntosmuestreo de la planta de tratamiento de aguas

residualessegnlosreportesoperacionales.1.5.2. ClculodeDiseodeLagunas

ApartirdelosdatosgeneradosdeldiagnosticoseelaborundiseooptimoparalasaguasdeRECOPE,paraellosetomaranlosparmetrosdeCargaHidrulica,CargaOrgnicadel sistema (CO), rea superficial de las lagunas, relacin largo/ancho y Tiempo deretencin de la lagunas (Tr) tomados de literatura especializada para estos tipos deindustrias.1.5.3. MontajedeEnsayosExperimentalesconlasAguasResiduales

Para el estudio del proceso de rompimiento de la emulsin se evalu diferentescoagulantesminerales, polmeros y sus combinaciones. A travs de pruebas de jarras sebusc seleccionar el mejor reactivo, pH y las dosis ptimas qumico utilizando aguas derefinera.Posteriormente,ladosismsoptimaseaplicaaguasdelarefineraenunmodulodetratamientodecoagulacinfloculacindelaboratoriodeaguasdeingenieraambientalpara ver la simulacin de un futuro proceso de tratamiento en la refinera. Tambin serealizunensayodelprocesodeflotacinporairedisuelto(FAD),enunFADqueoperadeformacontinuaenunaempresaprocesadoradeaves.

Para la realizacin de este proyecto fue necesario visitar la Refinera, tanto para larecoleccindeinformacinorecoleccindeaguasyrealizarmuestreos.

1.5.4. RecomendacindeSistemaPrimario

Amparadoporlosresultadosobtenidosenlaspruebasdetratabilidad,seanalizcualdelossistemasseacoplamejortantotcnicacomoeconmicamenteparalaempresa,setomencuentaelespacio requerido,costosdeoperacin ,generacinde residuos,ubicacinydiseo.1.5.5. ElaboracindeManualdeOperacinyMantenimientodeNuevosDiseos

SeelaborsegnelReglamentodeAprobacinyOperacindeSistemasdeTratamientodeAguasResidualesN31545SMINAET.

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1.5.6. ElaboracinInformeFinal

El formato de la tesis o proyecto de graduacin est descrito detalladamente conbaseal documentonormasdepresentacinde los informesdeprcticadeespecialidad,tesis,seminariosyotrosdelITCRenformatodigital,elaboradoporlabibliotecaJosFigueresFerrer.

CaptuloII.DiagnosticoAmbientaldelaPlantadeTratamientodeAguasResidualesdelaRefinadoraCostarricensedePetrleo(RECOPE

S.A).Este captulo abarca la caracterizacin de las aguas generadas y evaluacin las

unidadesde laPlantadeTratamientodeAguasResidualesde laRefinera.Lametodologaconsistienidentificarlospuntosdemayorconcentracindecontaminacinyrendimientosderemocinmsbajos,conelpropsitodeoptimizarlosatravsdebuenasprcticasoconlaincorporacindenuevastecnologas,ademsseevalulaposicingeogrficadelaPlantasegn lo establecido en los Reglamentos de Aprobacin y Operacin de Tratamiento deAguasResidualesN31545SMINAET,ReglamentodeVertidoyReusodeAguasResidualesN33601MINAETSyLeyForestal.

De igualmanera, pormediodelsoftwareArcGissevalor laubicacindelsistemaactual,conelfindedeterminarsisterepresentaunriesgoparaelpersonaldeoperacinymantenimiento,paralosocupantesdelasedificacionespropias,oenpropiedadesaledaas,oparalasaludpblicaylosrecursosnaturales.

2.1.ObjetivosdelCapitulo2.1.1.General

DiagnosticardesdeunaperspectivadelegislacinambientalelSistemadeTratamientodeAguasResidualesdelaRefineradeRECOPES.A.enMon,Limn.

2.1.2. Especficos Evaluar la infraestructura del sistema de Tratamiento de Aguas Residuales de la

RefineradeRECOPEenMonLimn. Valorar laubicacindelsistemadeTratamientodeAguasResidualesde laRefinera

deRECOPEenMonLimn. Evaluar la operacin y mantenimiento del sistema de Tratamiento de Aguas

ResidualesdelaRefineradeRECOPEenMonLimn.

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2.2. Evaluacin de la infraestructura Civil del Sistema deTratamiento deAguasResiduales

En este apartado se va caracterizar el estado de la infraestructura civil de lasprincipalesunidadesde laplantadetratamientodeaguasresidualesde laRefinera,comosonlosSeparadoresAPIyLagunasdeOxidacin,perosedarunmayornfasisalsistemadelsector oeste de la calle 7, debido a que los objetivos de este proyecto se dirigen a ste,aunqueseconsiderimportanterecalcaraspectosdelotrosistemadelsectorestedelacalle7enelcaptulodeanexos.Acontinuacin sedetallan losprincipalescomponentesde lasunidadesdetratamiento.

2.2.1.SistemadeTratamientodeAguasResidualesdelSectorOestedelaCalle7

2.2.1.1.Pretratamiento

Un sistema de pretratamiento debe contar con varios componentes para garantizarremoverlamayorcantidaddesustanciasqueinhibenlaoperacindeetapasposterioresdetratamientocomosonlosslidosygrasas.RECOPEcuentaconunasrejillas,preseparadoryunacmaradeseparacinloscualessedetallanacontinuacin:

Larejilla:

Las rejillasenel tratamientopreliminar sonutilizadaspara remover solamente slidossuspendidosbastantesgrandes.Lasaberturasdelasrejillassonporlogeneralde25mmoms.Adems,elemparrilladode las rejillas,debeestar inclinado con respectoalpisodelcanaldondeseinstalanypuedeserdedostiposgenerales:delimpiezamanualydelimpiezamecnica.(McHEE,1999).

EnRECOPE se cuenta condos sistemasde rejillasmanual conuna aberturadeentrerejillas de 5 cm, la cual tiene como objetivo remover los diversos objetos extraos quesuelenserarrastradosen loscanalesoleaginososcomoeselcasodepalos,botellas,trozosde zacate y cualquier cuerpo de contextura solido flotante. El propsito fundamental deestosdispositivosesprotegera lasbombasyotrosequiposelectromecnicosyprevenirelatascamientodevlvulas.

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Figura4.Unadelasrejillasyalaparunrecipienteparalarecoleccindeslidos.

Larejillaactualesobstruidaconstantementeporslidos,eloperadorperidicamente(3vecesalda)rastrillalaacumulacinydepositalosdesechosenunbarril,paraluegoserdispuestosadecuadamente.Enmuchoscasoscuandoloscontratistascortanelcspeddelosalrededores del canal, ste no es recogido inmediatamente y por accin del viento esdepositado en el canal de aguas oleaginosas lo que hace que las rejillas se atasquenfcilmente.Acontinuacinsedetallaestasituacin

Figura5.Cspedrecolectadoenlasrejillas

//Sepuedeobservarlacantidaddezacateimpregnadodepetrleoelcualdificultalalimpiezadelasrejillas.

Es necesario capacitar enmateria demanejo de desechos slidos a los operariostantodeRECOPEcomocontratistasyaquemuchosutilizanelcanaloleaginosodebasureroydepositan ah botellas, herramientas, peridicos, entre otros, que generan contaminacin

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cruzada de desechos con petrleo, y atasca las rejillas. A continuacin se detalla estasituacin:

Figura6.Desechosslidoscontaminadosporpetrleo,queatascanlasrejillas

// Se puede observar diversos desechos como botellas, palos, papeles, etc, que sondepositadosenloscanalesdeaguasoleaginosas.

Actualmente las rejillas han sufrido daos significativos en la divisin entre las rejas,

debido a que en pocas de fuertes lluvias los tanques de almacenamiento de asfalto serebalsan,provocandoqueelasfaltosedirijaalcanalabiertoyporende,sealmacenaen larejillas.Elproblemaradicaqueestematerialseuneconotrosslidospresentesenelcanal,loqueformaunamasadecontexturadifcilderemover,porloquesetienequehacerusodeuntractorforzandolarejillaparapoderlalimpiar.

Loanteriorhageneradoquelarejillanosepareadecuadamente,hastapuntodepermitirel paso de slidos de gran tamao como botellas al separador API, daando bombas yrodillosoleoflicos.Ante estasituacin, esnecesariocambiar lasrejillasporunasnuevasyevitarqueelasfalto se rebalseenpocasde lluvias,ademsdebuscaralguna solucinalproblemadelosresiduosslidosenelcanal.

SeparadorAPI.

Estaunidadtieneunacapacidadparatratar37,85m3/minuto(10000GPM)deagua,yeltanqueprincipalconstadetrescanales.Lasaguasqueloalimentansonrecolectadasenuncanalacieloabierto,sobrecuyotabiquededesbordamiento,ubicadoalfinaldelcanal,lasaguasexcedentespasandirectamentealalagunaNo1. Fuentes

Purgasoleaginosasdelostanques701,702,703,704,705,727,728,729y731.

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Laspurgasoleaginosasdealgunostanquesdegasolina. Aguasdecaldera Aguasdeproceso Cargaderosdeventas Tanquesdeproductolimpiodeventas(enconstruccin)

Dimensiones

Ancho(3canales):16,39metros Largo:33,5metros Alturatotal:3,3metros Alturadevertederos:2,5metrosAcontinuacinsedetallasucomposicin

Figura7.VistasSeparadorAPI

Fuente:Planossuministradosporlaempresa.

ComponentesdelSeparadorAPIA. CmaradePreseparacin

Enestelugarsedaunaseparacinpreviadeloshidrocarburosmslivianos,deigualmaneraayudaamortiguarlavelocidaddelagua.

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Antesdequeelaguaentrealacmaradeseparacin,pasaporundispositivocuyafinalidadestambin ayudar a reducir las velocidadesde entradadel flujo y a la vezdistribuirlode formahomognea a lo anchodel canal,demaneraque seobtengauna corriente aproximadamentelaminardentrodelacmaradeseparacin.Acontinuacinsedetallalacomposicindelsistema.

Figura8.CmaradePreseparacin

Fuente:Planosdelaempresa

Figura9.Cmaradepreseparacin

//Sepuedeobservarlaformaenquedetienelavelocidaddelflujoalpasarporestaunidad.

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B. CmaradeSeparacin

Constade3canales,entre loscualessedistribuyeelaguadeentrada.Lasdimensionesde los canales, dependendevariosparmetros, tales comovelocidad,y temperaturadelagua,ascomoladensidadylaviscosidaddelhidrocarburo.

Un elemento vital en el funcionamiento de cada uno de los canales de la cmara deseparacin lo constituye el sistema de arrastre, el cual posee doble funcin, por un ladofavoreceunaadecuadaremocindeaceitesupernatantealayudaraquesedesplacelacapadeaceitehacia lasalida.Simultneamente,ensuparte inferior,seencargadearrastrar losslidosolodosdepositadosenelfondodeltanquehastallevarlosaunosdepsitosubicadosen el piso del separador, de donde son removidosmediante succin. El aceite separadonaturalmente a travsdediferenciadedensidadesesdirigido aunas canaletas las cualesdirigenestas sustanciashaciaunabombaque losenvahaciaun tanquedeSLOP (tanquedonde sealmacena subproductospara ser reprocesados)para incorporarlosalprocesoderefinado.Acontinuacinsedetalla laconstitucindelsistemadearrastredecadacanaldeseparacin

Figura10.SistemadearrastredeloscanalesdelSeparadorAPI.

Fuente:Planosuministradoporlaempresa.

EnestaetapadelseparadorAPIsehanpresentadomuchosproblemasconelmantenimientoequipo mecnico, especficamente, del sistema de arrate, vlvulas, bombas y discosoleoflicos.En loquerespectaalsistemadearrastre,solo2de loscanalesestnoperandonormalmente, el canal del centro presenta dificultades ya que el sistema de cadenas sedesmontacuandoiniciasuoperacin,porloquelaeficienciadelsistemasevereducida.

Debidoa ladisminucinde lavelocidaddelagua,enestosequipos tiene lugarunadecantacin de parte de los slidos en suspensin presentes en el agua residual. Estosslidossonarrastradosaunodelosextremosdelseparador,porlasbarrederasenelcaminoderegreso,acumulndoseenunospocetosdedondesonextradosporbombeoyenviadosa

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tratamiento de lodos. En este sistema, las vlvulas de extraccin de lodos estn en malestadoloquegeneraunaacumulacindeslidosenloscanales.

En loquerespectaa losdiscosoleoflicos,hay tresparesunoencadacanal,de loscuales,uno estoperandoal100%, otro solo trabajaundiscoyunoesten reparacin,stos discos estn ubicados a la salida de cada canaleta con la finalidad de ayudar a laremocindematerialflotante,esnecesariorealizarunareparacindelosmismosparaunamejoroperacin.Acontinuacinsedetallan:

Figura11.Discosoleoflicossegnsuoperacin

//Faltaunpardediscosqueestabaenreparacin

LagunadeOxidacin

La laguna desempea una funcin de tratamiento secundario, ya que ah serecuperan los hidrocarburos que no se retienen en el tratamiento del Separador API,simultneamente, se llevaa cabounprocesodedegradacinde losmismos,as como laintroduccindeoxgenoalagua,elcualesunoxidantedelamateriaorgnica.

Atravesandolalagunatransversalmente,yencontactoconlasuperficiedelagua,seencuentran dos cintas de un material oleoflico (mechas), en las cuales se adsorben loshidrocarburos, que luego son recuperados. Adems, la laguna cuenta con un sistemacontraincendiosdeespumayunamamparapararetenerlasalidadeaceitesflotantesen lasalidadelsistema. Esta laguna tieneunanchomediode30metros,un largo totalde190metros,mas su longitudefectivacorrespondea180metros,paraunrea superficialde5400metros.

Laentradade lasaguasresidualesprovenientesdelSeparadorAPI,estransversalalalaguna,porloquesepierdecapacidadhidrulicayrecortaeltiempoderesidencia,porlo

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queesnecesariounificartodas lasfuentesquealimentana la lagunapara introducirlasporunamismaentradademanera,queelflujoseconduzcademaneraverticalporlamisma.

Elnicomantenimientoque sehaceenesta lagunaes la remocinde slidospormediodedragadounavezalaoyelcambiodemechasen losequiposderecoleccindeaceites flotantes. Es necesario una vez rediseado este sistema crear un programa demantenimientopreventivoelcualdebeserimplementadoporlosoperarios.

Figura12.Lagunadeoxidacin

//Sepuedeobservarlosequiposcontraincendios,laMampara(Izquierda)yelsistemademechasoleoflicas

(derecha).

EvaluacindeParmetrosdeDiseodeLaguna.

Para realizar esta evaluacin se utilizarn formulas adquiridas en el Curso de laCarreradeIngenieraAmbientaldeTecnolgicodeCostaRica,DiseoyOperacinPlantasdeAguasResidualesimpartidoporM.Sc.AlmaDeloyaM.

CargaHidrulica

La carga hidrulica actual es de 38 514 m3/da aproximadamente segn los reportesoperacionales.

CargaOrgnicadelsistema(CO)

CO=

CO=

CargadeDiseo(COD)

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CODesCargaOrgnicaVolumtrica,debeserde0,0110,053(Kg/m3d)paraunaRefinera

SepuedecorroborarquelaCODestfueradelorecomendadoporlateora,yaquelacargaesmuyaltaparaelreadisponible.

Tiempoderetencindelalaguna(Tr)

Tr=

Tr=

Tr=0,04dias=0,88h

Lateorarecomiendatiempoderetencin:1849(h),porlotanto,sepuedeverqueloscontaminantespresentesenelaguanotienenuntiempoadecuadoparadegradarseysedimentar.

Alimentacindelasuperficie(qA)

LateorarecomiendaqueAlimentacindesuperficie:0,401,3(m3/m2d)

qA

qA

//Sepuedecorroborarqueelcaudalentranteesmuyaltoparalacantidaddereadisponible.

A partir de los parmetros anteriores se puede concluir que la laguna requiereaumentarsusdimensionesparamejorar lacalidadde losefluentes,estasituacintambinponeenmanifiestolanecesidadquetienelaempresadebuscarunsistemadetratamientoadicional,porquecomovemos lasunidadesactualesestncolapsadasdebidoa losgrandescaudalesquesemanejan.

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Estas deficiencias de diseo generan que muchos Slidos Suspendidos nosedimenten,yaqueeltiempoderetencinactualnoeselsuficienteparaqueunapartculade contaminante se deposite en forma de lodo, adems se genera que muchosHidrocarburos presentes en el agua residual no se degraden por medio del poder deoxidacindelaLaguna.ElproblemaradicaenquelasCargasHidrulicassonmuyaltasparalasdimensionesdeLagunadeOxidacin,sumadoaestosetienelaprdidadeprofundidadporlaacumulacindelodos.

Porotraparte,enlaempresahacevariosaossecontabaconunequipodemuestreode automtico en la salida de la Laguna de Oxidacin que suministraba datos demicrovoltios,pH,temperaturaycaudalelcualoperabadeexcelentemanera,perostenosele daba ni la calibracin nimantenimiento preventivo por lo cual dejo de dar resultadosconfiables,hastaelpuntodenooperar.Elequipoestaninstaladoyelcontrolremotoseencuentraenbuenestado, solo se requiere reparar launidaddemuestreoubicadoen lalaguna.Acontinuacinsedetallaelequipo:

Figura13.Paneldecontrolmuestreadordeaguas

//Semuestraelpaneldecontrole interfaz(izquierda)dedatosyequipoderecoleccindedatos(derecha)

Acontinuacinsedetallaunesquemade lasfuentesdegeneracinparaelsistemadetratamientodelasaguasdeproceso

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Figura14.Esquemadefuentes

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SistemadeSalidadelVertido

Enloquerespectaalsistemadesalidahaciaelcuerporeceptor,serequiererealizaralgunasmejorasen laoperacin,porejemploel sistemaParshallutilizadoparamedir loscaudalespara losreportesdiarios, tieneel inconvenientequeelaguaquepasaporellaesretenidaporun floculadorcolocadoensalida, quehaceque lamedidadel tomadaporeloperariovari,yaqueelaguaalserretenidaaumentalacolumnamedidaenlagargantadelacanaletareportandovaloresmsaltos.Porlotantoesnecesarioreubicarestesistemaenotropunto.

Figura15.CanaletaParshall

En el sistemadepantallas colocadas en la salidahaciael cuerpo receptor, existenalgunosproblemasqueponenen riesgo la integridadde losoperarios, yaqueenel readonde se construy dicho sistema haymuchos rboles, por lo que caen sus hojas en loscanales,provocando obstruccinen lasrejillasdesalida.Anteestasituacin, losoperariostienenqueprocederalimpiarpormedioderastrillos,apoyndosedeenlascumbrerasdelosmuros lascualessonmuydelgadas, accinqueesmuyriesgosa lacualpuedegenerarunaccidentelaboral.

Figura16.Sistemadepantallasdelasalida.

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2.3.EvaluacindelaUbicacindelaPlantadeTratamientodeAguasResiduales(PTAR).

Laplantade tratamiento seencuentraubicadaenMon, Limnenelplantelde laempresaRECOPES.A.enunazonaclasificadacomorural.Elterrenodelplantela lacual laplantade tratamientodasusserviciosseencuentraenunaplanicie. Elmtodoempleadopara el tratamiento se puede describir como un Pretratamiento (Separador API) yTratamientoSecundario(LagunadeOxidacin).

Estaevaluacinserealiz,pormediodelprogramaArcGIS,delaempresafabricanteESRI,conelfindeverquelaplantadetratamientoestubicadasinviolarningunaley,paraellose introdujo losparmetrospormediodecomandosalprogramaparaquedemaneraautomticadeterminasicumpleloestablecido.

Alubicarunaplantadetratamientodeaguasresidualessonvarios losparmetrosautilizar,primeramentesedebe respetar la legislacinnacionalvigenteenCostaRicacomoson el Reglamentos de Aprobacin y Operacin de Tratamiento de Aguas Residuales N31545SMINAET,elReglamentodeVertidoyReusodeAguasResidualesN33601MINAETSyelLeyForestalN7575.

Ensta seestableceque todo sistemade tratamientodebeubicarsedentrode lapropiedad de las aguas a tratar. El sistema de tratamiento a emplear se puede clasificarcomouna lagunaaerobiapor lo tantodebe tenerun retirodepor lomenos20mde loslinderosdelapropiedadsincontarcalles,acerasydemsinfraestructuradeusopblico.Lapropiedaddelaempresaesatravesadapordosros,laplantadebeubicarsea15mdeestosros,yaquecomosemencionelterrenoesplanoyestubicadoenunazonarural.Deigualmanerasedebedejarunretirode100mdelasnacientespermanentesyde30mderadiode pozos de extraccin de agua. Se debe tener en cuenta que siempre que haya dosrestriccionessedebeescogerladedistanciamayor.Adems,sedebedeterminarsilaplantadetratamientoseubicaenunlugardefcilaccesoal personal, al equipo y vehculos necesarios para realizar las obras demantenimiento yoperacinnecesarias.Segnlaliteraturaseestablecenalgunoselementos(veranexosmatrizde correlacin) como factores importantes para la ubicacin de una laguna de oxidacincomo son declividades del terreno, textura, permeabilidad y granulometra del suelo, latemperaturayrgimendevientos.

Estos factoresde localizacinestndirectamente relacionadoscon laoperacindelsistema. El rgimen de vientos tiene una marcada influencia en las reacciones que seproducenen lamezclay renovacindeoxgeno.Por lo tanto, la lagunanodeberposeercontornosirregularesquedificultensuhomogenizacinydeberestarbienposicionadacon

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relacina losvientospredominantes, facilitandoas lascondicionesdemezclayaereacinatmosfrica.

Lossuelos jugarnunpapeldecisivoen laseleccin,yaquesuelosdemasiadospermeablesnopuedenserconsideradosparaubicarestetipodetratamientodadoquelasaguaspodranpercolar con suma facilidad y contaminar las aguas subterrneas, adems que laimpermeabilizacin resultaraencostoselevadosdadoelespacioocupado;perohayotrosfactores que tienen que tomarse en cuenta para tal efecto como son la textura ygranulometra. Entre ms superficial el nivel fretico este, ms propensa es el aguasubterrneaacontaminarse.

La declividad del terreno es importante ya que relieves planos y suavementeonduladosfacilitanelmovimientodetierra,siendoportantopropiciosparaaquellostiposdetratamientosquerequierenelusodegrandesreas.Elterrenoidneodebesituarseenunacotamsabajodelasinstalacionesdedondeserecibenlasaguasparaqueeltransportedelasaguasseaporgravedadyporendemseconmico.Ydebecolocarseenunlugarquenointerfiera con la produccin de la planta. Se debe evitar terrenos propensos a desastresnaturales como erupciones volcnicas, terremotos, inundaciones, huracanes, tsunamis yamenazasantropognicascomoelvandalismo.Todosestos factoressetomarnencuentaenlaevaluacindelaplantadetratamientoencuestin.

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Figura17.EvaluacindelaubicacindelaPlanadeTratamiento

2.3.1.Resultadosobtenidos

El siguiente mapa fue elaborado con el Programa ArcGis donde se incluyeron losparmetrosexigidosporlaleyylosrecomendadosporlateoraparalaubicacindePlantasdeTratamientodeAguasResiduales.Comosepuedeobservarlareginenrojocorrespondea lossitiosquenosonaptosdebidoaquepresentannoconformidadesconalgunanorma,porlocontario,lareginverdesonlossitiosquecumplentodoslosrequerimientostcnicosestablecidos,yesenestarea dondeseubicael actualSistemadeTratamientodeAguasResidualesdelaRefinera

2.3.2.DiscusindeResultados

Como se observa en la mapa , la ubicacin actual de las plantas de tratamientocumplecontodoslosrequisitoslegalesylasrecomendacionescitadasporlaliteraturaenloquerespectaalaubicacindeunaplantadetratamientotipolagunadeoxidacin.Laplanta

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seencuentradentrodelpermetrodelapropiedaddelaempresa,aunadistanciamayordelos20metrosdeterminadosporleyentreladelimitacindelapropiedadylaubicacindelaplanta. Continuo a las plantas de tratamiento se encuentran caminos que permiten eltrnsitodevehculos,personasyequiponecesariosparaelmantenimiento.

Lasplantasde tratamiento seubicanamsde15metrosdedistanciadel roqueatraviesa laempresa,elRoBartolo,por lo tantocumplecon la reglamentacin.Todos loscuerpos de agua analizados (acuferos, lagunas y humedales) se encuentran a distanciasmayoresde lasplantasde tratamientoque lodeterminadopor ley. Lospozos reportadosexistentesenlapropiedadestnaunradiomayorde30mdelasplantasdetratamiento.Lasplantas de tratamiento de aguas residuales no se encuentran en alguna rea deconservacin,corredorbiolgico,niningntipodereaprotegida.

Segn las recomendacionescitadaspor la literaturahayvarios factoresa tomarencuentaa lahoradeubicaruna lagunadeoxidacin,entreellosel rgimende losvientos,caractersticasdelossuelosylapendientedelterreno.Latemperaturapromediodelazonadelaempresaesde28C,favoreciendolaactividadmicrobiolgicaencargadadelimpiezadelas aguas. El rgimen de viento no pudo ser analizado ya que no existe una referenciageogrficadeltema.Porotraparte,enlascaractersticasdelsueloseencontrunInformerealizadoporGel.GladysCubillaCubilla,enelestudiose identificaron lassiguientescapasdesuelosenlaRefinera:

Capa1.HorizonteArcillosoSuperior Capa2.PaqueteArenoso Capa3.PaqueteArcillosoArenosooArenosoArcilloso

Lo anterior indica que hay presencia de material arcillosos en buena cantidad, lo

cuales son capaces de adsorber o contener contaminantes (por ejemplo, vertidos dehidrocarburos),estoesdebido al intercambio inico. (Higueras, yotros,2007)Peroenelsuelo de la Refinera tambin hay existencia de arenas la cuales retienen muy pocoscontaminantes, ya que facilitan la infiltracin, por lo que existe probabilidad decontaminacin de suelos por Hidrocarburos en el rea donde est ubicada la Laguna deOxidacin ya que no cuenta con proteccin como materiales impermeabilizantes(geomembranas).Porotraparte,enlaactualidadelaguaquelaplantadetratamientorecibesetransportapormedio de gravedad, por lo tanto la localizacin de la planta en cuanto a su relieve escorrecta.

Finalmente,segnlosdatosobtenidosdelAtlasDigitaldeCostaRica2008,lazonaenlaqueseencuentranlasplantasdetratamientonoespropensaadesastresnaturalescomoerupcionesvolcnicas, terremotos, inundacioneso incendios,por loquesepuedeconcluirqueambasplantadetratamientoseencuentranubicadacorrectamente

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2.4.EvaluacindelaOperacindelaPlantadeTratamientodeAguasResiduales.

Laoperacinymantenimientodelossistemasdetratamientodeaguasresidualesesindispensableparagarantizarquesiempresecumplaporlosparmetrosdecalidadexigidosporley(veranexos).Paraqueesaoperacinymantenimientoseanadecuadasesnecesarioquehayanrecursossuficientesdestinadosatalfin.

Eldiagnosticose realizevaluandodocumentossuministradospor laempresa,ademsdeconsultasalpersonalyvisitasalaplanta.EntrelosdocumentoentregadosporRECOPEseencuentran losreportesoperacionalespresentadosalMinisteriodeSalud,de loscualesserealiz un anlisis del comportamiento histrico de diferentes puntos demuestreo de laPTAR,conunamuestrade12reportesoperacionalesescogidosenordenaleatorio,dondeseevalu la eficiencia de remocin de contaminantes en cada puntomediante la siguientefrmula.

Remocin(%)=(CiCf)x100/Ci

DondeCi=ConcentracininicialyCf=Concentracinfinal

2.4.1.ResultadosAcontinuacinsemuestranlaseficienciasdelSeparadorAPI,paraellosetomlosreportes

operacionalesdelperiododeAgostodel2002aEnerodel2010.

Tabla2.PorcentajesdeRemocindeContaminantesSeparadorAPINo.1

Ao SlidosSuspendidos

GrasasAceites

HidrocarburosTotales

HidrocarburosEmulsificados

DQO DBO

% % % % % %

Ag2002 276,92 95,45 84,80 58,62 47,36 83,45

Ag2005 69,37 99,89 99,85 99,74 96,51 94,76

mar06 51,43 93,78 96,13 94,44 85,77 88,10

jun06 10,34 94,21 95,00 92,11 54,02 67,31

oct06 91,95 95,08 95,37 91,88 93,41 95,64

dic06 91,95 96,00 95,37 91,88 93,45 97,14

Set07 61,54 92,73 97,37 87,50 95,45 97,93

ene09 52,00 70,59 71,91 78,57 71,62 70,97

Ag2009 50,00 7,14 66,32 80,49 22,62 19,15

nov09 35,29 25,00 39,13 30,00 27,27 33,33

ene10 43,33 6,25 95,87 95,86 34,21 33,33

Promedio 16,39 70,56 85,19 81,92 65,61 71,01

DesviacinEstndar

105,03 38,14 18,85 20,62 29,34 29,27

//Paraunn=12muestras.

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Grfico1.EficienciasdeRemocindeContaminantesconlosaosSeparadorAPINo.1

//Sepuedenobservarvariacionesencadaparmetroconelpasardelosaos

Tanto como en Tabla 2 y el Grfico 1 se muestran las eficiencias de remocinhistricas del Separador API. Se puede observar que los parmetros tienden a disminuircomo en el caso de la DemandaQumica deOxigeno, Demanda Bioqumica deOxigeno,Grasas y Aceites e Hidrocarburos Totales, mientras que los Slidos Suspendidos eHidrocarburosenEmulsinnotienenunatendenciaclara.Estasdisminucionessoncausadasquenoseha implementadounProgramadeMantenimientoPreventivodeEquipos, loquehageneradoundeteriorodelosmismosporloquenooperanentodasucapacidad.

Una situacin importante de analizar, son las variaciones entre la poca seca ylluviosa a travsdel ao, Limnesuna regin considerada lluviosaporestono sepuedehablardeunaestacinsecabiendefinida.SegnalgunosdatosclimatolgicossuministradosporRECOPE, (Ver anexos) se tienendosperiodos relativamente secos,uno que vadesdefebrerohastamarzoyotro,losmesesdesetiembreyoctubre.Losmesesmslluviosossonjulio,agosto,noviembreydiciembre.

Aos

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Tomando en cuenta lo anterior se tiene que en el Separador API, los SlidosSuspendidoshanpresentadolasremocionesmsbajastantoenelmesdeagostodel2002y2009,meses considerados de fuertes precipitaciones, por lo quemuchas aguas pluvialesarrastrantodotipodeslidosdelosalrededoresdelaPlantadeTratamientohaciaelcanaldeaguasoleaginosas,raznporlacualelparmetroexcedelanorma.

Porsuparte losHidrocarburosTotales,reportaronrendimientosmsbajostantoenagosto y noviembre del 2009, meses considerados de altas de precipitacin, por lo queexisten momentos en que el sistema colapsa, ya que se supera el caudal de diseo delSeparadorAPI.Adems,segnlasnotificacionesalMinisteriodeSaludsequedesdefinalesdeoctubrehasta laprimera semanadenoviembre2009, se tuvoun inconvenienteen losenfriadores de la columna principal de destilacin atmosfrica, producto de una malaindicacindeunavlvuladecontrol,lacualfueafectadaycorregidadespusdelatomadeesamuestra.Loanteriortambinaumento lacantidaddeHidrocarburoEmulsificadoen losefluentes,comolosvaloresdeDBOyDQO.

AcontinuacinsepresentalaseficienciasreportadasenlalagunadeOxidacin,paraellosetomlosreportesoperacionalesdelperiododeAgostodel2002aEnerodel2010.ParalalagunasoloseanalizelparmetrodeHidrocarburosTotalesyEmulsificados,debidoaquenosecontabaconuna caracterizacin histrica de las sus otras fuentes de alimentacin que aportan tanto SlidosSuspendidos,DBO5yDQO.

Tabla3.PorcentajesdeRemocindeContaminantesLagunadeOxidacinNo.1

Ao HidrocarburosTotales%

HidrocarburosEmulsificados

%Ag2002 83,87 86,66

Ag2005 44,00 35,00

Mar06 25,00 0,00

Jun06 37,50 33,33

Oct06 42,11 23,07

Dic06 42,10 23,07

Set07 16,66 16,66

Abr08 98,54 98,02

Ene09 92,00 90,00

Ag2009 83,75 73,75

Nov09 94,04 94,00

Ene10 94,47 93,79

Promedio 55,89 52,84DesviacinEstndar 42,95 40,07

//Paraunn=12muestras.

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Grfico2.EficienciasdeRemocindeContaminantesconlosaosLagunadeOxidacinNo.1

//Sepuedenobservarvariacionesencadaparmetroconelpasardelosaos

Tanto como en Tabla 3 y el Grfico 2 se muestran las eficiencias de remocinhistricas de la Laguna de Oxidacin. Se puede observar que las tendencias de losHidrocarburosnostadefinidayaqueporperiodos lasconcentracionessubendemanerasignificativa. Haciendo un anlisis de las pocas climticas en Limn, los HidrocarburosTotales y Emulsificados, presentaron rendimientos ms bajos en Marzo del 2006 ySetiembre 2007, meses considerados secos, por lo que existe alta intensidad luminosa,provocandounaumentodelosorganismosfotosintticos,elaguasevuelveverdosayturbia,aumentando la cantidad de oxgeno en el agua superficial, esto genera la muerte delfitoplanctonelcualacumulaenelfondoysepropicialaaparicindebacteriasaerobiasqueconsumen grandes cantidades de oxgeno y, por lo que hay menor cantidad de oxigenodisponibleparaladegradacindeHidrocarburos.(UMSS,2004)

Acontinuacinsedetallaunacaracterizacindelasaguasquecomponenelsistemadetratamientodelsectoroestedelacalle7delaRefinera

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Figura18.Caracterizacindelasaguasdelsistemadetratamientodelsectoroestedelacalle7

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Tabla4.BalancedemasasentradasysalidasdelseparadorAPI

Parmetro Entradamg/l

Salidamg/l

SlidosSuspendidos 337,17 111,67

GrasasyAceites 7489,33 26,66

HidrocarburosTotales 7211,83 49,58

HidrocarburosEmulsificado 2802,91 35,67

DQO 732,83 82,66

DBO5 333,00 27,75

//Paraunn=12muestras

//SetomaronreportesoperacionalesdelperiododeAgostodel2002aEnerodel2010

PodemosobservarquelaremocinpromediodecontaminanteselSeparadorAPIesbuena,yaquemuchosparmetrosalpasarsoloporestaunidadcumplenelReglamentodeVertidos33601,comoeselcasodelaDBO5,DQOyGrasasyAceites,condicinquesepodramejorar conMantenimiento Preventivo de los dispositivos del Separador como bombas,paletas,discosoleoflicosyvlvulasdeextraccindelodos.

Tabla5.BalancedemasasdeentradasysalidasdelaLagunadeOxidacinNo.1

Parmetro Entradamg/l

Salidamg/l

HidrocarburosTotales 49,58 15,31

HidrocarburosEmulsificado 35,67 12,13

//Paraunn=12muestras,

//SetomaronreportesoperacionalesdelperiododeAgostodel2002aEnerodel2010

Se puede observar que el promedio de salida de Hidrocarburos Totales de la Laguna deOxidacinesmayorqueelLmitemximopermitidoporelReglamento33601elcualesde10mg/l,estoevidencialanecesidadquetienelaempresademejorarlastecnolgicasparaeltratamientodeaguas,comoes la incorporacindeunSistemadeFlotacinconAireDisuelto,queayudaratantoaremoveryrecuperarproductodelosefluente

2.4.2.DiscusindeResultadosElpresentediagnostico permiti tenerunmejorpanoramade las accionesque se

requierenparafortalecerymodernizarlossistemasdetratamientodeaguasresidualesdelaRefinera,endonde seencontr algunasno conformidadesen laoperacin, condicindeinstalacionesydemantenimientodelasmismas.

Enlaevaluacindelainfraestructuracivil,selogrcomprobarquelasmalasprcticasylaausenciadeunplandemantenimiento,sonlasprincipalescausasquegenerantantoen

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eldeteriorodelosequiposyunadisminucinenlacalidaddelosefluentes.Esindispensabletrabajar en concientizar a los operarios y contratistas para reducir en gran medida laacumulacindeslidosenlosefluentes,sumadoaladestruccindelasrejillas,lascualesyano cumplen su funcin de retener slidos, por lo que muchos de stos producen laobstruccindebombasylosdiscosoleoflicos.Paralograresteobjetivoesnecesarioreal