UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA PROGRAMA DIPLOMADO EN INGENIERIA INDUSTRIAL

ANALISIS COMPARATIVO ENTRE EL

SULFATO DE ALUMINIO Y CLORURO

FERRICO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

ALUMNMOS: JULIO BERMDEZ VALENCIA

JUAN ESCALIER SOTO LUIS VILCHES AVENDAO AURORA WILLIAMS BAUSSA

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ESTUDIO COMPARATIVO ENTRE EL SULFATO DE ALUMINIO Y EL CLORURO FERRICO, EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA.

A. - GENERALIDADES.

Para producir agua potable en la Segunda Regin, es necesario eliminar el arsnico hasta el ndice indicado en la norma chilena.

Para el proceso de eliminacin del arsnico en las Plantas de Filtros de ESSAN S.A., se usa como coagulante el Sulfato de Aluminio y el Cloruro Frrico.

B. - DESCRIPCION DEL ESTUDIO.

Analizar la alternativa ms econmica de coagulante para la Planta Antigua de Filtros de Salar del Carmen considerando: Sulfato de Aluminio en colpas; Sulfato de Aluminio en solucin; Cloruro Frrico.

Esta planta abastece con un 35 % del consumo de agua potable a la poblacin de Antofagasta.

Las instalaciones de la Planta Antigua estn acondicionadas para utilizar indistintamente Sulfato de Aluminio en colpas o en solucin.

C. - DESCRIPCION DE ALTERNATIVAS.

Caso 1. - Sulfato de Aluminio en colpas.

1.1.- La dosis a usar es de 75 p.p.m. como mnimo, o sea 75 gr/m3.

1.2.- El precio de la tonelada de Sulfato de Aluminio [Al2(SO4)3] al

15,2 % de Ley de Almina [Al2O3], es de $ 83.780.- (IVA incluido).

1.3.- Para efectuar la disolucin, es necesario cargar una torre con las colpas, en la que se ocupan 2 operarios en 3 turnos diarios.

1.4.- Se ocupa la siguiente energa:

Torre 33 Kw/mes

Disolucin 67,5 Kw/mes

Otros 22,5 Kw/mes

Dosificador 67,5 Kw/mes

Luz, otros 38,1 Kw/mes

El costo de la energa es de $ 2.471 el Kw/mes, IVA incluido.

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1.5.- Es necesario considerar la limpieza de los estanques de Sulfato, para desborrarlos. Este trabajo se debe realizar una vez a la semana, con 2 personas durante 2 horas.

1.6.- Existen 2 estanques para el Sulfato de Aluminio los cuales deben ser reparados cada 2 aos. Del total de la superficie estucada, el 25 % debe ser reparada. Adems se debe revestir completamente con pintura epxica. La dimensin de cada uno es de 8,00 x 3,60 x 2,20 metros. El costo unitario del revestimiento epxico es de $ 6.254 el m2 y el estuco de mortero de $ 3.702 el m2 IVA incluido para ambos.

1.7.- La vida til de los estanques es de 30 aos, sin valor de rescate.

Caso 2. - Sulfato de Aluminio en solucin.

2.1.- La dosis a usar es de 75 p.p.m. como mnimo, o sea 75 gr/m3.

2.2.- El precio de la tonelada de Sulfato de Aluminio [Al2(SO4)3], en solucin al 6,5 % de Ley de Almina [Al2O3], es de $ 69.520.- (IVA incluido).

2.3.- La siguiente Energa se ocupa:

Otros 22,5 Kw/mes

Dosificador 67,5 Kw/mes

Luz, otros 38,1 Kw/mes

El costo de la energa es de $ 2.471 el Kw/mes, IVA incluido.

2.4.- Similar a 1.5.

2.5. - Similar a 1.6.

2.5. - Similar a 1.7.

Caso 3. - Cloruro Frrico.

3.1. - La dosis a usar es de 25 p.p.m. como mnimo, o sea 25 gr/m3.

3.2.- El precio de la tonelada de Cloruro Frrico [FeCl3] base 100%, es de $ 277.035.- (IVA incluido).

3.3. - Se debe considerar una inversin inicial $ 9.248.500.- (IVA incluido), por una Planta de Cloruro Frrico, consistente en 2 estanques de capacidad 5 m3 y 1 bomba dosificadora.

3.4.- Se ocupa la siguiente energa:

Motor y luz 50,0 Kw/mes

El costo de la energa es de $ 2.471 el Kw/mes, IVA incluido.

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3.5.- Es necesario considerar la mantencin de la bomba cada 6 meses y una vez al ao la mantencin de la lnea completa, incluidos los estanques. Este trabajo se realiza con 1 persona durante 2 horas. Se considera un monto de $ 50.000 anuales en repuestos para la bomba y lnea.

3.6.- Los estanques para el Cloruro Frrico deben ser reparados, cada 5 aos a un costo de $ 120.000 cada uno, reparndose su revestimiento en base a fibra de vidrio ms resina.

3.7.- La bomba dosificadora deber recambiarse a los 10 aos.

3.8.- La vida til de los estanques es de 10 aos, sin valor de rescate.

3.9. - Existe un valor de rescate de las instalaciones de $ 400.000 al dcimo ao.

Otros antecedentes.

Se debe considerar un promedio anual de tratamiento de agua para esta Planta de 9.724.000 m3 de agua cruda, con un crecimiento anual de un 2 %.

En toda faena se considera como costo de mano de obra, el valor de $ 1.500 la hora-hombre.

El costo por el ajuste de proceso en la operaci6n de la Planta, para todas las alternativas es el mismo.

Se considera un 15 % de inters anual.

D.- EVALUACION DE LAS ALTERNATIVAS.

ALTERNATIVA CASO 1.- SULFATO DE ALUMINIO EN COLPAS.

a) Costo Unitario del Sulfato de Aluminio en colpas por m3 de agua a tratar.

Tons. del producto por m3 de agua (p.p.m.) = 0,000075 Ton/ m3

Costo unitario de la tonelada del producto, base 15,2 % de ley de almina =

Relacin de peso molecular, [ ][ ] 35,3/102

/342 OAl

)(SOAl

32

342 ==molgrmolgr

$ 83.780 / 0,152 x 3,35 = $ 164.532,60

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Costo Unitario del S.A. x m3 de agua =

$ 164.532,60 x 0,000075 = $ 12,34 / m3

b) Carguo de la Torre.

2 (operarios) x $1.500 (HH) x 8 (horas) x 3 (turnos) x 365 (das ao) = $ 26.280.000.-

c) Costo Energia.

228,6 (Kw/mes) x $ 2.471 (Kw/mes) x 12 (meses) = $ 6.778.447,2

d) Limpieza Estanques S.A.

52 (semanas ao) x 2 (operarios) x $1.500 (HH) x 2 (horas) x 2 (estanques) = $624.000.-

e) Reparacin Estanques S.A.

Superficie a reparar:

2 (estanques) x 8,00 x 3,60 x 2,20 (m) = 126,72 m2

Revestimiento epxico : 126,72 x $ 6.254 = $ 792.507.-

Reparacin estuco : 126,72 x 0,25 x $ 3.702 = $ 117.279.-

Total = $ 909.786.-

OBSERVA EN ANEXO 1, GRAFICA

CAUE 1 = - (624.000 + 6.778.447,2 + 26.280.000 + 9.724.000 x 12,34)

- 909.786 (A/F, 15%,2) (9.724.000 x 0,02 x 12,34) (A/G,15%,30) =

CAUE 1 = (624.000 + 6.778.447,2 + 26.280.000 + 9.724.000 x 12,34)

- 909.786 (0,46512) (9.724.000 x 0,02 x 12,34) (6,207) =

CAUE 1 = - 168.995.914,67

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ALTERNATIVA CASO 2.- SULFATO DE ALUMINIO EN SOLUCION.

a) Costo Unitario del Sulfato de Aluminio en solucin por m3 de agua a tratar.

Tons. del producto por m3 de agua (p.p.m.) = 0,000075 Ton/ m3

Costo unitario de la tonelada del producto, base 6,5 % de ley de almina =

$ 69.620 / 0,065 x 3,35 = $ 319.724,45

Costo Unitario del S.A. x m3 de agua =

$ 319.724,45 x 0,000075 = $ 23,98 / m3

b) Costo Energa.

128,1 (Kw/mes) x $ 2.471 (Kw/mes) x 12 (meses) = $ 3.798.421,2

c) Limpieza Estanques S.A.

52 (semanas ao) x 2 (operarios) x $1.500 (HH) x 2 (horas) x 2 (estanques) = $ 624.000.-

d) Reparacin Estanques S.A.

Superficie a reparar:

2 (estanques) x 8,00 x 3,60 x 2,20 (m) = 126,72 m2

Revestimiento epxico : 126,72 x $ 6.254 = $ 792.507.-

Reparacin estuco : 126,72 x 0,25 x $ 3.702 = $ 117.279.-

Total = $ 909.786.-

OBSERVACION: EN ANEXO 2, GRAFICA

CAUE 2 = - (624.000 + 3.798.421,2 + 9.724.000 x 23,98)

-909,785 (A/F,15%,2) - (9.724.000 x 0,02 x 23,98) (A/G,15%,30) =

CAUE 2 = - (624.000 + 3.798.421,2 + 9.724.000 x 23,98)

-909,785 (0,46512) - (9.724.000 x 0,02 x 23,98) (6,207) =

CAUE 2 = - 266.974.254,76

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ALTERNATIVA CASO 3.- CLORURO FERRICO.

a) Costo Unitario del Cloruro Frrico por m3 de agua a tratar.

Tons. del producto por ru de agua (p.p.m.) = 0,000025 Ton/ m3

Costo Unitario del Cloruro Frrico x m3 de agua =

$ 277.035 x 0,000025 = $ 6,93 / m3

b) Inversin Inicial.

$ 9.248.500.-

c) Costo Energa.

50,0 (Kw/mes) x $ 2.471 (Kw/mes) x 12 (meses) = $ 1.482.600.-

d) Costo de mantencin.

Mantencin equipos y lnea.

Mantencin bomba.

1 (operario) x $ 1.500 (HH) x 2 (horas) x 2 (veces al ao) = $ 6.000.-

Mantencin lnea.

1 (operario) x $ 1.500 (HH) x 2 (horas) = $ 3.000.-

Repuestos: $50.000.-

Total = $59.000.-

e) Reparacin de estanques.

Son dos estanques = $ 240.000.- cada 5 aos

OBSERVACION: EN ANEXO 3. GRAFICA

CAUE 2 = - 9.248.500 x (A/F,15%,10) - (1.482.600+59.000+9.724.000 x 6,93)

- 240.000 (A/F,15%,5) - (9.724.000 x 0,02 x 6,93) (A/G,15%,10)

+ 400.000 (A/F,15%,10) =

CAUE 3 = - 9.248.500 x (0,19925) (1.482.600+59.000+9.724.000 x 6,93)

- 240.000 x (0,14832) (9.724.000 x 0,02 x 6,93) x (3,383)

- 400.000 x (0,04925) =

CAUE 3 = - 75.169.706,50

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E.- CONCLUSIONES:

Se ha utilizado la metodologa CAUE toda vez que en las tres opciones evaluadas participan activos, con vidas tiles diferentes y ciclos de flujos recurrentes.

La regla de decisin establece que al comparar alternativas mediante sus respectivos CAUE debe seleccionarse aquella que exprese el menor CAUE en trminos absolutos.

En virtud a lo anterior se recomienda la alternativa N 3, esto es, utilizar como coagulante en el abatimiento del arsnico Cloruro Frrico.

Antofagasta, 22 de septiembre de 1993.-

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ANEXO N1

CASO 1 :

CAUE1 = - 168.995.841,886.-

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ANEXO N2

CASO 2 :

CAUE2 = - 266.974.254,756.-

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ANEXO N3

CASO 3 :

CAUE3 = - 73.254.722.-