Diseño y construcción de un filtro de aguas residuales del proceso metalográfico
En este proyecto se diseñó y fabricó un filtro horizontal para la limpieza y reutilización del agua residual del proceso metalográfico. El diseño contempló la utilización de 4 etapas para el proceso de filtrado de las partículas metálicas y otros contaminantes, los materiales empleados en estas etap...
- Autores:
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Hernández Franco, Peter Sttyd
Guzmán Ruiz, Luis Felipe
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Tecnológica de Pereira
- Repositorio:
- Repositorio Institucional UTP
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- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/11059/15007
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- Palabra clave:
- 620 - Ingeniería y operaciones afines::628 - Ingeniería sanitaria
Granulometría
Aguas residuales
Diseño - Prototipo
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En este proyecto se diseñó y fabricó un filtro horizontal para la limpieza y reutilización del agua residual del proceso metalográfico. El diseño contempló la utilización de 4 etapas para el proceso de filtrado de las partículas metálicas y otros contaminantes, los materiales empleados en estas etapas fueron una malla No.200, grava, carbón activado y arena. Se realizó una prueba de granulometría para clasificar los diferentes tamaños de grava, y se eligieron los tamaños nominales retenidos en los tamices de abertura [6,3-4,5-3,6] mm. El filtrado con grava, arena y carbón activado se realiza con el objetivo de filtrar la mayor cantidad de sólidos suspendidos y algunos sólidos disueltos totales, mediante filtrado por sedimentación o lecho profundo. Por otro lado, se observó coloración del agua debido a los sólidos disueltos por lo que se implementó un filtrado de superficie con malla No.200 de nylon y tela viscosa. Mediante la combinación de ambas técnicas y materiales filtrantes, se logra limpiar el agua y posteriormente, su reutilización disminuyendo el consumo hasta un 75%. Este sistema de filtración de bajo costo y fácil fabricación beneficiará a aquellas Universidades y laboratorios que deseen disminuir el consumo de agua y aportar al ODS “Agua Limpia y Saneamiento” |
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B. y E. J. Lesikar. (2011). Sistemas individuales para el tratamiento de aguas negras Filtro de arena. A. R. Q. Lineys Visbal H. (2018). Diseño sistema de filtración_. Visbal Lineys. ASTM A36-A36M. (2001). ACERO AL CARBONO. ASTM C 128 . (2015). procedimientos para la determinación de la densidad relativa (gravedad específica) y la absorción de agregados finos ASTM C117-17. (2017). Metodos de prueba estandar para la determinacion de la densidad y absorcion de agg de petroleo. ASTM C136_C136M-19. ((2019)). Método de Prueba Estándar Para Análisis Granulométrico de Agregados Finos y Gruesos. ASTM C136-19 . ( 2019). Metodo de prueba estandar para analisis de tamiz de agreagados finos y gruesos 1. ASTM. (2022a). E11 − 22 . (November 14, 2023.). Especificación Estándar Para Tela de Tamiz de Prueba y Tamices de Prueba de Alambre Tejido 1. https://doi.org/10.1520/E0011-22. Carbotecnia. (2023 November 14). Diferencia entre filtros de superficie y de profundidad. Https://Www.Carbotecnia.Info/Aprendizaje/Filtracion-de-Agua-Liquidos/Diferencia-Entre-Filtros-de-Superficie-y-de-Profundidad/. Ceballos Bonilla, L. I. (2001). EVALUACIÓN DE MODELOS DE PREDICCION DE EXPANSION DE LECHOS FILTRANTES. Vol 8. Hidráulicos-Número R. Clarvi. (1989). tratamiento de aguas. ciudad de mexico.: https://clarvi.com/. Gustavo Col. . (s.f.). FILTROS LENTOS. . https://www.iagua.es/blogs/gustavo-florez/filtros-lentos-arena-alternativa-depuracion-agua-pequenas-comunidades J. L. H. C., O. F. (2006.). Manual Laboratorio de Metalografía. Conceptos Básicos y Microestructuras. LA LEÑERIA. (s.f.). MATERIALES FILTRANTES. https://laleneria.com/materiales-filtrantes/. La Verdad. (2020). Elaboracion casera de filtro de agua para tomar. Lesikar, B. y. (2010). Sistemas individuales para el tratamiento de aguas negras Filtro de arena. Lima. . (2005). GUÍA PARA DISEÑO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS. Lineys Visbal H. ARQ. (2018). Diseño sistema de filtración. Visbal Lineys_2018. Lucas Leão. . (2021). CAD vs CAE vs CAM: ¿Cuáles son las diferencias? https://www.e3seriescenters.com/es/blog-de-ingenieria-electrica-moderna/cad-vs-cae-vs-cam-diferencias. M.C. TONÁHTIU ARTURO RAMÍREZ ROMERO - ESIME ZACATENCO; M.C. MARÍA AURORA SEGURA CORONA - ESIME ZACATENCO - DR. PEDRO GUEVARALÓPEZ - ESIME CULHUACÁN . (2016). SISTEMA PARA FILTRAR AGUA. INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL MÉXICO: https://www.comprendamos.org/alephzero/52. Marco A. Bruni y Dorothee Spuhler. (2012). TECNOLOGIAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA. https://sswm.info/es/gass-perspective-es/tecnologias-de-agua-y-saneamiento/tecnologias-de-abastecimiento-de-agua/filtraci%C3%B3n-lenta-de-arena. Marco Bruni y Dorothee Spuhler (seecon). (2013). TECNOLOGIAS DE AGUA Y SANEAMIENTO. Mohamed ATP, HMÓ hUallacháin, D, FO y SA. (Published online 2023). Efectos del pretratamiento de aguas residuales sobre la obstrucción de un filtro de arena intermitente. Museum & an unsorted. (November 14, 2023.). ARENA Y PIEDRA PARA FILTRO DE AGUA. https://www.oocities.org/edrochac/sanitaria/filtracion.htm. NORTON. (2023). HERRAMIENTAS DEDICADAS AL TRABAJO CON METALES. https://www.nortonabrasives.com/es-co. PALAUDARTES F. (2000). Separaciones mecánicas filtración tamicez y tamizado. Barcelona: ISBN 9788460003052. Resolución 0631 de 2015. (2015). límites máximos permisibles de vertimiento para diferentes contaminantes presentes en las aguas residuales industriales. Colombia: Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Serveiestacio. . (2015). MÁQUINA DE CORTE POR LÁSER: ¿QUÉ ES Y CÓMO FUNCIONA? . https://serveiestacio.com/blog/maquina-corte-laser-que-es/. Sydney H. Avner. (2012). Introducción a la Metalurgia Física. TRISTANCHO R. JLHC, OFabián. (2006). Manual Laboratorio de Metalografía. Conceptos Básicos y Microestructuras VILLALOBO, A. T.-Y. (2000). DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FILTRACIÓN (λ) GLOBAL, PARA 3 TIPOS DE LECHOS FILTRANTES UTILIZANDO LA TURBIEDAD INICIAL EN PTAP A NIVEL CUNDINAMARCA. . Bogotá DC. |
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Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)Manifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 dehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/http://purl.org/coar/access_right/c_abf2info:eu-repo/semantics/openAccessMoreno Ortiz , Ivan YesidHernández Franco, Peter SttydGuzmán Ruiz, Luis Felipe2024-02-21T16:42:18Z2024-02-21T16:42:18Z2023https://hdl.handle.net/11059/15007Universidad Tecnológica de PereiraRepositorio Universidad Tecnológica de Pereirahttps://repositorio.utp.edu.co/homeEn este proyecto se diseñó y fabricó un filtro horizontal para la limpieza y reutilización del agua residual del proceso metalográfico. El diseño contempló la utilización de 4 etapas para el proceso de filtrado de las partículas metálicas y otros contaminantes, los materiales empleados en estas etapas fueron una malla No.200, grava, carbón activado y arena. Se realizó una prueba de granulometría para clasificar los diferentes tamaños de grava, y se eligieron los tamaños nominales retenidos en los tamices de abertura [6,3-4,5-3,6] mm. El filtrado con grava, arena y carbón activado se realiza con el objetivo de filtrar la mayor cantidad de sólidos suspendidos y algunos sólidos disueltos totales, mediante filtrado por sedimentación o lecho profundo. Por otro lado, se observó coloración del agua debido a los sólidos disueltos por lo que se implementó un filtrado de superficie con malla No.200 de nylon y tela viscosa. Mediante la combinación de ambas técnicas y materiales filtrantes, se logra limpiar el agua y posteriormente, su reutilización disminuyendo el consumo hasta un 75%. Este sistema de filtración de bajo costo y fácil fabricación beneficiará a aquellas Universidades y laboratorios que deseen disminuir el consumo de agua y aportar al ODS “Agua Limpia y Saneamiento”In this project, a horizontal filter was designed and manufactured for the cleaning and reuse of residual water from the metallographic process. The design contemplates the use of 4 stages for the filtering process of metal particles and other contaminants. The materials used in these stages were a No.200 mesh, gravel, activated carbon and sand. A granulometry test was carried out to classify the different sizes of gravel, and the nominal sizes retained in the opening sieves were chosen [6.3-4.5-3.6] mm. Filtering with gravel, sand and activated carbon is carried out with the objective of filtering the greatest amount of suspended solids and some total dissolved solids, through sedimentation or deep bed filtration. On the other hand, the coloration of the water will be observed due to the dissolved solids, so surface filtration with No.200 nylon mesh and viscose fabric was implemented. By combining both techniques and filter materials, the water is cleaned and subsequently reused, reducing consumption by up to 75%. This low-cost and easy-to-manufacture filtration system will benefit those Universities and laboratories that wish to reduce water consumption and contribute to the SDG “Clean Water and Sanitation”.TABLA DE CONTENIDO RESUMEN ............................................................................................................ 13 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 15 2. OBJETIVOS .................................................................................................... 16 2.1 OBJETIVO GENERAL ................................................................................. 16 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................ 16 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................. 17 3.1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ................................................................. 17 3.2 JUSTIFICACIÓN .......................................................................................... 18 4. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 19 4.1 METALOGRAFÍA ......................................................................................... 19 4.1.1 Descripción del proceso metalográfico. ................................................. 19 4.1.2 Equipos para el proceso de pulido en metalografía. ............................. 24 4.1.3 Materiales utilizados para realizar el proceso de pulido. ....................... 27 4.2 FILTRACION ............................................................................................... 29 4.2.1 Tipos de filtros. ...................................................................................... 29 4.2.2 clasificación de los filtros ....................................................................... 30 4.3 MATERIALES FILTRANTRES. .................................................................... 31 4.3.1 Grava o piedra triturada. ....................................................................... 31 4.3.2 Arena. .................................................................................................... 31 4.3.3 Carbón activado. ................................................................................... 32 4.3.4 Grava fina o antracita. ........................................................................... 32 4.3.5 Capa de tamiz o malla. .......................................................................... 32 4.4 PROGRAMA DE MODELACION CAD. ....................................................... 32 4.4.1 SolidWorks ............................................................................................ 32 4.5 CORTADORA LASER ................................................................................. 34 4.5.1 Funcionamiento: .................................................................................... 34 4.5.2 Tipos de láser: ....................................................................................... 34 4.5.3 Materiales compatibles: ......................................................................... 34 4.5.4 Aplicaciones comunes: .......................................................................... 34 4.5.5 Ventajas: ............................................................................................... 34 4.5.6 Control por ordenador: .......................................................................... 35 5. MATERIALES Y MÉTODOS ........................................................................... 36 5.1 MATERIALES .............................................................................................. 36 5.1.1 Selección de materiales adecuados para la estructura del filtro. .......... 36 5.1.2 Selección de materiales adecuados para las partículas filtrantes. ........ 38 5.1.3 Selección de materiales para el soporte del filtro. ................................. 42 5.1.4 Selección de materiales para el ensamble del filtro. ............................. 43 5.2 METODOLOGÍA .......................................................................................... 44 5.2.1 Recopilación de Información: ................................................................ 44 7 5.2.2 Selección de tecnología de filtro de aguas residuales del proceso metalográfico: ................................................................................................. 44 5.2.3 Diseño de un filtro de agua en SolidWorks: .......................................... 44 5.2.4 especificación y documentación técnica del modelado en SolidWorks: 44 5.2.5 Prototipado: ........................................................................................... 44 5.2.6 Pruebas de aguas residuales: ............................................................... 45 5.2.7 Compra de materiales: .......................................................................... 45 5.2.8. Construcción del filtro: .......................................................................... 45 5.2.9 Pruebas de Rendimiento: ...................................................................... 46 5.2.10 Plan de mantenimiento: ....................................................................... 46 6. DESARROLLO DEL PROYECTO. ................................................................. 47 6.1 ANÁLISIS DEL DESARROLLO DEL PROYECTO ...................................... 47 6.1.1 Normas para el tratamiento de aguas a nivel nacional .......................... 47 6.1.2 Selección de filtro y sistema de filtrado ................................................. 47 6.1.3. Diseño y modelado 3D del filtro ........................................................... 48 6.1.4. Especificaciones técnicas, dimensiones y etapas del filtro .................. 53 6.1.5 Prototipado ............................................................................................ 56 6.1.6 Pruebas de aguas residuales ................................................................ 57 6.1.7 Compra de materiales para la fabricación del filtro ............................... 60 6.1.8 Construcción del filtro ............................................................................ 64 6.1.9 pruebas de rendimiento ......................................................................... 72 6.2 CRONOGRAMA .......................................................................................... 73 7. GUIA DE MANTENIMIENTO DEL SISTEMA .................................................. 74 7.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO ............................................................... 74 7.1.1 Inspección Visual Regular (Semanal) ................................................... 74 7.1.2 Limpieza de Cámaras (Mensual) .......................................................... 74 7.1.3. Reemplazo de Medios de Filtración (Anual o según la carga de sólidos) ....................................................................................................................... 74 7.1.4. Calibración y Verificación de Instrumentación (Anual) ......................... 75 7.2. MANTENIMIENTO CORRECTIVO ............................................................. 75 7.2.1 Detección de Anomalías (Continuo) ...................................................... 75 7.2.2 Procedimientos de Emergencia ............................................................ 75 7.3. REGISTRO Y DOCUMENTACIÓN ............................................................. 75 7.3.1 Registro de Operación y Mantenimiento (Diario o Semanal) ................ 75 7.4. ACTUALIZACIÓN Y MEJORA .................................................................... 75 7.4.1 Evaluación del Rendimiento (Anual) ..................................................... 75 7.4.2 Actualización del Protocolo ................................................................... 76 7.5. CAPACITACIÓN ......................................................................................... 76 7.5.1 Capacitación Continua (Según sea necesario) ..................................... 76 7.6 CUMPLIMIENTO NORMATIVO ................................................................... 76 7.6.1. Cumplimiento de Regulaciones (Constante) ........................................ 76 7.7 SEGURIDAD ............................................................................................... 76 8 7.7.1 Normas de Seguridad (Continuo) .......................................................... 76 8. RESULTADOS ................................................................................................ 77 8.1 PRUEBA DE GRANULOMETRÍA ................................................................ 77 8.2 ANÁLISIS DE AGUAS RESIDUALES.......................................................... 77 8.3 ESQUEMA DE INSTALACIÓN DE FILTRO ................................................ 79 8.3.1 Estanque con Agua Sucia: .................................................................... 79 8.3.2 Sumidero: .............................................................................................. 79 8.3.3 Tamiz con Malla No. 200: ...................................................................... 80 8.3.4 Cámaras de Grava Gruesa: .................................................................. 80 8.3.5 Cámaras de Grava Fina: ....................................................................... 80 8.3.6 Cámaras de Carbón Activado: .............................................................. 80 8.3.7 Cámara de Arena de Sílice por Decantación: ....................................... 80 8.3.8 Cámara de Agua Filtrada: ..................................................................... 80 8.3.9 Bomba: .................................................................................................. 80 8.3.10 Tanque (Proceso Cíclico): ................................................................... 80 8.4 ANALISIS ESTATICO EN SOLIDWORKS ................................................... 81 9. CONCLUSIONES ........................................................................................... 83 10. RECOMENDACIONES. .................................................................................. 84 11. RECURSOS UTILIZADOS .............................................................................. 94 Bibliografía ............................................................................................................ 95PregradoIngeniero(a) de Manufactura96 Páginasapplication/pdfspa620 - Ingeniería y operaciones afines::628 - Ingeniería sanitariaGranulometríaAguas residualesDiseño - PrototipoDiseño y construcción de un filtro de aguas residuales del proceso metalográficoTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTextinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisIngeniería de ManufacturaFacultad de TecnologíasB. y E. J. Lesikar. (2011). Sistemas individuales para el tratamiento de aguas negras Filtro de arena.A. R. Q. Lineys Visbal H. (2018). Diseño sistema de filtración_. Visbal Lineys.ASTM A36-A36M. (2001). ACERO AL CARBONO.ASTM C 128 . (2015). procedimientos para la determinación de la densidad relativa (gravedad específica) y la absorción de agregados finosASTM C117-17. (2017). Metodos de prueba estandar para la determinacion de la densidad y absorcion de agg de petroleo.ASTM C136_C136M-19. ((2019)). Método de Prueba Estándar Para Análisis Granulométrico de Agregados Finos y Gruesos.ASTM C136-19 . ( 2019). Metodo de prueba estandar para analisis de tamiz de agreagados finos y gruesos 1.ASTM. (2022a). E11 − 22 . (November 14, 2023.). Especificación Estándar Para Tela de Tamiz de Prueba y Tamices de Prueba de Alambre Tejido 1. https://doi.org/10.1520/E0011-22.Carbotecnia. (2023 November 14). Diferencia entre filtros de superficie y de profundidad. 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La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 deopen.accesshttps://dspace7-utp.metabuscador.orgRepositorio de la Universidad Tecnológica de Pereirabdigital@metabiblioteca.com |