El documento aborda la optimización de un sistema de reutilización de aguas en una planta que utiliza 40 m3/h de agua de proceso, implementando una recirculación del 75% para cumplir con las normativas de contaminantes. Se presentan cálculos de balances de agua y contaminantes, así como un análisis de costos asociado al tratamiento y recirculación del agua. Se concluye que el 75% de recirculación evita el tratamiento del agua en la descarga final, cumpliendo con los límites máximos permitidos de contaminantes.

1. Contenido
• Enunciado del problema.
• Datos del problema.
• Resolución del problema (recirculación del 75%).
– Balance de agua
– Balance de contaminantes
– Diagrama de flujo
– Costos
• Gráfica.
• Conclusiones.

2. Enunciado del problema
Una planta utiliza 40 m3 h-1 de agua de proceso con una
concentración en contaminantes máxima de 0.1 kg m-3. El
suministro de agua bruta tiene una concentración en
contaminante de 0.05 kg m-3. Optimizar el sistema
reutilización de aguas (R) para esta planta basándonos en un
costo de agua bruta de 10 pesos/m3.
Utilizar los datos de la gráfica al estimar los costos de los
procesos de tratamiento que se deberían llevar a cabo. El
contaminante no es volátil y la máxima descarga permitida al
medio receptor debe ser inferior a 8 kg h-1. Suponga que se
recicla el 75 % de la carga alimentada a la planta y que las
pérdidas debido a evaporación son despreciables. Para
estimar los costos del tratamiento considere la gráfica1.

3. Datos de problema

4. Datos del problema

5. Resolución del problema (balance de
agua)
• Se considera una recirculación del 75%
푅 = 0.75 푐표푟푟푖푒푛푡푒 3 = 0.75 40
푚3
ℎ푟
= 30
푚3
ℎ푟
• La recirculación se identifica como corriente 2.
• Posteriormente, se calcula la alimentación de
agua bruta (corriente 1).
푐표푟푟푖푒푛푡푒 1 = 푐표푟푟푖푒푛푡푒 3 − 푐표푟푟푖푒푛푡푒 2 = 40
푚3
ℎ푟
− 30
푚3
ℎ푟
= 10
푚3
ℎ푟

6. Resolución del problema (balance de
agua)
• A continuación, se calcula el agua que sale de
la planta (fabrica o proceso):
푐표푟푟푖푒푛푡푒 4 = 푐표푟푟푖푒푛푡푒 3 − 푐표푟푟푖푒푛푡푒 8 푝푒푟푑푖푑푎푠 = 40
푚3
ℎ푟
− 4
푚3
ℎ푟
= 36
푚3
ℎ푟
• El paso siguiente consiste en calcular la
corriente 6 y 5.
푐표푟푟푖푒푛푡푒 6 = 푐표푟푟푖푒푛푡푒 4 − 푐표푟푟푖푒푛푡푒 2 = 36
푚3
ℎ푟
− 30
푚3
ℎ푟
= 6
푚3
ℎ푟
– Se considera que la corriente 5 y la corriente 2 son iguales y que la corriente 11 es
despreciable y no considera para este problema.

7. Resolución del problema (balance de
contaminantes)
• Calculo de contaminantes para el agua bruta
푐표푛푐푒푛푡푟푎푐푖ó푛 푑푒 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒푠 ∗ 푓푙푢푗표 푐표푟푟푖푒푛푡푒 1 푎푔푢푎 푏푟푢푡푎
0.05
푘푔
푚3 10
푚3
ℎ푟
= 0.5
푘푔
ℎ푟
• Calculo de contaminantes para corriente 3
(agua bruta + recirculación )
푐표푛푐푒푛푡푟푎푐푖ó푛 푑푒 푐표푛푎푡푎푚푖푛푎푡푒푠 ∗ 푓푙푢푗표 푑푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 3
0.1
푘푔
푚3 40
푚3
ℎ푟
= 4
푘푔
ℎ푟

8. Resolución del problema (balance de
contaminantes)
• Se calculan los contaminantes en la corriente
2 (corriente de reciclaje ).
푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 3 − 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 1 =
4
푘푔
ℎ푟
− 0.5
푘푔
ℎ푟
= 3.5
푘푔
ℎ푟
• Se calcula el contaminante de la corriente 4
푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 3 + 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 9 =
4
푘푔
ℎ푟
+ 40
푘푔
ℎ푟
= 44
푘푔
ℎ푟

9. Resolución del problema (balance de
contaminantes)
• Contaminantes en corrientes 5 y 6
퐶표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 5 = 푅푒푙푎푐푖ó푛 푒푛푡푟푒 푙표푠 푓푙푢푗표푠 푑푒 푙푎푠 푐표푟푟푖푒푛푡푒푠 5 푦 4 ∗ 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒푠 푐표푟푟푖푒푛푡푒 4
30
푚3
ℎ푟
36
푚3
ℎ푟
44
푘푔
ℎ푟
= 36.67
푘푔
ℎ푟
푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 6 = 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 4 − 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 5 =
44
푘푔
ℎ푟
− 36.67
푘푔
ℎ푟
= 7.33
푘푔
ℎ푟
• Contaminante en corrientes 10 y 7
푐표푟푟푖푒푛푡푒 10 = 0
푘푔
ℎ푟
푐표푟푟푖푒푛푡푒 7 = 7.33
푘푔
ℎ푟
; 푙표 푐푢푎푙 푒푠 푚푒푛표푟 푎 푙표푠 8
푘푔
ℎ푟
푑푒 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒푠 푎푐푒푝푡푎푑표푠 푝표푟 푙푎 푛표푟푚푎.
• Contaminante en corriente 11
푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 5 − 푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒 푐표푟푟푖푒푛푡푒 2 =
36.67
푘푔
ℎ푟
− 3.5
푘푔
ℎ푟
= 33.17
푘푔
ℎ푟

10. Diagrama de flujo
• El diagrama de flujo queda con los siguientes caudales de agua y de
contaminantes:
36m3/hr
44kg/hr
10m3/hr
30m3/hr
3.5kg/hr
30m3/hr
36.67kg/hr
6m3/hr
7.33kg/hr
-- m3/hr
33.17kg/hr

11. Costos
• Eficiencias de remoción de contaminantes.
푐표푛푡푎푚푖푛푎푡푒푠 푐표푟푟푖푒푛푡푒 11
푐표푛푡푎푚푖푛푎푛푡푒푠 푐표푟푟푖푒푛푡푒 5
∗ 100 =
푘푔
ℎ푟
33.17
푘푔
ℎ푟
36.37
= 91.2%; 푠푒 푟푒푑표푛푑푒푎 푎 90%
• Calculo de costos (se usa la gráfica de costos, que se encuentra en los datos del
problema).
• No se considera el costo del tratamiento del agua que se descarga, ya que la carga de contaminantes
no supera a o especificado por la norma que se menciona en le enunciado del problema.
– Costo agua bruta
10
푚3
ℎ푟
24ℎ푟 10
$
푚3 = $2,400.00
– Costo de agua recirculada
30
푚3
ℎ푟
24ℎ푟 11.25
$
푚3 = $8,100.00
• Total = $10,500.00

12. Gráfica
$12,500.00
$12,000.00
$11,500.00
$11,000.00
$10,500.00
$10,000.00
$9,500.00
% de reciclaje vs costo
50 55 60 65 70 75 80 85 90
Costo ($)
% de reciclaje
costo

13. Conclusiones
• Se descubrió que el punto óptimo de
recirculación de agua es del 75%, ya que con
este caudal se evita el tratamiento del agua en
la descarga final; debido a que la carga
contamínate no supera los limites máximos
permisibles.