Tanque de acero fusionado con vidrio para proyectos municipales de tratamiento de aguas residuales
Creado 02.12
Tanque de acero revestido de vidrio para proyectos de tratamiento de aguas residuales municipales
Un tanque de vidrio fusionado al acero para proyectos de tratamiento de aguas residuales municipales proporciona un cuerpo de almacenamiento resistente a la corrosión y fácil de inspeccionar para obras de cabeza, clarificación primaria, almacenamiento de digestato y flujo de tormenta a un costo que se ajusta a un presupuesto de obras públicas. La capa de esmalte se fusiona a 820–930 °C, es inerte en un rango de pH de 1–14, con una rugosidad inferior a 0,8 µm Ra y con una vida útil nominal de treinta años o más. El valor de ingeniería es un tanque que se puede añadir o ampliar durante una mejora por etapas sin necesidad de un contratista de soldadura, y cuyos registros de prueba de chispa en fábrica pasan a formar parte del expediente de aceptación municipal.
Una planta municipal se diseña en torno a un caudal que nadie controla. El caudal en tiempo seco llega con un promedio predecible, pero una tormenta puede multiplicarlo varias veces en una hora, y los clientes industriales dentro de la misma cuenca aportan sus propias variaciones. Los tanques que contienen este caudal tienen que resistir el sulfuro de hidrógeno, tienen que ponerse en servicio durante una parada de la planta que puede ocurrir solo una vez al año, y tienen que encajar dentro de la distribución existente de la planta sin espacio de sobra. El hormigón es la opción predeterminada histórica, pero las fugas en las juntas y el costo de rehabilitación son una partida permanente en el presupuesto de mantenimiento; una envolvente de esmalte atornillada ofrece una vía de ejecución diferente para la misma función. Para una planta que planifica una ampliación por etapas, un tanque de vidrio fundido al acero para proyectos municipales de tratamiento de aguas residuales es la opción que puede instalarse, ampliarse y finalmente desmontarse en lugar de demolerse.
Qué le hace el agua residual a una carcasa de almacenamiento
El espesor del esmalte y la temperatura de fusión establecen el límite de fallo. En un tanque de vidrio fundido al acero, el esmalte vítreo se cuece sobre el panel de acero a 820–930 °C, de modo que el vidrio y el acero forman un solo cuerpo sin línea de unión orgánica por la que pueda penetrar líquido. El esmalte tiene una resistencia nominal superior a 3450 N/cm², lo que soporta el contacto de pasarelas de planta, plataformas de acceso y equipos de mantenimiento, y permanece inerte en un rango de pH de 1 a 14, cubriendo todo el espectro que produce un caudal municipal desde las cabeceras sépticas hasta el lado alcalino tras la dosificación de cal. Los dos modos de fallo que deben eliminarse en el diseño son la formación de poros por ataque localizado y el desportillado de bordes en el corte de fábrica, por lo que el acabado de bordes es una etapa de fabricación y el ensayo de chispa de 1500 V CC es un ensayo de liberación en cada panel: un defecto detectado en fábrica es un asunto de archivo, uno detectado tras la puesta en marcha es un asunto de obra.
Dimensionamiento a partir del diagrama de flujo, no del promedio
El caudal de tormenta, el caudal de tiempo seco y la hidráulica de las obras establecen tres volúmenes diferentes. La obra de cabecera o pozo húmedo se dimensiona para el caudal máximo horario con el límite de ciclado de la bomba como restricción determinante; el tanque de igualación aguas arriba del tratamiento necesita el volumen que amortigua la oscilación industrial; el tanque de tormenta o de retención necesita el volumen del evento de tormenta de diseño según lo definido por la autoridad local; y el tanque de digestato o de almacenamiento de lodos necesita la producción diaria de lodos multiplicada por los días de almacenamiento entre disposiciones. La envolvente atornillada hace que cada una de estas geometrías sea sencilla, porque los paneles de aproximadamente 1,2 m de ancho pueden ensamblarse a casi cualquier diámetro en el sitio, y el espesor del panel de 3 a 12 mm por diseño cubre el cálculo de presión por altura en cada nivel. El tanque permanece a presión atmosférica, por lo que el techo es una cubierta diseñada para carga de viento y nieve con el respiradero dimensionado para el desplazamiento de vapor y para cualquier gas generado en el espacio de cabeza.
Sulfuro de hidrógeno, cubiertas y ventilación
El olor es un problema de cubierta y ventilación, y está especificado en las condiciones del municipio. Las aguas residuales producen sulfuro de hidrógeno dondequiera que el líquido sea séptico y cálido, y el gas ataca agresivamente al acero desnudo mientras la queja del operador va al mismo lugar. La superficie esmaltada tolera bien las condiciones reductoras, y por debajo de 0,8 µm Ra retiene menos del biofilm donde se asientan las bacterias formadoras de sulfuro. La cubierta con una ventilación correctamente dimensionada permite que la planta dirija el espacio de cabeza a un biofiltro o a un depurador químico; un techo que simplemente está sellado y queda indefinido es la causa habitual de un problema de olor que después requiere una adaptación retroactiva. Donde la planta opera una etapa anaerobia, el rango de temperatura mesófila y el límite de presión del gas pertenecen al digestor y a su sistema de cubierta, que opera a solo unos pocos kilopascales, pero los tanques de almacenamiento en la misma planta permanecen a presión atmosférica en todo momento.
Especificación técnica
Parámetro | Valor / Rango típico | Nota |
Temperatura de fusión del esmalte | 820–930 °C | vidrio unido al acero en una sola cocción |
Espesor de la capa de esmalte | 0,25–0,45 mm | medido por panel de producción |
Resistencia del esmalte | ≥ 3450 N/cm² | clasificación de flexión y compresión |
Detección de vacaciones | Prueba de chispa de 1500 V CC | verificación de liberación de fábrica por panel |
Acabado superficial | Ra < 0,8 µm | reduce el biofilm y la incrustación en la pared mojada |
Vida útil de diseño | ≥ 30 años | dentro del servicio municipal especificado |
resistencia al pH | 1–14 | cabecera de tratamiento séptico a efluente dosificado con cal |
Fijaciones | Pernos de grado 8.8, junta de EPDM | reutilizable, par verificado en el montaje |
Dónde van los tanques en una obra municipal
Las ampliaciones por etapas son donde el sistema de paneles atornillados rinde sus frutos. Una planta que se ampliará a lo largo de dos o tres programas de capital puede instalar ahora los primeros tanques esmaltados y añadir una unidad paralela o hileras adicionales cuando aumente el caudal, verificando la viga anular para la carga añadida. La obra de cabecera y el pozo húmedo de cribado se sitúan en la entrada con cubierta y tratamiento de olores; los tanques primarios o de igualación se sitúan en la zona media de la planta con la distribución de entrada y la extracción de lodos; los tanques de retención de tormentas se sitúan en el emisario con la estructura de control de salida; y los tanques de almacenamiento de lodos o digestato se sitúan cerca del lado de espesamiento y disposición con la salida de sólidos sedimentables. Los paneles se envían planos, por lo que la planta también puede recibir la entrega por fases, erigir un tanque por parada y poner cada unidad en servicio a medida que se pone en marcha su tren de proceso, sin un solo permiso de soldadura en obra.
Caso de proyecto
Proyecto | Ubicación | Producto | Capacidad | Alcance |
Serie de aguas residuales municipales | Sichuan, China | Tanque GFS | 17.420 m³ en 10 tanques | suministro + supervisión de instalación |
Serie de aguas residuales industriales | Xinjiang, China | Tanque GFS | 30.469 m³ en 27 tanques | suministro + supervisión de instalación |
Serie de almacenamiento de aguas residuales | Zhejiang, China | Tanque GFS | 11.613 m³ (φ24,45 m × 19,8 m) | suministro + asistencia de montaje |
Serie de lixiviados de vertedero | Pekín, China | Tanque GFS | 9.682 m³ (φ16,23 m × 23,4 m × 2) | suministro + soporte de puesta en marcha |
Capacidad de ingeniería de Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd) ha diseñado y fabricado tanques de almacenamiento atornillados desde 2008. Como el primer fabricante de tanques de acero revestido de vidrio (GFS, por sus siglas en inglés) en China, la empresa posee cerca de 200 patentes relacionadas con el esmalte, produce aproximadamente 300.000 placas de acero recubiertas de esmalte al año, ha completado más de 30.000 proyectos instalados y suministra sus tanques a más de 100 países. La nueva base de producción de 150.000 m² se añadió para aumentar la capacidad de producción, y se suministran tanques individuales de hasta 60.000 m³. La fabricación opera bajo ISO 9001 e ISO 45001, con certificación de producto que incluye NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI y EUROCODE, y el diseño se referencia a AWWA D103-09, AWWA C550 y NFPA donde la aplicación lo requiere.
Para obras municipales, la capacidad se traduce en un ejercicio de dimensionamiento frente al diagrama de flujo, un diseño de cubierta y ventilación adaptado al consentimiento de olores, una entrega por fases de paneles que se ajusta al calendario de paradas de la obra, y un conjunto de registros de pruebas de fábrica adecuado para un expediente de aceptación de una autoridad pública.
Preguntas frecuentes
P1: ¿Puede un tanque GFS servir como pozo húmedo o tanque de cabecera?
A1: Sí para el servicio atmosférico. El dimensionamiento proviene del caudal punta y del límite de ciclado de la bomba, la cubierta está diseñada para el consentimiento de olores, y las posiciones de entrada y salida están establecidas de modo que las bombas nunca funcionen contra un lecho de sólidos sedimentados.
Q2: ¿Cómo se dimensiona el almacenamiento de tormentas?
A2: A partir del evento de tormenta de diseño especificado por la autoridad local, no del caudal medio. Ese volumen, más el resguardo para la capa de espuma que produce un flujo séptico, determina el diámetro y la altura del tanque de retención.
Q3: ¿La cubierta soporta carga de nieve y viento?
A3: Sí. La cubierta es una tapa diseñada para la carga de viento y nieve del emplazamiento, con el respiradero dimensionado para el desplazamiento de vapor y la generación de gas. La contención de presión no forma parte del alcance; el recipiente es atmosférico.
Q4: ¿Puede la planta añadir capacidad en un programa posterior?
A4: Sí, que es la razón principal por la que los clientes municipales eligen cubas atornilladas. Se pueden añadir cursos adicionales o un tanque paralelo, y la viga anular existente se verifica primero para la carga adicional. El tanque antiguo también se puede desmantelar y reutilizar en otro lugar.
P5: ¿Cuál es el rendimiento frente al sulfuro de hidrógeno?
R5: El esmalte tolera bien las condiciones reductoras con presencia de sulfuros dentro del rango de pH 1–14, y la superficie lisa retiene menos biopelícula. La desulfuración es una cuestión de tratamiento de gas posterior más que una cuestión del material del tanque.
P6: ¿Qué documentos necesita un municipio para la aceptación?
A6: Certificados de fábrica de los paneles, registros de espesor de esmalte y prueba de chispa a 1500 V CC, registros de grado y par de apriete de los pernos, inspección del recubrimiento exterior, planos de cimentación y anclaje, planos de montaje y un manual de operación y mantenimiento con el intervalo de inspección.
Q7: ¿Cuál es el régimen de inspección recomendado?
A7: Una revisión visual interna en cada parada de planta, verificación del par de apriete de los pernos después del primer llenado y después del primer año, revisión anual del acabado exterior y del drenaje del espacio anular, y una nueva prueba de chispa cada vez que se retire y vuelva a instalar un panel.
El almacenamiento de aguas residuales municipales recompensa una carcasa que sea químicamente inerte bajo una carga fluctuante con presencia de sulfuros, lo suficientemente económica para un programa de capital y lo bastante flexible para ampliarse a lo largo de varias rondas de mejora. El panel de esmalte fundido cumple las tres condiciones: vida de diseño de treinta años, evidencia de ensayo de chispa en fábrica y un sistema atornillado que puede añadirse tanque por tanque. Registre el diagrama de flujo, los caudales punta y de tormenta, la producción de lodos y el consentimiento por olores, y el dimensionamiento se deduce. Un tanque de vidrio fundido al acero para proyectos municipales de tratamiento de aguas residuales es la opción de menor ciclo de vida para las funciones de almacenamiento y retención en una planta modernizada, y la decisión debe tomarse en la etapa de viabilidad en lugar de en la puerta de diseño detallado.
Hable con un ingeniero
Envíe el diagrama de flujo con el caudal punta y medio, el evento de tormenta utilizado para el diseño, la producción de lodos y los días de almacenamiento, el rango de sulfuro de hidrógeno y pH, los límites del sitio y la parcela disponible, y las fechas del programa de capital. El equipo de ingeniería devolverá una lista de tanques con diámetro y altura, el calendario de paneles y pernos, la recomendación de cubierta y ventilación, la carga sobre la cimentación, la lista de documentos de aceptación y un plan de montaje por fases que se ajuste a sus ventanas de parada. Si otro material de envolvente se adapta mejor, esa alternativa se indica junto a la opción de esmalte con el motivo.
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