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Transferencia de gases en sistemas de recirculación

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Presentación del tema: "Transferencia de gases en sistemas de recirculación"— Transcripción de la presentación:

1 Transferencia de gases en sistemas de recirculación
Raul H. Piedrahita, Ph.D. Biological and Agricultural Engineering University of California, Davis

2 Temas Principios básicos Transferencia de gases Principios de diseño

3 Principios básicos La concentración de gases disueltos puede ser el factor de calidad de agua limitante en sistemas de recirculación (RAS)

4 Principios básicos La concentración de gases disueltos puede ser el factor de calidad de agua limitante en sistemas de recirculación (RAS) Posibles problemas con el agua de recambio: Oxígeno (O2) Dióxido de carbono (CO2) Nitrógeno (N2) y Argon (Ar) (presión de gas total, o TGP) ...

5 Principios básicos La concentración de gases disueltos puede ser el factor de calidad de agua limitante en sistemas de recirculación (RAS) Posibles problemas con el agua de cultivo: Oxígeno (O2) Dióxido de carbono (CO2)

6 Principios básicos Oxígeno Es consumido por peces y microorganismos
g O2/g alimento Debe reponerse: oxigenación o aireación

7 Principios básicos Dióxido de carbono
Es producido por peces y microorganismos g CO2 / g alimento (1 mole CO2/mole O2) Debe ser reducido: control de pH y/o desgasificación

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9 La concentración de saturación del gas i es una función de:
Principios básicos La concentración de saturación del gas i es una función de: el gas, la temperatura (T) y la salinidad (S) la presión (P) el contenido del gas en la "atmósfera" (Xi) ... Before one can discuss gas transfer and the management of gases in RAS, one must have an understanding of gas solubility. Gas solubility indicates the concentration of a gas that may be present in the water for it to be at equilibrium with the atmosphere with which it is in contact.

10 La concentración de saturación del gas i es:
Principios básicos La concentración de saturación del gas i es: Tables are available that list the saturation concentrations of the main gases under different conditions. The most complete for aquaculture use is by Colt, J Computation of dissolved gas concentrations in water as functions of temperature, salinity, and pressure. I Cs,i = concentración de saturación, mg/L; Ki = "densidad" del gas, g/L, para O2 y para CO2; bi = coeficiente de Bunsen, L/L-atm; Xi = fracción molar en la fase gaseosa; PBP = presión barométrica, mmHg; Pwv = presión de vapor del agua, mmHg

11 Principios básicos - solubilidad de oxígeno
Situación XO2 PBP Pwv Cs,O2 Nivel del mar, aire, FW, 15C 0.209 760 12.79 10.072 Nivel del mar, aire, FW, 25C 23.77 8.244 This and the following slides illustrate how various factors can affect the saturation concentration of oxygen in water. The impact of temperature is illustrated here: as temperature rises the saturation concentration decreases. FW=agua dulce; SW= agua de mar. Unidades: XO2, fracción por volumen; presión, mmHg; Cs,O2, mg/L. Ref: Colt, J. 1984

12 Principios básicos - solubilidad: equilibrio entre la fase gaseosa y el agua
Fracción molar presión fase gaseosa Saturation depends on the gas phase or atmosphere that is in direct contact with the water. If water sits in an open container, the gas phase is the same as the atmosphere at the site. If water comes in contact with a pure oxygen atmosphere in an oxygenation device, then the gas phase would be a pure oxygen atmosphere and the saturation concentration in the device would be determined by the pure oxygen atmosphere. Similarly if the system is pressurized, etc. Temperatura salinidad presión agua

13 Principios básicos - solubilidad de oxígeno
Situación XO2 PBP Pwv Cs,O2 Nivel del mar, aire, FW, 15C 0.209 760 12.79 10.072 Nivel del mar, aire, SW, 15C 12.55 8.129 The impact of salinity is illustrated here: as salinity increases, saturation concentration decreases. FW=agua dulce; SW= agua de mar. Unidades: XO2, fracción por volumen; presión, mmHg; Cs,O2, mg/L. Ref: Colt, J. 1984

14 Principios básicos - solubilidad de oxígeno
Situación XO2 PBP Pwv Cs,O2 Nivel del mar, aire, FW, 15C 0.209 760 12.79 10.072 1600 m, aire, FW, 15C 631 8.328 The impact of barometric pressure or elevation is illustrated here. As the site's elevation above sea level increases, the saturation concentration decreases. FW=agua dulce; SW= agua de mar. Unidades: XO2, fracción por volumen; presión, mmHg; Cs,O2, mg/L. Ref: Colt, J. 1984

15 Principios básicos - solubilidad de oxígeno
Situación XO2 PBP Pwv Cs,O2 Nivel del mar, aire, FW, 15C 0.209 760 12.79 10.072 Nivel del mar, O2 puro, FW, 15C 1.00 48.19 Exposing the water to a pure oxygen atmosphere can have dramatic impact on saturation concentration, increasing it almost five fold. FW=agua dulce; SW= agua de mar. Unidades: XO2, fracción por volumen; presión, mmHg; Cs,O2, mg/L. Ref: Colt, J. 1984

16 Principios básicos - solubilidad de oxígeno
Situación XO2 PBP Pwv Cs,O2 Nivel del mar, aire, FW, 15C 0.209 760 12.79 10.072 1 atm*, O2 puro, FW, 15C 1.00 1520 96.38 Pressurizing the system can also increase saturation concentration. This is illustrated here for pure oxygen, but would also happen with air. The risk when this happens with air is that all the gases would increase in saturation, creating conditions of total gas supersaturation when the water is in the culture tanks. * presión relativa (gauge) FW=agua dulce; SW= agua de mar. Unidades: XO2, fracción por volumen; presión, mmHg; Cs,O2, mg/L. Ref: Colt, J. 1984

17 Principios básicos - solubilidad de CO2
Situación XCO2 PBP Pwv Cs,CO2 Nivel del mar, aire, FW, 15C * 760 12.79 0.76 Nivel del mar, aire, FW, 25C 0.57 Carbon dioxide concentrations at saturation are very low, typically much lower than the concentrations observed in RAS. This is due to the low concentration in the air. A small build up of CO2 in the gas phase can have a substantial impact on the saturation concentration in the water and can affect the performance of gas transfer equipment. * valor en el 2006 y aumentando... NOAA, 2006. FW=agua dulce; SW= agua de mar. Unidades: XCO2, fracción por volumen; presión, mmHg; Cs,CO2, mg/L. Ref: Weiss, R.F. 1974

18 Principios básicos - sobresaturación
Sobresaturación puede ser causada por: un aumento de temperatura (calentamiento del agua) Posible problema un aumento de presión (e.g. causado por bombeo) enriquecimiento del gas (e.g. uso de oxígeno puro) Increasing the temperature of water without allowing for gas equilibration can result in gas supersaturation.

19 Principios básicos - sobresaturación
Sobresaturación puede ser causada por: un aumento de temperatura (calentamiento del agua) un aumento de presión (e.g. causada por bombeo) Posible problema enriquecimiento del gas (e.g. uso de oxígeno puro) Introducing gases under pressure can also cause gas supersaturation.

20 Principios básicos - sobresaturación
Sobresaturación puede ser causad por: un aumento de temperatura (calentamiento del agua) un aumento de presión (e.g. causado por bombeo) enriquecimiento del gas (e.g. uso de oxígeno puro) Usado para la inyección de oxígeno puro

21 Principios básicos - O2 puro
O2 puro en el gas aumenta la solubilidad de O2 en el agua Normalmente uno puede tener densidades de peces mas altas que si se usa aire Hay que oxigenar menos agua para añadir una cantidad dada de oxígeno El CO2 puede acumularse cuando se usa O2 puro

22 Principios básicos - fuentes de aire
Sopladores de aire (blowers) Aeration Systems – Air Stones, Packed Towers Sources of Air The standard sources of air in aquaculture are blowers, air pumps, or compressors. The primary differences between them are the pressure requirements and the volume of the discharge. Blowers supply high volumes of air at low pressure, while compressors supply small volumes of high pressure air. In specifying the type of air source required, two design parameters need to be determined: the required pressure and the required air volume. The operating pressure is determined by the requirements to overcome the water pressure at the diffuser’s depth, the pipe friction losses, and the diffuser’s resistance to air flows. For a typical application of air stones in a shallow (1 m or 3 ft) tank, this is about 2 to 3 psi (125 mm Hg). In deeper tanks or with diffusers requiring higher pressures, i.e., those with smaller bubbles or clogged pores, this could be considerably higher. The air volume required is determined by the mass of oxygen required and the overall transfer efficiency of the system. For example, a 9 inch (23 cm) air stone operating in 3 feet (1 m) of water with 0.7 cfm (1.2 m3/h) air supply transfers only lbs/hr (0.25 kg/day) of oxygen. Regenerative blowers are designed to provide large volumes of air at low pressure, typically less than 4 psi (190 mm Hg). They are most commonly used with either air stones or airlift systems. Advantages of regenerative blowers include their low noise levels, reliability, energy efficient motors, and lower comparative cost. Air pumps operate in the mid-range of performance, between blowers and compressors. Compressors are designed for high pressure operations, such as in very deep tanks or where long airlines are required.

23 Principios básicos - fuentes de oxígeno
Oxygen Transfer Systems Oxígeno - generación local - O2 liquido Sources of Oxygen In aquaculture, three sources of oxygen are commonly used: high-pressure oxygen gas, liquid oxygen (LOX), and on-site oxygen generations. To insure availability and as backup, usually at least two sources are available at most facilities. High pressure oxygen gas is easily available in cylinders containing from 100 to 250 ft3 (3 to 7 m3) of gas at 2550 psi (170 atmospheres of pressure). A number of cylinders can be connected together using commercially available manifolds to increase the total capacity. Due to their cost and limited capacity, oxygen cylinders are normally used only as emergency backup systems.

24 Principios básicos - fuentes de oxígeno
O2 puro o enriquecido puede ser producido localmente usando equipos de absorción por cambios de presión (pressure swing absorption PSA) : pureza del 85 al 95% se necesita una unidad de PSA secadora de aire compresor para producir aire a 90 a 150 psi generador de emergencia consume ≈ 1.1 kWh por kg O2 producido Oxygen can be generated on-site using either a pressure swing adsorption (PSA) or a vacuum swing adsorption (VSA) unit. In both cases, a molecular sieve material is used to selectively adsorb or absorb nitrogen from the air, producing an oxygen-enriched gas. Commercially available units can produce anywhere from 1 to 30 lbs (0.5 to 14 kg) of oxygen per hour at from 10 to 50 psi (0.7 to 3.3 atmospheres). A source of dry, filtered air at 90 to 150 psi (6.0 to 10.0 atmosphere) is required to produce an oxygen stream that is from 85–95% pure. PSA and VSA units operate on a demand basis and produce oxygen only when needed. They have proven to be very reliable and require little maintenance. However, they are both expensive in terms of capital and operationally expensive, due to the compressed air requirements. Also, since they require electrical power, some other source of oxygen is needed in the event of power failures or else the facility must be equipped with large backup generators and transfer switches.

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26 Principios básicos - fuentes de oxígeno
O2 puro o enriquecido puede comprarse en forma liquida (LOX): pureza del 98 al 99% la inversión y el riesgo son menores que con PSA el precio del LOX depende mucho de las condiciones locales ya que el transporte es un factor muy importante del costo hay oxígeno disponible aun si falta la electricidad In many areas, liquid oxygen is commercially available in bulk and can readily be transported and stored in on-site Dewar’s type storage containers. At one atmosphere, liquid oxygen boils at F ( C), thus special insulated cryogenic containers are required for storage. These containers range in size from 30 gal (0.11 m3 liquid) to a much as 10,000 gal (38 m3 liquid), and are usually rented or leased from the suppliers, although the smaller units can be purchased. One gallon of liquid oxygen is equal to 115 ft3 (3.26 m3) of gaseous oxygen. The maximum gas pressure in these containers is in the range of 150 to 200 psi (11.7 atmospheres). Prior to its use, the LOX is vaporized by directing it through heat exchanger coils. A liquid oxygen supply system will consist of a storage tank, vaporizer, filters, and pressure regulators. The economics of LOX use are dependent upon the transport cost, and the reduced capital and maintenance cost as compared to pressure swing adsorption (PSA) systems. In general, a LOX system is very reliable, operating even during power failures. Failures on farms using LOX systems as backup to power outage are caused by under-sizing the LOX system in the first place or unanticipated severe weather conditions that extend longer than predicted. Carefully consider your risks for such cases and size your LOX system with these potential dangers in mind. As a minimum, a LOX system should be able to maintain a facility with oxygen for 30 days. Remember that upon the first sign of major weather problems, it is probably prudent to take your fish off of feed, which will lower their oxygen demand dramatically over the next 24 hours.

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28 Transferencia de gases - tasa
Depende de: la diferencia entre la concentración en el agua (Ci) y la concentración de saturación (Cs,i) Si Ci > Cs,i (sobresaturación): el gas i pasa del agua a la "atmósfera": desgasificación Si Ci < Cs,i (subsaturación): el gas i pasa de la "atmósfera" al agua el área de contacto entre el agua y la "atmósfera" Difusividad: turbulencia Gases move into solution or out of solution depending on their concentration with respect to saturation concentration. The speed at which the gases move into or out of solution (rate) decreases as the difference between saturation concentration and the concentration in solution decreases.

29 Transferencia de gases - tasa
Depende de: la diferencia entre la concentración en el agua (Ci) y la concentración de saturación (Cs,i) el área de contacto entre el agua y la "atmósfera" aumenta esparciendo el agua en el aire o creando pequeñas burbujas Difusividad: turbulencia

30 Transferencia de gases - tasa
Depende de: la diferencia entre la concentración en el agua (Ci) y la concentración de saturación (Cs,i) el área de contacto entre el agua y la "atmósfera" Difusividad: turbulencia aumentar la turbulencia In designing and operating aeration equipment one tries to take advantage of the factors that result in higher transfer rates within the limitations imposed by the system and energy considerations.

31 Transferencia de gases - equipo
Fase líquida continua (burbujas en el agua) Difusores de burbujas Tubos U Conos de oxigenación Aspiradores/inyectores de oxígeno ...

32 Transferencia de gases - equipo
Difusores muy poco eficientes (eficiencia de transferencia normal <10%) útiles para oxigenación de emergencia a veces se usan con bombas airlift Due to their low absorption efficiency, the use of diffusers or air stones have been limited mainly to emergency oxygenation and fish live-haul systems. Although some of the recent fine-bubble diffusers (bubbles 100 to 500 microns) perform well in deep tanks (50% oxygen transfer efficiency), they require a high pressure source of oxygen (25–50 psi) and are subject to both chemical and organic fouling.

33 Transferencia de gases - equipo
Tubo U The U-tube aerator operates by increasing the gas pressure and solubility, thus increasing the overall gas transfer rate. It consists of either two concentric pipes or two pipes in a vertical shaft 30 to 150 ft (9 to 45 m) deep. Oxygen is added at the upper end of the down-leg of the U-tube and as the water/gas moves downward through the contact loop, an increase in hydrostatic pressure increase the oxygen transfer rate. The overall oxygen transfer efficiency is a function of the depth of the U-tube, inlet gas flow rate, water velocity, diffuser depth and inlet DO concentration. Concentrations of dissolved oxygen ranging from 20–40 mg/L can be achieved, but the overall oxygen transfer efficiency is only 30–50%. Off-gas recycling can improve the absorption efficiency to 55–80%. Two advantages of the U-tube are the low hydraulic head requirements that allow operation with no external power if sufficient head is available, and that it can be used with water containing high levels of particulates or organics. Its chief disadvantages are that it does not vent off gasses such as nitrogen or carbon dioxide very efficiently and construction costs can be high, particularly if bedrock is present.

34 Transferencia de gases - equipo
Tubo U velocidad del agua hacia abajo: 2 a 3 m/s profundidad usual > 10 m no elimina ni el N2 ni el CO2 pueden obtenerse concentraciones de oxígeno >> 40 mg/L eficiencia de transferencia ~ % el costo de bombeo es bajo debido a una baja pérdida hidráulica el costo de construcción depende del sitio el flujo de gas debe ser < 25 % del flujo de agua U-tubes are designed for flows where the downflow velocity is between 1.8 to 3.0 m/s. A potential problem with U-tubes is that if too much oxygen is added a gas bubble blockage can occur that results in flow interruption. This will tend to happen if gas-liquid ratios exceed 25%.

35 Transferencia de gases - equipo
Cono de oxigenación The aeration cone, bicone, or downflow bubble-contact aerator consists of a cone-shaped cylinder or a series of pipes with reducing diameters. Water and oxygen enter at the top of the cone, flow downward, and out. As the cone’s diameter increases, the water velocity decreases, until the downward velocity of the water equals the upward buoyant velocity of the bubbles. Thus, the bubbles are held in suspension, until they dissolve into the water. The performance of aeration cones is determined by gas and water flow rates, influent DO concentration, cone geometry and operating pressure. Absorption efficiency range from 95–100% with effluent concentrations from 30 to 90 mg/L. Commercial units are available that transfer from 0.4 to 10.8 lbs of oxygen per hour (0.2 to 4.9 kg/hr) at 25 mg/L, at flow rates from 45 to 600 gpm (170 to 2,300 Lpm).

36 Transferencia de gases - equipo
Cono de oxigenación muy común en Europa resistente a sólidos pueden obtenerse concentraciones de oxígeno >> 40 mg/L la eficiencia de transferencia se acerca al 100 % no elimina ni el N2 ni el CO2

37 Transferencia de gases - equipo
Aspiración/inyección de oxígeno Oxygen Injection The most widely used form of oxygen injection takes advantage of the increased pressure available when pumping water. Oxygen is injected though a venturi nozzle or orifice, creating a fine bubble suspension in the pressurized line. Pressures of 30–235 psi (2 to 22 atmospheres) are needed to achieve satisfactory absorption, with contact times of 6–12 seconds. Absorption efficiency ranges from 15 to 70% with effluent DO concentration from 30–50 mg/L

38 Transferencia de gases - equipo
Fase gaseosa continua (gotas de agua en el aire) columnas de aireación con o sin relleno (PCA) oxigenadores de secciones múltiples y pérdida hidráulica baja (Multi-staged low head oxygenators, LHO) ...

39 Transferencia de gases - equipo
Columnas de aireación (PCA) Gas out Water in Gas in Water out

40 Transferencia de gases - equipo
Columnas de aireación con o sin relleno comportamiento predecible pueden ser resistentes a sólidos pueden usarse con aire u oxígeno pueden eliminar el N2 y el CO2 si se usan con aire pueden ser presurizadas la eficiencia de transferencia puede ser de cerca al 100%

41 Transferencia de gases - equipo
Oxigenadores de pérdida hidráulica baja - LHO O2 in off-gas Low Head Oxygenators (LHO) are being used more frequently, particularly because of their adaptability to high flows using minimal hydraulic head, hence their name Low Head Oxygenator. The original LHO design was developed and patented by Watten (1989). LHO’s vary in configuration, but all are fundamentally similar in operation. These units consist of a distribution plate positioned over multiple (5 to 10) rectangular chambers. Water flows over the dam boards at the end of a raceway or is pumped upwards from a fish tank, through the distribution plate, and then falls through the rectangular chambers. These chambers provide the gas-liquid interface needed for mixing and gas transfer. The streams of falling water impact a collection pool at the bottom of each chamber where the effluent water flows away from each chamber. All of the pure oxygen is introduced into the outer or first rectangular chamber. The mixture of gases in the first chamber passes sequentially through the remaining chambers. The gaseous mixture will decrease in oxygen concentration from chamber to chamber as the oxygen is absorbed. Finally the gaseous mixture will exit from the last chamber. This gas is referred to as off-gas. Each of the rectangular chambers is gas tight and the orifices between the chambers are sized and located to reduce back-mixing between chambers. sump tank

42 Transferencia de gases - equipo
LHO puede ser muy eficaces para añadir O2 con una caída de agua pequeña remueve N2 (pero no CO2) mientras añade O2 la relación entre el volumen de flujo de oxígeno y el de agua (G:L) es de 0.5-2% la eficiencia de transferencia disminuye para G:L>2% "compacto" y puede combinarse con una PCA para desgasificación de CO2

43 Transferencia de gases - equipo
CO2 Stripping A common design is to place a CO2 stripping tower directly above an LHO and allow the water to cascade down. LHO

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45 Principios básicos - CO2
El CO2 hace parte del sistema carbonato y su concentración depende de:: alcalinidad (Alk: meq/L, mg/L as CaCO3) carbón carbonato total (carbón inórganic disuelto) (CTCO3: mmol/L) pH temperatura salinidad An additional complication when looking at CO2, relative to other gases, is that it is part of the carbonate chemical equilibrium system. As such, the concentration in solution is governed not only by gas solubility and transfer processes but also by water pH and other parameters.

46 Principios básicos - CO2
El sistema carbonato H2CO3*  HCO3– + H+ Ka,1 HCO3–  CO3= + H+ Ka,2 donde: [H2CO3*] = [H2CO3] + [CO2] = "CO2 libre" These are the species of the carbonate system: carbonic acid, bicarbonate ion, and carbonate ion. The Ks are the equilibrium constants for the reactions and depend on temperature and salinity of the water. The concentration of carbon dioxide one normally uses is in fact the "free CO2" concentration and includes not only CO2 but also carbonic acid or H2CO3.

47 Principios básicos - CO2
[H2CO3*] = aH2CO3* . CTCO3 o donde: These are some of the equations and definitions one can use to calculate carbon dioxide concentration. The alkalinity definition presented here includes only the carbonate, bicarbonate, hydroxyl and hydrogen terms. I aquaculture waters, contributions by ammonia and phosphate may also be significant. Similarly, in sea water one should also take into account the contribution by boron. Alkc = [HCO3–] + 2[CO3=] + [OH–] – [H+]

48 Principios básicos - CO2
lo que significa que: As pH increases the proportion of the dissolved inorganic carbon that is present as "free CO2" decreases. Therefore, one can change the concentration of "free CO2" by adjusting the pH and not change the concentration of dissolved inorganic carbon present. se puede cambiar la concentración de CO2 libre cambiando el pH

49 Principios básicos - CO2
mmol/L meq/L Para agua dulce a 25 °C

50 Principios básicos - CO2
Se puede reducir su concentración por medio de aireación o aumentando el pH

51 Principios básicos - CO2
Si se reduce por aireación (desgasificación) aumenta el pH disminuye la concentración de CTCO3 no cambia la alcalinidad

52 Desgasificación La alcalinidad no cambia 100 CARBON DIOXIDE (mg/L) pH
8 7 6 25 50 75 100 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 pH CARBON DIOXIDE (mg/L) Alkalinity CtCO3 meq/L mmol/L La alcalinidad no cambia

53 Principios básicos - CO2
Si se reduce al añadir una base y aumentar el pH: la aH2CO3* disminuye al aumentar el pH la concentración de CTCO3 no cambia la alcalinidad aumenta debido a la introducción de la base

54 Introducción de una base fuerte (e.g. NaOH):
8 7 6 25 50 75 100 0.25 0.5 1.0 2.0 3.0 4.0 pH CARBON DIOXIDE (mg/L) Alkalinity CtCO3 meq/L mmol/L El CTCO3 no cambia

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56 Principios de diseño Oxigenación (gO2/d) y reducción de CO2 (gCO2/d) necesarias, dependen de: alimento (galimento/gpez/d) fisiología (gO2/galimento, mgO2/L, gCO2/galimento, mgCO2/L) balances de masa, tasa de recambio del agua, otros procesos método de tratamiento? configuración y sitio en la secuencia de unidades de tratamiento cálculos preliminares detalles

57 Principios de diseño Fisiología
Datos sobre el consumo de O2 y la producción de CO2 pueden ser poco comunes, especialmente para peces en condiciones de cultivo si no existe información detallada, use valores “genéricos”, cómo: kg O2/kg alimento 1 kg O2/kg alimento cuociente de respiración de 1mol CO2/mol O2

58 Principios de diseño Fisiología
Datos sobre el consumo de O2 y la producción de CO2 pueden ser poco comunes, especialmente para peces en condiciones de cultivo si no existe información detallada, use valores “genéricos”, cómo: kg O2/kg alimento si los sólidos son retirados y la demanda de oxígeno del biofiltro es satisfecha de otra manera 1 kg O2/kg alimento cuociente de respiración de 1mol CO2/mol O2

59 Principios de diseño Fisiología
Datos sobre el consumo de O2 y la producción de CO2 pueden ser poco comunes, especialmente para peces en condiciones de cultivo si no existe información detallada, use valores “genéricos”, cómo: kg O2/kg alimento hasta 1 kg O2/kg alimento si los sólidos se acumulan en el sistema y la demanda de oxígeno del biofiltro no se suministra de otra manera cuociente de respiración de 1mol CO2/mol O2

60 Principios de diseño Fisiología
Datos sobre el consumo de O2 y la producción de CO2 pueden ser poco comunes, especialmente para peces en condiciones de cultivo si no existe información detallada, use valores “genéricos”, cómo: kg O2/kg alimento 1 kg O2/kg alimento valores de consumo de oxígeno y un cuociente de respiración de 1 mol de CO2 producido/mol de O2 consumido, o 1.4 kg de CO2/kg de O2

61 Principios de diseño método de tratamiento?
Oxigenación (gO2/d) y reducción de CO2 (gCO2/d) necesarias método de tratamiento? para O2: aireación, oxigenación, ... para CO2: desgasificación, uso de base configuración y sitio en la secuencia de unidades de tratamiento cálculos preliminares detalles

62 Principios de diseño Oxigenación (gO2/d) y reducción de CO2 (gCO2/d) necesarias método de tratamiento? configuración y sitio en la secuencia de unidades de tratamiento configuración del sistema secuencia cálculos preliminares detalles

63 Principios de diseño cálculos preliminares
Oxigenación (gO2/d) y reduccion de CO2 (gCO2/d) necesarias método de tratamiento? configuración y sitio en la secuencia de unidades de tratamiento cálculos preliminares O2: caudales, concentraciones, consumo de oxígeno, ... CO2: caudales, concentraciones, consumo de productos químicos, ventilación, ... detalles

64 Principios de diseño detalles
Oxigenación (gO2/d) y reducción de CO2 (gCO2/d) necesarias método de tratamiento? configuración y sitio en la secuencia de unidades de tratamiento cálculos preliminares detalles equipo, diseño, alarmas, sistemas de emergencia

65 Principios de diseño - precauciones
Use valores altos de G:L para la desgasificación y bajos para la oxigenación G: caudal de gas (L/min) L: caudal de agua (L/min) No use aire a presión Escoja cuidadosamente las bases teniendo en cuenta la química del agua a ser tratada Tenga en cuenta fluctuaciones en las tasas metabólicas

66 Principios de diseño - precauciones
Use valores altos de G:L para la desgasificación y bajos para la oxigenación No use aire a presión puede causar sobresaturación Escoja cuidadosamente las bases teniendo en cuenta la química del agua a ser tratada Tenga en cuenta fluctuaciones en las tasas metabólicas

67 Principios de diseño - precauciones
Use valores altos de G:L para la desgasificación y bajos para la oxigenación No use aire a presión Escoja cuidadosamente las bases teniendo en cuenta la química del agua a ser tratada cambios de pH cambios de alcalinidad y carbón carbonato total Tenga en cuenta fluctuaciones en las tasas metabólicas

68 Principios de diseño - precauciones
Use valores altos de G:L para la desgasificación y bajos para la oxigenación No use aire a presión Escoja cuidadosamente las bases teniendo en cuenta la química del agua a ser tratada Tenga en cuenta fluctuaciones en las tasas metabólicas diseñe para tasas promedio e incluya un factor de seguridad diseñe para responder a los cambios de las tasas diseñe para las tasas pico

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70 Principios de diseño - configuración
O2 añadido y N2 y CO2 removidos del agua de recambio Entrada Salida O2 N2 y CO2 Útil para añadir O2 y reducir concentraciones excesivas de N2 y CO2 en el agua de recambio

71 Principios de diseño - configuración
Aumento de O2 y reducción de CO2 en el agua recirculada Entrada Salida O2 y/o transformación de CO2 debido al uso de bases Remoción de CO2 por desgasificación

72 Principios de diseño - configuración
Entrada Salida O2 y/o transformación de CO2 debido al uso de bases Remoción de CO2 por desgasificación

73 Principios de diseño - configuración
Otro tratamiento o Entrada Salida O2 y/o transformación de CO2 debido al uso de bases Remoción de CO2 por desgasificación

74 Principios de diseño - configuración
Entrada Salida Otro tratamiento O2 y/o transformación de CO2 debido al uso de bases Remoción de CO2 por desgasificación

75 Retos Fisiología Tecnología tasas metabólicas
concentraciones "seguras", especialmente para el CO2 consecuencia de condiciones no-óptimas Tecnología reducir costos mejorar las tecnologías de control de CO2 mejorar los métodos para medir la concentración de CO2

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