Calculadora de Temps de Detenció - Eina de Tractament d'Aigua i TRH

Una calculadora del temps de retenció determina quant de temps roman un líquid, habitualment aigua o aigües residuals, dins d’un tanc, una bassa o una altra estructura de contenció. Funciona dividint el volum de l’estructura pel cabal que hi circula. El resultat s’anomena temps de retenció, o temps de retenció hidràulica (HRT), i s’utilitza en el tractament de l’aigua, el tractament d’aigües residuals i la gestió de les aigües pluvials.

Què és el temps de retenció?

El temps de retenció és el temps mitjà que una partícula d’aigua passa dins d’un tanc o una bassa abans de sortir-ne. Els enginyers també l’anomenen temps de permanència o temps de residència. És igual al volum de la bassa dividit pel cabal de l’aigua que hi circula.

La fórmula pressuposa un cas ideal. L’aigua es mou en ordre, com els cotxes en un túnel d’un sol carril (anomenat flux pistó), o bé l’aigua nova es barreja uniformement amb tot el que ja hi ha a dins (anomenat flux de mescla completa). Els tancs reals rarament coincideixen exactament amb cap dels dos casos. L’aigua pot prendre una drecera entre l’entrada i la sortida, un problema anomenat curtcircuit hidràulic. Algunes cantonades del tanc gairebé no tenen moviment; s’anomenen zones mortes. Per això, el temps que l’aigua passa realment dins d’un tanc sovint és més curt que el temps de retenció calculat.

Fórmula del temps de retenció

La fórmula bàsica és:

Temps de retenció (t) = Volum (V) ÷ Cabal (Q)

• t = temps de retenció, habitualment en hores
• V = volum del tanc o de la bassa
• Q = cabal que travessa el tanc o la bassa

El volum i el cabal han d’utilitzar unitats compatibles abans de fer la divisió. Aquesta calculadora fa la conversió automàticament. Les unitats compatibles són:

Volum: metres cúbics (m³), litres (L), galons líquids dels EUA (gal)

• 1 m³ = 1.000 L
• 1 gal = 3,785411784 L exactament, de manera que 1 m³ ≈ 264,17 gal

Cabal: metres cúbics per hora (m³/h), litres per minut (L/min), galons líquids dels EUA per minut (gal/min)

• 1 m³/h ≈ 16,67 L/min
• 1 m³/h ≈ 4,40 gal/min

Temps: hores, minuts, segons

• 1 hora = 60 minuts = 3.600 segons

Com calcular el temps de retenció

1. Introduïu el volum del tanc o de la bassa i seleccioneu-ne la unitat.
2. Introduïu el cabal que travessa el tanc i seleccioneu-ne la unitat.
3. Seleccioneu la unitat del resultat: hores, minuts o segons.
4. La calculadora converteix el volum a metres cúbics i el cabal a metres cúbics per hora; després divideix el volum pel cabal per obtenir el temps de retenció.

Exemple resolt

Exemple 1: bassa de contacte amb clor

Una planta de tractament d’aigua té una bassa de contacte amb clor amb un volum de 500 m³. L’aigua hi circula a 100 m³/h.

Temps de retenció = 500 m³ ÷ 100 m³/h = 5 hores

Exemple 2: unitats mixtes

Un tanc conté 5.000 litres, i l’aigua hi entra a 250 litres per minut.

Primer, convertiu-ho a metres cúbics i metres cúbics per hora:

• 5.000 L = 5 m³
• 250 L/min × 0,06 = 15 m³/h

Temps de retenció = 5 m³ ÷ 15 m³/h = 0,33 hores, o 20 minuts

Exemple 3: galons

Un sistema de filtració de piscina conté 50.000 galons (190.000 L), amb un cabal de 100 galons (380 L) per minut.

Convertiu-ho a metres cúbics i metres cúbics per hora:

• 50.000 gal × 0,003785411784 ≈ 189,27 m³
• 100 gal/min × 0,22712470704 ≈ 22,71 m³/h

Temps de retenció = 189,27 m³ ÷ 22,71 m³/h ≈ 8,33 hores

On s’utilitza el temps de retenció

Tractament de l’aigua. El temps de retenció controla durant quant de temps l’aigua està en contacte amb un desinfectant com el clor. Organismes reguladors com l’Agència de Protecció Ambiental dels EUA estableixen temps mínims de contacte perquè els patògens quedin inactivats abans que l’aigua tractada arribi als consumidors. Les basses de sedimentació utilitzen temps de retenció més llargs, sovint de diverses hores, per permetre que les partícules en suspensió es dipositin.

Tractament d’aigües residuals. Els processos de tractament biològic, com els sistemes de fangs activats, necessiten prou temps de retenció perquè els microorganismes descomponguin la matèria orgànica. Aquest temps de retenció hidràulica és diferent del temps de retenció dels sòlids (SRT), que mesura quant de temps romanen els mateixos microorganismes dins del sistema. El SRT sol ser molt més llarg que el temps que hi passa l’aigua.

Gestió de les aigües pluvials. Les basses de laminació retenen l’escorrentia després de les tempestes perquè els sediments i els contaminants es puguin dipositar abans d’alliberar l’aigua. Un temps de retenció més llarg generalment elimina més partícules fines, però també requereix una bassa més gran.

Altres sistemes. El temps de retenció també s’aplica als reactors químics, als separadors d’oli i aigua i als aiguamolls construïts, així com a qualsevol sistema en què un volum fix processi un flux continu.

Errors habituals

• Utilitzar el cabal mitjà en lloc del cabal màxim. Una bassa ha de proporcionar prou temps de retenció amb el cabal màxim, no només en condicions habituals.
• Ignorar el curtcircuit hidràulic. Les basses reals sovint proporcionen un temps de retenció efectiu inferior al valor calculat perquè el flux no es distribueix uniformement pel tanc.
• Confondre les unitats de temps. Confondre minuts amb hores canvia el resultat per un factor de 60.
• Utilitzar el volum brut en lloc del volum net. Els equips, els envans i els sediments acumulats redueixen l’espai realment disponible per a l’aigua.

Preguntes més freqüents

Què és el temps de retenció en el tractament de l’aigua? El temps de retenció és el temps mitjà que l’aigua passa dins d’un tanc o una bassa, i es calcula dividint el volum pel cabal. Indica si un procés, com la desinfecció o la sedimentació, té prou temps per funcionar.

El temps de retenció és el mateix que el temps de residència? Els termes sovint s’utilitzen indistintament. Alguns enginyers fan servir «temps de retenció» per al valor teòric calculat i «temps de residència» per indicar quant de temps roman realment l’aigua, tenint en compte el curtcircuit hidràulic i les zones mortes.

Per què és important el temps de retenció? Molts processos de tractament necessiten un temps mínim per funcionar. El clor necessita temps de contacte per inactivar els patògens. Les partícules necessiten temps per sedimentar. Els microorganismes necessiten temps per consumir la matèria orgànica. Els organismes reguladors estableixen temps mínims de retenció per a diversos d’aquests processos.

El temps de retenció pot ser massa llarg? Sí. Un temps de retenció excessiu pot permetre el creixement d’algues en basses obertes, malgastar energia en una aeració innecessària i augmentar els costos de construcció a causa de tancs sobredimensionats.

Què fa que el temps de retenció real d’un tanc sigui diferent del valor calculat? El curtcircuit hidràulic, les zones mortes, l’acció del vent sobre les basses obertes i l’estratificació de la temperatura poden fer que el temps de retenció efectiu sigui més curt que el valor calculat.

Quin galó utilitza la calculadora? El galó líquid dels EUA, que equival exactament a 3,785411784 litres. El galó imperial utilitzat al Regne Unit és més gran, 4,54609 litres, i no és una de les opcions.

Quina unitat de temps hauria d’utilitzar? Els processos ràpids, com la mescla ràpida, normalment es mesuren en segons o minuts. La sedimentació i el tractament biològic normalment es mesuren en hores. Els processos lents, com la digestió anaeròbia, es mesuren en dies.