El tiempo de retención es un parámetro clave en el tratamiento de aguas industriales y residuales. Describe el tiempo que un medio -por ejemplo, el agua o las aguas residuales- permanece en un proceso o sistema de tratamiento específico. El tiempo de residencia es decisivo para la eficacia de los procesos químicos, físicos y biológicos, ya que influye directamente en el tiempo de reacción, el tiempo de contacto con sustancias activas o la eficacia de la sedimentación.

En la práctica, el tiempo de retención suele denominarse tiempo de retención hidráulica (TRH) y desempeña un papel decisivo en el diseño de reactores, tanques de sedimentación, módulos de membrana y otros sistemas técnicos.

Definición y cálculo del tiempo de permanencia

El tiempo de permanencia t se calcula a partir de la relación entre el volumen de un sistema V al caudal volumétrico $Q$:

t = V/Q 

• tTiempo de espera (en horas, minutos o segundos)
• VVolumen del reactor, tanque o sistema (en metros cúbicos, m3)
• Q: Caudal volumétrico del medio (en metros cúbicos por hora, m3/h)

Factores que influyen en el tiempo de permanencia:

1. Diseño del sistema:

   • Geometría y tamaño del reactor o tanque.
   • Instalaciones como agitadores o paquetes de láminas.

2. Parámetros de funcionamiento:

   • Caudal y condiciones de entrada.
   • Variabilidad del caudal de aguas residuales o del suministro de agua bruta.

3. Tipo de proceso:

   • Las reacciones químicas, la sedimentación o los procesos de degradación biológica requieren tiempos de retención diferentes.

Importancia del tiempo de retención en la tecnología del agua y las aguas residuales

1. procesos químicos

Precipitación y floculación (sistemas CP)

El tiempo de retención tiene una importancia fundamental en la precipitación química y la posterior floculación en los sistemas de CP. Ambos procesos sirven para convertir los contaminantes disueltos o coloidales en partículas sólidas, que luego pueden eliminarse por sedimentación o filtración.

• Formación y estabilidad de los flóculos:
  La precipitación química, por ejemplo de metales pesados o fosfatos, requiere un tiempo de contacto suficiente con los precipitantes (por ejemplo, sales de hierro o aluminio) para formar compuestos insolubles. Posteriormente, los floculanteshacen que las partículas formadas se agreguen en flóculos más grandes que pueden sedimentarse fácilmente.

  • Si el tiempo de residencia es demasiado corto: la formación de flóculos queda incompleta, lo que reduce la eficacia de la sedimentación y da lugar a un efluente turbio.

• Mezcla óptima:
  La distribución uniforme de los productos químicos en el reactor es esencial. Los agitadores y mezcladores estáticos garantizan que los precipitantes y floculantes tengan tiempo suficiente para hacer efecto.

Neutralización

La neutralización se utiliza para ajustar el valor del pH a un rango específico que se requiere para los procesos posteriores, como la precipitación, los procesos de degradación biológica o la descarga en el sistema de alcantarillado público.

• Tiempo de contacto con ácidos o bases:
  Para ajustar uniformemente el valor de pH del medio, el ácido o la base deben tener tiempo suficiente para mezclarse completamente con el agua o las aguas residuales.

• Influencia del tiempo de residencia en la uniformidad de la reacción:

  • Si los tiempos de permanencia son demasiado cortos, se producen fluctuaciones del pH que pueden perjudicar los procesos posteriores.
  • Un tiempo de permanencia más largo permite una distribución uniforme del pH y evita la sobredosificación localizada de productos químicos.