Calculadora de tiempo de retención hidráulica: tanques, clarificadores y lagunas
Calcula el tiempo de retención hidráulica (TRH) de un tanque, sedimentador, clarificador, laguna o tubería de contacto con su tamaño o volumen y el caudal en cualquier unidad (m³, L/s, m³/h, galones, MGD), con la carga superficial, la carga sobre vertedor, la revisión con caudal pico y unidades en paralelo, el CT de desinfección con los factores de mamparas de la EPA y el caudal admisible.
Cómo funciona
Tiempo de retención = volumen ÷ caudal (× 24 para obtener horas si el caudal es diario); carga superficial = caudal ÷ área superficial; carga sobre vertedor = caudal ÷ longitud del vertedor; velocidad horizontal = caudal ÷ (ancho × profundidad); T₁₀ = tiempo de retención × factor de mamparas; CT = residual (mg/L) × T₁₀ (min)
El tiempo de retención hidráulica (TRH), es decir, cuánto tiempo pasa en promedio el agua dentro de un tanque, es la primera comprobación de cualquier unidad de tratamiento, porque cada proceso necesita un tiempo mínimo de contacto: unos minutos para la mezcla de químicos, 20–60 minutos para la floculación, de dos a cuatro horas para que las partículas sedimenten en un clarificador, horas para que el cloro desinfecte y días en una laguna. Es simplemente volumen entre caudal. Describe el tanque como rectángulo, círculo, tubería o volumen conocido, y escribe el caudal en la unidad que tengas: m³/día, m³/h, L/s, L/min, galones por minuto o MGD. En los sedimentadores importan otras dos relaciones: la carga superficial (velocidad ascensional) que una partícula debe vencer para asentarse y la carga sobre el vertedor de salida, que si es muy alta arrastra el flóculo; en los tanques rectangulares también se muestra la velocidad horizontal media. En «Más opciones» puedes repartir el caudal entre tanques iguales en paralelo, revisar el caudal pico y escribir la longitud real del vertedor. Los tanques reales nunca se comportan como flujo pistón ideal, por eso las normas de desinfección usan el tiempo T₁₀: activa la revisión de CT para multiplicar el tiempo teórico por un factor de mamparas de la EPA (0.1 sin mamparas hasta 1.0 en una tubería) y por el residual de salida, y compararlo con el CT que exige tu autoridad.
Ejemplo resuelto
Un clarificador rectangular de 20 × 8 m y 3.5 m de profundidad (560 m³) trata 4,500 m³/día. El tiempo de retención es 560 ÷ 4,500 × 24 = 2.99 h, la carga superficial es 4,500 ÷ 160 = 28.1 m³/m²/día y la carga sobre el vertedor de extremo (2 × 8 m) es de 281 m³/m/día, algo alta frente al límite habitual de 125–250. Con un factor pico de 2.5, la retención baja a 1.19 h y la carga superficial sube a 70 m/día. Para lograr 2 h de retención, el caudal admisible sería de 6,720 m³/día. Usado como tanque de contacto de cloro con mamparas promedio (0.5) y 1.0 mg/L de residual, T₁₀ = 179 min × 0.5 = 90 min y CT = 90 mg·min/L.
Fuentes: US EPA — Disinfection Profiling and Benchmarking Technical Guidance Manual (baffling factors, CT)
Preguntas frecuentes
¿Qué tiempo de retención necesita una fosa séptica o una laguna?
Las fosas sépticas, de 24 a 48 h; las lagunas facultativas de aguas residuales, de 20 a 40 días; los vasos de detención pluvial se dimensionan por volumen para descargar en 24–72 h.
¿Por qué el tiempo de contacto del cloro se expresa como CT?
Porque la desinfección depende de concentración × tiempo (mg/L·min). Las autoridades usan el T₁₀ (tiempo en que sale el 10% de un trazador) en lugar del TRH teórico. Sin estudio con trazador, la guía de la EPA multiplica el tiempo teórico por un factor de mamparas: 0.1 sin mamparas, 0.3 deficiente, 0.5 promedio, 0.7 superior y 1.0 para flujo pistón en tubería.
¿Cómo se calcula el tiempo de retención hidráulica?
Divide el volumen útil del tanque entre el caudal. Si el caudal está en m³/día, multiplica por 24 para tenerlo en horas: 1,100 m³ con 4,500 m³/día dan 1,100 ÷ 4,500 × 24 = 5.9 h. Si tienes litros por segundo, elige L/s en el menú de unidades y la calculadora hace la conversión.
¿Qué es la carga superficial de un sedimentador?
Es el caudal dividido entre el área de la superficie del agua, en m³/m²/día, y equivale a la velocidad con la que sube el agua. Una partícula sedimenta solo si cae más rápido que esa velocidad. Los valores de diseño típicos con caudal medio son 30–50 m/día en clarificadores primarios y 16–32 m/día en secundarios.
¿Uso el caudal medio o el caudal pico?
Ambos. El tiempo de retención suele especificarse con el caudal medio, pero la carga superficial y el CT de desinfección también deben cumplirse con el caudal pico, cuando la retención es más corta. Escribe el factor pico en «Más opciones» para ver los dos.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.