{"id":132003,"date":"2014-04-09T14:50:12","date_gmt":"2014-04-09T13:50:12","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/?p=132003"},"modified":"2014-04-09T14:50:45","modified_gmt":"2014-04-09T13:50:45","slug":"metodologia-de-superficies-de-respuesta-gran-alternativa-para-optimizar-el-tratamiento-de-aguas-residuales-industriales","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2014\/04\/09\/132003","title":{"rendered":"Metodolog\u00eda de Superficies de Respuesta, gran alternativa para optimizar el tratamiento de aguas residuales industriales."},"content":{"rendered":"<p style=\"text-align: justify;\">La investigaci\u00f3n experimental requiere siempre la realizaci\u00f3n de ensayos o experimentos y consecuentemente llevan asociada el coste de dichos ensayos. Cuando los costes experimentales son bajos la planificaci\u00f3n y optimizaci\u00f3n del n\u00famero de ensayos a realizar no resulta especialmente cr\u00edtica. Sin embargo, a medida que aumenta el n\u00famero de experimentos los costes de los procesos pueden dispararse. Adem\u00e1s, en el caso de las aguas residuales industriales resulta esencial la optimizaci\u00f3n de los procesos de tratamiento. La Metodolog\u00eda de Superficies de Respuesta (RSM) es un conjunto de t\u00e9cnicas matem\u00e1ticas utilizadas en el tratamiento de problemas en los que una respuesta de inter\u00e9s est\u00e1 influida por varios factores de car\u00e1cter cuantitativo. El prop\u00f3sito inicial de estas t\u00e9cnicas es dise\u00f1ar un experimento que proporcione valores razonables de la variable respuesta y, a continuaci\u00f3n, determinar el modelo matem\u00e1tico que mejor se ajusta a los datos obtenidos. El objetivo final es establecer los valores de los factores que optimizan el valor de la variable respuesta.<\/p>\n<p><span style=\"color: #993300;\">[Grupo Ingenier\u00eda Qu\u00edmica. UAM]<\/span><\/p>\n<p><!--more--><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Entre las distintas alternativas que se pueden desarrollar para optimizar los procesos de tratamiento de aguas residuales, la metodolog\u00eda de superficies de respuesta (RSM) destaca por su gran utilidad. Se trata de una colecci\u00f3n de t\u00e9cnicas de dise\u00f1o experimental, m\u00e9todos de regresi\u00f3n y optimizaci\u00f3n de procesos. La base est\u00e1 en encontrar niveles \u00f3ptimos de un factor sobre una respuesta. Se hacen pocos experimentos y se enfoca la atenci\u00f3n sobre los niveles donde la respuesta es \u00f3ptima. El prop\u00f3sito inicial de esta t\u00e9cnica es dise\u00f1ar un experimento que proporcione valores razonables de la variable respuesta y, a continuaci\u00f3n, determinar el modelo matem\u00e1tico que mejor se ajusta a los datos obtenidos. El objetivo final es establecer los valores de los factores que optimizan el valor de la variable respuesta. En definitiva, con la RSM\u00a0 se pretende localizar las condiciones \u00f3ptimas de operaci\u00f3n del proceso. Este tipo de t\u00e9cnica se puede aplicar, por ejemplo, para el tratamiento de un efluente procedente del lixiviado de un vertedero mediante procesos electroqu\u00edmicos. Entre los factores que influyen en las caracter\u00edsticas del lixiviado de un vertedero (precipitaci\u00f3n, variaciones clim\u00e1ticas, tipo y composici\u00f3n de los residuos, etc.), la edad del mismo desempe\u00f1a un papel fundamental. Los lixiviados procedentes de un vertedero joven se caracterizan por altos valores de DBO (4.000-13.000 mg\/L) y DQO (30.000-60.000 mg\/L) y elevada biodegradabilidad (DBO<sub>5<\/sub>\/DQO entre 0,4 y 0,7). Por encima de 10 a\u00f1os, se trata de un vertedero viejo con lixiviados estabilizados que presentan DQO y DBO relativamente bajas (menos de 4 g\/L), baja biodegradabilidad (DBO\/DQO menor de 0,1) y compuestos de elevado peso molecular. De forma general, los lixiviados de los vertederos contienen grandes cantidades de materia org\u00e1nica, donde los constituyentes de tipo h\u00famico son un grupo importante, amonio, metales pesados, compuestos organoclorados y sales inorg\u00e1nicas. Asimismo, los ensayos de toxicidad realizados confirman el potencial riesgo de este tipo de efluentes (Bernard et al., 1997). Se trata, por tanto, de un tipo de efluentes con caracter\u00edsticas muy complejas y cuyo tratamiento necesita ser optimizado de la mejor manera posible.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Para optimizar las condiciones del tratamiento electroqu\u00edmico de un lixiviado de vertedero se puede utilizar, por ejemplo, el dise\u00f1o de Box-Behnken que es un tipo de RSM. Los dise\u00f1os de Box-Behnken parten siempre de tres niveles en cada variable. Su algoritmo de generaci\u00f3n de experimentos consiste en plantear dise\u00f1os factoriales completos a dos niveles (Tomando el nivel alto y el bajo) entre parejas de variables, manteniendo el resto de variables en su nivel intermedio. Adem\u00e1s se realizan tres r\u00e9plicas del punto central (con todas las variables en nivel intermedio) [1]. La superficie de respuesta que se obtiene se visualiza en un espacio tridimensional en el que la tercera dimensi\u00f3n representa, en este caso, la eliminaci\u00f3n de materia org\u00e1nica obtenida sobre el plano bidimensional definido por las combinaciones de los niveles de los dos factores seleccionados, densidad de corriente y dosis de electrolito. En la Figura 1 se observa la superficie de respuesta obtenida para el tratamiento electroqu\u00edmico de los efluentes procedente del lixiviado de vertederos.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2014\/04\/Fig1_UAM_marzo.jpg\"><img decoding=\"async\" class=\"aligncenter size-full wp-image-132004\" title=\"Fig1_UAM_marzo\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2014\/04\/Fig1_UAM_marzo.jpg\" alt=\"\" width=\"448\" height=\"290\" srcset=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2014\/04\/Fig1_UAM_marzo.jpg 448w, https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/files\/2014\/04\/Fig1_UAM_marzo-300x194.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 448px) 100vw, 448px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><strong>Figura 1.<\/strong> Superficie de respuesta obtenida para la eliminaci\u00f3n de carbono org\u00e1nico total.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">La aplicaci\u00f3n de esta metodolog\u00eda permitir\u00eda, por tanto, optimizar el tratamiento del lixiviado de vertederos mediante el an\u00e1lisis de la influencia que tienen las distintas variables sobre la respuesta a la eliminaci\u00f3n de materia org\u00e1nica. As\u00ed, en la superficie de respuesta de la Figura 1, el proceso est\u00e1 tanto m\u00e1s optimizado cuanto m\u00e1s nos acercamos al color rojo.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Referencias:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">[1] http:\/\/www.uclm.es\/actividades\/2010\/CongresoIM\/pdf\/cdarticulos\/232.pdf<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">\n<p style=\"text-align: justify;\">\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>La investigaci\u00f3n experimental requiere siempre la realizaci\u00f3n de ensayos o experimentos y consecuentemente llevan asociada el coste de dichos ensayos. Cuando los costes experimentales son bajos la planificaci\u00f3n y optimizaci\u00f3n del n\u00famero de ensayos a realizar no resulta especialmente cr\u00edtica. Sin embargo, a medida que aumenta el n\u00famero de experimentos los costes de los procesos pueden dispararse. Adem\u00e1s, en el caso de las aguas residuales industriales resulta esencial la optimizaci\u00f3n de los procesos de tratamiento. 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