Calculadora de producción de estruvita
Estimación rápida para recuperación de nutrientes en corrientes con amonio y fosfato.
Supuestos: este cálculo usa estequiometría 1:1:1 (Mg:N:P), sin considerar cinética, pH, iones competidores ni pérdidas por operación.
¿Qué es la estruvita y por qué calcularla?
La estruvita es un cristal de fosfato de amonio y magnesio hexahidratado (MgNH4PO4·6H2O). En plantas de tratamiento de aguas residuales, digestatos y efluentes industriales, su precipitación puede verse como problema (incrustaciones), pero también como oportunidad para recuperar nutrientes y producir un fertilizante de liberación lenta.
Hacer cálculos de estruvita ayuda a responder preguntas prácticas:
- ¿Cuánta estruvita puedo producir por día?
- ¿Qué nutriente está limitando la reacción?
- ¿Cuánto reactivo de magnesio debo dosificar?
- ¿Cuál es el potencial anual de recuperación de N y P?
Base química del cálculo
Reacción simplificada
La reacción ideal se representa de forma simplificada como:
La estequiometría es 1:1:1 en moles (Mg:N:P, cuando N y P están expresados como NH4-N y PO4-P). Por eso, el componente con menor cantidad molar efectiva define la producción máxima teórica.
Masas molares usadas
- Estruvita (MgNH4PO4·6H2O): 245.41 g/mol
- N: 14.007 g/mol
- P: 30.974 g/mol
- MgCl2·6H2O: 203.30 g/mol
Cómo usar esta calculadora
1) Introduce datos de proceso
Ingresa caudal y concentraciones medias (NH4-N y PO4-P). Usa datos representativos y evita valores de un solo día si tu planta varía mucho.
2) Define estrategia de dosificación
La relación Mg:P suele estar entre 1.0 y 1.3 mol/mol en diseño preliminar, dependiendo del control de pH y de la presencia de interferencias (por ejemplo calcio, carbonatos o materia orgánica).
3) Ajusta eficiencia real
La eficiencia global captura efectos no ideales del sistema: mezcla, nucleación, tiempo de residencia, pérdidas de sólidos y control de operación. En pre-diseño se usa con frecuencia un rango de 70–90%.
Interpretación de resultados
El bloque de resultados muestra la carga de entrada de N y P, la producción de estruvita diaria y anual, el reactivo estimado y el nutriente limitante. Esto te permite comparar escenarios de operación en minutos.
- Si limita P: podrías aumentar recuperación solo si sube el fosfato disponible.
- Si limita N: hay exceso relativo de fósforo frente al amonio disponible.
- Si limita Mg: la dosificación de magnesio es insuficiente para consumir N y P potenciales.
Buenas prácticas para cálculos de estruvita más robustos
- Trabaja con promedios semanales o mensuales y no con un único muestreo.
- Valida unidades: mg/L como N y mg/L como P (no como NH4+ o PO43- totales).
- Incluye análisis de sensibilidad para Mg:P y eficiencia.
- Corrobora en laboratorio o piloto antes de escalar a diseño final.
- Considera CAPEX/OPEX del reactor, deshidratación de sólidos y calidad del producto.
Limitaciones del modelo simplificado
Este cálculo es una herramienta de cribado técnico-económico inicial. No reemplaza un balance completo de especies químicas ni un modelo de equilibrio con pH, alcalinidad, temperatura, actividad iónica y cinética de cristalización. Aun así, resulta muy útil para dimensionamiento preliminar y evaluación rápida de potencial de recuperación de nutrientes.