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TagsAluminium Wastewater Pumping Station Ammonia Nitrogen
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                            GUÍA PARA EL MANEJO, TRATAMIENTO Y DISPOSICION DE LODOS RESIDUALES DE PLANTAS DE TRATAMIENTO MUNICIPALES
	1. ASPECTOS GENERALES
		1.1. GENERALIDADES
		1.2. DEFINICIÓN DE LODO
		1.3. PROPIEDADES FÍSICAS DEL LODO
			1.3.1. Lodos Primarios
				1.3.1.1. Producción de Lodos Primarios
				1.3.1.2. Propiedades de Concentración
				1.3.1.3. Composición y Características
			1.3.2. Lodos Biológicos
				1.3.2.1. Características Generales
				1.3.2.2. Lodo Activado
				1.3.2.3. Filtros Biológicos
				1.3.2.4. Lodo de Reactores Biológicos Giratorios
				1.3.2.5.  Lodos Conjuntos de Crecimientos Fijos y Suspendidos
				1.3.2.6. Lodo de la Desnitrificación
	2.  LODOS QUÍMICOS
		2.1. INTRODUCCIÓN
			2.1.1. Cálculo de la Producción de Lodos Químicos   Base Peso Seco
			2.1.2. Propiedades de los Lodos Químicos
			2.1.3. Manejo de Lodos Químicos
			2.1.4. Análisis Elemental de Varios Lodos
				2.1.4.1. Control de Elementos Traza
				2.1.4.2. Análisis Específicos en Sitio
			2.1.5. Cadmio
				2.1.5.1. Aumento de Concentración Durante el Proceso
			2.1.6. Compuestos Orgánicos Traza en los Lodos
			2.1.7. Sólidos Diversos de las Aguas Residuales
				2.1.7.1. Materiales Cribados
				2.1.7.2. Arena
				2.1.7.3. Natas
				2.1.7.4.  Lodo de Tanques Sépticos
		2.2. CUANTIFICACIÓN DEL LODO
			2.2.1. Variaciones de Cantidad
			2.2.2. Relaciones de Volumen-Peso
		2.3. LEGISLACIÓN MEXICANA RELATIVA A LA DISPOSICIÓN DE LOS LODOS DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
			2.3.1. Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente
			2.3.2. Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en Materia de Residuos Peligrosos
			2.3.3. Norma oficial mexicana NOM-CRP-001-ECOL/93
			2.3.4. Norma oficial mexicana NOM-CCA-031-ECOL/1993
			2.3.5. Ley de Aguas Nacionales
			2.3.6. Reglamento de la Ley de Aguas Nacionales
			2.3.7. Reglamento de la Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente en Materia de Impacto Ambiental
		2.4. COSTOS DE LOS SISTEMAS DE MANEJO DE LODOS
			2.4.1. Generalidades
			2.4.2. Desarrollo del Tren de Proceso del Manejo de Lodos
			2.4.3. Desarrollo del balance de masa del volumen de lodos y la concentracion de lodos que entran y salen de cada proceso.
			2.4.4. Importancia de las Premisas Listadas para cada Curva
				2.4.4.1. Curvas de Costo en Capital
				2.4.4.2. Curvas de Gastos de Operación y Mantenimiento
			2.4.5. Costo Total del Proyecto
				2.4.5.1. Ajuste de los Costos por Inflación
				2.4.5.2. Desarrollo del Costo Base Total
				2.4.5.3. Desarrollo del Gasto Anual de Operación y Mantenimiento
				2.4.5.4. Desarrollo del Costo Total del Proyecto
		2.5. FACTORES DE CONVERSION MAS USUALES
	3. ESPESAMIENTO
		3.1. INTRODUCCIÓN
			3.1.1. Evaluación del Proceso
			3.1.2. Tipos de Procesos de Espesamiento
		3.2. ESPESAMIENTO EN CLARIFICADORES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS
		3.3. ESPESAMIENTO POR GRAVEDAD
			3.3.1. Consideraciones de Diseño del Sistema
				3.3.1.1. Requerimientos Mínimos de Área Superficial
				3.3.1.2. Carga Hidráulica
				3.3.1.3. Requerimientos de Torque de Transmisión
				3.3.1.4. Profundidad Total del Tanque
				3.3.1.5. Pendiente del Piso
				3.3.1.6. Otras Consideraciones
			3.3.2. Ejemplo de Diseño
				3.3.2.1. Área Superficial del Espesador
				3.3.2.2. Carga Hidráulica
				3.3.2.3. Requerimientos de Torque
				3.3.2.4. Profundidad de Tanque
			3.3.3. Curvas de Costos
		3.4.  ESPESAMIENTO MECÁNICO POR GRAVEDAD
			3.4.1. Consideraciones de Diseño
		3.5. ESPESADOR POR FLOTACIÓN
			3.5.1. Consideraciones de Diseño
			3.5.2. Curvas de Costos
	4. DESAGUADO DE LODOS
		4.1. INTRODUCCIÓN
		4.2. FILTROS PRENSA DE BANDAS
			4.2.1. Consideraciones de Diseño del Sistema
				4.2.1.1. Capacidad
				4.2.1.2. Sistema de Acondicionamiento de Lodos
				4.2.1.3. Instalaciones para el Manejo de Lodo
				4.2.1.4. Bombas de Alimentación de Lodos
				4.2.1.5. Suministro de Agua de Lavado
				4.2.1.6. Tubería de Alimentación de Lodo
				4.2.1.7. Molienda
				4.2.1.8. Disposición de Equipo en Planta
				4.2.1.9. Transporte de la Torta Desaguada
				4.2.1.10. Curvas de Costos
		4.3. CENTRIFUGAS
			4.3.1. Consideraciones de Diseño
				4.3.1.1. Pruebas Piloto
				4.3.1.2. Tasa de Alimentación
				4.3.1.3. Acondicionamiento Químico
				4.3.1.4. Descarga de Torta
				4.3.1.5. Manejo del Centrifugado
				4.3.1.6. Controles
				4.3.1.7. Control de Olores
				4.3.1.8. Disponibilidad de Espacio
				4.3.1.9.  Materiales
				4.3.1.10. Curvas de Costos
		4.4. LECHOS DE SECADO
	5. ACONDICIONAMIENTO DE LODO
		5.1. INTRODUCCIÓN
		5.2. ACONDICIONAMIENTO CON SAL METÁLICA
			5.2.1.  Consideraciones de Diseño
				5.2.1.1. Cloruro Férrico
				5.2.1.2. Cal
		5.3.  ACONDICIONAMIENTO CON POLÍMEROS
			5.3.1. Composición y Forma de Polímeros
				5.3.1.1. Polímeros Secos
				5.3.1.2. Polímeros Líquidos
				5.3.1.3. Polímeros de Emulsión
				5.3.1.4. Polímeros Mannich y Gel
		5.4. OPTIMIZACIÓN DE DOSIS
			5.4.1.  Pruebas para la Selección del Acondicionador
				5.4.1.1. Prueba de Jarras
				5.4.1.2. Prueba de Hoja de Filtro
				5.4.1.3. Prueba de Tiempo de Succión Capilar
				5.4.1.4. Prueba Estándar de Corte
				5.4.1.5. Prueba del Embudo Buchner
				5.4.1.6. Pruebas en Linea
		5.5. CURVAS DE COSTOS
	6. ESTABILIZACIÓN
		6.1. INTRODUCCIÓN
			6.1.1. Definición
			6.1.2. Propósito
			6.1.3. Tipos de Procesos de Espesamiento
		6.2. DIGESTIÓN ANAEROBIA
			6.2.1. Descripción del Proceso
				6.2.1.1. Aplicabilidad
				6.2.1.2. Ventajas y Desventajas
			6.2.2. Variaciones del Proceso
				6.2.2.1. Digestión de Baja Tasa
				6.2.2.2.  Digestión de Alta Tasa
			6.2.3. Dimensionamiento de Digestores Anaerobios
				6.2.3.1. Criterios de Carga
				6.2.3.2. Tiempo de Retención de Sólidos
				6.2.3.3. Procedimiento Recomendado para Dimensionamiento
			6.2.4.  Eficiencia del Proceso
				6.2.4.1.  Reducción de Sólidos
				6.2.4.2. Producción de Gas
			6.2.5. Consideraciones de Operación
				6.2.5.1. pH
				6.2.5.2. Toxicidad
			6.2.6. Diseño de los Componentes del Sistema
				6.2.6.1. Diseño del Tanque
				6.2.6.2. Calentamiento
				6.2.6.3.   Mezclado
				6.2.6.4. Cubiertas
				6.2.6.5.  Tubería
				6.2.6.6. Limpieza
			6.2.7. Utilización de Energía
			6.2.8. Ejemplo de Diseño
				6.2.8.1. Cargas de Diseño
				6.2.8.2.  Descripción del Sistema
				6.2.8.3. Dimensionamiento de los Componentes
			6.2.9. Curvas de Costos
		6.3. DIGESTIÓN AEROBIA
			6.3.1. Descripción del Proceso
				6.3.1.1. Aplicabilidad
				6.3.1.2.
				6.3.1.3.  Ventajas y Desventajas
			6.3.2. Variaciones del Proceso
				6.3.2.1. Operación Convencional Parcialmente por Lotes (Semi  Batch)
				6.3.2.2. Operación Convencional Continua
				6.3.2.3.  Operación de Manera Auto Calentado
			6.3.3. Consideraciones de Diseño
				6.3.3.1. Temperatura
				6.3.3.2. Reducción de Sólidos
				6.3.3.3. Requerimientos de Oxígeno
				6.3.3.4. Mezclado
				6.3.3.5. Reducción del pH
				6.3.3.6. Desaguado
			6.3.4. Eficiencia del Proceso
				6.3.4.1. Reducción de Sólidos Volátiles Totales
				6.3.4.2. Calidad del Sobrenadante
			6.3.5. Ejemplo de Diseño
				6.3.5.1. La Edad de Lodo Requerida
				6.3.5.2. Reducción de Sólidos Volátiles
				6.3.5.3.  Requerimientos de Oxígeno
				6.3.5.4. Cálculo del Volumen del Tanque
				6.3.5.5. Requerimientos de Energía
				6.3.5.6. Área Superficial del Clarificador
				6.3.5.7.  Gasto de Sobrenadante
			6.3.6. Curvas de Costos
		6.4. ESTABILIZACIÓN CON CAL
			6.4.1. Descripción del Proceso
				6.4.1.1. Aplicabilidad
				6.4.1.2. Ventajas y Desventajas
			6.4.2. Criterios de Diseño
				6.4.2.1. pH y Tiempo de Contacto
				6.4.2.2. Dosis de Cal
			6.4.3. Eficiencia del Proceso
				6.4.3.1. Control de Olores
				6.4.3.2. Reducción de Patógenos
				6.4.3.3.  Características de Desaguado y Sedimentación
				6.4.3.4. Características Químicas
			6.4.4.  Curvas de Costos
		6.5. COMPOSTEO
			6.5.1. Introducción
			6.5.2.  El Proceso de Composteo
				6.5.2.1. Humedad
				6.5.2.2. Temperatura
				6.5.2.3. pH
				6.5.2.4. Concentración de Nutrientes
				6.5.2.5. Suministro de Oxígeno
				6.5.2.6. Criterios de Diseño y Procedimientos
			6.5.3. Sistemas de Composteo sin Confinar
				6.5.3.1. Proceso de Camellones
				6.5.3.2.  Proceso de Pilas Estáticas Aereadas
		6.6. TANQUES IMHOFF
	7. MÉTODOS NATURALES PARA EL DESAGUADO DE LODO
		7.1. INTRODUCCIÓN
		7.2.  LECHOS DE SECADO DE ARENA
			7.2.1. Lechos Convencionales
				7.2.1.1. Paredes Laterales
				7.2.1.2. Bajo Drenes
				7.2.1.3. Capa de Grava
				7.2.1.4. Capa de Arena
				7.2.1.5. Particiones
				7.2.1.6. Decantadores
				7.2.1.7. Canal de Distribución de Lodo
				7.2.1.8. Rampas Y Pasillos
				7.2.1.9. Cubiertas para los Lechos
		7.3. CONSIDERACIONES DE DISEÑO DEL SISTEMA
			7.3.1. Requerimientos de Área
			7.3.2. Criterios de Carga de Lodos
			7.3.3. Modelos Matemáticos
			7.3.4. Acondicionamiento Químico
			7.3.5. Datos de Funcionamiento
			7.3.6. Efecto de la Digestión
			7.3.7. Efecto de la Profundidad de Aplicación
			7.3.8. Efectos Climáticos
			7.3.9. Tratamiento del Liquido Proveniente de los Lechos
			7.3.10. Operación y Mantenimiento
				7.3.10.1. Aplicación del Lodo
				7.3.10.2. Remoción del Lodo Seco
				7.3.10.3. Mantenimiento de Lechos
				7.3.10.4. Reposición de Arena
				7.3.10.5. Control de la Vegetación
				7.3.10.6. Control de Olores y Moscas
		7.4. OTROS TIPOS DE LECHOS DE SECADO
			7.4.1. Lechos Pavimentados
			7.4.2. Lechos con Malla de Alambre
			7.4.3.  Lechos de Secado al Vacío
		7.5. CURVAS DE COSTOS
	8. ALMACENAMIENTO DE LODOS
		8.1. DISCUSIÓN GENERAL SOBRE ALMACENAMIENTO DE LODO
		8.2.  DISCUSIÓN GENERAL SOBRE ALMACENAMIENTO DE LA TORTA DE LODO
	9. TRANSPORTACIÓN DE LODO
		9.1. INTRODUCCIÓN
		9.2. SISTEMAS DE BOMBEO
			9.2.1.  Características de Flujo y Pérdida de Carga
			9.2.2. Consideraciones de Diseño del Sistema
			9.2.3.  Tipos de Bombas
				9.2.3.1. Bombas Cinéticas
				9.2.3.2. Bombas de Desplazamiento Positivo
				9.2.3.3. Otras Bombas.
		9.3.  TRANSPORTE EN CAMIONES
			9.3.1. Curvas de Costos
	10. DISPOSICIÓN SOBRE EL TERRENO
		10.1. INTRODUCCIÓN
		10.2. CARACTERÍSTICAS DE LOS LODOS QUE AFECTAN LA APLICACIÓN A TERRENOS
			10.2.1. Caracterización de la cantidad y calidad de lodos
				10.2.1.1. Contenido de Material Orgánico y Patógenos
				10.2.1.2. Nutrientes
				10.2.1.3. Substancias Orgánicas y Metales
			10.2.2. Requerimientos Legales
			10.2.3. Evaluación y Selección del Sitio
				10.2.3.1. Topografía
				10.2.3.2. Suelos
				10.2.3.3. Profundidad del Manto Freático
				10.2.3.4. Proximidad a Áreas Críticas y Accesabilidad
			10.2.4. Tasas de Aplicación de Diseño
				10.2.4.1. Tasas de Aplicación Basados en la Carga de Contaminantes
				10.2.4.2. Tasas de Aplicación Basados en la Carga de Nutrientes
			10.2.5. Requerimientos de Terreno
			10.2.6. Ejemplo de Aplicación
			10.2.7. Curvas de Costos
		10.3. DISPOSICIÓN EN RELLENOS SANITARIOS
			10.3.1. Curvas de Costos
	11.  OTROS PROCESOS
		11.1. ESPESAMIENTO CON CENTRIFUGA
		11.2. FILTROS PRENSA DE PLACAS Y MARCOS
		11.3.  REDUCCIÓN TERMICA
			11.3.1. Incinerador de Lechos Fluidizados
			11.3.2. Incinerador de Hogar Múltiple
			11.3.3. Secadores Indirectos
			11.3.4.  Hornos Giratorios
	12. EJEMPLOS DE APLICACIÓN
		12.1. PLANTA DE LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL
			12.1.1. Datos básicos
			12.1.2. Tren de tratamiento
			12.1.3. Sedimentador primario
			12.1.4. Lodos activados
			12.1.5. Espesador por gravedad de banda
			12.1.6. Tanque de mezcla
			12.1.7. Digestión anaerobia de lodos
			12.1.8. Desaguado mediante prensa de filtro de banda
			12.1.9. Balance de masa
		12.2. PLANTA DE LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL
			12.2.1. Datos básicos
			12.2.2. Tren de tratamiento
			12.2.3. Sedimentador primario
			12.2.4. Lodos activados
			12.2.5. Espesador por gravedad de banda
			12.2.6. Tanque de mezcla
			12.2.7. Desaguado mediante prensa de filtro de banda
			12.2.8. Estabilización con cal
			12.2.9. Balance de masa
		12.3.  PLANTA DE LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL
			12.3.1. Datos básicos
			12.3.2. Tren de tratamiento
			12.3.3. Sedimentador primario
			12.3.4. Lodos activados
			12.3.5. Espesador por flotación
			12.3.6. Tanque de mezcla
			12.3.7. Desaguado mediante prensa de filtro de banda
			12.3.8.  Estabilización con cal
			12.3.9. Balance de masa
		12.4. PLANTA DE LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL
			12.4.1. Datos básicos
			12.4.2. Tren de tratamiento
			12.4.3. Sedimentador primario
			12.4.4. Lodos activados
			12.4.5. Espesador por gravedad de banda
			12.4.6. Tanque de mezcla
			12.4.7. Digestión aerobia de lodos
			12.4.8. Desaguado mediante prensa de filtro de banda
			12.4.9.  Balance de masa
		12.5. PLANTA DE FILTROS ROCIADORES
			12.5.1. Datos básicos
			12.5.2. Tren de tratamiento
			12.5.3. Sedimentador primario
			12.5.4. Filtro rociador
			12.5.5. Sedimentador secundario
			12.5.6. Espesador por gravedad
			12.5.7. Digestión anaerobia de lodos
			12.5.8. Desaguado mediante centrífuga
			12.5.9.  Balance de masa
		12.6. PLANTA DE FILTROS ROCIADORES
			12.6.1. Datos básicos
			12.6.2. Tren de tratamiento
			12.6.3. Sedimentador primario
			12.6.4. Filtro rociador
			12.6.5. Sedimentador secundario
			12.6.6. Espesador por gravedad
			12.6.7. Estabilización con cal
			12.6.8. Lechos de secado
			12.6.9. Balance de masa
                        
Document Text Contents
Page 1

Comisión Nacional del Agua




MANUAL DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO





GUÍA PARA EL MANEJO, TRATAMIENTO Y DISPOSICION DE
LODOS RESIDUALES DE PLANTAS DE TRATAMIENTO

MUNICIPALES






Diciembre de 2007

www.cna.gob.mx

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ADVERTENCIA



Se autoriza la reproducción sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la
fuente.

Esta publicación forma parte de los productos generados por la Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y
Saneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la Comisión
Nacional del Agua.


Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento.

Edición 2007
ISBN: 978-968-817-880-5


Autor: Comisión Nacional del Agua
Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo
C.P. 04340, Coyoacán, México, D.F.
Tel. (55) 5174-4000
www.cna.gob.mx

Editor: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales
Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaña,
C.P 14210, Tlalpan, México, D.F.



Impreso en México
Distribución gratuita. Prohibida su venta.

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173

El tiempo t en la ecuación 5-9 es realmente la edad del lodo o el tiempo de residencia
de sólidos en el digestor aerobio. Dependiendo de como se esté operando el digestor
aerobio, el tiempo t puede ser igual a o considerablemente mayor que el tiempo
teórico de residencia hidráulica.

El término Kd de tasa de reacción es una función del tipo de lodo, temperatura y
concentración de sólidos. Es una pseudoconstante, ya que el valor del término es el
resultado promedio de muchas influencias. La figura 6.19 muestra una gráfica de
varios valores de Kd como función de la temperatura de digestión. Los datos
mostrados son para diferentes tipos de lodo, lo cual explica parcialmente la
dispersión. Además, no ha habido un ajuste en el valor de Kd en función de la edad
del lodo. No se disponía de suficientes datos para permitir la segregación de Kd por
tipo de lodo; por tanto, la curva dibujada representa un promedio global del valor de
Kd.

Se ha llevado a cabo poca investigación sobre el efecto de la concentración de
sólidos sobre la tasa de reacción Kd. Los resultados de un estudio con lodo activado
purgado a una temperatura de 20 C se muestra en la figura 6.20, que indica que la Kd
disminuye al aumentar la concentración de sólidos.

6.3.3.3.Requerimientos de Oxígeno

La biomasa del lodo activado es representada frecuentemente por la ecuación
empírica C5H7NO2. Bajo los periodos prolongados de aireación típicos del proceso de
digestión aerobia, se puede escribir la siguiente ecuación :

C5H7NO2 + 7O2 5CO2 + 3H2O + H

+ + NO3- (5-10)

Hipotéticamente, esta ecuación indica que 0.9 Kg de oxígeno se requieren para
oxidar 0.45 Kg de masa celular. A partir de estudios piloto y escala real, la masa de
oxígeno requerida para degradar los sólidos volátiles se determinó ser 0.79 Kg para
0.94 Kg. Para sistemas mesofílicos, se recomienda un valor de 1. Para sistemas
autotérmicos, que tienen temperaturas arriba de 45 C, la nitrificación no se lleva a
cabo y se recomienda un valor de 0.7 (226, 242, 243). En un estudio, Ahlberg y
Boyko (238) visitaron varias instalaciones en operación y elaboraron la relación que
aparece en la figura 6.21. La utilización específica de oxígeno disminuye al
incrementar la edad del lodo y bajar la temperatura de digestión.

Estudios de campo también han indicado que un valor mínimo de 1 mg de oxígeno
por L se debe mantener en el digestor en todo momento (238).

Page 185

174


Figura 6.19. Tasa de reaccion kd contra temperatura del liquido en digestor

aerobio


Figura 6.20. Efecto de la concentracion de solidos sobre la tasa de reaccion kd

Page 367

356

Tabla de conversión de unidades de medida al Sistema Internacional de
Unidades (SI)

OTROS SISTEMAS
DE UNIDADES

SISTEMA INTERNACIONAL
DE UNIDADES (SI)
SE CONVIERTE A UNIDAD SÍMBOLO MULTIPLICADOPOR UNIDAD SÍMBOLO

LONGITUD
Pie pie, ft.,‘ 0.3048 metro m
Pulgada plg., in, “ 25.4 milímetro mm

PRESIÓN/
ESFUERZO



Kilogramo
fuerza/cm2 kgf/cm

2 98,066.5 Pascal Pa

Libra/pulgada2 lb/ plg2 ,PSI 6,894.76 Pascal Pa
Atmósfera atm 98,066.5 Pascal Pa
metro de agua m H2O (mca) 9,806.65 Pascal Pa
Mm de mm Hg 133.322 Pascal Pa
Bar bar 100,000 Pascal Pa
FUERZA/
PESO



Kilogramo
fuerza

kgf 9.8066 Newton N

MASA
Libra lb 0.453592 kilogramo kg
Onza oz 28.30 gramo g

PESO
VOLUMÉTRIC

O



Kilogramo
fuerza/m3 kgf/m

3 9.8066 N/m3 N/m3

Libra /ft3 lb/ft3 157.18085 N/m3 N/m3
POTENCIA

Caballo de
potencia,
Horse Power


CP, HP


745.699


Watt


W

Caballo de
vapor

CV 735 Watt W

VISCOSIDAD
DINÁMICA



Poise μ 0.01
Mili Pascal
segundo mPa.s

VISCOSIDAD
CINEMÁTICA



Viscosidad ν 1 Stoke m2/s (St)

Page 368

357

cinemática
ENERGÍA/
CANTIDAD DE
CALOR



Caloría cal 4.1868 Joule J
Unidad térmica
británica BTU 1,055.06 Joule J

TEMPERATU
RA



Grado Celsius °C tk=tc + 273.15 Grado Kelvin K
Nota: El valor de la aceleración de la gravedad aceptado internacionalmente es de
9.80665 m/s2

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