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La optimización del funcionamiento de estos equipos es la clave para atacar la eficiencia energética dentro de una EDAR. Una adecuada selección de estos equipos favorecerá el consumo global de la EDAR y permitirá mejorar la calidad del agua del efluente. Para ello es necesaria una buena formación técnica del personal de una planta de aguas.

Podemos afirmar que para conseguir un mayor ahorro energético dentro de una EDAR debemos colocar el foco en el tratamiento secundario.

Eficiencia energética en EDAR: tratamientos secundarios

El 73% del consumo eléctrico de una EDAR se produce en el tratamiento secundario. El tratamiento biológico, y en concreto, los equipos implicados en el suministro de oxígeno a los reactores biológicos son los responsable de la mayor demanda energética de la EDAR.eficiencia energética en EDAR

El consumo eléctrico del sistema de aireación está relacionado directamente con el incremento de los sólidos en suspensión del licor mezcla, temperatura de los fluidos del reactor y la biodegradabilidad del influente.

Existen otros factores que reducirían el consumo energético en gran medida como puede ser:

  • un buen dimensionamiento del bombeo en cabecera
  • una buena ingeniería de diseño y de procesos de la EDAR
  • unos moderno sistemas de control de una EDAR
  • un eficiente control y automatización de la planta
  • un adecuado mantenimiento y explotación

Medidas de eficiencia energética en EDAR

Gracias a la experiencia obtenida en otras auditorías energéticas, compartimos algunas de las medidas de eficiencia energética en EDAR más interesantes hasta el momento:

Implantación de turbocompresores de levitación magnética

Fuente: AERZEN

Para la aireación del reactor biológico existen diversos equipos como soplantes y turbocompresores. Una gran solución para reducir el consumo eléctrico en plantas de mediano y gran tamaño es la instalación de turbocompresores de levitación magnética.

Instalación de paneles solares

Una importante medida de eficiencia energética que se está implantando en muchas EDAR de España es la generación de energía renovable para autoconsumo dentro del recinto de la estación de tratamiento de aguas.

La energía más implantada en este sentido es la energía solar fotovoltaica mediante la instalación de paneles solares de alto rendimiento. Este tipo de medida requiere conocimientos avanzados en energías renovables que puedes adquirir en el curso de Experto en energías renovables.

Otra ventaja de esta medida es que el exceso de energía generada se puede inyectar en la Red Nacional. Esta operación produce ingresos que se consideran un menor coste en la explotación de la EDAR.

Empleo de la energía hidráulica

La generación de energía hidroeléctrica consiste en transformar la energía potencial de una masa de agua situada en el punto más alto en energía eléctrica. La potencia eléctrica que se obtiene es proporcional al caudal utilizado y a la altura del salto.

En algunas EDAR es posible realizar pequeños aprovechamientos mini o microhidráulicos. Se considera una instalación de energía minihidraúlica a aquella cuya potencia extraída es menor a 10 MW.

Esta medida de eficiencia energética pretende aprovechar las pendientes significativas y reducir las presiones que se pueden llegar a alcanzar dentro del circuito.

En estos momentos, existen muy pocos precedentes de recuperación de energía mediante métodos hidroeléctricos de agua residual depurada. Esto es debido a las configuraciones de las EDAR y su instalación sobre el terreno. Este tipo de mejora es especialmente interesante en EDARs de gran capacidad.

Para integrar la energía generada se deben preparar los sistemas de control de una EDAR y compatibilizarlos con el suministro externo.

Ventajas de la energía hidráulica

Las principales ventajas de este tipo de generación de energía son:

  • producción de energía eléctrica estable
  • la materia prima (flujo de agua bruta) es estable y predecible
  • es una buena medida de eficiencia energética
  • tiene costes de mantenimiento y explotación bajos
  • es una energía barata
  • es respetuosa con el medio ambiente y sostenible.

Inconvenientes de la energía hidráulica

Sus inconvenientes más destacados son:

  • el emplazamiento singular: requiere un importante desnivel en la línea de tratamiento
  • el coste económico: requiere una inversión para la ingeniería y la instalación de la tecnología adecuada

Como instalar la energía hidráulica en una EDAR

Instalación en la fase inicial de la EDAR

Se coloca una turbina aguas arriba de la EDAR. Se beneficia del desnivel existente, o se provoca un desnivel grande, en la fase de diseño entre la red y la instalación.

Es muy importante la selección de la turbina a instalar. Esta turbina debe admitir mecánicamente las impurezas del agua residual. Otra opción es situarla después del pretratamiento. Una turbina, que trabaja con agua bruta, está sujeta a un desgaste y una corrosión muy superior a la que trabaja con agua pretratada. En este caso, su vida útil será menor y debe ser considerado para estudiar los costes de operación.

Instalación en la fase final de la EDAR

La turbina se instala en el efluente, es decir, a la salida de la EDAR con el agua tratada.

Para su instalación requiere un desnivel entre la EDAR y el punto de vertido (mar o río). Este aspecto debe estar bien definido en el proyecto de licitación y supervisado en la fase de diseño. En este punto es importante que se determinen las condiciones de caudal y salto neto para el aprovechamiento energético.

Un ejemplo de este tipo de instalación se puede ver en la EDAR de La Cartuja (Zaragoza). Esta EDAR ha aprovechado un salto de 8,50 metros que se produce entre la salida del agua tratada y el nivel de agua del río Ebro. Esta planta de tratamiento de aguas se construyó a una cota más alta que el río. El motivo fue protegerla de las previsibles crecidas. La producción de energía prevista según el proyecto será aproximadamente de 685.000 kWh al año.

Automatización de la desodorización

El crecimiento de las ciudades ha producido un acercamiento de las poblaciones a las estaciones de depuración de agua residual. Los olores generados perjudicaban a estas poblaciones y a los trabajadores de las EDAR. Para solucionar este problema se construyen instalaciones de desodorización.

Las instalaciones de desodorización sirven para la eliminación de los olores y compuestos orgánicos volátiles, COV’s. Las desodorizaciones requieren ventiladores extractores de gran caudal con un alto consumo eléctrico.

Una buena medida de eficiencia energética es la mejora de los sistemas de control mediante la instalación de sensores de partículas malolientes que permiten modular el tratamiento. Este sistema automático permitiría encender la desodorización cuando la contaminación alcanza un valor previamente establecido, y graduar la intensidad cuando baja la contaminación. Incluso se podría programar para que se detenga cuando las partículas contaminantes se encuentren or debajo de un umbral.

Otra medida de eficiencia energética en este proceso consistiría en sectorizar su funcionamiento. Se puede instalar un programa de automatizado y se puede asignar consignas diferentes para cada proceso. Este programa actuaría en función de sus niveles de contaminación, consiguiendo así un ahorro energético importante.

Esta solución permite tratar grandes volúmenes de aire con altas cargas de contaminantes generando unos costes de operación bajos y con un retorno de la inversión a corto plazo.

Actualización de los sistemas de control de una EDAR

Los sistemas de control de una EDAR son fundamentales para optimizar el consumo eléctrico y para alcanzar una buena calidad del efluente.

El rendimiento de cualquier elemento de una depuradora de aguas residuales se reduce a lo largo de su ciclo de vida útil. El motivo de este suceso es el deterioro de los equipos electromecánicos por desgastes mecánicos, fenómenos de oxidación, incrustaciones inorgánicas y deposiciones orgánicas.

El mantenimiento de las instalaciones y los equipos influye sobre el adecuado funcionamiento de los procesos de la EDAR. También influye en el consumo energético de forma general y en el consumo de forma particular.

El objetivo del mantenimiento periódico de equipos sirve para asegurar y garantizar el buen funcionamiento de las instalaciones, mantener los equipos operativos las 24 horas del día, y minimizar los tiempos de paradas y averías.

pantallazo de Scada para control de proceso en depuradora de aguas residualesEsto se realiza de forma habitual en cualquier EDAR. La mejora en la eficiencia energética de la EDAR está en una modificación tanto en la instalación como en la programación SCADA para el control de los mantenimientos de cada equipo de la EDAR de forma automatizada.

Se trata que el SCADA programe de forma automática, o avise cuando se requiera la actuación manuel, las labores de mantenimiento. Un ejemplo podría ser el cambio automático determinado de funcionamiento de las bombas para que la que se encuentra inoperativa en ese momento sea puesta en marcha modificando mediante valvulería las conducciones de agua. Esta operación debería ser completamente automática sin necesidad de que el operario esté presente en esa sección de la instalación.

Un ejemplo de aviso para realizar una tarea manual sería dar aviso de la necesidad de la limpieza de las rejillas de pretratamiento.

La actualización del SCADA requiere un técnico especialista en procesos y un informático para implementar un subprograma básico dentro de SCADA exclusivo para mantenimiento.

Las tareas específicas que debe incluir son:

  • registro del mantenimiento global de la EDAR
  • histórico de las actividades de mantenimiento
  • elaborar informes periódicos (semanales, mensuales, trimestrales, y anuales)
  • evitar paradas innecesarias
  • comunicar actuaciones frecuentes para el personal de mantenimiento

Segmentación de la EDAR

En algunas EDAR, las instalaciones están sobredimensionadas para tratar caudales que en el momento actual no se reciben. La consecuencia directa es que no es necesario el funcionamiento de todos los equipos disponibles en planta.

Las causas de esta situación pueden ser varias. No obstante, lo más habitual es que se construyeron en un momento en que las previsiones de población eran superiores y no ha pasado el tiempo de horizonte suficiente o la población evoluciona de forma diferente a lo establecido en el proyecto.

En estos casos, los equipos instalados trabajan con un caudal real inferior al de diseño. Esto produce un incremento notable del consumo energético y una reducción notable en el rendimiento de los procesos de los diferentes tratamientos de aguas residuales. Un ejemplo frecuente lo encontramos en los equipos de aireación y en los bombeos.

En esta circunstancia, es beneficioso que la instalación disponga de variadores de frecuencia en equipos adecuados, como pueden ser las bombas y las soplantes.

En otras situaciones es conveniente contar con diversos equipos de menor potencia para así poder adaptarse a la variabilidad de la carga de entrada aunque suponga un mayor coste a priori, antes que contar con un único equipo cuya potencia sea mayor.

El sobrecoste de un número mayor de equipos y conexiones, se verá amortizado rápidamente durante la primera fase de operación de la EDAR.

Una aplicación es el proceso de desodorización para el tratamiento de los olores. En el caso de no implantarse una automatización (descrita anteriormente), otra opción es tener equipos separados y de menor potencia instalados en cada uno de los edificios: pretratamiento, deshidratación, espesador de fangos y tolva de almacenamiento. De esta forma, pueden funcionar de manera independiente según la solicitud de cada proceso.

Otro ejemplo de segmentación de las instalaciones es en el reactor biológico. Lo más conveniente es que existan varías líneas de tratamiento. En los cálculos de procesos se debe considerar el funcionamiento con varias hipótesis de caudal. El diseño debe contemplar varios reactores y la posibilidad de funcionar con uno, dos o más simultáneamente. De esta forma se ajustará el caudal real a unos parámetros de proceso adecuado y se logrará una mayor calidad del efluente y una gran disminución en el consumo eléctrico cuando no sea necesario el uso de equipos de gran potencia.

Curso de Operación y mantenimiento de EDARs

Formación técnica del personal de una planta depuradora de aguas residuales

En muchas ocasiones la formación técnica del personal de una planta de aguas residuales está basada en estudios como ingenierías químicas, ingenierías técnicas industriales con especialidad química, ingenierías de canales, caminos y puertos, etc.

La titulación universitaria es un buen punto de partida, sin embargo, los conocimientos específicos para desarrollar las tareas necesarias no se explican en estos centros.

Antiguamente, esta formación era suficiente para operar estas instalaciones pero actualmente el alto nivel de automatización y la complejidad de las EDAR requieren una formación más específica.

Esta formación se puede adquirir en empresas de formación especializadas en ingenierías de aguas, como nosotros, que ofrecemos un amplio catalogo de cursos de aguas dirigidos a aspectos concretos de las plantas de tratamiento de aguas.

Un técnico con la formación adecuada puede pensar y ejecutar cambios y mejoras significativas en lo que a nivel industrial y a nivel de proceso. Algunas actividades habituales de nuestros alumnos son:

  • modificaciones en la automatización del tratamiento en el reactor biológico
  • cambio en el protocolo de funcionamiento de las bombas
  • modificación de las líneas de bombeo debido a diferencias importantes con el caudal de diseño
  • mejora en el protocolo de funcionamiento o de las centrífugas
  • ajuste de la producción de agua tratada en función del destino final
  • implantación de Medidas de eficiencia energética en EDAR

Otras actividades más complejas las realizan empresas especializadas o los fabricantes de los equipos. En estos casos, es necesario que la formación del técnico permita analizar y transmitir al contratista las necesidades concretas de u EDAR.

Un ejemplo de estas actividades son:

  • modificaciones en el programa SCADA
  • programación de PLCs

 

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