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Aguas industriales

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Tipos de instalaciones de aguas industriales y residuales:

⇩ Si quieres saber más acerca las soluciones que proponemos en el ámbito de las aguas industriales y las aguas residuales, accede a cada artículo haciendo click en la foto.

Introducción: ¿Cuánta agua usamos en el sector industrial?

Uso del agua extraida en España

Según la FAO, aproximadamente un 18% del agua extraída en España es usada en las actividades industriales. Y de este porcentaje, aproximadamente un 80% corresponde a agua dedicada para la transmisión de calor, produciendo vapor, o para la refrigeración de maquinaria.

Por increíble que parezca la cifra, piensa que la industria pesada necesita muchísima agua para refrigerar sus máquinas, especialmente cuando producimos metales y explotamos instalaciones mineras (13% y 7% del total, respectivamente). También destinamos una buena parte de las aguas industriales a la generación de energía, mediante el uso de vapor.

¿Y el agua empleada en la refrigeración debe ser tratada?

conductos torre de refrigeración para aguas industriales

¡Totalmente! Un flujo continuo de agua no equilibrada, es decir, sin las propiedades que necesita la industria, puede dañar seriamente la instalación, reduciendo su efectividad y aumentando los costes de mantenimiento.

Si el agua tiende a ser incrustante (con Índice de Langelier > 0,5), va a depositar calcio, magnesio y otras sales en las tuberías por donde circula el agua. Este hecho se acentúa si el pH y la Temperatura son elevados.

Si por el contrario, el agua es agresiva (con Índice de Langelier < -0,5), tenderá a corroer el metal y provocar daños irreparables en la estructura por donde circule. Este efecto se acentúa si el pH es bajo y la Temperatura es elevada.

En la foto se pueden apreciar los ductos por donde fluye el agua en una torre de refrigeración, antes y después de limpiar los restos de óxido e incrustaciones.

Vamos a explicar un poco más como es el funcionamiento de una torre de refrigeración y por qué es tan importante el tratamiento de las aguas industriales.

¿Qué es una torre de refrigeración? ¿Cómo funciona?

Es una instalación que permite, como su nombre indica, refrigerar una gran cantidad de agua mediante el enfriamiento evaporativo (es decir, usamos aire o agua a temperatura ambiente para disipar el calor que contiene el agua caliente).

A continuación veremos en este video un resumen de las partes que forman las torres de refrigeración (también llamadas torres de enfriamiento) y su funcionamiento:

Torre de refrigeración abierta que usa aire como refrigerante
Fuente: Video desarrollado por INGC Ingeniería y Capacitacion

Partes de una torre de refrigeración

  • Intercambiador de calor: También llamado como relleno, es dónde se da el enfriamiento por evaporación del agua caliente.
  • Dispositivo de distribución de agua: son los conductos por donde circula el agua caliente. Se busca dividir el flujo de forma homogénea, y se pulveriza en dirección al relleno.
  • Sistema de ventilación: permite extraer el aire de forma natural, o forzada mediante un ventilador.
  • Balsa o estanque: colecta el agua enfriada tras haber pasado por el circuito de refrigeración.
  • Separador de gotas: este dispositivo impide que el agua evaporada se escape de la torre por la parte superior.
Partes de una torre de refrigeración en el tratamiento de aguas industriales

¿Qué parte de la torre necesita un mayor tratamiento?

El Intercambiador es el punto más caliente de la instalación, y por tanto, donde se pueden dar más problemas de incrustación y/o corrosión.

Adicionalmente, estas altas temperaturas en combinación con otros factores (pH, presencia de lodos, aceites, grasas…) pueden dar lugar al crecimiento microbiológico.

Esta combinación de variables puede ser el caldo de cultivo perfecto para derivar en la formación de brotes de Legionella, entre otras enfermedades.

Por este motivo, en CRF hemos desarrollado un panel de medición para monitorizar el estado de los parámetros clave, y actuar en caso que su valor no sea correcto.

vista áerea de una torre de refrigeración de aguas industriales

Ejemplo de solución propuesta para las aguas industriales de una torre de refrigeración

⇩ Haz click en la imagen para conocer qué variables clave debemos controlar en una torre de refrigeración.

¿Y si en vez de una torre de refrigeración, tengo un condensador evaporativo?

El funcionamiento de ambas instalaciones es muy parecido. En vez de exister el intercambiador, se emplea una batería de condensación en forma de serpentín.

Por esta batería circula el refrigerante caliente que queremos enfriar. En este caso se usará aire y/o agua a temperatura ambiente para enfriar el refrigerante.

El aire caliente se extrae por la parte superior, mientras que el agua se recupera en la bandeja para ser reutilizada.

Partes de un condensador evaporativo de aguas industriales

Ejemplo de solución propuesta para un condensador evaporativo

⇩ Haz click en la imagen para conocer las variables a tener en cuenta en la monitorización de un condensador.

¿Y qué hay acerca las calderas de vapor?

vista general de una caldera de vapor

Una caldera o boiler es un dispositivo que calienta un gran volumen de agua, ya sea para producir vapor, para calefacción, o para cualquier otra aplicación que requiere aguas industriales a alta temperatura.

Normalmente, la energía calorífica para calentar el agua la aporta la quema de un combustible (sólido, líquido o gaseoso). Hay principalmente dos tipos de calderas:

  • Si los humos circulan por tubos y el agua los envuelve, nos referimos a una caldera pirotubular
  • Si el agua circula por tubos y los humos de combustión la envuelven, nos referimos a una caldera acuotubular.

Para la industria se suelen usar las calderas pirotubulares, ya que son más estables ante cambios de carga y cambios de presión que se puedan dar (es decir, pueden subir y bajar su producción más fácilmente).

A continuación veremos en este video un resumen de cómo funciona una caldera pirotubular:

Funcionamiento de una caldera de vapor pirotubular
Fuente: Video desarrollado por ATTSU

Partes de una caldera de vapor

Partes que conforman una caldera de vapor pirotubular
Partes de una caldera pirotubular
  1. Cuerpo de la caldera: contiene el tanque del agua y el hogar de la caldera
  2. Tubo hogar: es la zona donde se realiza la combustión
  3. Haz tubular (2o paso): contiene los ductos por donde pasan los gases de combustión.
  4. Haz tubular (3er paso): sección adicional de ductos que llevarán los gases a la chimenea.
  5. Cámara trasera hogar refrigerada: permite enfriar los gases antes de su salida.
  6. Caja delantera: sección de la caja que acumula el gas caliente.
  7. Caja trasera: sección de la caja que recibe el gas frío antes de salir por la chimenea.
  1. Bancada: soporte para disponer horizontalmente la caldera.
  2. Aislamiento: capa de material aislante que minimiza la pérdida de calor por las paredes de la caldera.
  3. Equipo de combustión: es el dispositivo responsable de quemar el combustible
  4. Válvula de salida del vapor: permite la salida del vapor seco que hemos generado
  5. Válvulas de seguridad: si la presión en la caldera excede su límite, se abre esta válvula para evitar estallidos por un exceso.
  6. Boca de inspección lateral
  7. Válvula de vaciado: permite purgar las sales disueltas y los lodos.

¿Qué tratamiento del agua se recomienda para una caldera?

El agua de alimentación debe ser acondicionada para prevenir y corregir problemas de:

  • Sedimentos e incrustaciones: se generan depósitos blandos que pueden ser extraídos manualmente, mientras que los depósitos duros que se adhieren a las superficies calientes son difíciles de eliminar, y se generan por la precipitación de sales de calcio y magnesio. Tendremos que realizar un tratamiento preventivo al agua para evitar la formación de incrustaciones.
  • Espumas y arrastres: las espumas pueden generarse en el agua por presencia de aceites, jabones, una alta alcalinidad…mientras que los arrastres se dan por presencia de sales en los condensados. Este hecho nos lleva de nuevo a tratar el agua para tener una salinidad lo más baja posible.
  • Corrosión: ésta es causada por la presencia de aguas industriales agresivas, como hemos comentado en la sección de las torres de refrigeración.
Efectos de la corrosión en una caldera

Como vemos, la presencia de sales puede provocar problemas tanto de incrustaciones, como de arrastres. Por este motivo debemos minimizar la salinidad, ya sea usando descalcificadores o mediante un sistema de ósmosis inversa.

Para ambos casos, es clave controlar el pH y la Conductividad, entre otros parámetros, del agua de alimentación de la caldera, en función de la presión de trabajo:

Presión (bar)0 a 20,720,8 a 3131,1 a 41,441,5 a 51,751,8 a 62,162,2 a 68,969.0 a 103.4103.5 a 137.9
pH (a 25ºC)7,5 a 107,5 a 107,5 a 107,5 a 107,5 a 108,5 a 9,59,0 a 9,69,0 a 9,6
Conductividad (uS/cm a 25ºC)350030002500200015001000150100

Desde CRF ponemos a disposición nuestros equipos de control multiparamétrico, para medir en este caso tanto el pH como la Conductividad del agua que alimenta la caldera.

Ejemplo de solución propuesta para una caldera de vapor

⇩ Haz click en la imagen para saber cómo realizar un correcto funcionamiento en una caldera de vapor.

Acerca las aguas industriales residuales: ¿Qué es una EDAR y cómo funciona?

Una Estación de Depuración de Aguas Residuales (EDAR por sus siglas), es un tipo de instalación que recoge el agua empleada en una población o una industria, la trata, y posteriormente la devuelve a un río, al mar o a cualquier otro cauce receptor.

Las EDAR están ganando cada vez mayor protagonismo, ya que la población mundial no para de aumentar, y nuestra capacidad de generar nueva agua potable es limitada.

La posibilidad de reutilizar las aguas residuales mediante tratamientos terciarios nos permite seguir abasteciendo la enorme demanda de agua que requieren sectores como la agricultura, sin comprometer el desabasto para el resto de actividades, tal y como se hace por ejemplo en Israel, líderes en este tratamiento.

Vista aérea de una EDAR

A continuación veremos en este video cómo es una EDAR y qué acciones se realizan en ella:

Descripción básica de una EDAR
Fuente: El Ágora Diario

Partes de una EDAR

Etapas de una EDAR de aguas residuales
Esquema con las partes de una EDAR
  1. Pretratamiento:
    • Desbaste: retenemos los elementos más bastos colocando barrotes en el pozo de gruesos y añadimos un tamiz que retenga elementos más finos, para proteger las bombas que impulsan el agua a la etapa de desarenado.
    • Desarenado: eliminamos las arenas que han quedado en el fondo por acción de la gravedad, empleando una bomba de extracción sobre puente móvil.
    • Desengrasado: al mismo tiempo que el desarenado, eliminamos las grasas que han quedado en la superficie, y que han sido emulsionada por agitadores.
  2. Tratamiento primario
    • Decantación: Un conjunto de elementos mecánicos recogen de forma superficial las espumas y otros elementos flotantes. En el fondo del decantador se retiran los fangos que han bajado por efecto de la gravedad mediante rasquetas (hasta el 60% de sólidos son eliminados en esta etapa).
  3. Tratamiento secundario:
    • Reactores: reducimos el nitrógeno, el fósforo y otros nutrientes empleando microorganismos, alternando zonas anaerobias, anóxicas y óxicas. Posteriormente llegamos a una zona aeróbica, en el que difundimos oxígeno.
    • Decantación: en esta segunda decantación entran en juego decantadores circulares de gran diámetro y baja velocidad. Estos decantadores cuentan con puentes radiales de aspiración diametral, que extraen los fangos. Hay EDAR que terminan no cuentan con tratamiento terciario, por lo que ésta sería la última etapa (este agua se canaliza a un río, al mar o a otro cauce)
  4. Tratamiento terciario:
    • Decantación y filtración: realizamos una tercera decantación para eliminar los fangos más finos, y posteriormente reducimos la ionización del agua mediante adsorción, intercambio iónico o con membranas.
    • Desinfección: Eliminamos los microorganismos aún presentes en el agua mediante la aplicación de un biocida, habitualmente hipoclorito sódico (cloro). Se puede combinar el cloro con otro biocida, ya sea radiación UV, ozono, etc. Aquí entran los equipos de CRF Instruments, que permiten la dosificación óptima de biocida. Al realizar un tratamiento terciario, podemos obtener agua apta para el consumo humano.

Ejemplo de solución propuesta para una EDAR

⇩ Haz click en la imagen para ver qué equipo usar para la desinfección en una EDAR.