Disponible en un abrir y cerrar de ojos, basta con girar el grifo para que el agua fluya sin esfuerzo hacia la pila, ya sea para beber, cocinar o bañarse. Esta simple corriente de agua es lo bastante abundante como para considerarla segura sin ningún otro tratamiento, como hervirla o filtrarla. Pero, ¿se ha parado a pensar alguna vez cómo llega este chorro de agua a su casa?
Los lagos, los ríos y los acuíferos subterráneos tienen agua en estado bruto, lo que puede parecer atractivo en un principio, pero dista mucho de ser apta para el consumo humano o de devolverla a la naturaleza, a menos que se someta a procedimientos de tratamiento. Aquí es donde las plantas de tratamiento de agua garantizan el mantenimiento de la salud de los ciudadanos, al tiempo que protegen la zona. Como tales, son de suma importancia cuando se trata de la salud pública y la protección del medio ambiente.
Introducción a los procesos de las plantas de tratamiento de aguas
Una planta de tratamiento de agua es una instalación refinada en la que el agua se somete a diversos procesos para eliminar contaminantes y hacerla apta para el consumo. En el caso del agua potable, el producto final debe ser potable, es decir, seguro para el consumo. En el caso de las aguas residuales, el objetivo es conseguir que el agua utilizada en hogares, empresas e industrias sea lo suficientemente limpia como para verterla con seguridad en ríos, lagos u océanos, reduciendo así significativamente cualquier daño potencial al medio ambiente. Aunque estos pasos relativos a la tecnología utilizada dependen de la calidad de la fuente de agua, el principio fundamental se mantiene constante.
Estos sistemas incluyen intrincados e interrelacionados sistemas de depósitos, tuberías, artilugios de filtrado, dispositivos de dosificación de productos químicos, bombas y sistemas de control. La realización de cada paso depende del equilibrio preciso del flujo de agua, la dosificación de productos químicos, las reacciones y los tiempos de filtración. Todo ello confluye en un único objetivo de equilibrio sin fallos de funcionamiento de todas las partes.
Paso 1: Explicación de la coagulación y la floculación
Uno de los primeros pasos en el tratamiento del agua bruta suele consistir en ocuparse de las partículas pequeñas que no pueden sedimentarse por sí solas. Se trata de la coagulación y la floculación.
Imagine agua sin tratar que contiene formas en miniatura de tierra y materiales orgánicos suspendidos en ella. Estas partículas suelen llevar una ligera carga eléctrica negativa que hace que se repelan entre sí y permanezcan suspendidas. En el tratamiento del agua, es la adición de coagulantes, como sales con carga eléctrica positiva como el sulfato de aluminio (alumbre), lo que transforma el agua. Estos coagulantes neutralizan las cargas negativas de las partículas para que puedan precipitarse juntas.
Tras ralentizar la velocidad de mezcla para garantizar que los flóculos no se rompan y se evite el jade, es posible generar aglomerados blandos lo bastante grandes como para distinguirlos a simple vista. Estos aglomerados, denominados "flóculos", pueden eliminarse fácilmente durante la filtración u otros procesos de lavado inducido. Unas condiciones óptimas de adición eficaz de coagulante y un control fiable de la mezcla dan lugar a la formación de aglomerados resistentes que pueden recuperarse fácilmente en etapas posteriores.
Paso 2: Sedimentación para la eliminación de sólidos
El siguiente paso tras la formación de flóculos es que las entrañas del equipo de tratamiento de agua realicen suaves movimientos espasmódicos, lo que da lugar al suave movimiento de chapoteo que permite la sedimentación, también conocida como clarificación; la etapa ideal para deshacerse del exceso de agua.
El agua que contiene los flóculos se dirige a grandes y tranquilos tanques de sedimentación. Los flóculos aprovechan ahora las ventajas de la gravedad. Como los flóculos son más densos que el agua que los rodea, se hunden progresivamente hasta el fondo del tanque, acumulándose en una capa de lodo. En la parte superior se encuentra el agua con muchas menos impurezas, que se denomina sobrenadante, y fluye fuera del tanque, pasando a la siguiente fase de tratamiento.
La sedimentación completa sin problemas la mayor parte de la carga de turbidez y sólidos en suspensión de la masa de agua. Los lodos en reposo en la superficie del fondo se extraen periódicamente de la balsa para su posterior refinamiento o vertido. Este trasvase del agua sobrenadante a la cubeta siguiente, controlando al mismo tiempo la eliminación de los lodos, requiere métodos precisos y desconectados para gestionar el flujo de fluidos sin perturbar el proceso de sedimentación ni crear obstrucciones. La eliminación eficaz de los sólidos depende del control óptimo del agua que entra y sale de estos tanques.
Paso 3: Filtración para garantizar la claridad del agua
Algunas partículas diminutas y algunos microorganismos siguen presentes después de la sedimentación. La filtración eliminará eficazmente esas impurezas, garantizando que el agua esté lo más limpia y clara posible.
Un filtro es una barrera compuesta por varios materiales a través de la cual se filtra el agua. Los tipos de filtración más comunes incluyen:
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Filtración por membrana: Utilizan membranas semipermeables con pequeños orificios llamados poros para filtrar el agua. Incluye la microfiltración (MF), la ultrafiltración (UF), la nanofiltración (NF) y la ósmosis inversa (RO). Cada uno de ellos elimina partículas más pequeñas, patógenos, sólidos disueltos e incluso iones. De todos los métodos, la filtración por membrana es la tecnología más avanzada cuando se busca un agua extremadamente pura.
A medida que se filtra el agua, las partículas en suspensión y los microorganismos quedan atrapados tanto en el medio filtrante como en la superficie de las membranas. Los filtros pueden limpiarse, pero sólo después de que se haya producido la acumulación. Los filtros se limpian mediante retrolavado, en el que el agua limpia se bombea hacia atrás a través de un filtro para eliminar el material acumulado, y luego se trata o se elimina.
El control de la circulación puede definirse como el control de las vías del agua, que es esencial durante el proceso de filtración. Es necesario dirigir el agua a través de determinados lechos filtrantes y mantener determinados caudales, iniciar ciclos de retrolavado y cerrar las unidades para su mantenimiento. Todas estas actividades requieren un control del agua, y sin un control preciso los sistemas de filtración no pueden funcionar de forma fiable ni eficaz.
Paso 4: Desinfección del agua potable
Garantizar la seguridad del agua potable requiere numerosos pasos, pero quizá el más crítico sea la desinfección. Aunque la filtración puede hacer un buen trabajo, amenazas como virus, parásitos y bacterias pueden seguir presentes. Estos microorganismos suponen una grave amenaza para la salud si están activos, por eso se recurre a la desinfección, diseñada específicamente para neutralizarlos y matarlos.
| Método de desinfección |
Principio |
Ventajas |
Desventajas |
Notas |
| Cloración |
Oxidación química |
Eficaz, relativamente barato, deja protección residual en las tuberías |
Puede formar subproductos de la desinfección (DBP), problemas de sabor y olor, requiere una manipulación cuidadosa |
La más utilizada en todo el mundo. |
| Desinfección UV |
Físico (radiación de luz ultravioleta) |
Eficaz contra una amplia gama de patógenos, sin residuos químicos, sin DBPs |
No hay protección residual en las tuberías, la turbidez puede reducir la eficacia |
A menudo se utiliza junto con el cloro para la protección residual. |
| Ozonización |
Oxidación química (ozono) |
Desinfectante muy potente, eficaz contra patógenos resistentes al cloro, reduce el sabor/olor |
Sin protección residual, coste elevado, vida media corta, requiere generación in situ. |
A menudo se utiliza como desinfectante primario, seguido de cloración para el residual. |
La desinfección puede realizarse mediante varios métodos, y la fuente de agua junto con la regulación de costes establecida determinan cuál. La combinación de varios métodos es habitual cuando se aplica la desinfección.
Independientemente del método, lograr una desinfección eficaz requiere un control meticuloso, ya sea sobre la dosis de desinfectante aplicada en los métodos químicos o sobre el tiempo de contacto del agua con el desinfectante en otros métodos. Un tiempo de contacto muy corto, junto con una cantidad insuficiente de desinfectante permitirá la supervivencia de algunos patógenos, mientras que una cantidad excesiva de desinfectante químico causará problemas de sabor y olor, además de otros subproductos nocivos. Para la seguridad microbiana, el agua de la planta tiene que ser segura, el agua químicamente segura tiene que estar libre de microorganismos, por lo que se debe controlar el caudal que pasa por la unidad de desinfección, así como el control de la adición de productos químicos. Este grado de precisión depende de sistemas de control potentes y rápidos.
El papel crucial de las válvulas en el tratamiento del agua
Durante las distintas etapas del tratamiento del agua en una planta, incluida la toma de pretratamiento, la toma de tratamiento avanzado, la adición de productos químicos, la filtración, la desinfección y la distribución, la electricidad desempeña un papel importante y sirve como fuente de energía primaria. Además, las bombas también se accionan eléctricamente. Un componente que a menudo no ha recibido la debida atención, pero que realiza una importante labor cuando se trata de controlar las corrientes de agua, son las válvulas, ya que controlan y gestionan el flujo de agua. Las válvulas son obreros obsoletos que controlan y gestionan el flujo de agua, productos químicos, aire e incluso lodos dentro de la planta de tuberías multicomplejas.
Las distintas funciones que desempeñan las válvulas:
| Función de la válvula |
Descripción |
Importancia en el tratamiento del agua |
| On/Off (Aislamiento) |
Arrancar o detener completamente el flujo para aislar secciones de tuberías o equipos. |
Imprescindible para el mantenimiento, las reparaciones, la derivación del sistema y el aislamiento de secciones para su limpieza o inspección. |
| Regulación del caudal |
Control de la cantidad de fluido que pasa por la válvula. |
Fundamental para mantener caudales óptimos en los procesos de tratamiento (por ejemplo, filtración, tiempo de contacto), dosificación precisa de productos químicos y control de la presión. |
| Control direccional |
Cambiar la trayectoria del flujo de fluido entre distintas tuberías o procesos. |
Necesario para dirigir el agua a través de diferentes unidades de filtrado, gestionar los ciclos de retrolavado o redirigir el flujo durante el mantenimiento. |
| Control de la presión |
Regular la presión dentro del sistema. |
Importante para proteger los equipos, garantizar un flujo constante y optimizar el rendimiento del proceso. |
| Seguridad/Protección |
Impiden el reflujo, alivian el exceso de presión o actúan como enclavamientos de seguridad. |
Protege contra la contaminación por reflujo, protege los equipos de la sobrepresurización y garantiza secuencias operativas seguras. |
El papel de las válvulas automatizadas en las plantas de tratamiento de agua (equipadas con actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos) es de suma importancia. A medida que las plantas se modernizan y automatizan para mejorar la eficiencia, reducir los costes operativos y aumentar la fiabilidad, las válvulas de agua deben funcionar a un nivel superior. Los sistemas SCADA pueden controlarse a distancia, y las válvulas automatizadas responden instantáneamente a las señales para ajustar el caudal, conmutar vías o aislar secciones, supervisando y optimizando todo el proceso de tratamiento del agua en tiempo real.
Para ello, la calidad y fiabilidad de las soluciones de valvulería adquieren una gran importancia. Una válvula que no funcione correctamente puede provocar un tratamiento inadecuado, un uso excesivo de productos químicos, daños en los equipos y en la seguridad del agua tratada. Estas válvulas para el tratamiento del agua requieren materiales muy específicos, como resistencia a la corrosión, un control preciso para la dosificación de productos químicos y una fuerte automatización para garantizar la fiabilidad.
Conociendo estos estrictos requisitos de diversos sectores, como el tratamiento de aguas, el procesamiento químico y la generación de energía, Vincer se ha establecido en soluciones de válvulas automatizadas desde 2010. Con el fin de servir, hemos adaptado toda una gama de válvulas automatizadas incluyendo válvulas de bola eléctricas, válvulas de mariposa eléctricas, válvulas de compuerta eléctricas y válvulas de control para adaptarse a las rigurosas especificaciones de las plantas de tratamiento de agua en todo el mundo.
Debido a nuestro énfasis en la automatización, nuestras válvulas están diseñadas para funcionar de forma fiable en cualquier sistema de control integrado. Con nuestras válvulas fabricadas con materias primas de alta calidad y elementos de sellado importados, garantizamos que soportan los medios duros y a menudo corrosivos que se experimentan en el tratamiento del agua, al tiempo que mantienen una excelente resistencia al desgaste, tolerancia a altas temperaturas y una vida útil prolongada.
Vincer responde a diferentes necesidades, ya se trate de una robusta válvula de compuerta eléctrica para aislar tuberías de gran diámetro, una válvula de bola eléctrica de precisión para la inyección exacta de productos químicos o una válvula de control modulante para ajustar los puntos de consigna de control en función de la información en tiempo real procedente de los sensores.
Tratamiento de aguas residuales: Una visión general clave
Este artículo se ha centrado en los principales aspectos del agua potable, aunque es necesario cambiar de marcha y centrarse por un momento en el tratamiento de las aguas residuales. El tratamiento afecta a las aguas usadas de hogares, establecimientos comerciales e incluso instalaciones industriales, donde la concentración de contaminantes es significativamente mayor que en el agua bruta. El objetivo en este caso es garantizar que el agua sea tratada a un nivel tal que, cuando se libere a la naturaleza, no cause ningún daño.
Aunque los enfoques pueden diferir en el tratamiento de las aguas residuales, siempre parecen girar en torno a los mismos principios básicos, haciendo especial hincapié en la descomposición biológica de los residuos. Por lo general, algunas de las etapas son las siguientes: tratamiento preliminar que incluye cribado y eliminación de arenas, tratamiento primario que implica sedimentación, tratamiento secundario que incluye procesos biológicos como lodos activados o filtros percoladores seguidos de sedimentación secundaria y, si es necesario, tratamiento terciario que incluye desinfección junto con filtración avanzada y agotamiento de nutrientes. Además, el tratamiento de lodos es también uno de los componentes principales de las plantas de tratamiento de aguas residuales.
Al igual que en las plantas potabilizadoras, las válvulas son una parte necesaria del sistema en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Gestionan la entrada de aguas residuales, controlan los procesos de aireación (el aire permite descomponer mejor la materia en el tratamiento biológico), controlan el flujo de lodos entre depósitos, controlan el flujo a través de las distintas unidades de tratamiento y controlan el flujo de efluentes tratados. Además, la naturaleza gruesa de las aguas residuales, como los gases corrosivos, dificulta el control del diseño y los materiales de las válvulas. Para que el sistema funcione correctamente, los sistemas de infraestructuras de aguas residuales deben trabajar de forma segura, conforme a las normas y eficiente, lo que hace esencial el uso de soluciones de válvulas automatizadas fiables. La gama de válvulas industriales de Vincer, diseñadas para condiciones duras y un control preciso, también se adapta bien a los retos de las aplicaciones de tratamiento de aguas residuales.
Conclusiones: La importancia del agua limpia
Las plantas de tratamiento de aguas de ingeniería moderna son una de las maravillas de la ingeniería moderna, ya que el agua se somete a una miríada de etapas diferentes, cada una de las cuales requiere destreza científica para dar lugar a un producto final. Sólo a través del lavado con productos químicos y la neutralización de los agentes biológicos puede el agua requerir normas de seguridad listas proporcionar por una instalación de tratamiento.
Además de un minucioso diseño de ingeniería para el hardware y el software, sigue existiendo todo un ecosistema dentro de la instalación. Hay supervisores, servidores y ayudantes químicos para la separación y, por supuesto, administradores. Las válvulas de control automatizadas juegan la mano de un titiritero que hace fluir la sangre vital de la planta, comandando el equilibrio entre presión y temperatura, que sin ellas causaría una catástrofe para las unidades de mantenimiento de sistemas estables, directos e indirectos.
El acceso al agua potable es una necesidad humana fundamental y una piedra angular de la salud pública y la sostenibilidad medioambiental. Entender cómo funcionan las plantas de tratamiento de agua permite apreciar mejor este servicio vital y las tecnologías, como las válvulas de automatización avanzada, que lo hacen posible, garantizando la disponibilidad continua de agua potable para comunidades de todo el mundo.
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