Disponible en cualquier momento, basta con abrir el grifo para que el agua corra sin esfuerzo hacia el lavabo, tanto si quieres beber, cocinar o bañarte. Este sencillo chorro de agua es lo suficientemente abundante como para considerarse apto para el consumo sin necesidad de ningún tratamiento adicional, ni siquiera hervirla o filtrarla. Pero, ¿te has parado a pensar alguna vez cómo llega ese chorro de agua a tu casa?
Los lagos, los ríos y los acuíferos subterráneos contienen agua en su estado natural, lo que a primera vista puede parecer atractivo, pero que dista mucho de ser apta para el consumo humano o para su devolución a la naturaleza, a menos que se someta a procesos de tratamiento. Es aquí donde las plantas de tratamiento de agua garantizan la salud de los ciudadanos, al tiempo que protegen el entorno. Por ello, revisten una importancia fundamental en lo que respecta a la salud pública y la protección del medio ambiente.
Introducción a los procesos de las plantas de tratamiento de agua
Una planta de tratamiento de agua es una instalación especializada en la que el agua se somete a diversos procesos para eliminar los contaminantes y hacer que sea apta para su consumo. En el caso del agua potable, el producto final debe ser apto para el consumo, es decir, seguro para beber. En el caso de las aguas residuales, el objetivo es hacer que el agua utilizada en los hogares, las empresas y las industrias esté lo suficientemente limpia como para poder verterse de forma segura en ríos, lagos o el mar, reduciendo así de manera significativa cualquier daño potencial al medio ambiente. Aunque estos pasos, en lo que respecta a la tecnología utilizada, dependen de la calidad de la fuente de agua, el principio fundamental sigue siendo el mismo.
Estos sistemas incluyen un conjunto complejo e interrelacionado de depósitos, tuberías, dispositivos de filtración, dosificadores de productos químicos, bombas y sistemas de control. El éxito de cada paso depende del equilibrio preciso entre el caudal de agua, la dosificación de productos químicos, las reacciones y los tiempos de filtración. Todos estos elementos convergen en un único objetivo: lograr el equilibrio sin que se produzcan fallos en ninguna de 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 eliminar las partículas pequeñas que no pueden sedimentarse por sí solas. Se trata de la coagulación y la floculación.
Imagina agua sin tratar que contiene partículas minúsculas de tierra y materia orgánica en suspensión. Estas partículas suelen tener una ligera carga eléctrica negativa que hace que se repelan entre sí y permanezcan en suspensión. En el tratamiento del agua, es la adición de coagulantes —como sales con carga eléctrica positiva, por ejemplo, el sulfato de aluminio (alumbre)— lo que transforma el agua. Estos coagulantes neutralizan las cargas negativas de las partículas, de modo que puedan precipitarse juntas.
Tras reducir la velocidad de mezcla para garantizar que los flóculos no se desintegren y evitar la formación de sedimentos, es posible generar aglomerados blandos lo suficientemente grandes como para distinguirlos a simple vista. Estos aglomerados, denominados ‘flóculos’, pueden eliminarse fácilmente durante la filtración u otros procesos de lavado inducidos. Las condiciones óptimas para una adición eficaz del 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 consiste en que las entrañas del equipo de tratamiento de agua realicen movimientos suaves y entrecortados, lo que da lugar a un suave vaivén que permite la sedimentación, también conocida como clarificación; esta es la fase ideal para eliminar el exceso de agua.
El agua que contiene los flóculos se conduce a grandes tanques de sedimentación tranquilos. Los flóculos aprovechan ahora la fuerza de la gravedad. Dado que los flóculos son más densos que el agua que los rodea, se hunden progresivamente hasta el fondo del tanque, acumulándose en una capa de lodos. En la parte superior queda el agua, con muchas menos impurezas, a la que se denomina sobrenadante, y que sale del tanque para pasar a la siguiente fase del tratamiento.
La sedimentación elimina de forma eficaz la mayor parte de la turbidez y la carga de sólidos en suspensión de la masa de agua. Los lodos que se depositan en el fondo se extraen periódicamente de la cuenca para su posterior tratamiento o vertido. Esta transferencia del agua sobrenadante al siguiente depósito, al tiempo que se controla la eliminación de los lodos, requiere métodos precisos y sin obstrucciones para gestionar el flujo de fluidos sin alterar el proceso de sedimentación ni provocar atascos. La eliminación eficaz de sólidos depende del control óptimo del agua que entra y sale de estos depósitos.
Paso 3: Filtración para garantizar la claridad del agua
Tras la sedimentación, siguen presentes algunas partículas minúsculas y algunos microorganismos. La filtración eliminará eficazmente esas impurezas, garantizando que el agua esté lo más limpia y transparente posible.
Un filtro es una barrera compuesta por varios materiales a través de los cuales se filtra el agua. Entre los tipos de filtración más comunes se encuentran:
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Filtración por membranas: Estos métodos utilizan membranas semipermeables con pequeños orificios, llamados poros, para filtrar el agua. Entre ellos se incluyen la microfiltración (MF), la ultrafiltración (UF), la nanofiltración (NF) y la ósmosis inversa (RO). Cada uno de ellos elimina partículas más pequeñas, agentes patógenos, sólidos disueltos e incluso iones. De todos los métodos, la filtración por membranas es la tecnología más avanzada cuando se busca obtener agua extremadamente pura.
A medida que se filtra el agua, las partículas en suspensión y los microorganismos quedan retenidos en el material filtrante, así como en la superficie de las membranas. Los filtros se pueden limpiar, pero solo una vez que se ha producido una acumulación. La limpieza de los filtros se realiza mediante retrolavado, un proceso en el que se bombea agua limpia en sentido inverso a través del filtro para eliminar el material acumulado, que posteriormente se trata o se elimina.
El control de la circulación puede definirse como la gestión de los recorridos del agua, lo cual resulta esencial durante el proceso de filtración. Es necesario dirigir el agua a través de determinados lechos filtrantes, mantener unos caudales concretos, 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 eficiente.
Paso 4: Desinfección para obtener agua potable segura
Garantizar la seguridad del agua potable requiere numerosos pasos, pero quizá el más importante sea la desinfección. Aunque la filtración puede ser eficaz, pueden seguir presentes amenazas como virus, parásitos y bacterias. Estos microorganismos suponen un grave riesgo para la salud si están activos, por lo que se recurre a la desinfección, diseñada específicamente para neutralizarlos y eliminarlos.
| Método de desinfección |
Principio |
Ventajas |
Desventajas |
Notas |
| Cloración |
Oxidación química |
Eficaz, relativamente económico, deja una protección residual en las tuberías |
Puede generar subproductos de desinfección (DBP), problemas de sabor u olor; requiere una manipulación cuidadosa |
El más utilizado a nivel mundial. |
| Desinfección con rayos UV |
Físicos (radiación ultravioleta) |
Eficaz contra una amplia gama de patógenos; sin residuos químicos ni productos derivados del tratamiento (DBPs) |
No hay protección residual en las tuberías; la turbidez puede reducir la eficacia |
Se utiliza a menudo junto con el cloro para garantizar una protección residual. |
| Ozonización |
Oxidación química (ozono) |
Desinfectante muy potente, eficaz contra los patógenos resistentes al cloro, reduce el sabor y el olor |
No ofrece protección residual, tiene un coste elevado, una vida media corta y requiere su generación in situ |
Se utiliza a menudo como desinfectante primario, seguido de una cloración para obtener un nivel de cloro residual. |
La desinfección puede llevarse a cabo mediante diversos métodos, y la fuente de agua, junto con la normativa vigente en materia de costes, determina cuál de ellos se aplica. Es habitual combinar varios métodos a la hora de aplicar la desinfección.
Independientemente del método, para lograr una desinfección eficaz es necesario un control meticuloso, ya sea de la dosis de desinfectante aplicada en los métodos químicos o del tiempo de contacto del agua con el desinfectante en otros métodos. Un tiempo de contacto muy breve, junto con una cantidad insuficiente de desinfectante, permitirá la supervivencia de algunos patógenos, mientras que una cantidad excesiva de desinfectante químico provocará problemas de sabor y olor, además de otros subproductos nocivos. Para garantizar la seguridad microbiana, el agua de la planta debe ser segura; el agua químicamente segura debe estar libre de microorganismos, por lo que es necesario controlar tanto el caudal que pasa por la unidad de desinfección como la adición de productos químicos. Este grado de precisión depende de unos sistemas de control sólidos y rápidos.
El papel fundamental de las válvulas en el tratamiento del agua
Durante las distintas etapas del tratamiento del agua en una planta —incluidas la toma de agua para el pretratamiento, la adición de productos químicos en la toma de agua para el tratamiento avanzado, la filtración, la desinfección y la distribución—, la electricidad desempeña un papel fundamental y constituye la principal fuente de energía. Además, las bombas también funcionan con energía eléctrica. Un componente al que a menudo no se ha prestado la atención que merece, pero que desempeña una función importante a la hora de controlar los flujos de agua, son las válvulas, ya que controlan y gestionan el caudal de agua. Las válvulas son elementos fundamentales que controlan y gestionan el flujo de agua, productos químicos, aire e incluso lodos en el interior de la compleja red de tuberías de la planta.
Las distintas funciones que desempeñan las válvulas:
| Función de la válvula |
Descripción |
Importancia en el tratamiento del agua |
| Encendido/Apagado (Aislamiento) |
Abrir o cerrar completamente el flujo para aislar tramos de tubería o equipos. |
Imprescindible para el mantenimiento, las reparaciones, el desvío del sistema y el aislamiento de tramos para su limpieza o inspección. |
| Regulación del caudal |
Controlar la cantidad de líquido que pasa por la válvula. |
Es fundamental para mantener caudales óptimos en los procesos de tratamiento (por ejemplo, filtración, tiempo de contacto), una dosificación precisa de productos químicos y el control de la presión. |
| Control direccional |
Cambiar el recorrido del flujo de fluido entre diferentes tuberías o procesos. |
Es necesario para dirigir el agua a través de diferentes unidades de filtrado, gestionar los ciclos de retrolavado o desviar el caudal durante el mantenimiento. |
| Control de presión |
Regulación de la presión dentro del sistema. |
Es fundamental para proteger los equipos, garantizar un caudal constante y optimizar el rendimiento del proceso. |
| Seguridad/Protección |
Evitar el reflujo, aliviar el exceso de presión o actuar como dispositivos de seguridad. |
Evita la contaminación por reflujo, protege los equipos contra el exceso de presión y garantiza unas secuencias operativas seguras. |
El papel de las válvulas automatizadas en las plantas de tratamiento de agua (equipadas con actuadores eléctricos, neumáticos o hidráulicos) reviste una importancia fundamental. A medida que las plantas se modernizan y automatizan cada vez más 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 permiten el control remoto; y las válvulas automatizadas responden al instante a las señales para ajustar el caudal, cambiar de recorrido o aislar secciones, supervisando y optimizando todo el proceso de tratamiento del agua en tiempo real.
La calidad y la fiabilidad de las soluciones de válvulas revisten una gran importancia en este sentido. Una válvula que no funcione correctamente puede provocar un tratamiento inadecuado, un uso excesivo de productos químicos, daños en los equipos y riesgos para la seguridad del agua tratada. Estas válvulas para el tratamiento del agua requieren materiales muy específicos, como resistencia a la corrosión, un control preciso de la dosificación de productos químicos y un alto grado de automatización para garantizar su fiabilidad.
Consciente de los estrictos requisitos de diversos sectores, entre los que se incluyen el tratamiento de aguas, el procesamiento químico y la generación de energía, Vincer se ha consolidado en el ámbito de las soluciones de válvulas automatizadas desde 2010. Con el fin de satisfacer estas necesidades, hemos diseñado una gama completa de válvulas automatizadas, que incluye válvulas de bola eléctricas, válvulas de mariposa eléctricas, válvulas de compuerta eléctricas y válvulas de control, para adaptarnos a las rigurosas especificaciones de las plantas de tratamiento de aguas de todo el mundo.
Gracias a nuestro enfoque en la automatización, nuestras válvulas están diseñadas para funcionar de forma fiable en cualquier sistema de control integrado. Nuestras válvulas, fabricadas con materias primas de alta calidad y elementos de estanqueidad importados, garantizan una gran resistencia a los medios agresivos y, a menudo, corrosivos propios del tratamiento del agua, al tiempo que mantienen una excelente resistencia al desgaste, una alta tolerancia a las altas temperaturas y una vida útil prolongada.
Vincer da respuesta a diferentes necesidades, ya se trate de una válvula de compuerta eléctrica robusta para aislar tuberías de gran diámetro, una válvula de bola eléctrica de alta precisión para la inyección precisa de productos químicos o una válvula de control modulante para ajustar los puntos de consigna en función de la información en tiempo real proporcionada por los sensores.
Tratamiento de aguas residuales: una visión general fundamental
Este artículo se ha centrado en los aspectos más importantes del agua potable, aunque es necesario cambiar de tema y centrarnos por un momento en el tratamiento de las aguas residuales. El tratamiento abarca las aguas residuales procedentes de los hogares, los establecimientos comerciales e incluso las instalaciones industriales, donde la concentración de contaminantes es significativamente mayor que la del agua bruta de la fuente. El objetivo es garantizar que el agua se trate hasta tal punto que, cuando se vierta al medio natural, 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 fundamentales, prestando especial atención a la degradación biológica de los residuos. Por lo general, algunas de las etapas son las siguientes: el tratamiento preliminar, que incluye el cribado y la eliminación de arena; el tratamiento primario, que consiste en la sedimentación; el tratamiento secundario, que incluye procesos biológicos como los lodos activados o los filtros percoladores, seguidos de una sedimentación secundaria; y, si es necesario, el tratamiento terciario, que incluye la desinfección, junto con la filtración avanzada y la eliminación 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 las plantas de tratamiento de agua, las válvulas son un componente esencial del sistema en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Gestionan el flujo de entrada de aguas residuales, controlan los procesos de aireación (el aire permite una mejor descomposición de la materia en el tratamiento biológico), regulan el flujo de lodos entre los depósitos, controlan el flujo a través de las diferentes unidades de tratamiento y regulan el flujo del efluente tratado. Además, las características agresivas de las aguas residuales, como los gases corrosivos, dificultan el diseño y la elección de los materiales de las válvulas. Para que el sistema funcione correctamente, las infraestructuras de aguas residuales deben operar de forma segura, conforme a la normativa y eficiente, lo que hace imprescindible el uso de soluciones fiables de válvulas automatizadas. La gama de válvulas industriales de Vincer, diseñadas para condiciones adversas y un control preciso, también resulta idónea para hacer frente a los retos que plantean las aplicaciones de tratamiento de aguas residuales.
Conclusión: La importancia del agua potable
Las modernas plantas de tratamiento de aguas constituyen una de las maravillas de la ingeniería contemporánea, ya que el agua pasa por una miríada de etapas diferentes, cada una de las cuales requiere conocimientos científicos avanzados para obtener el producto final. Solo mediante el lavado con productos químicos y la neutralización de los agentes biológicos puede el agua cumplir las normas de seguridad que garantiza una instalación de tratamiento.
Además del minucioso diseño de ingeniería del hardware y el software, existe todo un ecosistema dentro de las instalaciones. Hay supervisores, operarios y auxiliares químicos encargados de la separación y, por supuesto, administradores. Las válvulas de control automatizadas actúan como un titiritero que hace fluir la sangre vital de la planta, regulando el equilibrio entre la presión y la temperatura, sin el cual se produciría una catástrofe para las unidades de mantenimiento de los 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. Comprender cómo funcionan las plantas de tratamiento de agua permite valorar mejor este servicio vital y las tecnologías —como las válvulas de automatización avanzadas— que lo hacen posible, garantizando la disponibilidad continua de agua segura para las comunidades de todo el mundo.
