Aguas Potable y Residuales

El agua residual pre-tratada se trae desde las alcantarillas de contención de entrada hasta nivel del suelo por bombas centrifugas, donde continúa por flujo gravitacional al tratamiento subsecuente. Para mantener un nivel deseado en los pozos de trabajo, regularmente se varía la velocidad de bomba. Las bombas se encienden o apagan automáticamente de acuerdo a una secuencia de operador seleccionable. Reto Un nivel de pozo deseado reduce la caída aguas abajo de los canales afluentes para minimizar turbulencia y transferencia de aire, y elimina los ciclos de bomba frecuentes asociados con control de nivel variable. El mantenimiento de control de nivel apropiado en los pozos puede aliviar oleadas en el motor, que alteran los ajustes causando corrientes y remolinos en el clarificador.

La medición de flujo se consigue con un transmisor programado para convertir una lectura de nivel en unidades de volumen por tiempo, según el líquido pase por un estrecho o dique en un canal abierto. Un estrecho es una porción con forma especial del canal abierto, con un área o pendiente diferente al área o pendiente del canal. Un dique parece una presa colocada a través de un canal abierto posicionado de modo que el líquido fluya sobre él. Reto Los dispositivos de medición se configuran según la geometría del estrecho o dique. Los dispositivos deben proporcionar medición confiable a pesar de la turbulencia, contenido de sólidos, químicos corrosivos o variaciones en la velocidad y profundidad del flujo. Los requerimientos ambientales usualmente ordenan el uso de un totalizador y registrador de flujo.

La medición de flujo de aire se requiere en digestores aeróbicos y recipientes de aireación. En los digestores, la oxigenación permite que los microbios descompongan compuestos orgánicos complejos. Los recipientes de aireación de concreto usan difusores de burbuja finos o gruesos para airear el agua. Además de digestores y tanques de aireación, el monitoreo de flujo de aire puede incluir además aire en vía hacia un tanque de polvo aireado, a un tanque de ecualización de flujo o a un tanque de almacenamiento de lodo secundario. Reto Los sistemas de aireación deben suministrar un amplio rango de flujos de aire con un rango de presión relativamente angosto bajo condiciones variantes. Además de detectar la presencia o ausencia de flujo de aire, el interruptor de flujo debe detectar condiciones de bajo flujo.

En el proceso de descomposición anaeróbica, la materia orgánica se convierte en sólidos estables y gas rico en energía, principalmente metano (60%) y dióxido de carbono (40%). Siendo un hidrocarburo de alto valor combustible, el metano puede servir como combustible de intercambiadores de calor en planta, motores de propulsión u otros sistemas, ser vendido a la comunidad industrial local o ser quemado. Reto La medición de flujo segura y confiable es esencial en la recopilación, eliminación o re-uso de gas metano. Debido a que el metano es altamente combustible, la instrumentación de flujo debe estar certificada para operación en estos lugares peligros.

Las instalaciones de tratamiento de aguas residuales con una gran cantidad de clarificadores primarios a menudo emplean un tanque de concreto con cámaras y compuertas conocido como caja de distribución para dividir el flujo de influente en múltiples flujos que se dirigen al banco de clarificadores. Un dispositivo similar también se puede usar para dividir los flujos de licor mezclados entre los clarificadores secundarios. Reto El control de nivel en las cajas de distribución ayuda a mantener un enrutamiento equilibrado de las aguas residuales afluentes en el proceso de sedimentación primario donde se eliminan del 50 al 70 por ciento de los sólidos suspendidos y en el proceso de sedimentación secundario donde se eliminan los sólidos en suspensión remanentes.

En pequeñas instalaciones de tratamiento de agua residual con sólo un clarificador, es ventajoso saber el nivel de superficie del clarificante. En plantas grandes donde el flujo afluente se desvía con una caja divisora a varios clarificantes, puede haber insuficiente espacil dentro de la caja divisora para acomodar la instrumentación de nivel. En este caso el monitoreo de nivel del clarificador ayudará a obtener balance de carga apropiado. Reto El monitoreo continuo del nivel de clarificante maximizará el flujo de tratamiento eficiente dentro de áreas de sedimentación primarias y secundarias donde la mayoría de los sólidos en suspensión se eliminan.

Los métodos biológicos principales empleados en tratamiento de agua residual para estabilización de lodo son digestión aeróbica y anaeróbica. La primera usa bacterias aeróbicas para convertir materia orgánica y estabilizar bio-sólidos mientras que la segunda logra este objetivo con bacterias anaeróbicas trabajando sin oxigeno. Ambos procesos se monitorean en nivel dentro de sus tanques. Reto Los sistemas de inyección de gas y mezclado mecánico del proceso anaeróbico y los sistemas de aireación del proceso aeróbico, crean grandes cantidades de espuma que tradicionalmente obstaculizan a los controladores de nivel mecánicos. Los desarrollos recientes en tecnologías de radar han mejorado la exactitud de la medición a pesar del contenido de espuma en estos digestores.

En términos de tonelaje anual, la cal es la primera de entre los químicos de tratamiento para agua. La cal se usa para ajuste de pH, eliminación de fosfato, acondicionamiento de lodo y bio-sólidos y en asociación con otros químicos para precipitación. La cal se mezcla inicialmente con agua en reductores de cal para formar una emulsión llamada cal ablandada. La cal ablandada se añade a agua cruda para formulación bajo condiciones controladas con cuidado. Reto Regularmente contenida en tanques agitados, la emulsión de cal es ligeramente abrasiva, y puede ser corrosiva dependiendo de los otros químicos involucrados. El censado de nivel por contacto debe usar sondas de varilla única para evitar acumulación del medio.

El carbono se emplea en procesos de absorción para retirar compuestos de control orgánicos, inorgánicos, además de sabor y olor. El carbono granular activado (GAC) y carbono en polvo activado (PAC) son dos tratamientos de absorción lideres, el primero usa una cama de carbono y el segundo emplea un recipiente de contacto. Los tanques de emulsión de carbono requieren monitoreo de nivel. Reto El manejo y los problemas de seguridad se asocian con el polvo flotante y las dificultades de humedad características del carbono. Debido a que las acumulaciones de carbono regularmente estrangulan los controladores de nivel, las tecnologías de monitoreo sin contacto se han vuelto populares. El censado de nivel por contacto debe usar sondas de varilla única para evitar acumulaciones del medio.

Hay varias áreas dentro de una instalación de tratamiento de aguas residuales donde los sólidos se depositan y posteriormente se eliminan como lodo. Estos incluyen tolvas, tanques de retención, espesadores de densidad y otros sistemas de recolección de lodo. El nivel de lodo se monitorea para controlar descargas incompletas o la dilución del lodo. Reto La medición sin contacto a menudo se prefiere ya que los sensores están ubicados por encima del fluido de proceso y aún más lejos del contacto directo con el lodo en el fondo. Los sensores de las tecnologías de contacto deben ser de tipo varilla única para minimizar la acumulación de material (o puentes) que se produce en las configuraciones de varillas gemelas.

Siguiendo a la etapa de clarificación de tratamiento de agua, el agua pre-filtrada para de un canal de entrada a un fondo de filtración. Según pase por el medio del fondo -arena o antracita en tipos de filtración profunda; tela o membranas sintéticas en tipos de filtración superficial – el agua se limpia de sus sólidos en suspensión granulados. Reto El nivel en el tanque de filtro activa el ciclo de lavado. Según los sólidos se acumulan en el filtro, la perdida de energía comienza a acumularse y el nivel de agua se incrementa en el tanque de filtro. Un nivel de tanque pre-determinado indica que el valor de perdida de energía se ha alcanzado y que el filtro debe ser ahora lavado en sentido inverso para eliminar los sólidos suspendidos.

El agua de servicio se utiliza para servicios generales de planta que incluyen agua de sello de bomba e instrumentos, agua para incendios, desmineralización, enfriamiento y suministro de agua de reposición. Los tanques de almacenamiento con capacidad para guardar desde tres días a una semana de operación permiten continuar las operaciones de la planta en caso de que se interrumpa el suministro de agua a la planta. Los colectores y los tanques de almacenamiento son típicamente tanques de acero verticales de techo fijo. Reto Los dispositivos de medición de nivel y detección de flujo son cruciales para la gestión efectiva de las fuentes de agua. Los rangos de medición típicos son entre 7 y 15 metros.

El almacenamiento para el agua recuperada abarca desde tanques pequeños para el uso de agua potable y de servicio hasta depósitos grandes, abiertos o cerrados. El almacenamiento de gran capacidad, más comúnmente en depósitos abiertos, es necesario para el almacenamiento fuera de línea de los flujos máximos, el almacenamiento en línea de flujo continuo y el almacenamiento a largo plazo de los flujos estacionales que se descargan durante las temporadas alternas. Reto El monitoreo de nivel es esencial para tanques de almacenamiento de agua grandes y pequeños. Los controles se especifican de acuerdo con el tamaño y la geometría del recipiente de almacenamiento a granel. Los controles de nivel en embalses de atmósfera abierta a menudo deben resistir condiciones climatológicas severas.

El compresor de una turbina de gas ingiere una gran cantidad de aire que contiene paartículas de materia, aerosoles de hidrocarburos y otros compuestos orgánicos y gases. Aunque las partículas más grandes son filtradas, los otros compuestos se depositan en las aspas del compresor. El lavado del compresor elimina estos depósitos y restablece el perfil aerodinámico y eficiencia del compresor. También se usa para limpiar generadores y otros componentes de maquinaria y equipos, el lavado con agua se deshecha periódicamente como agua residual. Reto El lavado con agua se recoge en un tanque de recolección dedicado donde se monitorean los niveles y tienen capacidades típicas entre de 200 a 400 litros.