Innovación en comunicación, consumo eléctrico y el costo operativo en plantas de tratamiento de aguas residuales

Innovación en comunicación, consumo eléctrico y el costo operativo en plantas de tratamiento de aguas residuales

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Innovación, obligación hoy en día. Las empresas tienen que innovar para mantenerse vigentes.  Qué más provechoso que innovar en comunicación e información y con ello obtener un ahorro. Hoy en día, la comunicación es parte vital en la información y el que tiene la información, toma decisiones correctas.
Ing. Oswaldo Garcia Chinchilla
Gerente Regional de Sistemas de Tratamiento de Aguas Durman

Por muchos años, el tema de innovación tecnológica en PTAR (Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales), ha estado vedado, por el tema del costo. Pero ahora ¿si el tema de innovación produce un ahorro en un tema tan sensible como el energético? La decisión correcta para seguir es entrar en el tema de innovación y ser eficientes.

Debido a su consumo eléctrico y costo energético, la que presenta mayor posibilidad de optimización en costos operativos y de inversión, es la categoría de los sistemas de tratamiento aeróbicos. Su consumo energético para suministrar aire es importante y se vuelve un costo muy apreciable en su operación. Hay que considerar, por ejemplo, en Guatemala[1], el Kw-h tiene un costo aproximado de US$ 0,16 y estos sistemas de tratamiento poseen motores de gran potencia y trabajan una buena cantidad de horas al día, sino es que trabajan las 24 horas.

Estos sistemas requieren de motores eléctricos para generar el aire, que será aplicado al sistema de tratamiento y los bombeos necesarios para su buen funcionamiento. El principio de diseño básico es el diseño a capacidad máxima, tanto de carga orgánica como de caudal. Ese rango operativo entre el máximo de diseño y el real puede llegar a ser un buen porcentaje, hay gran oportunidad de mejora operativa. Vamos a hacer un corto recorrido descriptivo por diferentes sistemas o metodologías comerciales, para optimizar el uso de la energía, sin caer en el desarrollo a profundidad, de las diferentes tecnologías de tratamiento aeróbica. 

Primera opción:  Innovación en equipos de automatización, análisis de cantidad de oxígeno disuelto en línea y variadores de frecuencia.  Como su nombre lo indica, es automático, es la mejor tecnología en optimización de la energía y también la que requiere un poco más en cuanto a inversión inicial. El sistema hace un análisis instantáneo de la cantidad de oxígeno presente y el requerido por los parámetros de funcionamiento del sistema de tratamiento. El módulo de control enciende los equipos que suministran el oxígeno y los hace funcionar a un nivel de revoluciones adecuado, siempre gobernado por un equipo variador de frecuencia, hasta que el reactor adquiere un rango adecuado de oxigenación y luego en el exceso los apaga automáticamente. 

Esta implementación operativa, en experiencias anteriores pueden llegar a tener ahorros del 60% de energía aplicada. El costo de esta automatización ronda los Q65 000,00 en PTAR catalogadas como pequeñas, hasta los 100 m3/d de capacidad. Este costo incluye las sondas sumergidas que analizan la cantidad de oxígeno disuelto en el reactor del sistema, variadores de velocidad para los motores eléctricos y el sistema de control (PLC) en el panel de control. Estos equipos ya no son tan caros como en el pasado y a pesar de que tiene un costo de mantenimiento importante, aun así, ahora hay un beneficio energético en el balance de los costos de inversión, de mantenimiento y el ahorro de energía. Además de contar con una buena estadística de los consumos de energía de los equipos 

Segunda opción: optimización de la curva de demanda de oxígeno y el ajuste de los motores con temporizadores automáticos y variadores. Este es el sistema más económico de implementación y con buenos resultados, pese a que requiere una muy completa consultoría operativa por parte de un profesional, que puede llegar a ser un poco oneroso. Recalco el término completa, ya que se requiere de estudios horarios de calidad de aguas, tanto de entrada y salida, y en diferentes épocas del año. También se requiere el uso de un analizador de oxígeno disuelto y un proceso de implementación que puede causar problemas operativos momentáneos en el sistema de tratamiento. Con esta opción hemos llegado a experimentar ahorros cercanos al 30% en consumos eléctricos. Está propenso a accidentes, ya que se hace un estimado de requerimientos de oxigeno del sistema, pero en los sistemas de tratamiento, las condiciones del agua cruda entrando al sistema pueden variar con mucha facilidad. Se pueden hacer proyecciones de seguridad para evitar este tipo de inconvenientes. 

Tercera opción: control manual del consumo de oxígeno disuelto. Este tipo de metodología es altamente dependiente del factor humano y por ende también altamente susceptible al error.  Requiere de un operador especializado operando el equipo de aireación y monitoreando el sistema de tratamiento con un medidor de oxígeno disuelto manual. Este equipo de medición se comercializa en USA en unos US$ 200,00. Pese a ser de muy poca inversión en equipo, se puede trasladar el costo a la mano de obra. Se puede crear un rango de ahorro entre un 15 a 20 % de energía a su máxima capacidad. Siempre resaltando que hay un riesgo operativo por el factor humano. Con el tiempo se puede crear rutinas de aireación, que no siempre son las correctas.   

Ya evaluando estos 3 métodos, siempre hay que tener aspectos en cuenta la aplicabilidad del método y la importancia del sistema de tratamiento. Los hay propensos a grandes cambios de cargas y caudales, lo cuales requieren de un control más complejo en estos, casi siempre los sistemas de tratamiento municipales o industriales, que tienen consumos energéticos enormes.   Importante, se debe considerar que un sistema de tratamiento mal operado puede generar grandes problemas legales o comerciales. Implementar opciones de ahorro energético, se debe hacer de una manera correcta, para que el sistema no sufra afectaciones en su funcionamiento. Así también se debe tener cuidado colocar sistemas automáticos, sin el conocimiento en temas de índole sanitario y propios del funcionamiento de la planta de tratamiento. 

Ahorrarse un 60%, un 40% o hasta un 15% siempre es atractivo económicamente hablando, pero para hacerlo, hay que hacer un balance de costo de inversión y el beneficio a obtener, pero conforme a los años avanzan, los costos energéticos aumentan (muy pocas veces los he visto bajar), este tipo de tecnologías serán más interesantes y más implementadas. Hoy en día, hasta la primera opción tiene un periodo de retorno de la inversión de 3 a 4 años. Esto nos indica que no solo tenemos que hacer plantas de tratamiento, sino sistemas eficientes de tratamiento de agua residuales. Tenemos que dar ese paso.


[1] Escala de precios de EEGSA en abril 2017.   https://eegsa.com/boletin-de-prensa/las-tarifas-de-energia-de-eegsa-se-mantienen-estables/

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