PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Y CALENTADORES DE INMERSIÓN

La mayor concientización en torno a la protección del medio ambiente ha puesto de manifiesto que el tratamiento de las aguas residuales es una cuestión urgente. Las ciudades y los municipios tienden a imponer requisitos estrictos sobre la calidad de los efluentes que se vierten en los cursos de agua. Como respuesta, los procesos de tratamiento de aguas residuales han mejorado en términos de eficiencia e impacto ambiental en los últimos años. Este artículo examina un proceso moderno de tratamiento de aguas residuales y cómo es que los calentadores de inmersión desempeñan un papel importante para hacerlo más eficaz y económico. 

Las aguas residuales suelen producirse como subproducto de un proceso industrial, una actividad comercial o un proceso doméstico. El tratamiento de las aguas residuales es obligatorio antes de verter el fluido en la corriente del alcantarillado. Así se garantiza el cumplimiento de las normas de salud y seguridad. 

Normalmente, las aguas residuales del pretratamiento están cargadas de metales pesados y compuestos cancerígenos que son perjudiciales para la salud humana y la fauna.  Otro aspecto importante es que la creciente normativa de protección del medio ambiente ha exigido que estos procesos de tratamiento sean obligatorios para evitar fuertes multas y posibles acciones legales si se vierten sin tratar o incluso parcialmente tratados.  

Cómo funciona el tratamiento de las aguas residuales

El proceso de tratamiento de las aguas residuales puede dividirse a grandes rasgos en 8 etapas:

• La primera etapa se denomina cribado, en la que se eliminan los contaminantes de gran tamaño de la corriente afluente mediante la aplicación de barras o rejillas grandes. 
• La segunda etapa es el cribado fino, en el que se eliminan las partículas y los contaminantes sólidos que no se han eliminado en el cribado anterior. El desarenador utiliza el principio de la separación por gravedad, en el que los contaminantes más pesados se depositan en el fondo de una cámara y, a medida que las corrientes afluentes pasan por las diferentes cámaras, la arenilla más ligera también es sedimentada. Hay que tener en cuenta que en las dos primeras etapas no se eliminan los componentes disueltos de la corriente afluente. 
• La tercera etapa es el clarificador o decantador primario, donde se elimina otro 30 % o 60 % del contenido sólido. El clarificador primario es también un sistema de separación por gravedad. En este paso, la alta velocidad del flujo de entrada no permite que los sólidos se asienten. 
• La aireación es la cuarta etapa y constituye el núcleo del proceso de tratamiento de las aguas residuales. En este proceso, se bombea oxígeno de forma agresiva al tanque de aireación lleno de afluente procedente del clarificador primario. Esto aumenta la actividad de las bacterias, descomponiendo la materia orgánica. El aire se bombea al tanque y se esparce a través del afluente. 
• La quinta etapa es el clarificador o decantador secundario, donde los lodos se recogen en el fondo del decantador para ser desechados posteriormente. 

• En la sexta etapa, las aguas residuales pasan por el proceso de cloración para llevar a cabo el proceso de desinfección. Aunque se trata de un proceso de eficacia probada, en los últimos años también se ha generalizado la desinfección con ozono y con rayos UV. 

• En la séptima etapa se comprueba la calidad del agua para garantizar su vertido seguro en el arroyo, río u otra masa de agua municipal. Esto suele ser obligatorio por ley, ya que es necesario registrar la calidad del agua que se vierte. 
• La última etapa es la descarga del efluente en el arroyo. 

Si la corriente requiere un tratamiento posterior para la conversión en agua potable, pasa por el proceso de destilación. La destilación o evaporación es un proceso de separación único que elimina el agua de los contaminantes cambiando el estado físico del agua de líquido a vapor. 

La destilación y el papel de los calentadores de inmersión

La destilación desempeña un papel crucial en la conversión del agua efluente del proceso de tratamiento de aguas residuales en agua potable. Tradicionalmente se utilizaba la evaporación atmosférica, en la que se utilizaba el calor, ya sea a través de un método de combustión o de vapor, para calentar el agua afluente y cambiar su estado físico. Aunque es sencillo y está muy extendido, se trata de un método de alto consumo energético que requiere una importante inversión en la infraestructura (calderas, bombas, evaporadores, etc.). También requiere mucho mantenimiento. 

Un importante avance en la tecnología de purificación del agua es la recompresión mecánica de vapor (MVR, por sus siglas en inglés). La MVR puede proporcionar las ventajas de un sistema compacto más eficiente a una fracción del coste de los procesos de destilación tradicionales. 

En la MVR, en lugar de utilizar un fluido térmico como el vapor, el agua del evaporador primario o del intercambio de calor se calienta mediante un calentador de inmersión. Por ejemplo, un calentador de bridas puede insertarse en varias zonas alrededor del evaporador primario. Los vapores de agua se extraen del sistema y se comprimen mediante un compresor de desplazamiento positivo. 

El proceso es adiabático, lo que significa que no implica la transferencia de calor y masa entre las paredes de la cámara de compresión. Los vapores están a mayor temperatura y presión en comparación con la entrada del compresor de desplazamiento positivo y pasan por un intercambiador de calor para calentar el agua en el intercambiador de calor primario. Los vapores se convierten en destilado, que se utiliza para fabricar el agua destilada o pasa por un intercambiador de calor secundario en el que se precalienta el agua que entra en el intercambiador de calor primario. Se trata de un proceso que consume mucha menos energía que el proceso de evaporación atmosférica y es más eficiente. 

Calentadores de inmersión y preparación para el invierno de las plantas industriales

Una de las aplicaciones críticas de los calentadores de inmersión que no se limitan al tratamiento de aguas residuales es la hibernación de procesos industriales. Cuando se habla de la protección contra bajas temperaturas, enseguida viene a la mente el traceado térmico. Sin embargo, el calentamiento del proceso y el rastreo del calor son métodos notablemente diferentes. 

El trazado térmico mantiene el calor del proceso en el sistema, mientras que un calentador de inmersión regula la temperatura y proporciona calor para reducir cualquier condensación en las tuberías. Los calentadores de inmersión suponen una mejora en comparación con otros métodos de calentamiento del proceso, como los sistemas basados en el vapor o la combustión, que tienen graves limitaciones de rendimiento cuando se trata de temperaturas bajo cero. El mejor rendimiento de los calentadores eléctricos de inmersión debido a su capacidad para mantener una temperatura precisa en comparación con los sistemas basados en el vapor, así como su respuesta rápida en caso de variación de la carga, los convierte en una opción favorable de calentamiento de procesos para la protección contra las bajas temperaturas de los procesos industriales de tamaño medio y grande.