Una Planta de Tratamiento de Agua (PTA) funciona mediante un proceso químico continuo. Debe operar las 24 horas del día, adaptándose a las variaciones del agua cruda, cuya turbidez, color, pH y alcalinidad cambian según la estación del año y las precipitaciones que se producen aguas arriba del punto de captación.
La estabilidad de la calidad del agua tratada depende de dos condiciones fundamentales que deben garantizarse mucho antes de que el agua llegue al depósito de almacenamiento: el agua cruda debe llegar a la planta sin interrupciones, y cada reactivo químico debe dosificarse en la cantidad correcta, en el punto adecuado del proceso y utilizando equipos fabricados con materiales compatibles con el producto químico utilizado.
1. El Proceso de una Planta de Tratamiento de Agua (PTA)
La mayoría de las plantas de tratamiento de agua en Brasil utilizan el tratamiento convencional, también conocido como tratamiento de ciclo completo:
Captación → Coagulación y ajuste de pH → Floculación → Decantación → Filtración → Desinfección y fluoración → Almacenamiento
Cada etapa presenta requisitos diferentes. En la captación, la exigencia es hidráulica: las bombas deben arrancar de forma segura, incluso cuando están instaladas por encima del nivel del agua. En la coagulación, la desinfección y la fluoración, la exigencia es de precisión, ya que las dosis se expresan en miligramos por litro.
Además, en toda la planta existe una red de reactivos químicos y servicios auxiliares cuyos caudales deben ser supervisados por el operador.
Este artículo se centra en estos tres aspectos (captación, dosificación química y medición de caudal), que son las áreas donde los equipos OMEL contribuyen directamente a la estabilidad del proceso de tratamiento.
2. Captación de Agua Cruda: Cebado con Bombas de Vacío BVM
En muchas instalaciones de captación, las bombas centrífugas se encuentran instaladas por encima del nivel del río o del embalse, como medida de protección frente a inundaciones o para facilitar las tareas de mantenimiento.
En estas condiciones de succión negativa, existe un problema conocido: las bombas centrífugas no pueden bombear aire. Si la tubería de succión y la carcasa no están completamente llenas de agua durante el arranque, la bomba gira sin impulsar agua. Peor aún, el sello mecánico o la empaquetadura pueden funcionar en seco y sufrir daños desde el momento del arranque.
La válvula de pie, una solución tradicional, permanece sumergida y expuesta a hojas, arena e incrustaciones, por lo que suele presentar fallas sin previo aviso. Por esta razón, las instalaciones de captación más críticas utilizan el cebado por vacío: una bomba de vacío extrae el aire de la tubería de succión y de la carcasa, permitiendo que la presión atmosférica impulse el agua hacia el interior de la línea hasta llenar completamente la bomba.
Las bombas de vacío de anillo líquido OMEL de la serie BVM están diseñadas para esta aplicación. El propio agua actúa como líquido de sellado de la máquina, de modo que el agua arrastrada al finalizar el cebado puede ser manejada sin inconvenientes gracias a su principio de funcionamiento.
Características Diferenciales de la Serie BVM
A continuación, se presentan las principales características que convierten a la serie BVM en una solución ideal para el cebado de bombas que operan con succión negativa.
- Resistente a impurezas y pequeños cuerpos extraños aspirados.
- Los vapores y líquidos acumulados son aspirados y expulsados.
- Compresión completamente libre de aceite, especialmente importante en aplicaciones relacionadas con agua destinada al consumo humano.
- Bajo nivel de ruido (inferior al del propio motor eléctrico) y opciones de fabricación en aleaciones resistentes a la corrosión.
La serie BVM ofrece una capacidad de aspiración de aire de 30 a 750 m³/h y puede alcanzar presiones absolutas de vacío de hasta 40 mbar (-730 mmHg) sin necesidad de eyectores.
Aplicaciones en Plantas de Tratamiento de Agua (PTA): Cebado de bombas de captación que operan con succión negativa y sistemas centralizados de vacío que mantienen varias bombas permanentemente cebadas mediante un colector común y una cámara separadora.
Un aspecto importante del dimensionamiento suele pasar desapercibido: la bomba de vacío no se selecciona en función del caudal de captación de agua, sino del volumen de aire que debe extraerse (de la tubería de succión y las carcasas de las bombas), de la altura de succión y del tiempo de cebado requerido.
3. Dosificación de Reactivos: Coagulación, pH, Polímeros, Desinfección y Fluoración
La coagulación determina el rendimiento de toda la planta de tratamiento. El coagulante (sulfato de aluminio, cloruro férrico o policloruro de aluminio) desestabiliza las partículas responsables de la turbidez y el color del agua, y esta reacción solo es eficaz dentro de un rango determinado de pH.
Por esta razón, la dosificación del coagulante va acompañada de la adición de un agente alcalinizante y, en muchos casos, de un polímero auxiliar de floculación.
Una dosificación insuficiente produce flóculos débiles que no sedimentan adecuadamente y sobrecargan los filtros. Por otro lado, una sobredosificación aumenta el costo de los reactivos y los niveles residuales de aluminio o hierro en el agua tratada.
Los resultados de la dosificación se reflejan en los decantadores: los flóculos arrastrados fuera de estas unidades rara vez indican un problema del propio decantador y, casi siempre, son consecuencia de una dosis de coagulante o un pH de coagulación fuera del rango adecuado.
Después de la filtración, los límites de operación se vuelven aún más estrictos. El desinfectante debe garantizar una concentración residual adecuada en toda la red de distribución, mientras que el fluoruro debe mantenerse dentro del rango recomendado, sin superar el valor máximo de 1,5 mg/L establecido por la normativa brasileña de potabilidad del agua, según la Ordenanza GM/MS n.º 888/2021.
En todas estas etapas, los equipos de dosificación deben cumplir simultáneamente tres requisitos fundamentales:
- Repetibilidad.
- Amplio rango de regulación lineal para adaptarse a las variaciones del caudal de agua y de la dosis.
- Compatibilidad química con el producto utilizado.
OMEL cumple estos requisitos mediante cuatro familias de bombas dosificadoras.
Caudal de agua × Dosis [mg/L] → Masa de reactivo [kg/h] → Caudal de solución [L/h] → Regulación de la bomba dosificadora
Bombas Dosificadoras de Diafragma DMD
Con diafragma elastomérico de accionamiento mecánico, construcción monobloque compacta y cabezal completamente hermético, la serie DMD ofrece una solución robusta para la dosificación continua de coagulantes, agentes alcalinizantes y polímeros diluidos, con las siguientes características:
- Hasta seis cabezales accionados por una misma unidad motriz, cada uno con regulación independiente: un único conjunto puede dosificar coagulantes, agentes alcalinizantes y polímeros.
- Regulación mediante tornillo micrométrico, que puede realizarse tanto con la bomba detenida como en funcionamiento.
- Accionamiento mediante variador de frecuencia para una dosificación proporcional al caudal de agua cruda.
La serie DMD opera con caudales de hasta 1.140 L/h, presiones de hasta 10 bar y una repetibilidad de ±3 %.
Los cabezales están disponibles en polipropileno o acero inoxidable, con diafragma de Santoprene.
Bombas Dosificadoras de Diafragma NSP
Diafragma de accionamiento hidráulico: un pistón desplaza un volumen preciso de aceite, que acciona el diafragma en contacto con el reactivo químico. Es la opción ideal cuando la dosificación requiere mayor precisión o cuando el producto exige medidas de seguridad adicionales, como en los procesos de desinfección y fluoración.
- Regulación lineal del 0 al 100 %, con un error máximo del 1 %.
- Válvula interna de alivio en el sistema hidráulico, que elimina la necesidad de instalar una válvula de seguridad en la línea de descarga.
- Triple diafragma con sensor de rotura, para productos peligrosos como el ácido fluosilícico.
- Diafragma tubular para líquidos que contienen sólidos finos en suspensión, como las suspensiones de cal.
- Control eléctrico o neumático mediante instrumentos de proceso, actuando como elemento final de control.
La serie NSP trabaja con caudales desde unos pocos litros por hora hasta aproximadamente 2.000 L/h, con cabezales disponibles en acero inoxidable, Hastelloy, Alloy 20, Monel, PVC, PTFE o polipropileno.
Bombas Dosificadoras de Pistón DMP y NSP/P
En las grandes plantas de tratamiento de agua, el caudal de coagulante puede alcanzar miles de litros por hora, por lo que la dosificación pasa a realizarse de forma automática.
Las bombas dosificadoras de pistón OMEL cubren este rango de caudales y presentan las siguientes características:
- DMP: Diseño modular, con hasta seis cabezales accionados por una única unidad motriz, lubricación por baño de aceite y un error máximo del 3 %.
- NSP/P: Regulación lineal con un error máximo del 1 % y ajuste automático mediante actuador neumático o electroneumático.
- Cabezales: Disponibles en aleaciones metálicas o fabricados íntegramente en materiales plásticos (PVC, PEAD, polipropileno y PTFE).
La serie DMP trabaja con caudales de hasta 1.040 L/h por cabezal, mientras que la serie NSP/P alcanza caudales de hasta 5.550 L/h.
Para seleccionar correctamente el modelo y los materiales de fabricación de la bomba, es necesario tener en cuenta el producto que se va a bombear, su concentración y su temperatura.
OMEL cuenta con un equipo especializado para brindar asesoramiento técnico en todas las etapas del proceso de adquisición de una bomba.
4. Medición de Caudal: Rotámetros OMEL
Además de las líneas de dosificación, una Planta de Tratamiento de Agua (PTA) cuenta con una red de caudales continuos que el operador debe supervisar, incluyendo agua para la dilución y preparación de polímeros, agua de sellado de las bombas, purgas, operaciones de lavado, aire y gases de servicio.
Los rotámetros OMEL, medidores de caudal de área variable, proporcionan al operador una lectura directa y continua de estos caudales, sin necesidad de energía eléctrica.
Los principales modelos se presentan a continuación:
- Modelos T y N (tubo de vidrio de borosilicato): Lectura directa con una precisión estándar de ±2 % del fondo de escala, una versión especial con precisión de ±1 % del valor indicado (ISA RP 16.1.2.3) y una repetibilidad del 0,5 % del fondo de escala.
- Modelo P: Conexiones de pequeño diámetro, diseñadas para caudales bajos, como los utilizados en líneas de purga y tuberías de pequeño tamaño.
- Modelo 1P5P: Fabricado íntegramente en plástico moldeado por inyección, ligero y económico, adecuado para temperaturas de operación de hasta 50 °C.
- Modelos metálicos R4M y M250: Diseñados para fluidos opacos o corrosivos para el vidrio. El modelo M250 también admite un transmisor de 4 a 20 mA y contactos de alarma, permitiendo transmitir los datos de caudal al sistema de supervisión y control (SCADA).
Los rotámetros también se utilizan en los bancos de verificación de medidores de agua de las empresas de saneamiento, donde cumplen una función específica. En estos bancos, el error de medición del medidor de agua se determina volumétricamente, comparando su indicación con la de un tanque volumétrico calibrado o una balanza.
Una Planta de Tratamiento de Agua (PTA) depende del control adecuado de cada etapa, y los puntos más críticos se encuentran en la captación y en la dosificación de productos químicos.
Una bomba de captación que no arranca interrumpe el suministro de agua, del mismo modo que una dosificación fuera del rango establecido compromete los procesos de coagulación, desinfección o fluoración. Por esta razón, la selección de los equipos debe basarse en los requisitos específicos de cada etapa:
- Bombas de vacío BVM para el cebado de las bombas de captación.
- Bombas dosificadoras DMD, NSP, DMP y NSP/P, seleccionadas según el rango de dosificación, la precisión y la compatibilidad química.
- Rotámetros OMEL para visualizar directamente el caudal instantáneo.
Con este conjunto de equipos, OMEL contribuye a una operación más estable, segura y confiable en las Plantas de Tratamiento de Agua.
Además de estas soluciones, OMEL ofrece otros equipos aplicables en una PTA, como el lavado de filtros con aire, mediante el soplador tipo Roots SRT, y la recepción y transferencia de productos químicos, mediante las bombas centrífugas de proceso OMEL UND/III.
Estas aplicaciones se abordarán en futuras publicaciones.
¿Necesita ayuda?
Envíenos las condiciones de operación de su planta: reactivo químico y concentración, rango de dosificación, caudal de agua tratada, presión en el punto de inyección y, para la captación, altura de succión y volumen de la tubería.
El equipo técnico de OMEL le recomendará la configuración adecuada de bombas dosificadoras, bombas de vacío y rotámetros para su Planta de Tratamiento de Agua (PTA).
