Las estaciones de bombeo de agua residual (EBAR) son infraestructuras esenciales en los sistemas de saneamiento de aguas residuales.
Las estaciones de bombeo de agua residual son instalaciones diseñadas para elevar el caudal de agua residual cuando no es posible aprovechar la gravedad para transportarlo.
Las redes de alcantarillado conducen el agua residual a través de diferentes colectores hasta las estaciones de depuración de aguas residuales (E.D.A.R.). Si la pendiente entre los colectores y las depuradoras no es suficiente para transportar el agua de un punto a otro por la fuerza de la gravedad, deben instalarse estaciones de bombeo de aguas residuales (E.B.A.R.) que impulsen el agua.
Su diseño y operación permiten la superación de obstáculos topográficos y aseguran que el agua residual sea transportada de manera eficiente hacia su destino final.
Principales partes de una EBAR
Una estación de bombeo está formada por varios elementos que trabajan de manera coordinada para recibir, controlar, elevar y transportar el agua residual.
| Parte de la EBAR | Función principal |
|---|---|
| Pozo de gruesos | Retirar las arenas más gruesas cuando se dispone de espacio. |
| Desbaste de gruesos | Retener los sólidos gruesos presentes en el agua residual. |
| Pozo de bombeo | Almacenar temporalmente el agua residual antes de ser bombeada. |
| Bombas | Impulsar el agua residual hacia la siguiente etapa del sistema. |
| Sensores de nivel | Medir el nivel del agua residual y activar las bombas. |
| Sistemas de control y automatización | Permitir el encendido y apagado automático de las bombas. |
| Tuberías de impulsión | Conducir el caudal bombeado hacia el alcantarillado o la depuradora. |
| Tablero eléctrico | Controlar la alimentación, protección y funcionamiento de los equipos. |
Pozo de gruesos y desbaste
Como en todo actividad de ingeniería, realizar un buen diseño de una E.B.A.R.
Lo primero que hay que hacer es, si se dispone de espacio, instalar un pozo de gruesos (Carga superficial < 250 m3/h a caudal máximo) para retirar las arenas más gruesas, seguido de un desbaste de gruesos (con 50 mm es suficiente).
Mientras que el pozo de gruesos es opcional el desbaste no lo es.
Sin embargo, éste, se puede sustituir por un sistema de trituración si las características de la E.B.A.R.
El efluente sanitario generado en los establecimientos comerciales será recogido y conducido para la Estación de Bombeo de Aguas Residuales Sanitario Comerciales, siendo recomendado pasar previamente por un sistema de recolección de residuos para la separación de los sólidos groseros.
La separación previa de sólidos reduce el riesgo de obstrucciones y protege las bombas frente a los materiales que pueden llegar con el agua residual.
Pozo de bombeo
El pozo de bombeo es el depósito donde se almacena temporalmente el agua residual antes de ser bombeada.
El proceso de bombeo inicia cuando el nivel de agua residual en el pozo de bombeo alcanza un punto predeterminado.
En general, y especialmente si se utilizan bombas sumergibles, no se puede diseñar la E.B.A.R. con un solo depósito de bombeo ya que, más tarde o temprano, la abrasión de las arenas harán que los zócalos de las mismas acaben desgastados y sea necesario reconstruirlos.
Con un solo depósito de bombeo, estas reparaciones, los mantenimientos preventivos o las limpiezas periódicas que hay que realizar obligarían a parar el bombeo y a verter las aguas residuales sin depurar.
La configuración del pozo debe facilitar el mantenimiento, la limpieza y la retirada de equipos sin interrumpir completamente el bombeo cuando la instalación requiera continuidad de servicio.
Bombas de impulsión
Las bombas son el corazón de la estación.
Estas estaciones suelen disponer de varias bombas de impulsión que se ponen en funcionamiento según el nivel en cada momento.
El equipo realiza el recalque de efluentes que tienen dificultad en pasar por las tuberías por la acción de la gravedad.
El nivel puede aumentar más o menos rápidamente en función de los diferentes hábitos de la población, por ejemplo, a primera hora de la mañana, cuando los habitantes se duchan o cuando existen periodos de lluvias débiles.
Mientras el aumento de nivel de las aguas residuales es lento, solo trabajará una bomba, pero cuando el volumen desalojado por una bomba sea inferior al volumen de entrada, será necesario la activación de una segunda bomba.
La selección y la combinación de bombas deben adaptarse al caudal de entrada, a la altura de impulsión y a las condiciones del agua residual.
Las EBAR Sanitario Comerciales atienden caudales diarios de 1,0 m³/h (1.000 litros por hora) a 47,0 m³/h (47.000 litros por hora) y son propias para alturas manométricas de hasta 24,0 m.c.a.
Medición y control del nivel
La medición de nivel es lo primero que debemos realizar para disponer de un buen control de bombas.
El proceso de bombeo inicia cuando el nivel de agua residual en el pozo de bombeo alcanza un punto predeterminado.
Los sensores activan las bombas, que impulsan el agua a través de las tuberías hacia la siguiente etapa del sistema de alcantarillado o tratamiento.
Los sistemas de control y automatización permiten el encendido y apagado automático de las bombas, ajustándose a los niveles de agua en el pozo.
Boyas y medidores puntuales
Los medidores puntuales, como las boyas, suelen ser soluciones muy económicas, pero no proporcionan una medida en todo el rango y deben colocarse varios de ellos para el control de varias bombas.
También suelen ser poco fiables, ya que deben estar sumergidos y algunos sólidos contenidos en las aguas residuales, como las toallitas húmedas, pueden quedar adheridos al flotador y evitar que éste flote correctamente.
Los flotantes, como grasas y jabones, pueden adquirir diferentes texturas y grosores que dificultan la flotabilidad de las boyas hasta bloquearlas.
Este problema es especialmente peligroso para las boyas de bajo nivel que deben proteger a las bombas de un funcionamiento en seco o para las boyas que deben detectar la cota de alivio, especialmente importante desde la entrada en vigor del Real Decreto que obliga a detectar el vertido de aguas residuales en los episodios de tormenta en las redes de saneamiento.
Otros problemas inherentes a estos elementos en contacto con las aguas residuales, suelen ser la abrasión y la corrosión.
Diferentes productos sólidos o arenillas abrasivas pueden dañar los equipos por abrasión o las grasas generadas suelen provocar problemas de corrosión sobre algunos elastómeros o plásticos utilizados en la construcción de las boyas.
Medidores de nivel continuos
Los medidores de nivel continuos son más versátiles, son de fácil implementación y pueden realizarse controles más adecuados para las estaciones de bombeo.
Dentro de los diferentes principios de medida, son preferidos aquellos que no tienen contacto con el producto, como radar o ultrasonidos.
Sondas capacitivas o hidrostáticas deben estar sumergidas en el agua y son susceptibles a las adherencias y deposiciones del fondo.
La deposición de fangos en el fondo, de mayor densidad que el agua, provoca errores de medidas de varios centímetros cuando se utilizan sondas hidrostáticas.
Los sensores por ultrasonidos miden sin contacto y pueden funcionar correctamente en condiciones estables, pero las diferentes y difíciles condiciones de proceso en estas aplicaciones hace difícil su implementación si deseamos fiabilidad.
Las adherencias y las condensaciones pueden provocar fallos en la medida de sensores por ultrasonidos o algunos tipos de radar.
Este tipo de fallos pueden provocar un funcionamiento incorrecto del bombeo y por tanto requerir una acción correctiva, lo que aumenta los costes de mantenimiento y pueden provocar averías.
Sensores de nivel radar
Los sensores de nivel radar son la solución perfecta.
Instalados en la parte superior del pozo permiten medir el nivel de agua sin contacto, de forma precisa y fiable.
Las nuevas electrónicas de los VEGAPULS han sido optimizadas para poder medir correctamente señales más débiles, característica muy importante cuando existe generación de espumas en la superficie.
Además, los nuevos VEGAPULS con tecnología de 80GHz tienen un haz de emisión más estrecho que los equipos que trabajan a menor frecuencia, pudiendo concentrar la señal emitida en el punto a medir deseado y evitar fácilmente señales perturbadoras generadas por los elementos que componen una estación de bombeo.
Esta ventaja facilita la instalación del sensor en espacios más reducidos, zonas más accesibles y sin obstruir el paso del personal en tareas de manteniendo del pozo.
Cuadro eléctrico, automatización y telemetría
El tablero eléctrico de control es construido conforme cada modelo de Estación de Bombeo de Aguas Residuales.
Compacta Saneamiento cuenta con diversos modelos de Estaciones de Bombeo de Aguas Residuales Sanitario Comerciales que pueden incluir recursos como señales sonoros, múltiples boyas y bombas.
Las Estaciones de Bombeo de Aguas Residuales Sanitario Comerciales poseen, de forma opcional, los recursos de automatización y de telemetría con inversores de frecuencia en el tablero eléctrico.
La automatización permite adaptar el funcionamiento de las bombas a la variación del nivel y del caudal de entrada.
La telemetría facilita la supervisión remota de la instalación y la detección de anomalías de funcionamiento.
Tuberías de impulsión y transporte
Las bombas impulsan el agua a través de las tuberías hacia la siguiente etapa del sistema de alcantarillado o tratamiento.
El equipo está fabricado en Polietileno (PE), lo que le confiere resistencia y alta protección química a la corrosión e intemperies.
Las tuberías y los componentes de impulsión deben mantener la continuidad hidráulica del sistema y soportar las condiciones de operación de la estación.
Materiales y configuración de estaciones compactas
El equipo está fabricado en Polietileno (PE), lo que le confiere resistencia y alta protección química a la corrosión e intemperies.
Las EBAR Sanitario Comerciales atienden caudales diarios de 1,0 m³/h (1.000 litros por hora) a 47,0 m³/h (47.000 litros por hora) y son propias para alturas manométricas de hasta 24,0 m.c.a.
El efluente sanitario generado en los establecimientos comerciales será recogido y conducido para la Estación de Bombeo de Aguas Residuales Sanitario Comerciales, siendo recomendado pasar previamente por un sistema de recolección de residuos para la separación de los sólidos groseros.
Operación, mantenimiento y problemas habituales
Sin embargo, también presentan desafíos como el mantenimiento regular de las bombas, la gestión de los sólidos que pueden obstruir el sistema y el consumo de energía, que puede representar un costo significativo en operaciones a gran escala.
La abrasión de las arenas puede desgastar los zócalos de las bombas y hacer necesaria su reconstrucción.
Las reparaciones, los mantenimientos preventivos y las limpiezas periódicas deben contemplarse desde la fase de diseño.
La medición incorrecta del nivel puede provocar un funcionamiento inadecuado del bombeo, aumentar los costes de mantenimiento y generar averías.
Las adherencias, las grasas, los jabones, las toallitas húmedas, los fangos y las arenillas abrasivas son elementos que pueden comprometer la fiabilidad de los equipos.
Una estación correctamente proyectada debe facilitar el acceso al pozo, la inspección de las bombas, la limpieza de los sólidos y la sustitución de los elementos sometidos a desgaste.
Control de olores, corrosión y tratamiento con ozono
El ozono es una forma alotrópica del oxígeno con propiedades desinfectantes y oxidantes extremadamente potentes.
Reducción de Patógenos y Contaminantes: El ozono actúa destruyendo bacterias, virus y otros patógenos presentes en las aguas residuales.
Control de Olores y Corrosión: El tratamiento con ozono puede eliminar olores desagradables que son típicos en las estaciones de bombeo.
En algunos escenarios específicos, si se optimiza el uso de ozono y se logra una desinfección y oxidación efectiva, podría considerarse la posibilidad de verter el agua residual tratada directamente a un cauce natural, evitando la necesidad de llevarla a una EDAR.
Sin embargo, es importante resaltar que este tipo de solución es altamente dependiente de factores como la calidad inicial del agua residual, la normativa vigente y las características del ecosistema receptor.
Puesta en funcionamiento de la EBAR Barandillas
Secuencia básica de funcionamiento
- Las redes de alcantarillado conducen el agua residual a través de diferentes colectores.
- El agua residual llega al pozo de gruesos o al sistema de desbaste, cuando estos elementos forman parte de la instalación.
- Los sólidos gruesos y las arenas son retenidos o separados antes de alcanzar las bombas.
- El agua residual entra en el pozo de bombeo y se almacena temporalmente.
- Los sensores miden el nivel alcanzado en el pozo.
- El proceso de bombeo inicia cuando el nivel de agua residual en el pozo de bombeo alcanza un punto predeterminado.
- Los sensores activan las bombas.
- Mientras el aumento de nivel de las aguas residuales es lento, solo trabajará una bomba.
- Cuando el volumen desalojado por una bomba sea inferior al volumen de entrada, será necesario la activación de una segunda bomba.
- Las bombas impulsan el agua a través de las tuberías hacia la siguiente etapa del sistema de alcantarillado o tratamiento.
Aspectos que deben considerarse en el diseño
- La imposibilidad de transportar el agua residual exclusivamente por gravedad.
- El caudal de entrada y sus variaciones a lo largo del día.
- La altura manométrica necesaria para la impulsión.
- La instalación de un pozo de gruesos cuando se disponga de espacio.
- La instalación obligatoria de un sistema de desbaste o, según las características de la EBAR, su sustitución por un sistema de trituración.
- La protección de las bombas frente a arenas, sólidos, grasas y otros materiales abrasivos u obstructivos.
- La utilización de varias bombas cuando la continuidad del servicio sea necesaria.
- La selección de un sistema de medición de nivel adecuado para las condiciones del pozo.
- La prevención del funcionamiento en seco de las bombas.
- La detección de la cota de alivio y de los vertidos durante episodios de tormenta.
- El acceso para las tareas de mantenimiento, limpieza, inspección y reparación.
- La automatización, las señales de alarma, la telemetría y los inversores de frecuencia cuando sean necesarios.
- El consumo energético y los costes de operación.
- La resistencia de los materiales frente a la corrosión y las intemperies.
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