DECANTADORES LAMELARES QUE NO FUNCIONAN
La sedimentación separa las partículas del agua por gravedad, por la diferencia de densidad de estas respecto al agua. Si unos sólidos tienen un peso muy cercano al del agua, -o por su estructura la densidad del espacio que ocupa está muy próximo al del agua, lo que se observa en flóculos con aspecto “algodonoso”-, necesitará un tiempo más largo para su separación.
A efectos prácticos, se necesita una superficie amplia para que la relación de tiempo y velocidades del flujo ascendente del agua y descendente de las partículas permitan el rendimiento deseado de clarificación.
Para flóculos muy poco densos se necesitan superficies muy grandes, por lo que se convierte una técnica que ocupa mucho espacio y se hace cara su instalación. Por ello se han desarrollado toda una serie de tecnologías que tratan de optimizar esto, como es la decantación lamelar.
Los decantadores lamelares reducen la superficie ocupada (por lo común entre 5 y 11 veces según los casos) respecto a decantadores estáticos simples para el mismo servicio. Tendría que ser entonces una gran ventaja para muchos casos.
No obstante, este sistema ha perdido aceptación para muchas personas por tener experiencias negativas de instalaciones que no funcionan correctamente.
Esto puede ser debido a diversas razones:
· Mal diseño en cuanto a la velocidad equivalente
· Mal diseño de la velocidad real o de arrastre por el sistema lamelar
· Mal diseño de la distribución del caudal por el sistema lamelar
· Problemas de velocidades por efecto del viento y otras turbulencias
· Problemas de turbulencias bajo el sistema lamelar
· Defectos en la instalación de los sistemas lamelares
· Falta de previsión para la necesidad de limpieza periódica
· Mala extracción de los fangos
No voy a describir los principios de funcionamiento íntimo del efecto lamelar para la decantación, ni la descripción del sistema, ya que para ello ya existe suficiente literatura a plena disposición.
Tampoco se van a exponer bases de cálculo ni cifras de funcionamiento, ya que igualmente se pueden obtener en publicaciones o como datos facilitados por cada fabricante. Además que estas cifras o valores de cálculo son muy relativas y dependen de cada caso en concreto y las generalizaciones pueden inducir a errores importantes.
Aquí se trata de exponer algunas notas desde el punto de vista práctico del porqué hay una gran cantidad de decantadores lamelares que no funcionan satisfactoriamente:
Como introducción sí que hay que decir que lo que pretende un decantador lamelar es reducir la superficie de la instalación del elemento por “efecto de superficie equivalente” separando el agua clarificada y las partículas en suspensión de manera más eficiente que la simple sedimentación estática porque, -para decirlo de alguna manera-, la superficie de las placas aumenta la superficie de contacto y reduce el recorrido para la detención de los sólidos respecto al flujo.
El concepto se puede entender como que con paquetes de lamelas se necesita menos superficie de decantador en planta, como también que si a un decantador se le añaden lamelas separaría de una forma más eficiente que sin ellas.
En determinados casos, -con un mal diseño o instalación-, esto no es así.
No se trata simplemente de aplicar la superficie específica equivalente por volumen de paquete de lamelas que el fabricante aporta con sus especificaciones técnicas y extrapolar a lo que sería estipulado en la literatura correspondiente al tipo de proceso en cuestión, con los valores aceptados de velocidad ascensional.
En primer lugar se debería separar el concepto de superficie equivalente y superficie real de la instalación, velocidad equivalente y velocidad real de la zona de decantación en planta.
En ocasiones se juega sin profundizar mucho con el concepto volumen de paquete de lamelas, reduciendo la superficie de la cara superior (por donde sale el agua clarificada) pretendiendo compensar con una mayor altura de placas, pensando que se consigue el volumen y que se obtendrán los resultados.
Puede llegar a ser un error grave considerar que todo se reduce a conseguir un volumen suficiente del paquete de lamelas.
Las lamelas proyectan una superficie y se podrá conseguir la separación eficaz de sólidos y agua, pero en definitiva el agua clarificada tiene que salir por la parte de arriba y el fango debe caer fuera del paquete de lamelas por la parte inferior.
La superficie equivalente puede producir teóricamente una excelente separación de los sólidos y el agua, pero si la velocidad ascensional real a través de todo el sistema es tan alta que no permite la doble circulación: agua hacia arriba y fango hacia abajo, los lodos se escapan también por la superficie.
De otra manera, si se incrementa la superficie equivalente con paquetes más altos, reduciendo la superficie del conjunto hasta un punto que se rompe el equilibrio de velocidades, los flóculos o partículas son arrastradas y se escapan del decantador. Igual que se calcula una velocidad equivalente, hay que observar una velocidad real, que no es otra que la que define la superficie de salida del paquete de lamelas.
En definitiva, hay un límite de altura de lamelas y de reducción de superficie en el que van instaladas, que depende además de diversos factores, como la naturaleza, peso, volumen, decantabilidad y concentración del fango a separar. También hay una carga de sólidos que influye.
Como ejemplo, se suele estimar que un decantador puede estar bien diseñado con una velocidad ascensional de 0,6 m3/m2·h, se puede pensar que con este concepto se retienen un porcentaje alto de sólidos, e incluso ser comprobado en laboratorio la decantabilidad con respecto a esas partículas en concreto. Pero luego está como se realiza la velocidad equivalente con el conjunto lamelar. Fabricantes pueden recomendar que el volumen de lamelas para alcanzar esa velocidad equivalente resulte en una velocidad real de 11 m3/m2·h, incluso algunos diseñan con velocidades de hasta 15 m3/m2·h. Se construye en consecuencia y se puede luego comprobar que esa velocidad a través de las placas o tubos que conforman el sistema lamelar es tan alta que no se produce el doble flujo de agua hacia arriba y fango hacia abajo. El lodo también es arrastrado en su mayor parte hacia arriba.
Por poner también un ejemplo cualquiera: el sistema se equilibra y se consigue el rendimiento con un caudal que supone una velocidad real de arrastre de 5 m3/m2·h. Muy probablemente, en ese ejemplo, con el mismo volumen, con la misma velocidad ascensional equivalente, pero con menor altura de paquete de lamelas, con esa velocidad real y la equivalente anterior, el rendimiento hubiese sido el deseado
Esto está influenciado por la densidad del flóculo como hemos dicho antes, por la concentración de estos sólidos, pero también por el espacio entre lamelas, la forma y la inclinación de éstas, y evidentemente por la uniformidad del flujo a través del conjunto.
Se puede hacer un cálculo teórico de la velocidad a través de los tubos del paquete de lamelas, pero si el real no es uniforme, si el reparto no es equitativo, por donde la velocidad es excesiva se escaparán flóculos, estropeando el resultado.
Esta distribución uniforme sólo se obtiene correctamente si la recogida del agua clarificada sobre las lamelas lo es realmente. La distribución de canaletas y vertederos tiene que ser estudiada correctamente, y que además permita que la nivelación en obra sea real.
La distancia lamelas a vertedero también es un parámetro a tener en cuenta para que esa distribución uniforme por los paquetes lamelares, estando en relación la distancia entre vertederos con esa altura sobre lamelas.
Pero otro efecto pernicioso para el correcto reparto a través del paquete de lamelas puede ser el viento u otros motivos de turbulencias o caminos preferentes del flujo. Cuando esto sucede se puede paliar mediante pantallas deflectoras sectorizando la zona superficial entre las lamelas y la salida.
Pero muchos errores se comenten también bajo las lamelas, como sucede con distribuidores del caudal bajo las mismas, que no tienen ningún sentido práctico y que en ocasiones provoca turbulencias sobre el fondo o sobre los fangos en compactación y transporte que agravan problemas de salida de los lodos de los paquetes lamelares. Esto se puede observar con una carga de sólidos no homogénea sobre el paquete lamelar.
Bajo las lamelas lo que se debe prever es una circulación del agua a muy baja velocidad, espacios generosos, que interfiera lo mínimo posible el caudal a distribuir por las lamelas con el fango concentrándose y dirigiéndose al fondo de la unidad. De esta manera el agua puede entrar al decantador por un extremo sin ningún problema; la colecta del agua clarificada en superficie se encarga perfectamente de la distribución, sí está bien diseñada y ejecutada.
Es evidente que la decantación al convertirla en lamelar, el flujo debe ser a través de ésta, sectorizando si es necesario, dirigiendo y obligando al agua a atravesar los paquetes de lamelas de forma uniforme y en consonancia con la recogida en superficie. Se ha visto el caso de intentar mejorar decantadores estáticos existentes simplemente colgando paquetes de lamelas en su interior sin más precauciones y con el mismo vertedero anterior con salida común de zonas con lamelas de otras sin ellas. De un concepto así no se puede esperar la garantía de funcionamiento.
Los fangos deben salir del paquete lamelar y dirigirse al fondo con el mínimo de interferencias, concentrarse y arrastrarse fuera de la unidad de forma tranquila pero eficiente.
Una idea que no suele tenerse en cuenta, es que la recogida y salida de los lodos conviene que se realice por la misma zona por donde entra el agua bruta (por supuesto evitando turbulencias y con entrada a muy baja velocidad). Es donde la concentración es mayor y se evita arrastrar todos los lodos hasta el último extremo. Cuanto antes se saquen mejor. No interesa arrastrar toda la concentración por todo el recorrido.
El sistema de arrastre debe ser eficiente y no provocar turbulencias que mantengan los lodos en suspensión, sosteniendo o incrementando la carga de sólidos sobre la superficie de separación. La extracción también debe ser eficaz y a la concentración adecuada, por lo que las pocetas concentradoras o sistemas de extracción también son detalles a tener en cuenta.
El otro concepto tampoco tenido en cuenta en todos los casos es que las lamelas se ensucian indefectiblemente. Unas lamelas sucias, que vean su luz de paso alterada, tampoco cumplen con las condiciones de separación idóneas, y ven mermada su eficiencia. Es necesario prever esa limpieza, con el número necesario de líneas y el dimensionamiento adecuado para poder trabajar con una línea en operación de lavado.
Debe ser también una operación fácil y relativamente cómoda, que no provoque que los intervalos entre limpiezas se prolonguen demasiado, por ser algo engorroso y que eviten sistemáticamente los operarios.
Desgraciadamente muchas instalaciones tienen alguno de los errores antes mencionados, incluso algunas una buena colección de ellos, -o prácticamente todos-, pero eso no quiere decir que sea un mal sistema y ni mucho menos para ser denostado; funcionando de forma más que satisfactoria cuando se respetan los detalles necesarios.
