BioCut, la solución eficiente para el bombeo de fangos con alta carga de sólidos en tanques de tormenta

Vogelsang ha aportado una solución alternativa para subsanar las limitaciones de limpieza y vaciado del tanque de tormentas de Butarque, propiedad del Ayuntamiento de Madrid, gestionado por Canal de Isabel II Gestión y explotado por la UTE Imesapi - API Movilidad, mediante la instalación de sus equipos específicos para tratamiento de lodos. Los problemas a la hora de vaciar y limpiar el tanque de tormentas radicaban en las características específicas del lodo, muy viscoso y con una alta carga de sólidos en él, sobre todo conglomerados de fibras y otros cuerpos extraños, lo que ocasionaba problemas en el sistema de bombeo y requería de actuaciones especiales para su vaciado.

El proyecto, llevado a cabo por Vogelsang España se inició a partir de una prueba piloto a mediados de 2013 realizada en el tanque de tormentas de Abroñigal, explotado por FCC. Gracias a los equipos de Vogelsang instalados en una primera fase del proyecto en el tanque de Butarque, ha sido posible vaciar el mismo de fangos residuales, imposibles de evacuar con el sistema de bombeo de origen, permitiendo de este modo su limpieza total. Los resultados del proyecto han sido muy positivos y Canal de Isabel II Gestión está trabajando en la ampliación del proyecto a otros tanques de tormentas de la Comunidad de Madrid.

Antecedentes

El Ayuntamiento de Madrid, desde el área de Gobierno de Medio Ambiente, ha promovido durante los últimos años un Plan de Mejora de la Calidad de las Aguas del Río Manzanares. El plan ha incluido la construcción de 36 tanques de tormentas y más de 34 kilómetros de nuevos colectores de grandes dimensiones, con el fin de mejorar la calidad de las aguas del río y cumplir con la normativa existente.

La construcción de los tanques de tormentas permite retener el caudal de sobrecarga de agua que circula por los colectores tras precipitaciones prolongadas o intensas y que no es posible conducir a las depuradoras, puesto que éstas no disponen de capacidad para su tratamiento. Por lo tanto, es necesario almacenar dichos excedentes de agua hasta que las depuradoras sean capaces de tratarlos, produciéndose entonces el vaciado del tanque. El objetivo de los tanques de tormenta es evitar los vertidos directos al río, protegiendo al mismo tiempo las estaciones depuradoras de la ciudad, controlando los caudales máximos de entrada y evitando periodos de sobrecarga en la red  de saneamiento.

El proyecto objeto de este informe se ha realizado en el tanque de tormentas de Butarque, tras el estudio de los sistemas en operación de los tanques de Abroñigal, Butarque, Arroyo Fresno y La China. El tanque de Butarque está ubicado al norte de la EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales) de Butarque, al sur de la ciudad de Madrid. Fue construido en el año 2006 para un volumen de almacenamiento de agua de 400.000 m3, siendo uno de los cuatro mayores tanques de tormentas del mundo. El tanque se encuentra al final del nuevo colector de la margen derecha del río Manzanares, que recoge las aguas negras y pluviales de las cuencas urbanas de desagüe al río por la margen derecha.

Descripción del problema

Los tanques de tormentas son depósitos de regulación en continua carga y descarga. Durante la carga, tras las lluvias, el agua llega a gran velocidad y con flujo turbulento, arrastrando consigo y por escorrentía los residuos de la superficie, los sólidos de las aguas residuales urbanas y los sedimentos acumulados en la red de saneamiento. El agua bruta contiene materia orgánica, fibras como pelo, trapos, toallitas y otros elementos de higiene personal, otros residuos de los más inverosímiles, plásticos, juguetes, ropa, calzado, junto con sedimentos y áridos arrastrados por escorrentía, e incluso pequeños animales muertos. Pese a disponer de sistemas de desbaste de gruesos y fosos de decantación en la obra de llegada, una parte de sólidos de reducidas dimensiones pasan al interior del tanque. Parte de ellos decantan al fondo del mismo y otra parte forman agrupaciones de sólidos flotantes. 

La carga de sólidos en relación al volumen de agua contenida en el tanque no supera el 1,5%, pero durante el vaciado del mismo, una vez bombeada el agua decantada, la carga de fangos puede alcanzar valores entre un 10% y un 20%, unido a una alta carga de conglomerados de fibras que provocaban atascos en las bombas centrífugas en momentos puntuales.

El vaciado final del tanque se pretendía realizar inicialmente mediante dos bombas centrífugas sumergibles instaladas en el foso de aspiración, bajo la cámara seca del bombeo. El fango contenía una gran cantidad de fibras y cuerpos extraños, que no son retenidos por los sistemas de tamizado por medio de rejas de desbaste ubicadas aguas abajo de los pozos de gruesos en la entrada del tanque de tormentas. Debido a esta alta concentración de fibras y cuerpos extraños, las bombas de achique no eran capaces de agotar la lámina de fangos, lo que provocaba problemas puntuales en el sistema de bombeo principal e inutilizaba el bombeo de achique, que no estaba diseñado para poder bombear dichos elementos.

El sistema de vaciado de lodos del tanque funcionaba de forma correcta mientras se encontraba en carga, debido a la configuración del sistema de bombeo principal. El problema aparecía cuando las bombas intentaban agotar la lámina del tanque, punto en el cual se hacía necesario el relevo del bombeo principal por el bombeo de achique para evacuar el fango residual, arrastrado por las avenidas hacia los canales adyacentes y finalmente al foso de aspiración.

Debido a este problema, UTE Imesapi-API Movilidad, responsable de la operación del tanque, tenía dificultades para mantener la operatividad de las bombas de achique y agotamiento del foso de bombeo, de modo que para mantener la eficiencia del sistema debía recurrir a actuaciones para la limpieza y el vaciado total del tanque.

Solución propuesta

La solución propuesta por Vogelsang ha sido dotar al tanque de tormentas de Butarque de una equipación especial de bombeo de fangos, BioCut, equipo formado por una bomba lobular y un triturador capaz de bombear lodos y cualquier fluido con una muy alta carga de fibras y otros materiales.

El equipo de bombeo de fangos BioCut se ha instalado en la cámara seca de bombeo de la planta, aspirando del foso y evacuando los lodos triturados a través de las tuberías de impulsión de las bombas de achique y agotamiento existentes. El cuadro de control del equipo, que analiza en tiempo real todas las variables del proceso, adaptando la estrategia de operación por análisis de la condición, se ha instalado contiguo a la sala de control de la planta.

El equipo instalado ha sido un BioCut compuesto por una bomba VX186-260Q y un RotaCut RCX-58G Inline, diseñados para un caudal de proceso de 55 a 220 m3/h y para una presión diferencial de 3 bar. La potencia instalada de la bomba es de 30 kW, mientras que la potencia de accionamiento del RotaCut es de 15 kW.

El equipo BioCut está compuesto por una bomba lobular y un triturador RotaCut preconectados en una forma constructiva especialmente diseñada. La bomba de la serie VX, gracias a su gran capacidad de succión, genera un vacío aspirando así el fluido a través del triturador. El fluido pasa a través de la pantalla de corte del triturador RotaCut, donde las fibras se cortan de forma precisa y eficiente. El triturador dispone de un separador de cargas pesadas, donde las piedras, piezas metálicas y otros sólidos no cizallables que pueda contener el fluido quedan retenidos, protegiendo de esta manera la bomba y el resto de la instalación ante posibles daños.

Tras la instalación del equipo de Vogelsang, la explotadora del tanque de tormentas UTE Imesapi-API Movilidad es capaz de completar con éxito el vaciado completo y la limpieza de éste.

Beneficios 

Se ha realizado un análisis de los mayores tanques de la comunidad de Madrid (Butarque, Abroñigal, La China y Arroyofresno) con capacidad de acumulación de entre 130.000 m3 y 400.000 m3. Se puede estimar que la limpieza de un tanque como el de Butarque, con una capacidad de acumulación de 400.000 m3, supone la extracción de entre 2.100 m3 y 2.300 m3 de fangos.

Esta extracción, mediante medios mecánicos y humanos y en actuación extraordinaria, implica un enorme esfuerzo por parte de la empresa explotadora, debido a la complejidad de los tanques, por su compartimentación interior, y la dificultad que conlleva acceder con maquinaria a su interior. 

Cada intervención de limpieza tiene un costo estimado de unos 125.000 euros, teniendo en cuenta tan sólo la extracción del fango al exterior del tanque, por lo que empleando el sistema de Vogelsang, BioCut, se consigue el retorno de la inversión tras la primera limpieza. Normalmente se realizan dos limpiezas anuales. Otro ahorro a añadir sería la disminución en los costes de operación y mantenimiento del sistema de bombeo principal, unos 50.000 € anuales.

AUTOR: Raúl Verano, Vogelsang España