Aplicación de modelos CFD para la reducción de costes y olores en EDAR

OLORES EN EDARS

La actividad desarrollada en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR) se centra en dos líneas de proceso. Una primera línea, la de agua, donde a través de diversas operaciones industriales se eliminan los contaminantes químicos y materia orgánica presente en el agua de entrada; y otra línea, la de fangos, donde se tratan los residuos sólidos generados en la línea de agua. Existe, sin embargo, otra línea de proceso que es preciso considerar, la línea de aire, que deriva de las emisiones a la atmósfera que se producen en cada una de las líneas de proceso anteriores, y que en este tipo de actividades industriales pueden generar un importante impacto odorífero. Al igual que en las líneas de proceso anteriores, es necesario  tratar estas emisiones adecuadamente, pues pueden ser fuente de contaminación ambiental por olores y de un importante impacto social. 

El tratamiento de estas emisiones odoríferas requiere en primer lugar de un diagnóstico eficaz, empleando metodologías normalizadas y con un control de calidad acreditado para poder determinar de forma objetiva las causas del problema. De este modo, es posible plantear soluciones técnicamente eficientes y ventajosas para el explotador, desde el punto de vista económico. Actualmente, existen diversas metodologías, basadas en Normas de reconocido prestigio (UNE-EN 13725, VDI3880, VDI3940, etc.)  con las que es posible determinar de una manera objetiva, las emisiones odoríferas de una instalación. La metodología basada en la UNE-EN 13725 permite determinar la contribución de cada una de las fuentes a la emisión global de la planta, facilitando la toma de decisiones en cuanto a las fuentes sobre las que aplicar medidas correctoras en primer lugar. En relación a las medidas correctoras, existen diferentes tecnologías de control, como lavado químico, biofiltración avanzada, oxidación (térmica ó catalítica) y adsorción.

En consecuencia, existen metodologías normalizadas para determinar de forma objetiva las emisiones odoríferas, y las tecnologías adecuadas para tratarlas. Sin embargo, además de lo anteriormente mencionado, es preciso atender a un aspecto más, y es la conducción adecuada de las emisiones odoríferas desde las fuentes donde se producen, hasta los sistemas de tratamiento (o desodorización). Este último aspecto no es trivial, ya que puede implicar confinamiento de fuentes abiertas a la atmósfera (p.ej. decantadores) y posterior extracción del espacio en cabeza generado;  y planteamiento de sistemas complejos de impulsión de aire y extracción de gases en edificios de proceso (p. ej. edificios de pretratamiento). En conclusión, para poder realizar con éxito la captación de las emisiones, independientemente del tipo de fuentes donde se generen (puntuales, difusas y/o fugitivas), y conducirlas de forma adecuada a sistemas de desodorización (para evitar emisiones incontroladas), es preciso profundizar en el campo de la ventilación industrial.

VENTILACIÓN INDUSTRIAL

La ventilación es la técnica que permite sustituir el aire ambiente interior de un recinto, considerado inconveniente por su falta de pureza, temperatura inadecuada o humedad excesiva, por otro de mejores características. Frecuentemente la atmosfera en el interior de edificios de proceso de operaciones industriales, como los existentes en EDARs, presentan importantes deficiencias en cuanto a renovación del aire. Las razones pueden ser diversas: limitaciones presupuestarias, utilización de diseños estándar que no se adecúan a las particularidades de una determinada instalación (p. ej, no contemplar impedimentos internos de la nave), o basar el diseño en criterios no suficientemente amplios (como renovaciones/hora únicamente). Las consecuencias de disponer de un sistema de ventilación no optimizado son diversas:
 
• El edificio de proceso puede actuar como una fuente de contaminación y olores.
• Mala calidad de aire y confort en el edificio, con el consiguiente riesgo laboral y ergonómico para los trabajadores/as.
• Costes extra en gestión de activos, por la presencia mal ventilada de compuestos químicos agresivos como el H2S, tan común en EDARs, y que ataca estructuras metálicas y de hormigón.
• Coste económico directamente relacionado con la operación de un sistema de ventilación (impulsión-extracción) ineficiente.

Por todo lo anteriormente mencionado, es preciso plantear diseños óptimos para instalaciones concretas, teniendo en cuenta el mayor número de variables posibles, así como estrategias de optimización de la ventilación, entre las que destacan:

• Confinamiento y focalización de fuentes emisoras, con el propósito de mover y tratar el menor volumen de gases
• Gestionar el uso de espacios, consiguiendo una adecuada ventilación en aquellas zonas donde realmente es requerido (p. ej. zonas transitables).
• Seleccionar el tipo adecuado de ventilación, basada en flujo pistón, mezcla completa, desplazamiento, etc.
• Evitar zonas de estancamiento de aire. Esto es especialmente crítico en presencia de contaminantes potencialmente tóxicos, como el H2S, que deben ser evacuados y mantenidos por debajo de los límites establecidos por criterios de Seguridad e Higiene Laboral.
• Diseñar los conductos necesarios para mantener un determinado perfil de  ventilación, con la menor pérdida de carga.
• Sistemas de ventilación a demanda, que se encuentren enlazados con puntos de consigna referidos a concentración de compuestos químicos y/o parámetros físicos. 

Junto con estos factores, además, es necesario definir los diferentes parámetros que afectan a la calidad de la ventilación:

• Patrón de flujo: movimiento y distribución del aire en el interior de un recinto (depende de la geometría del mismo, obstáculos en su interior  y posición de las entradas y salidas).
• Número de renovaciones hora de aire (ACH, del inglés Air Changes per Hour), el cual, se define como la relación entre el flujo de aire que entra al espacio cerrado y el volumen de este. 
• Edad del Aire: distribución espacial del tiempo que permanece el aire en la sala. Puede ser Local o Promedio. En este último caso se llama Edad Media del Aire (EMA).

El diseño de un sistema de ventilación es, por tanto, un proceso de gran complejidad en el que se han de considerar multitud de aspectos. En estas condiciones es conveniente contar con herramientas complejas que permitan predecir o diagnosticar el comportamiento del aire/contaminantes en el interior del edificio de proceso, así como el comportamiento del sistema de ventilación propuesto, teniendo en cuenta aspectos como: influencia de las condiciones externas, aberturas (puertas y ventanas) en la estructura, geometría (incluyendo tabiques, muros y obstáculos), focos de calor, tipo y ubicación de entradas y salidas de aire, etc. Estas herramientas complejas son los modelos de Dinámica de Fluidos Computacional (del inglés, CFD).

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