Ensuciamiento (Fouling) en Tecnologías de Filtración

El ensuciamiento (fouling) en las tecnologías de la filtración consiste en la acumulación de sustancias en las membranas, produciendo una disminución de su productividad, un aumento en el paso de contaminantes y de pérdidas de carga localizadas. Entre las causas de dicho fenómeno se encuentran las siguientes:

• Precipitación de sustancias: sales minerales (cuando se supera el producto de solubilidad) y óxidos metálicos precipitables, como los del hierro, manganeso y aluminio
• Depósitos: partículas en suspensión de gran tamaño, coagulación y floculación de los coloides, y ensuciamiento biológico (el más peligroso)
• Otras sustancias: compuestos orgánicos (aceites y grasas) y azufre coloidal

Presas: Definición y Funciones

Una presa es una construcción que tiene por objeto contener el agua de un cauce natural con dos objetivos:

• Elevar el nivel para que pueda derivarse por una conducción (creación de altura)
• Formar un depósito que, al retener los excedentes, permita suministrar el líquido en los momentos de escasez (creación de embalse), y/o amortiguar (laminar) las puntas de las crecidas, y/o generar energía

Desvíos del Río para la Construcción de una Presa

Para construir la parte de presa que está en el cauce, es preciso desviar el río para trabajar en seco. Hay dos formas de dejar en seco la zona de obra:

• Desviando el río totalmente por un cauce artificial
• Dejando en seco sólo una parte del cauce y concentrando el paso de la corriente por el resto, ejecutando así de forma sucesiva la obra

En el caso del desvío total del río consiste en la ejecución de un cauce artificial, para lo cual hay que hacer una presa provisional que produzca el remanso suficiente para que el agua entre por el nuevo cauce, que es una conducción que transporta el agua desviada hasta un punto agua abajo de la obra.

Tipos de Impermeabilizaciones de una Balsa

Los elementos de impermeabilización externos artificiales pueden ser:

• Geomembranas (GBR-P) (los más utilizados)
• Pantalla asfáltica
• Pantalla de hormigón
• Pantalla de gunita
• Geocompuestos con bentonita (GBR-C)

Dominio Público Hidráulico

El margen se establece para el caudal de avenida de los 100 años (régimen ordinario, 500 años es el régimen extraordinario). 5 metros de servidumbre. 25 metros de policía en Canarias desde el margen, 100 metros en Península.

Tipos de Captación de Agua de Mar

Los tipos de captaciones de agua de mar para su desalación son las siguientes:

• Cerradas: pozos profundos o playeros, drenes horizontales y cántaras
• Abiertas: captaciones superficiales, torres sumergidas y escolleras

Usos del Agua Regenerada

Los usos admitidos del agua regenerada son los siguientes:

• Riegos de campos de golf
• Baldeo de calles
• Sistemas contra incendios
• Lavado industrial de coches
• Productos de cultivo humano en fresco/no fresco
• Recarga directa/indirecta de acuíferos
• Torres de refrigeración
• Aguas de limpieza
• Estanques y caudales ornamentales (sin acceso al público)

Características de una Gran Presa

Son grandes presas aquellas que cumplan al menos una de las siguientes condiciones:

• Altura superior a 15 m, medida desde la parte más baja de la cimentación hasta la coronación
• Altura comprendida entre 10 y 15 m, siempre que tengan alguna de las siguientes características:
  • Longitud de coronación superior a 500 m
  • Capacidad de embalse superior a 1 hm3 (100.000 m3)
  • Capacidad de desagüe superior a 2.000 m3/s
• Aquellas que presenten dificultades especiales en su cimentación o sean de características no habituales

Tipos de Presas

Las presas existentes son las siguientes:

1. Presa bóveda
2. Presa de materiales sueltos
3. Presa de gravedad maciza
4. Presa de gravedad aligerada con contrafuertes
5. Presa arco-gravedad

Plan Territorial

Un plan territorial es aquel que define y regula lo que está permitido hacer en un territorio.

Trasvase

Un trasvase es el transporte o transferencia de agua de un territorio a otro.

Diferencia entre Intercomunitario e Intracomunitario

El término intercomunitario engloba administraciones de varias comunidades, mientras que intracomunitario está referido de forma autonómica, local o central.

Implantación de una Estación de Regeneración

Depende del tipo de reutilización y del caudal y calidad del agua depurada disponible.

Fases del Proceso de Implantación de Depuración y Regeneración

Consta de 3 fases:

• Fase 1: planificación conceptual. Esquema de proyecto, estimación de costes, identificación de mercados potenciales
• Fase 2: estudio preliminar de viabilidad y selección de mercados potenciales
• Fase 3: planificación de las instalaciones. Selección de alternativas más favorables, evaluación de los mercados seleccionados, características y rendimiento del proceso de depuración

Normativas de Aplicación de Vertidos

• Orden, de 13 de julio de 1993, por la que se aprueba la Instrucción para el proyecto de conducciones de vertidos desde tierra al mar
• Decreto 174/1994, de 29 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Control de Vertidos para la Protección del Dominio Público Hidráulico
• Real Decreto-Ley 11/1995, de 28 de diciembre, por el que se establecen las normas aplicables al tratamiento de las aguas residuales urbanas
• Real Decreto 1341/2007, de 11 de octubre, sobre la gestión de la calidad de las aguas de baño
• Real Decreto 817/2015, de 11 de septiembre, por el que se establecen los criterios de seguimiento y evaluación del estado de las aguas superficiales y las normas de calidad ambiental

Tratamientos de Regeneración de Aguas Residuales

• Filtración: se define como el paso de agua a través de membranas porosas y separa elementos presentes en el agua cuyo tamaño sea mayor que el del poro. En función del tamaño del poro, se distinguen:
  • Microfiltración: Es la más antigua de las tecnologías. Elimina la mayoría de las bacterias, pero no los virus. Entre 10 μm y 1 μm
  • Ultrafiltración: Elimina todas las bacterias y la mayoría de los virus. Elimina coloides y partículas y especies hidrosolubles de elevado peso molecular (menor de 1 μm)
  • Nanofiltración: La más reciente. Está controlado por PH. Su tamaño es menor de 0.01 μm (potabilización de aguas e industria alimentaria)
• Electrodiálisis:
  • Es la separación electroquímica de iones transferidos de agua producto a corriente de rechazo mediante membranas aplicando una diferencia de potencial eléctrico. La Electrodiálisis Reversible (EDR) consiste en un cambio de polaridad para prevenir la incrustación
  • La recirculación reduce el agua de alimentación, aumentando su recuperación y disminuyendo el volumen de rechazo
  • Membranas EDR: tienen una alta vida útil, baja resistencia eléctrica, resistentes a cambios de pH, y utilizables a temperaturas mayores de 46ºC (43ºC en continuo)
  • Membrana catiónica: pasa iones positivos, no pasa agua ni iones negativos
  • Membrana aniónica: pasa iones negativos, no pasa agua ni iones positivos
  • Aplicaciones:
    • Desmineralización del agua depurada
    • Potabilización de agua
    • Reducción de electrolitos en fluidos de la industria alimentaria
    • Eliminación de sales utilizadas como tratamiento alimentario

Tratamientos de Regeneración de Aguas Marinas

• Ósmosis inversa: Si la diferencia de presión entre la solución concentrada y la diluida es superior a la presión osmótica, el flujo de agua a través de la membrana se invierte
  • Tipos de membranas de ósmosis inversa:
    1. Según su estructura:
       • Simétricas: hoy no se utilizan
       • Asimétricas
    2. Según su naturaleza:
       • Integrales
       • Compuestas de capa fina
    3. Según la forma:
       • Planas
       • Tubulares
       • De fibra hueca o capilares
    4. Según su composición química:
       • Orgánicas
       • Inorgánicas
    5. Según presión del trabajo:
       • Muy baja de presión
       • Baja presión
       • Media presión
       • Alta presión

Dispositivos Recuperadores de Energía en Ósmosis Inversa

Los dispositivos recuperadores de energía son los siguientes:

• Turbina Pelton. Aprovecha la carga a velocidad del chorro de agua para convertirla en energía mecánica. Espacio necesario reducido, se utiliza en plantas medias/grandes
• Conversor hidráulico centrífugo. Espacio necesario muy reducido, se utiliza en plantas medias/grandes
• Turbina de contrapresión. Espacio necesario importante, se utiliza en plantas medias/grandes
• Conversores hidráulico-dinámicos (cámaras hiperbáricas)

Tipos de Captaciones de Agua de Mar para su Desalación

Los tipos de captaciones de agua de mar para su desalación son las siguientes:

• Cerradas: pozos profundos o playeros, drenes horizontales y cántaras
  • Ventajas:
    • Agua limpia por acción filtrante del terreno
    • Mínima actividad orgánica o biológica
    • Baja concentración O2 disuelto
    • Temperaturas estables
    • Composición química estable, con variaciones temporales o estacionales
  • Inconvenientes:
    • Posibles concentraciones Fe, Mn, Si, Al
    • Contaminación por nitratos y plaguicidas
• Abiertas: captaciones superficiales, torres sumergidas y escolleras
  • Ventajas:
    • Bajo mantenimiento (se requiere una inspección y limpieza de las rejas anualmente)
    • Caudal asegurado incluso para futuras ampliaciones
  • Inconvenientes:
    • Alto contenido SS (sólidos en suspensión)
    • Importante actividad biológica
    • Elevada presencia de materia orgánica
    • Mayor exposición a la contaminación
    • Alta concentración de oxígeno disuelto
    • Posibilidad de presencia de gran variedad de contaminantes
    • Temperaturas más variables

Usos Prohibidos de Aguas Regeneradas (RD 1620/2007)

Se prohíbe su uso para:

• Consumo humano
• Usos propios de la industria alimentaria
• Uso en instalaciones hospitalarias y otros usos similares
• Cultivo de moluscos filtradores en agricultura
• Uso recreativo como aguas de baño
• Torres de refrigeración y condensadores evaporativos (excepto bajo condiciones estrictas)
• Uso de fuentes y láminas ornamentales en espacios públicos o interiores de edificios públicos
• Cualquier otro uso que la autoridad sanitaria considere un riesgo para la salud de las personas

Fenómeno de Polarización en Ósmosis Inversa

Es el incremento de la concentración de sal en la proximidad de la membrana Cm, frente a la concentración media de la solución aportada como consecuencia de la baja velocidad de estas en sus cercanías.

Tipos de Destilación y sus Características

• Evaporación súbita multietapa (MSF)
  • Se calienta el agua salada y mediante el descenso de la presión provoca la evaporación parcial
  • Varias etapas de evaporación en serie
  • Se adapta a la cogeneración
  • Consumo energético muy alto
• Destilación de múltiple efecto (MED)
  • La evaporación ocurre en la superficie de un intercambiador aprovechando el calor latente de la condensación
  • Varias etapas a diferentes presiones
• Compresión de vapor (VC)
  • El agua se evapora en un lado de la superficie de intercambio, y se comprime lo suficiente para que se condense el otro lado
  • Rendimiento y consumos parecidos al MED
• Destiladores solares
  • Coste energético casi nulo
  • Escasa producción, y por tanto escasa rentabilidad

Ósmosis y Ósmosis Inversa

La ósmosis es el fenómeno físico por el cual una membrana semipermeable induce el paso a través del agua desde la cara en contacto con una disolución más concentrada. Si la diferencia de presión entre la solución concentrada y la diluida es superior a la presión osmótica, el flujo de agua a través de la membrana se invierte. Sirve para la eliminación de sales disueltas, partículas, coloides y bacterias.

Aliviaderos (Presa)

Su misión es derivar y transportar el agua sobrante, anulando o reduciendo su energía al reintegrarla al cauce. Está formado por una toma (para derivar el agua del embalse), una conducción (transporta esta agua) y la obra del reintegro. La toma puede ser de dos tipos:

• Toma con labio fijo: no podrá verter agua hacia el canal del aliviadero hasta que el nivel del embalse haya sobrepasado su umbral. No es preciso intervenir en su funcionamiento, y no se pueden provocar caudales superiores al original del río
• Toma con compuertas: Pueden dar paso al agua por encima o por debajo. Pueden estar cerradas o abiertas, parcial o totalmente

Electrodiálisis Reversible

Mismo método que la electrodiálisis pero con la polaridad del sistema varía cada cierto tiempo. Los efectos que se consiguen con esta variación son:

• La capa de polarización rompe hasta cuatro veces por hora (previene la incrustación)
• Las incrustaciones son destruidas y eliminadas antes de que crezcan
• Los lodos y fangos son eliminados debido al cambio de dirección de las partículas coloidales
• No hace falta inyección de productos químicos
• Los electrodos se limpian automáticamente

Demanda Neta, Bruta y Consuntiva

• Demanda neta: Necesidad de agua estricta para atender un uso determinada
• Demanda bruta: Cantidad de agua realmente necesaria para atender el uso
• Demanda consuntiva: Es la diferencia entre la demanda bruta y el retorno (volumen de agua utilizado y no consumido que se devuelve al sistema)

Tipos de Recarga de Acuíferos

Los sistemas de recarga son sistemas de apoyo a la recarga natural, se clasifican en:

• Recarga inducida: consecuencia de la alteración de los niveles freáticos, lo que hace que el agua se movilice a zonas más deprimidas
• Recarga artificial: consiste en la infiltración de agua bien por la filtración desde la superficie o mediante pozos

Caudal Medioambiental o Caudal Mínimo

Es el caudal mínimo circulante aguas debajo de una presa, destinado a minimizar los efectos de la regulación. Se considera una restricción y no un uso del recurso.

Coeficiente de Retorno y Cifras Aproximadas

𝐶𝑅 = 𝑅 / 𝐷𝑏 Donde R es el volumen de agua utilizado y no consumido que se devuelve al sistema

Valores: Domestico aprox 0.8, industrial aprox 0.7, agrícola aprox 0.3, refrigeración aprox 0.6, hidroeléctrico 1, piscifactorías aprox 0.9, navegación y usos recreativos 1

Índice de Consumo

Tiene en cuenta la demanda consuntiva de un territorio

𝐼𝐶 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑛𝑡𝑖𝑣𝑎𝑠 / 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑟𝑠𝑜𝑠 ℎí𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜𝑠

Balance Hidráulico

B=Asp+Asub+D+Ru+R±T-Db

Asp: recursos convencionales superficiales

Asub: recursos convencionales subterráneos

D: recursos no convencionales de desalación

Ru: recursos no convencionales de reutilización

R: retorno de los usos consuntivos

Db: demanda bruta

T: recursos transferidos, T<0 son importaciones, T>0 son exportaciones

El Modelo Funcional Debe Contener

• Drenaje territorial
• Captación y recarga de aguas subterráneas
• Captación de aguas superficiales
• Riego
• Abastecimiento
• Conocimiento y control
• Extinción de incendios
• Desalación de agua de mar y salobre
• Reutilización de aguas regeneradas
• Saneamiento de aguas residuales
• Transporte y regulación en alta
• Producción y almacenamiento hidroeléctrico

Aspectos de la Ley 14/2014 que Debe Contener un Plan Hidrológico

• Descripción general de la demarcación hidrográfica
• Descripción general de los usos, presiones e incidencia antrópicas significativas sobre las aguas
• Identificación y mapas de las zonas protegidas
• Redes de control establecidas para el seguimiento de las aguas superficiales, subterráneas y zonas protegidas
• Lista de objetivos medioambientales para las aguas superficiales, subterráneas y zonas protegidas
• Resumen del análisis ecológico del uso del agua, incluyendo una descripción de las situaciones y motivos que puedan permitir en la aplicación el principio de recuperación de costes
• Un resumen de los programas de medida adaptados para alcanzar los objetivos previstos
• Un registro de los programas y planes hidrológicos más detallados relativos a cuestiones específicas
• Un resumen de las medidas de información pública y de consulta tomadas
• Una lista de autoridades competentes designadas
• Los puntos de contacto y procedimientos deben obtener la documentación base y la información requerida