Cómo la mezcla activa aumenta la vida útil de los depósitos y mejora la calidad del agua
Introducción
Los depósitos de agua municipales son activos muy valiosos. Suponen tanto una inversión de capital considerable como una barrera fundamental en el suministro de agua potable. Para evitar problemas costosos, es necesario inspeccionar los depósitos de agua periódicamente y gestionarlos adecuadamente, con el fin de mantener su integridad y la calidad del agua.
La Asociación Americana de Abastecimiento de Agua (American Water Works Association, AWWA) ha elaborado una norma para los depósitos de agua de acero.¹ La norma recomienda que los operadores realicen inspecciones visuales de los depósitos con regularidad, como mínimo una vez al mes. Cada tres años, también como mínimo, los depósitos deben vaciarse, limpiarse y someterse a una inspección realizada por profesionales. Las inspecciones deben evaluar cuestiones de seguridad y protección, el estado estructural y del revestimiento, así como problemas sanitarios evidentes (por ejemplo, la acumulación de biopelícula o sedimentos).
Pero, ¿qué ocurre entre una inspección y otra? Surgen problemas que pueden afectar no solo a
la integridad del depósito de agua, pero también la calidad del agua. Problemas como:
- Depósito de agua dañado por la congelación y la corrosión
- Aumento de la antigüedad del agua y reducción de los residuos de cloro
- Mayor riesgo de nitrificación en sistemas con cloraminas
- Aumento de la producción de subproductos de desinfección
Analicemos primero estos problemas con más detalle y, a continuación, veamos cómo la incorporación de un componente al sistema podría resolverlos todos.
Problemas en los depósitos de agua sin mezclar
El agua estancada en un depósito provoca problemas en todas las estaciones. En invierno, el agua estancada se congela, lo que daña el depósito y su revestimiento. En verano, la estratificación puede afectar tanto al depósito como a la calidad del agua.
El invierno en los depósitos de agua sin mezclar
Durante el invierno, el hielo que se forma en un depósito de agua raspa los accesorios y revestimientos interiores del mismo a medida que varían los niveles de agua debido a los ciclos diarios de llenado y vaciado. El agua se congela en un depósito por tres causas principales:
- Especificaciones inadecuadas del depósito de agua
- Desbordamiento comprometido
- Condiciones del agua en reposo
De todos estos problemas, las especificaciones de diseño del depósito están claramente fuera del control de los operadores.
Los problemas de desbordamiento suelen resolverse con un mantenimiento adecuado. Sin embargo, las condiciones del agua estancada pueden verse afectadas por las medidas operativas. La congelación puede provocar:
- Roturas en las tuberías internas y en los desbordes
- Las escaleras se desprenden por culpa del hielo, dejando un agujero en el punto de fijación
- Tensiones circunferenciales en el acero y las juntas provocadas por la expansión del hielo
- Daños causados por el hielo en el revestimiento del depósito, lo que provoca corrosión
El verano en los depósitos de agua sin mezclar
En verano, el agua de un depósito sin mezcla empieza a calentarse. El agua más caliente sube a la superficie. Cuando entra agua fría recién tratada, que es más densa, no se mezcla con el agua más cálida del depósito. En su lugar, el agua fría descenderá o permanecerá en la parte inferior de la columna de agua del depósito, dependiendo de la estructura de la entrada. Esta agua fría del fondo también puede ser la primera en salir del depósito, dejando la mayor parte del agua más cálida de la superficie sin mezclar y sin utilizar. Este proceso, denominado estratificación, causa muchos problemas en los depósitos de agua (véase la figura 1²).
Aumento de la antigüedad del agua y reducción de los residuos de cloro
La estratificación térmica da lugar a una estratificación química que puede comprometer gravemente la calidad del agua. La capa superior contiene el agua más antigua y más cálida, con bajos niveles de residuos de desinfectante. Esto puede provocar contaminación bacteriológica y altas concentraciones de subproductos de desinfección. Las condiciones cálidas en la interfaz aire-agua de la pared lateral interior favorecen la proliferación de biopelículas. Esto aumenta la presencia de sustancias orgánicas en el agua y contribuye a la corrosión de la pared del depósito.
Figura 1
Mayor riesgo de nitrificación en sistemas con cloraminas
La cloramina, que se forma al hacer reaccionar cloro acuoso con amoníaco, es uno de los desinfectantes del agua más duraderos. Sin embargo, se descompone con el tiempo, generando amoníaco libre en el proceso. Esta descomposición se acelera cuando la temperatura del agua supera los 60 °F. Con la liberación de amoníaco, las bacterias oxidantes del amoníaco se multiplican, convirtiendo el NH₃ en nitritos y nitratos. La producción de nitritos y nitratos supone una pérdida de cloro residual, además de provocar problemas de sabor y olor.
Aumento de la producción de subproductos de desinfección
En un depósito de agua estratificado, hay varios factores que pueden provocar altas cargas orgánicas en el agua. Las reacciones del cloro con la materia orgánica dan lugar a la formación de subproductos de desinfección (SPD). Los SPD pueden ser perjudiciales para la salud humana y están regulados por la Ley de Agua Potable Segura.³
Sistemas de mezcla para depósitos de agua
Sistemas de mezcla pasivos
Los sistemas de mezcla pasivos tienen como objetivo mezclar el agua sin necesidad de infraestructuras que consuman energía adicional. Aunque se consideran «pasivos» en lo que respecta al depósito de agua en sí, algunos diseños dependen de acciones operativas y la mayoría supone una carga adicional para las bombas del sistema de distribución.
Los operadores pueden forzar una elevada renovación del agua en los depósitos con el fin de mezclarla. Sin embargo, incluso con una renovación profunda de hasta el 60 %, el agua de las capas superiores puede seguir estando estratificada térmicamente. Una renovación elevada no solo no mezcla adecuadamente el contenido del depósito, sino que además conlleva elevados costes operativos.
En un depósito de agua tradicional, el agua entra y sale del depósito a través de la misma tubería. Para aumentar la mezcla pasiva, los depósitos pueden diseñarse o adaptarse para que cuenten con una entrada y una salida independientes. La entrada suele situarse en una zona más elevada del depósito para favorecer la mezcla del agua entrante, más fresca y fría, con el agua ya presente en el depósito, más antigua y cálida.
Algunos sistemas de mezcla pasiva utilizan una compleja red de tuberías y boquillas para inyectar el agua entrante por todo el depósito. Estos sistemas son de grandes dimensiones, su instalación y mantenimiento resultan costosos y, aun así, pueden dar lugar a una mezcla incompleta.
Eficacia
Al depender del impulso del agua entrante, los sistemas pasivos no mezclan el agua una vez que el depósito está lleno ni durante el ciclo de vaciado. Además, los depósitos de agua pueden volver a estratificarse rápidamente una vez que cesa el llenado. Los depósitos con mezcla pasiva pueden volver a estratificarse tanto térmica como químicamente en las cuatro horas siguientes al cese del bombeo.
Aunque se denominan «pasivos», estos sistemas de mezcla sí utilizan las bombas de distribución, y la contrapresión adicional que ejercen las boquillas obliga a dichas bombas a trabajar más. Esto requiere más potencia y aumenta los costes de mantenimiento.
Coste de la adaptación / instalación / mantenimiento
Los sistemas de mezcla pasiva pueden implicar la instalación de múltiples boquillas y tuberías, lo que puede resultar muy costoso desde el principio. Además, habrá que pintar, recubrir y mantener una mayor superficie (así como más tornillos y puntos propensos a la corrosión) en el interior del depósito, lo que requiere tiempo, mano de obra y dinero adicionales. Incluso la separación de la entrada y la salida supone una costosa adaptación del depósito.
Sistemas de mezcla activa
Los sistemas de mezcla activos utilizan un impulsor accionado por motor para mantener el agua circulando de forma continua dentro del depósito, independientemente del nivel de llenado del mismo. Son más pequeños y sostenibles que los mezcladores pasivos y proporcionan a los operadores una mayor potencia de mezcla, independientemente de los ciclos de vaciado y llenado. Los sistemas de mezcla activos son más económicos, más fáciles y rápidos de instalar, y se pueden desmontar fácilmente para realizar inspecciones y tareas de mantenimiento del depósito.
Eficacia
Una forma de evaluar la eficacia al comparar sistemas de mezcla es fijarse en los ciclos de mezcla. El ciclo de mezcla es el tiempo que se tarda en mezclar el agua hasta alcanzar una temperatura homogénea durante el ciclo de llenado. Por ejemplo, si se tarda dos horas en rellenar el depósito, el mezclador activo debe ser capaz de mezclar el agua nueva con la que ya hay en el depósito en dos horas.
Por definición, los mezcladores activos tienen piezas móviles. Sin embargo, sus necesidades de mantenimiento pueden ser mínimas y su huella energética suele ser baja.
Facilidad de adaptación / instalación / mantenimiento
Los sistemas de mezcla activa son fáciles de instalar en depósitos nuevos o ya existentes, sin necesidad de utilizar grúas, taladrar agujeros ni vaciar los depósitos. Se pueden montar utilizando una base de suelo, o bien soportes de suspensión o de tubería. Se desmontan fácilmente para la inspección y el mantenimiento del depósito.
Ventajas de la agitación activa en los depósitos de agua
La agitación activa en los depósitos de agua ofrece ventajas durante todo el año. En invierno, la agitación activa evita la formación de hielo. En verano, la estratificación no llega a producirse.
En invierno, la agitación activa evita que se produzcan daños en los depósitos de agua. En el caso de los depósitos de agua situados en climas fríos, los sistemas de agitación activa ofrecen varias ventajas:
- Reducir de forma significativa los daños materiales causados por la formación de hielo
- Reducir al mínimo el riesgo de formación de biopelículas y de subproductos de la desinfección
- Mejorar la calidad general del agua
En verano, la agitación activa elimina la estratificación. Al eliminar la estratificación, la agitación activa tiene efectos positivos sobre la antigüedad del agua y la desinfección, y reduce los riesgos de nitrificación y de formación de subproductos de la desinfección.
Reducción de la antigüedad del agua y de las pérdidas residuales
Un sistema de mezcla activo garantiza una calidad homogénea del agua en todo el depósito, lo que reduce la antigüedad del agua. Minimiza o elimina la formación de biopelículas al aplicar desinfectante de forma continua en todas las superficies interiores. Esto, a su vez, minimiza la necesidad de desinfectante. Además, reduce la contaminación orgánica derivada del crecimiento microbiano.
Reducción del riesgo de nitrificación en el agua cloraminada
Aunque la mezcla activa reduce el riesgo de nitrificación en los depósitos de agua, no resuelve el problema por completo. La nitrificación en los sistemas con cloraminas es un tema complejo, pero una mezcla continua y completa es fundamental para su control. Si además se requiere reforzar la desinfección, resulta mucho más eficaz y eficiente hacerlo en un depósito de agua bien mezclado.
Reducción de la producción de Dbps y del riesgo de contaminación biológica
Una calidad uniforme del agua, en particular el mantenimiento de niveles efectivos de cloro residual, elimina el riesgo de contaminación biológica. La reducción de la actividad biológica conlleva una disminución de la materia orgánica en el agua y, por lo tanto, de la formación de subproductos de desinfección.
Los mezcladores CertiSafe resuelven los problemas en los depósitos de agua
La mezcla activa permite adoptar un enfoque proactivo, en lugar de reactivo, para controlar la calidad del agua en la red de distribución. La mezcla activa mejora la calidad del agua y reduce las quejas relacionadas con la misma. La mezcla activa garantiza una mezcla completa del agua mediante:
- lo que permite mantener niveles residuales de cloro uniformes en todo el depósito
- eliminación de la estratificación térmica
- reducción del crecimiento de la biopelícula
En el improbable caso de que sea necesario ajustar el nivel de cloro o cloramina residual en el depósito de agua, un mezclador activo permite que los productos químicos añadidos se mezclen por completo.
Kasco ofrece una solución rentable y homologada según la norma NSF-61 para satisfacer sus necesidades de agitación en depósitos. Entre las opciones de agitación activas disponibles, Mezcladora municipal CertiSafe™ de Kasco para agua potable ocupa el primer puesto de la lista gracias a su diseño superior, su extraordinaria eficacia, su eficiencia operativa y su facilidad de instalación
Conclusión
Los depósitos de agua municipales son activos valiosos, tanto por lo que respecta a la inversión de capital como a su compromiso de suministrar agua de calidad a su comunidad. Las inspecciones periódicas realizadas por los operadores y las revisiones periódicas llevadas a cabo por ingenieros profesionales contribuirán a proteger sus activos.
Sin embargo, incluso con inspecciones frecuentes, un mantenimiento regular y los mejores operarios, pueden surgir problemas. Estos problemas pueden deberse a las temperaturas bajo cero en invierno y a las altas temperaturas en verano. No obstante, como hemos visto, hay una solución: mezcla activa.
Los mejores sistemas de mezcla activa para depósitos de agua potable están diseñados para garantizar eficacia, seguridad y durabilidad. Para resolver los problemas de tus depósitos de agua, infórmate sobre Mezclador de tanques CertiSafe de Kasco.