Por José María González
Los reguladores de Colombia están fortaleciendo las normas y la aplicación de procesos de tratamiento de agua para proteger la salud pública contra la contaminación microbiana y los patógenos resistentes al cloro, tales como Giardia y Cryptosporidium. La regulación se presenta en un momento en que el crecimiento demográfico y el tratamiento inadecuado de las aguas residuales municipales e industriales siguen afectando negativamente la calidad de los recursos de fuentes de agua del país.
En lugar de ampliar los sistemas convencionales de filtración o tratamiento químico, una empresa privada de servicios de agua en Colombia está optando por la desinfección ultravioleta (UV) como una forma más rápida, sencilla y económica de mejorar la calidad del agua y cumplir con las nuevas regulaciones. En diciembre de 2015, Progresar E.S.P. puso en marcha su primer sistema UV para proporcionar desinfección adicional en la Planta de Tratamiento del Río Teusacá, que entró en funcionamiento hace 10 años y proporciona servicio a cerca de 5,000 residentes en un barrio de Bogotá. Los operadores de la planta (ver Figura 1) fueron plenamente capacitados por el fabricante del sistema UV para operar y mantener los sistemas UV en la planta. (El equipo también apoya una planta adicional y una red de tuberías de 105 km.)
UV proporciona medios para mejorar la calidad del agua tratada
La tecnología UV ofrece muchos beneficios para esta planta, la cual extrae agua del Río Teusacá. Este río es un afluente del altamente contaminado Río Bogotá, y es una corriente fluvial rural que se ve afectada negativamente por la contaminación microbiana de la escorrentía agrícola y el efluente tratado descargado por las plantas de aguas residuales ubicadas aguas arriba. “La desinfección UV trae la combinación ideal de rendimiento, facilidad de uso y flexibilidad de diseño para mejorar los procesos de tratamiento de agua para esta planta”, dice J. Enrique Baena, Director General de Progresar E.S.P. “Estamos muy orgullosos de ser los primeros en Colombia en adoptar una tecnología UV de doble lámpara reflectora en nuestra planta de tratamiento y abrir el camino en apoyar reglamentos más estrictos para proteger la salud pública contra los patógenos presentes en el agua.”
Esta compañía de servicios ha instalado 10 de estas unidades en la planta, cada una de las cuales es capaz de proporcionar desinfección para un máximo de 30 gpm (1.9 L/segundo) de agua (ver Figura 2). El uso de múltiples sistemas UV hace que la planta sea inherentemente más fiable y eficaz que las que utilizan un enfoque convencional, las cuales normalmente funcionan con un sistema de gran tamaño, de un solo reactor. Durante los picos de demanda, las unidades pueden trabajar juntas para lograr los requisitos de tratamiento; durante la baja demanda, las unidades individuales pueden ser apagadas para ahorrar energía y prolongar la vida útil de las lámparas UV. Este diseño también les permite a los operadores llevar a cabo las reparaciones o el mantenimiento de los sistemas UV individuales, sin tener que interrumpir todo el proceso de desinfección UV.
La Planta de Tratamiento del Río Teusacá funciona a un flujo medio de aproximadamente 190 gpm (12 L/segundo) y puede alcanzar un flujo máximo de aproximadamente 300 gpm (20 L/segundo). La planta está equipada con un sistema de tratamiento convencional multi-barreras, diseñado para manejar el agua bastante variable del río muy y además proporcionar un pretratamiento robusto para los sistemas UV. A medida que el agua en bruto entra en la planta, ésta es tratada primero mediante aireación a través de un sistema de cascada, floculación, sedimentación y filtración. Estos procesos producen constantemente agua de alimentación de alta calidad que cumple con las especificaciones de los sistemas UV. Sin embargo, los sistemas también están diseñados para funcionar en condiciones difíciles y pueden lograr una desinfección eficaz incluso cuando la transmitancia ultravioleta (UVT) es tan baja como el 75 por ciento. Esto proporciona una ventaja importante para la planta, sobre todo al tratar con aumentos repentinos de materia orgánica y bacterias que el sistema de pre-tratamiento podría no ser capaz de eliminar de manera adecuada.
Después de pasar a través de los sistemas UV, se añade cloro para evitar la contaminación microbiana en el sistema de distribución y para cumplir con las regulaciones locales para el cloro residual. “Desde que los sistemas UV han estado funcionando, nuestro uso de cloro ha disminuido a aproximadamente el 50 por ciento de lo que utilizábamos en el pasado en esta planta,” dijo el Sr. Baena. Esto no sólo contribuye a un ahorro operativo, sino que también puede ayudar a reducir la formación de subproductos de desinfección como los trihalometanos, los cuales se forman cuando el cloro reacciona con las partículas orgánicas en el agua tratada.
Planta alcanza cero por ciento Índice de Riesgo de la Calidad del Agua
“Nuestros sistemas UV están funcionando muy bien y están permitiendo que la planta cumpla sistemáticamente con los requisitos de tratamiento y logre una puntuación de cero por ciento para el Índice de Riesgo de la Calidad del Agua,” dijo el Sr. Baena. Este método de análisis de riesgo fue establecido en 2007 por el gobierno de Colombia para evaluar el riesgo a la salud humana por parte del agua potable. Se calcula utilizando varios parámetros que incluyen las características físicas, químicas y microbianas del agua. Cuando se trata del riesgo, el cero es la mejor puntuación e indica que el agua es de la más alta calidad (véase la Figura 3).
El rendimiento de los sistemas de UV se puede atribuir a su diseño único. Cada sistema incorpora dos lámparas UV patentadas, de alta producción, que se montan en el aire en lugar de en el manguito de cuarzo. Las lámparas están rodeadas de reflectores elípticos que ayudan a reutilizar la energía y suministrar una dosis UV que es 2.4 veces mayor que la de los sistemas convencionales. Esta alta dosis UV permite que los sistemas proporcionen una desinfección eficaz al caudal máximo, incluso cuando UVT es tan baja como el 75 por ciento. Reflejando la luz UV también está dirigido a los patógenos desde 360 grados y elimina el riesgo de sombreado, lo cual es más probable en los sistemas convencionales y podría permitir el paso de patógenos vivos. Como resultado de ello, la planta de tratamiento está produciendo consistentemente agua potable completamente libre de coliformes totales, E. coli y P. aeruginosa.
Sensores duales diagnostican las alarmas al instante las alarmas
Cada sistema también incorpora controles inteligentes y sensores duales UV que monitorean continuamente tres parámetros críticos de rendimiento: dosis de UV, intensidad de la lámpara UV y UVT. Al igual que las lámparas, los sensores también están montados en el aire, lo cual elimina el ensuciamiento y hace fácil su acceso por parte de los operadores (véase la Figura 4). Los datos de los sensores permiten que el sistema pueda diagnosticar una alarma al instante y pueda determinar si dicha alarma es causada por un problema con la lámpara o por la mala calidad del agua. Cada sistema UV está conectado al panel de control central de la planta, por lo que una vez que se activa una alarma, el operador puede ser notificado para abordar el problema.
Otros sistemas UV utilizan diseños de un solo sensor que no son capaces de diagnosticar las alarmas y requieren que los operadores lleven a cabo procedimientos de diagnóstico que requieren mucho tiempo, antes de poder abordar el problema. Estos sensores individuales están a menudo instalados dentro de la cámara UV, en contacto con el agua, lo cual los expone a contaminantes, hace que se ensucien y ocasiona falsas alarmas al no mantenerse de manera apropiada. El mantenimiento simple y los controles automatizados podrían ser factores clave para ayudar a la nación a cumplir sus objetivos de mejorar el suministro de agua en todo el país. De acuerdo con un documento publicado por el Comisario de Comercio de Canadá, el gobierno de Colombia ha fijado el objetivo de proporcionar mejores fuentes de suministro de agua y saneamiento básico al 100 por ciento de las zonas urbanas y el 80 por ciento de las zonas rurales para el año 2019.
Las plantas de tratamiento descentralizadas, automatizados, serán probablemente la solución preferida para proporcionar agua limpia y segura a las zonas rurales, de manera rentable. Los sistemas UV en la Planta de Tratamiento del Río Teusacá están demostrando que están sin duda a la altura. En otras partes del mundo, muchos de estos sistemas UV operan durante años sin necesidad de limpieza de la manga de cuarzo por parte del operador, debido a que cada sistema está equipado con un sistema de limpieza sólido, mecánico que evita el ensuciamiento y asegura una máxima intensidad de luz. Los sistemas están conectados a una fuente de alimentación ininterrumpida, para garantizar un funcionamiento continuo, especialmente en las zonas rurales, donde el suministro eléctrico no es fiable (véase la Figura 5). También puede agregarse un acondicionador de energía a los componentes sensibles, para compensar por los daños causados por las condiciones de voltaje excesivo o insuficiente.
Diseño escalable acomoda el crecimiento de la comunidad
En los próximos años, la comunidad está anticipando un aumento poblacional que verá a más de 12,000 personas recurriendo a la planta de tratamiento de agua. Progresar E.S.P. está preparada para este crecimiento y puede ampliar fácilmente la capacidad de tratamiento del sistema UV mediante la adición de más unidades. Se pueden interconectar varios sistemas de colectores para lograr flujos de hasta un MGD (44 L/segundo). El fabricante UV ha desarrollado relaciones sólidas con Progresar, así como un distribuidor local que fabrica el sistema de colectores interconectados y proporciona servicio y apoyo para las unidades UV a lo largo de Colombia. El éxito de este proyecto demuestra que el equipo y la tecnología pueden proporcionar una solución rentable, fácil de operar para ayudar a Colombia a cumplir con los objetivos delineados para el agua limpia y segura a lo largo del país.
Acerca del autor
José María González es Director de Ventas, Soluciones de ingeniería para UV Pure Technologies, donde es responsable del desarrollo de oportunidades de negocio y redes de distribución en América Latina, el Reino Unido, Australia, Nueva Zelanda y el sur de Ontario, Canadá. Aporta más de 20 años de experiencia como consultor y empresario para una serie de empresas de tecnología de enfoque ambiental, incluyendo la energía solar, biogás y materiales de alimentación de biomasa. Antes de trabajar para UV Pure Technologies, el Sr. González se desempeñó como Vicepresidente de Desarrollo de Negocios para Clearford Water, donde jugó un papel clave en la selección del sistema Clearford One™ para un proyecto de tratamiento y reutilización de aguas residuales en Colombia. Tiene una licenciatura en ingeniería química de la Universidad Pontificia Bolivariana de Colombia.
Acerca del producto
Los sistemas de desinfección UV Pure Upstream 30-75, con la tecnología patentada Crossfire®, están diseñados para cumplir los requisitos Clase A de la Norma 55 de NSF/ANSI (pero no están certificados para la Clase A de la Norma 55 de NSF/ANSI donde no lo requieren las regulaciones). Examinados bajo condiciones de campo y comprobados mediante más de una década de exigentes aplicaciones municipales, industriales y comerciales, los sistemas Upstream son para aplicaciones de agua potable, agua reutilizada y aguas pluviales, y son eficaces incluso en las aguas superficiales de lagos, arroyos, cisternas y pozos excavados.