Vamos con otro caso real de una EDAR, en esta ocasión de un gran municipio con estabilización anaerobia de fangos y co-digestión. Los datos facilitados sobre la gobernanza del último año son:
Procesemos la información.
PASO 1: Establecer los habitantes equivalentes (e-h)
Los e-h se calculan de acuerdo a la siguiente expresión:
Donde:
- e-h son los habitantes equivalentes
- Qm es el caudal medio diario en metros cúbico
- DBO5e es la concentración de DBO5 del agua bruta
Los cálculos obtenidos son:
La relación entre el censo y los e-h es de 99,55 %, una diferencia despreciable que habla muy bien de la fiabilidad de los datos analíticos y de caudales aportados.
PASO 2: Calcular la producción de MS teórica
La MS teórica se calcula de acuerdo con esta expresión:
Donde:
- MSt es la materia seca diaria teórica en kilogramos
- Qm es el caudal medio diario en metros cúbicos
- DBO5e es la concentración del agua bruta en ppm
- SSe es la concentración del agua bruta en ppm
Aplicando la fórmula se obtiene:
Aunque la relación entre la materia seca teórica y la real es de 97,40 % y que se encuentra dentro de lo razonable (90-110 %), sigue siendo conveniente rehacer el cálculo considerando que, en aquellos meses en los que los e-h son menores que los del censo, las cargas contaminantes son las correspondientes a los del censo.
Las cargas contaminantes de DBO5 y SS se han recalculado manteniendo los caudales y adoptando 60 grDBO5/e-h para la DBO5, mientras que, para los SS, se han calculado por relación a la DBO5 en base a los datos históricos disponibles.
Con esas hipótesis ocurre esto:
La relación aumenta ligeramente, pero sigue dentro de lo razonable. Aunque hay discrepancias entre los meses significativas (octubre-enero)
PASO 3: Calcular la producción de biogás teórica.
La producción de biogás se calcula de acuerdo con esta expresión:
Dónde:
- Bt es el biogás teórico diario producido en Nm3
- Qm es el caudal medio diario en metros cúbicos
- DBO5e es la concentración del agua bruta en ppm
- SSe es la concentración del agua bruta en ppm
Aplicando la fórmula se obtiene:
La relación entre el biogás teórico y el real es de 139,42 % muy por encima de lo razonable (90-110 %). Es necesario profundizar en este aspecto especialmente apoyándonos en el paso 5.
La existencia de co-digestión puede justificar esta sobre producción de biogás pero no se ve reflejada en la producción de MS.
Es más probable que la medición del biogás no sea todo lo exacta que debería de ser. En el paso 5 tendremos oportunidades para volver sobre este punto.
Rehagamos el cálculo considerando que, en aquellos meses en los que los e-h son menores que los del censo, las cargas contaminantes son las correspondientes a los del censo.
Las cargas contaminantes de DBO5 y SS se han recalculado manteniendo los caudales y adoptando 60 grDBO5/e-h para la DBO5, mientras que, para los SS, se han calculado por relación a la DBO5 en base a los datos históricos disponibles.
Con esas hipótesis ocurre esto:
PASO 4: Calcular el consumo de energía teórico
El consumo de energía teórico, para plantas de fangos activos y sin tratamiento terciario, se calcula mediante la expresión:
Donde:
- Et es la energía teórica diaria a consumir en kWh
- Qm es el caudal medio diario en metros cúbicos
- e-h son los habitantes-equivalentes depurados
Nota 1: Para EDAR < 600 e-h el resultado de la fórmula anterior se deberá de multiplicar por dos (2)
Nota2: para 600 e-h < EDAR < 1.600 e-h el resultado de la fórmula anterior se debe de multiplicar por uno coma cinco (1,5)
Aplicando la fórmula se obtiene:
El dato teórico no deja de ser un dato que sirve de comparativa y que permite evaluar las discrepancias en los consumos reales (pequeñas o grandes).
El que la relación entre la energía teórica y la real sea de 83,57 % requiere un análisis de las causas basado en una herramienta más potente:
- Bombeo de agua bruta
- Biológicos con reducción solo de DBO5 o también de nutrientes
- Equipos de deshidratación con filtros banda o similares
- Sistemas de desodorización.
- Etc.
Conviene destacar que la curva real se adapta a la curva teórica.
Veamos qué ocurre si rehacemos el cálculo considerando que, en aquellos meses en los que los e-h son menores que los del censo, adoptamos los E-H del propio censo:
PASO 5: Calcular la producción teórica de energía por cogeneración.
La Ep teórica se calcula de acuerdo con esta expresión:
Donde:
- Ept es la producción diaria teórica de energía eléctrica en kWh
- Bt es el biogás teórico diario producido en Nm3
Aplicando la fórmula se obtiene:
La caída de la relación entre los datos teóricos y reales de la producción de biogás (139,42 %) desciende notablemente en la producción de energía eléctrica (116,02%). Este descenso puede ser debido a varias causas:
- Error de medición del caudalímetro del biogás.
- Limitación de los equipos de cogeneración
- Horas de funcionamiento de los equipos de cogeneración menores de las previstas anualmente (8.000 h/año)
- Aprovechamiento del biogás para cogenerar en horas punta
- Etc.
Habría que investigar si la co-digestión con otros substrato se inicio en Enero de este año o existen otras causas para las discrepancias de la gráfica.
Aun así, vayamos a la hipótesis de rehacer el cálculo considerando que, en aquellos meses en los que los e-h son menores que los del censo, adoptamos los E-H del propio censo:
La diferencia entre las relaciones de biogás (128,46 %) y la energía producida (106,68 %) se han reducido. Aun así, es necesario evaluar si la co-digestión es la responsable de estas discrepancias indagando sobre:
- Cantidad de co-sustrato aportado a la co-digestión
- Materia volátil del co-sustrato
- Generación de biogás de la MV del co-sustrato
- Etc.
Quinto aviso: Los 5 pasos son necesarios para conocer la punta del iceberg de la operación. No hay que olvidar que además hay que auditar el mantenimiento y conservación (M&C), la seguridad y salud, medioambiente y, especialmente, los costes en los que incurren los gestores que condiciona, de manera muy directa, las acciones de los que ejecutan la gobernanza.
