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El incremento del coste energético magnifica la importancia del sistema de aireación a seleccionar

Parrilla de difusores tubulares montados en tubería de inoxidable.
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Dada la evolución del coste energético en España, y teniendo presente que del 50 al 70% de los costes de explotación de una EDAR corresponden a la aireación, hoy más que nunca toma especial relevancia la selección del sistema de aireación que influenciará en los gastos operativos durante toda la vida útil de la planta.

El sistema de aireación del tratamiento biológico de una planta consta principalmente del sistema de producción de aire y su red de distribución, el sistema de control y las parrillas difusoras del aire. Environmental Dinamics International (EDI) se ha especializado en la investigación, desarrollo y aplicación de soluciones de tecnología avanzada en sistemas de aireación para aguas residuales municipales e industriales durante ya más de 45 años; siendo la tecnología actual y nuestra experiencia lo que presentamos a continuación.

Diámetro de la burbuja

El tamaño o diámetro de la burbuja es unos de los factores más importantes que definen del rendimiento del sistema.

La burbuja gruesa se utiliza en aplicaciones en donde toma mayor relevancia la necesidad de un buen grado de agitación del licor mezcla frente al rendimiento; o bien para aplicaciones específicas como desarenado-desengrasado.

Publicado en iAgua Magazine 37 - Diciembre 2021
iAgua Magazine 37

El elemento difusor puede ser de membrana flexible o material rígido, tal como los difusores de banda en acero inoxidable o PVC.

La denominada burbuja media para membranas de alta capacidad (Nm3/h de aire) con perforaciones de 2 mm la recomendamos en aquellos casos en los que se requiere una combinación equilibrada entre agitación y rendimiento. También es una buena solución en aquellas aplicaciones en las que las membranas, por las condiciones del medio en el que trabajan, tienden a ensuciarse aumentado su pérdida de carga con mayor celeridad de lo habitual.

Al tener una pérdida de carga inferior a las de burbuja fina, también puede ser considerada como posible solución cuando las soplantes o turbos están trabajando muy al límite de su presión máxima de trabajo recomendada, aprovechando de manera razonable la transferencia de oxígeno del aire producido.

El coste de la energía invita a replantearse los nuevos plazos de amortización, así como el periodo de cambio de las membranas difusoras

En la burbuja fina las membranas tienen microporos de 0.75 a 1.25 mm logrando una excelente combinación de rendimiento y pérdida de carga, siendo la opción más frecuentemente utilizada por nuestros clientes.

También disponemos de membranas con nanoporos, o burbuja ultrafina, con perforaciones de 0.50 a 0.75 mm, con mejor rendimiento de transferencia y algo más de pérdida de carga.

Finalmente, la burbuja ultrafina con nanoporos, y con mayor distanciamiento entre las perforaciones, nos permite mejorar ofrecer algo más de rendimiento.

Los distintos tamaños de perforación se realizan sobre membranas flexibles y elásticas, por lo que el tamaño de la burbuja y la pérdida de carga también depende del caudal de aire al que trabajen, no solamente del tamaño de la perforación; por lo que un mismo diámetro de burbuja es posible obtenerlo con distintas perforaciones variando los caudales de aire de trabajo.

Tipos de difusores de aire

El deseo actual basado en un rendimiento en torno al 6% por metro de sumergencia debe mejorarse hasta alcanzar el rango del 7-8%

Nuestra experiencia es que la mayoría de los rendimientos que nos solicitan nuestros clientes para una EDAR convencional pueden alcanzarse con distintos tipos de difusores conjugando los tipos de perforaciones, densidad de difusores y caudal de aire por difusor principalmente. La limitación física de espacio de los difusores a instalar, los valores de CAPEX y OPEX, junto con las necesidades específicas de cada proyecto, son la base de a la hora de definir nuestra propuesta.

Nuestros difusores tubulares tienen una gran capacidad de aportación de aire con una buena capacidad de mezclado, un rendimiento razonable, bajo coste de inversión y una gran facilidad de instalación.

Difusor MiniPanelTM.

Al perforarse la membrana en toda su periferia, las burbujas de la parte inferior tienden a formar coalescencia con parte de las burbujas de las zonas laterales, lo que nos repercute en una cierta disminución del rendimiento. Las burbujas salientes por la parte inferior también son capaces de generar una mayor capacidad de agitación en el fondo del tanque donde se instalen, por lo que puede ser una opción en las aplicaciones en las que se requiere una buena agitación del fondo bien por necesidades del proceso o por largas paradas.

Con nuestros difusores tubulares llegamos hasta una densidad aproximada del 65% (porcentaje de superficie de membrana instalada con respecto a la superficie del reactor).

Contamos con una amplia gama con respecto al diámetro y longitud de los difusores tubulares para ofrecer la solución más adaptada a las necesidades.

Los difusores de disco aportan una gran capacidad de transferencia de oxígeno, buena agitación, sencillez de montaje y cubren la mayor parte de las necesidades de transferencia requeridas actualmente en la mayoría de los proyectos; por lo que es un tipo de difusor muy utilizado.

Contamos con difusores de 9 y 12” con sistemas de fijación a la tubería de reparto de aire mediante rosca o doble abrazadera que envuelva a la tubería para un mejor reparto de esfuerzos.

Parrilla de difusores de disco de 9 ó 12” montados en tubería de PVC.

La utilización de los difusores de disco puede verse físicamente limitada en aquellas aplicaciones en las que sea necesario instalar muchas unidades, ya sea por la necesidad de alcanzar un gran rendimiento o por la elevada demanda de oxígeno requerida y disponer de poca superficie del tanque. La densidad máxima que manejamos con nuestros difusores de disco es en torno al 35%, ya que a partir de ese valor se hace físicamente muy difícil instalarlos y dar posterior servicio.

Nuestros difusores de panel también son una opción a considerar para densidades y demandas que se pueden cubrir con los de disco

Es en estos casos en donde recomendamos utilizar difusores de panel, cuya configuración geométrica permite aumentar la superficie de membrana a instalar en el tanque, para lograr el objetivo de aumentar el rendimiento y/o aportar el oxígeno requerido por el proceso.

Nuestros difusores de panel también son una opción a considerar para densidades y demandas que se pueden cubrir con los de disco, siendo ya otros factores ajenos a la posibilidad física de instalación los que nos definen la mejor opción en cada caso.


Difusor StreamLineTM.

La propuesta de EDI consiste en utilizar el difusor tubular con una membrana que solamente se perfora en la mitad superior, eliminando así el efecto de coalescencia y pérdida de rendimiento. La agrupación física de estos difusores, denominados MiniPanelTM, garantiza un comportamiento y rendimiento superiores a los clásicos difusores de panel planos.

En este tipo de configuración también se pueden utilizar perforaciones Micro y Nanopore en la membrana, con una presión de operación inferior a los paneles planos, por lo que en muchos casos se pueden utilizar los soplantes ya existentes en la planta.

Desde el punto de vista mecánico, la tensión de trabajo de las membranas y la longitud de sellado son muy inferiores en los MiniPanel, aumentándose la fiabilidad del sistema.

Los difusores StreamlineTM permiten a una densidad del 80-85%, con lo que todavía se puede superar algo más la transferencia de oxígeno de la que logramos con los paneles. Son difusores tubulares de gran longitud, instalados en serie para formar líneas continuas que cubren toda la longitud del tanque, quedando las parrillas configuradas con líneas paralelas.

Difusor StreamLineTM.

Desde el punto de vista mecánico, la tensión de trabajo de las membranas y la longitud de sellado son muy inferiores en los MiniPanel

Tipo de materiales

Los materiales que utilizamos en las parrillas son muy variados. Para las tuberías se utiliza el PVC, CPVC, ABS, Inox etc). Los soportes de la parrilla pueden ser también de inoxidable y/o PRFV (polipropileno reforzado con fibra de vidrio) que aporta una mayor resistencia mecánica que los soportes convencionales de inoxidable y mayor resistencia a la corrosión. El cuerpo de nuestros difusores de disco también es de PRFV.

EDI ha desarrollado una gran gama de materiales para la totalidad de los elementos que conforman sus parrillas, de tal forma que se pueden suministrar parrillas completas en las que no existe ningún elemento metálico para evitar problemas de corrosión.

Con respecto a los materiales de la membrana, el más utilizado es el EPDM, donde hemos desarrollado formulación propia de bajo contenido en aceite y sin rellenos inorgánicos, ofreciendo una larga vida útil. Para aquellas aplicaciones en las que no se recomiende el EPDM, se ofrecen otras posibilidades como la silicona, poliuretano convencional y para altas temperaturas. A las membranas también las podemos dar un recubrimiento superficial protector de PTFE si bien su efecto es limitado al tratarse de una película sobre el material de la membrana.

Para las aplicaciones más exigentes, se ha desarrollado la membrana MatrixPlusTMcon poliuretano y PTFE totalmente incrustados entre sí. EDI, especializada en sistemas de aireación, está a su disposición para colaborar en sus proyectos tanto nacionales o internacionales, así como en el mercado de reposición de sistemas y membranas existentes.