Plantas de tratamiento para el futuro: filtración avanzada ante la presión del climay la demanda
La crisis climática y el crecimiento de la demanda de agua están llevando a las plantas de tratamiento al límite de sus capacidades. Episodios de lluvias torrenciales, cada vez más frecuentes, aumentan drásticamente la turbidez y los sólidos en suspensión en las fuentes de agua, obligando a paradas o reducciones de producción. Al mismo tiempo, la presión demográfica e industrial exige potabilizadoras capaces de producir más caudal sin comprometer la calidad del servicio. Frente a estos desafíos, surge la necesidad de adaptar las instalaciones de tratamiento al futuro: es decir, dotarlas de resiliencia y flexibilidad para operar eficientemente bajo condiciones extremas actuales y venideras.
Una de las claves para lograr esta resiliencia está en la mejora de la etapa de filtración. Los filtros tradicionales de arena suelen convertirse en cuellos de botella que limitan la capacidad de producción y consumen muchos recursos en lavados. La implementación de medios filtrantes avanzados, como Filtralite® —un medio granular de alta porosidad a base de arcilla expandida desarrollado por Saint-Gobain— promete extender los ciclos de filtración, reducir drásticamente la frecuencia de lavados y aumentar la capacidad sin necesidad de ampliar infraestructuras. Esta capacidad de adaptación ha quedado reflejada en experiencias llevadas a cabo en Barcelona y Argelia, donde la modernización de los filtros con Filtralite ha permitido a las plantas afrontar con éxito las presiones del clima y la demanda.
Con Filtralite, el consumo de energía y de agua para contralavados se redujo a una tercera parte respecto a la operación con arena
Innovación en Barcelona: más agua y menos lavados en la ETAP del Llobregat
La Estación de Tratamiento de Agua Potable del río Llobregat, situada en Abrera (Barcelona) y operativa desde 1980, abastece a millones de personas y lleva décadas afrontando una materia prima difícil: un río de caudal irregular sometido a intensa presión humana, con salinización y elevada carga de contaminantes. Aunque en la última década la planta (gestionada por ATL) incorporó mejoras punteras, la filtración con arena seguía siendo un punto débil. Los filtros de arena requerían lavados constantes que consumían mucha agua tratada y energía, dificultando afrontar incrementos de demanda o episodios de peor calidad de agua en el influente. Además, cada lavado de filtro implica perder miles de litros de agua ya potabilizada; al reducir su frecuencia, ese volumen de agua de lavado deja de desperdiciarse y queda disponible para el suministro efectivo.
La solución explorada por ATL consistió en reemplazar el medio filtrante convencional por Filtralite® Pure Mono-Multi, un lecho bicapa de arcilla expandida con distintas granulometrías y densidades. Este material de alta porosidad y enorme superficie específica ofrece baja pérdida de carga y gran capacidad de retención de sólidos, permitiendo operar a velocidades de filtración mucho mayores que la arena.
Con estas referencias, a finales de 2018 ATL realizó una prueba piloto a escala real: sustituyó la arena por Filtralite en uno de los filtros de la potabilizadora y lo operó en paralelo a otro filtro de arena bajo las mismas condiciones. Durante más de siete meses de ensayo, ambos filtros trataron el mismo caudal y se lavaron con la misma secuencia de control. Los resultados fueron contundentes: el filtro con Filtralite requirió solo 16 lavados frente a los 45 lavados que necesitó el filtro de arena convencional. Es decir, el medio Filtralite logró reducir el número de lavados en aproximadamente un 66%, con ciclos de filtración tres veces más largos en promedio que con arena. En condiciones de entrada especialmente duras, la diferencia fue aún mayor.
Un factor importante es que estos beneficios se lograron sin modificar la infraestructura de lavado existente. El nuevo medio filtrante se adaptó perfectamente a los mismos soplantes y bombas utilizados previamente para los filtros de arena. Con Filtralite, el consumo de energía y de agua para contra lavados se redujo a una tercera parte respecto a la operación con arena. Además, la vida útil del medio Filtralite supera los veinte años, por lo que la inversión en este cambio de medio filtrante se recupera en un plazo muy corto
«Teniendo en cuenta los ahorros en energía, agua de lavado y otros aspectos, hemos calculado un retorno de la inversión de aproximadamente 2,3 años. [...] Los resultados mostraron que con la solución Filtralite, los ciclos de filtración se incrementaron, reduciendo el número de lavados en un 66 %», afirma Santiago González Avellana, director de la planta potabilizadora del Llobregat.
La prueba demostró que con un cambio relativamente simple —sustituir la arena por Filtralite— la planta podía incrementar su producción de agua a la vez que redujo sus costes operativos. Filtralite permitió así producir más agua con menos recursos en la ETAP del Llobregat.
El nuevo medio filtrante se adaptó perfectamente a los mismos soplantes y bombas utilizados previamente para los filtros de arena
Resiliencia en la desalación de Beni Saf (Argelia)
La necesidad de preparación frente al futuro no es exclusiva de las plantas de agua dulce. En Argelia, la gran planta desaladora de Beni Saf (200.000 m³/día, operada por Tedagua) ha enfrentado en años recientes eventos climáticos adversos que pusieron en jaque su operación. Las lluvias torrenciales en la región costera han provocado niveles inusualmente altos de sólidos en suspensión en el agua de mar captada, con picos registrados de hasta 70 mg/L de SST, muy por encima de lo que los filtros de arena podían manejar eficientemente. Esta situación generaba graves cuellos de botella en la producción, obligando a detener la planta durante horas o días y elevando los costes operativos debido a los frecuentes contra lavados y al rápido ensuciamiento de los filtros de cartucho previos a la ósmosis.
Para mejorar la situación sin tener que invertir en nuevas instalaciones, en 2020 se decidió reemplazar la arena de los 48 filtros de pretratamiento por Filtralite, ejecutando la renovación en dos fases. Tras instalar Filtralite en la primera mitad de los filtros, se pudo comparar su desempeño frente a la arena durante los meses de lluvias intensas. Los resultados iniciales mostraron que los filtros con Filtralite lograron ciclos de filtración un 200% más largos que los de arena bajo las mismas condiciones operativas. Además, los filtros con Filtralite alcanzaron su rendimiento óptimo casi un 66% más rápido tras cada arranque, reduciendo significativamente el período de maduración en comparación con la arena.
Con la mitad de la filtración actualizada, ya se observaron mejoras notables en la continuidad del servicio. Comparando el periodo lluvioso de noviembre 2019 a febrero 2020 (antes del cambio) con el mismo periodo 2020-2021 ya con veinticuatro filtros Filtralite, las pérdidas de producción se redujeron de 673.000 m³ a 380.000 m³, o lo que es lo mismo, una disminución del 45% en volumen de agua no producida. Con la sustitución de todos los filtros, se estima que las paradas por alta turbidez podrán recortarse en más del 85%.
La implementación de medios filtrantes avanzados como Filtralite permite extender los ciclos y aumentar la capacidad de tratamiento
No solo se redujeron las paradas, sino que también mejoró la calidad del agua filtrada: el índice de densidad de sedimentos (SDI), parámetro clave para proteger las membranas de ósmosis, bajó entre 0,3 y 0,5 puntos en promedio con Filtralite. Esta mejor filtración permitió alargar la vida útil de los cartuchos de seguridad, disminuyendo la frecuencia de su reemplazo. En consecuencia, las membranas de ósmosis inversa sufren menos ensuciamiento y requieren limpiezas químicas más espaciadas, prolongando su vida útil. «Los resultados son positivos porque, desde la instalación de Filtralite, hemos superado con creces este límite inicial del proceso. Incluso hemos continuado produciendo, parcialmente, con sólidos en suspensión alcanzando los 70 mg/L en 2022. [...] Lo volvería a hacer con gusto. Ya lo he recomendado a otras estaciones», señala Mohamed Chaffi, director de la planta desaladora de Beni Saf.
La sustitución del medio filtrante resultó ser una medida muy eficaz y rentable. El cambio permitió a la planta de Beni Saf aumentar su resiliencia ante eventos extremos, asegurar la continuidad del servicio y reducir costes operativos.
Inversiones relativamente sencillas como el cambio de medio filtrante pueden preparar a las plantas de tratamiento para el futuro
Filtración para la sostenibilidad y la seguridad hídrica
Los ejemplos de Barcelona y Argelia demuestran que la filtración avanzada puede transformar la capacidad de respuesta de las plantas de tratamiento ante condiciones difíciles. Al optimizar los filtros con medios de alto rendimiento como Filtralite, se logra producir más agua con la misma infraestructura y con menos recursos —menos energía, menos agua de lavado y menos insumos consumidos— manteniendo o incluso mejorando la calidad del agua entregada. Igualmente importante es la sencillez de esta solución: Filtralite puede reemplazar directamente al medio filtrante tradicional en los filtros existentes, atajando problemas de colmatación rápida, deterioro de la calidad del efluente y alto consumo energético, y generando ahorros significativos en gastos operativos y mantenimiento. Esto no solo reduce los costes, sino que hace a las instalaciones más sostenibles, al disminuir la huella de carbono por metro cúbico tratado.
En un contexto de cambio climático y demanda creciente, inversiones relativamente sencillas como el cambio de medio filtrante pueden preparar a las plantas de tratamiento para el futuro: dotarlas de las capacidades necesarias para operar de forma eficiente y resiliente ante los retos que vendrán.