Acción B9. Informe técnico: Diseño del Sistema Hidráulico ...¡ulicoREV2_vf.pdflas instalaciones y sistema de recogida y pre-tratamiento de aguas residuales ver informe entregable

LIFE11 ENV/ES/000569

Acción B9.

Informe técnico: Diseño del Sistema Hidráulico

para el Tratamiento y Reciclaje del Agua Residual

en las Instalaciones de Lavado de Vehículos

Hydraulic design report

LIFE+ MINAQUA

Proyecto de demostración de ahorro de agua en instalaciones de lavado

de vehículos mediante el uso de detergentes innovadores y tratamiento

natural de las aguas residuales

Demonstration project for water in car wash premises using innovative

detergents and soft treatment systems

Marzo, 2016

http://ec.europa.eu/environment/life/index.htm

LIFE 11 ENV 569 MINAQUA

P á g i n a 3 | 49

ÍNDICE DE CONTENIDOS

1.- INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 7

1.1.-OBJETIVOS .......................................................................................................................... 7

2.- DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE MONTFULLA Y DEL SISTEMA DE RECICLADO ....................... 8

2.1.- PUNTOS DE CONEXIÓN ..................................................................................................... 8

2.2.- OPERACIÓN ....................................................................................................................... 9

2.3.- CAUDALES DE TRATAMIENTO ......................................................................................... 10

2.4.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE RECICLADO .................................................................... 12

3.- DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE MIRAMÓN .......................................................................... 15

3.1.- DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN.................................................................. 15

3.2.- PUNTOS DE CONEXIÓN ................................................................................................... 16

3.3.- OPERACIÓN ..................................................................................................................... 16

3.3.1.- BOMBEO PRINCIPAL ................................................................................................. 16

4.- DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA LINEA DE AGUA DE LOS PILOTOS DE MONTFULLA ................ 18

4.1.- ABASTECIMIENTO A LAS PLANTAS PILOTO ..................................................................... 18

4.2.- CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DIRECTA A LOS TRES PILOTOS ......................................... 19

4.3.- PILOTO ZONA HÚMEDA FLUJO SUBSUPERFICIAL VERTICAL (ZHFSSV) ............................ 19

4.4.- PILOTO INFILTRACIÓN – PERCOLACIÓN (IP) ................................................................... 21

4.5.- PILOTO ZONA HÚMEDA FLUJO SUB-SUPERFICIAL HORIZONTAL (ZHFSSH) .................... 22

5.- DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA LINEA DE AGUA DEL PILOTO DE MIRAMÓN ........................... 24

5.1.-PILOTO ZONA HÚMEDA DE FLUJO SUB-SUPERFICIAL HORIZONTAL (ZHFSSH) .................... 24

6.- JUSTIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO ..................................................................... 26

6.1.- COEFICIENTE DE PÉRDIDAS DE CARGA LOCALIZADOS EN MONTFULLA ......................... 27

6.1.1.- COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA EN ELECTROVÁLVULA .................................. 27

6.1.2.- COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA EN FILTRO DE MALLAS ................................. 29

6.1.3.- COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA EN FILTRO DE ANILLAS ................................. 29

6.1.4.-BOMBEO DE ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS PILOTO ........................................... 30

6.1.5.- BOMBEO DE ENTRADA A LA INFILTRACIÓN – PERCOLACIÓN (IP) ........................... 38

6.1.6- PÉRDIDA DE CARGA EN RED DE GOTEROS DE DISTRIBUCIÓN DE LA IP .................... 38

6.1.7.- BOMBEO DE ALIMENTACIÓN DE LA PLANTA PILOTO ZHFSSH ................................. 44

6.2.- COEFICIENTES DE PÉRDIDA DE CARGA LOCALIZADOS EN MIRAMON ............................ 46


P á g i n a 4 | 49

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Protocolo experimental de operación de los piloto. ..................................................... 10

Tabla 2. Protocolo de cargas hidráulicas a aplicar en los distintos pilotos ................................. 10

Tabla 3. Protocolo de fraccionamiento de la carga hidráulica a aplicar en los distintos pilotos 11

Tabla 4. Especificaciones técnicas para las conexiones hidráulicas y eléctricas ......................... 13

Tabla 5. Características del piloto ZHFSSV .................................................................................. 20

Tabla 6. Características del piloto IP ........................................................................................... 22

Tabla 7. Características del piloto ZHFSSH .................................................................................. 23

Tabla 8. Resumen de las características del piloto ZHFSSH ........................................................ 25


P á g i n a 5 | 49

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Ubicación de las plantas piloto dentro de la instalación de lavado de vehículos de

Montfullà ....................................................................................................................................... 9

Ilustración 2. Esquema transversal de las plantas piloto ............................................................ 12

Ilustración 3. Diagrama del proceso de reciclaje con el depósito de acumulación y la línea de

reciclado ...................................................................................................................................... 12

Ilustración 4. Franja de tierra para la ubicación del nuevo depósito 3000L ............................... 14

Ilustración 5. Depósito semienterrado de 1800L (el círculo indica la zona dónde se juntan las

tuberías y donde se deberá conectar la nueva valvulería) ......................................................... 14

Ilustración 6. Punto donde está ubicada la planta piloto ........................................................... 15

Ilustración 7. Diagrama de proceso de la planta piloto .............................................................. 15

Ilustración 8. Bomba sumergida en el decantador ..................................................................... 17

Ilustración 9. Bomba Sumergida en el decantador ..................................................................... 18

Ilustración 10. Entrada principal al sistema de plantas piloto.1 Llave de paso; 2. Filtro de malla;

3. Electroválvula .......................................................................................................................... 19

Ilustración 11. Cubeto y boca de entrada ................................................................................... 20

Ilustración 12. Cubeta IP y sistema de goteo instalado .............................................................. 21

Ilustración 13. Sistema de filtros de anillas previo a la IP ........................................................... 21

Ilustración 14. ZHFSSH y arqueta de salida ................................................................................. 22

Ilustración 15. Cubeta ................................................................................................................. 24

Ilustración 16. Arqueta de Salida ................................................................................................ 24

Ilustración 17. Pérdidas de presión en electroválvulas Rainbird. ............................................... 27

..................................................................................................................................................... 28

Ilustración 18. Pérdidas de presión en filtro de mallas CEPEX .................................................... 29

Ilustración 19.Perdida de presión en filtro de Anillas 1 1/2". ..................................................... 30

Ilustración 20. Alternativas de bombeo. ..................................................................................... 38


P á g i n a 6 | 49


P á g i n a 7 | 49

1.- INTRODUCCIÓN

El proyecto Life MinAqua “Proyecto de demostración de ahorro de agua en instalaciones de

lavado de vehículos mediante el uso de detergentes innovadores y tratamiento natural de las

aguas residuales”, es un proyecto que tiene como objetivo proveer la solución técnica y

ambiental que permita minimizar el consumo de agua de red en las instalaciones de lavado de

vehículos y reducir la carga contaminante generada.

Las acciones propuestas para alcanzar los objetivos del proyecto se han agrupado en cuatro

áreas de trabajo: condiciones de operación, detergentes, tratamiento del agua y reciclaje del

agua. En cuanto al tratamiento del agua, uno de los objetivos específicos es el de diseñar y

construir plantas piloto, basadas en procesos naturales de depuración, para demostrar que es

posible el proceso de recuperación de aguas procedentes de las instalaciones de lavado de

vehículos mediante tratamientos de bajo coste de operación y mantenimiento.

En los escenarios previstos el agua tratada por los pilotos se envió inicialmente a saneamiento

(sistema de alcantarillado). Sin embargo, al final del período de seguimiento, se realizó la

conexión del agua depurada con el equipo de lavado de vehículos de una de las instalaciones.

1.1.-OBJETIVOS

El presente documento tiene como objetivo diseñar el sistema hidráulico adecuado que

garantice una buena alimentación de las plantas piloto de tratamiento de aguas residuales en

ambas instalaciones (Montfullà y Miramón) y permita tanto llevar el agua residual desde las

instalaciones de lavado hasta las plantas piloto, como el agua tratada resultante hacia el sistema

de saneamiento en una primera fase y, de vuelta a las instalaciones para ser reutilizada (sistema

de reciclaje)en un asegunda fase. Se realizarán los cálculos para el diseño y dimensionamiento

de los elementos que constituyen el sistema hidráulico (bombas, válvulas, etc.) así como la

determinación de los caudales de operación.

En el caso de Montfullá se construirán 3 plantas piloto, respectivamente:

Zona Húmeda de Flujo Sub-Superficial Horizontal (ZHFSSH)

Infiltración – Percolación (IP)

Zona Húmeda de Flujo Sub-Superficial Vertical (ZHFSSV)

En el caso de Miramón, se instalará una única planta piloto, la correspondiente al sistema de

tratamiento denominado Zona Húmeda de Flujo Sub-Superficial Horizontal (ZHFSSH).


P á g i n a 8 | 49

2.- DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE MONTFULLA Y DEL SISTEMA

DE RECICLADO

2.1.- PUNTOS DE CONEXIÓN

Los tres pilotos de Montfullà están diseñados para tratar las aguas de las dos calidades adjutnas,

dependiendo esta del punto de conexión:

PUNTO 1 (ver ilustración 1). Primer decantador de la línea A (para la descripción completa de

las instalaciones y sistema de recogida y pre-tratamiento de aguas residuales ver informe

entregable de la acción A5):

Calidad 1 (alta carga contaminante). Se trata de agua de lavado de coches sin tratamiento (sin

decantación), con gran concentración de Sólidos en Suspensión (SS) y materia orgánica medida

como Demanda Química de Oxígeno (DQO). Los valores promedio para estos parámetros (según

los resultados de los muestreos efectuados durante la fase de caracterización del agua residual)

son de 413 mg/L de SS y 309 mg/L de DQO. Esta agua se captará directamente del primer

decantador de la línea A. La instalación de la bomba permite regular la profundidad a la que se

capta el agua. A mayor profundidad, mayor será la concentración de sólidos en suspensión y la

DQO. De esta forma, regulando la profundidad de captación del agua, podemos conseguir

alimentar las plantas piloto con agua con niveles de contaminación similares a los del agua

residual. El agua de calidad 1 permitirá el estudio del tratamiento de aguas de lavado de coches

exclusivamente con sistemas naturales sin ningún tipo de pre-tratamiento.

PUNTO 2. Segundo decantador de la línea A (ver ilustración 1):

Calidad 2 (baja carga contaminante). Se trata de agua de lavado de coches después de un pre-

tratamiento (decantación). El agua de calidad 2 tiene una menor concentración de sólidos en

suspensión y materia orgánica (DQO), con un promedio de 126 mg/L de SS y 180 mg/L de DQO

(según los resultados de los muestreos efectuados durante la fase de caracterización del agua

residual). Esta agua se captaría del segundo decantador de la línea A. La calidad 2 se

experimentaría si con el sistema natural sin ningún pre-tratamiento no se alcanzan los objetivos

de calidad deseados.


P á g i n a 9 | 49

2.2.- OPERACIÓN

Las tecnologías de ZHFSSH suelen funcionar en continuo por gravedad, así que se aplicará en el

piloto ZHFSSH una alimentación lo más parecida a un flujo continuo posible mediante una

bomba adecuada. Las tecnologías de ZHFSSV e IP funcionan en discontinuo para que sean

sistemas aerobios. Así pues, estas dos pilotos se alimentarán de manera discontinua (por

“batches”) mediante una bomba. En el caso de la IP al ser un sistema con arena fina y que puede

colmatarse, la alimentación será secuencial con 5 días de alimentación y 2 días de reposo que

se harán coincidir con el fin de semana.

Ilustración 1. Ubicación de las plantas piloto dentro de la instalación de lavado de vehículos de Montfullà

2

3

4

1789

5

6

10

11

(1) Recepción y oficina, (5) Área lavado interiores (aspiradores), (9) WC públicos(2) Tren de lavado, (6) Área cliente (outlet, vending), (10) Parking vehículos para entregar(3) Box de lavado, (7) Local técnico (filtros, productos) (11) Zona verde (reservada para (4) Puente de lavado, (8) Vestuarios, plantas piloto)

agua residual (A)

aguas negras

aguas pluviales cubiertaagua a tratamiento para reciclar

agua residual (B)

Punto 1 .

Calidad 1

Punto 2 .

Calidad 2


P á g i n a 10 | 49

2.3.- CAUDALES DE TRATAMIENTO

Los volúmenes de agua a aplicar en cada piloto (caudal) irán variando a lo largo del experimento.

Para cada piloto (ZHFSSH, ZHFSSV y IP) y cada calidad de agua (calidad 1 y calidad 2) se

experimentarán tres cargas hidráulicas (mínima - media - máxima) en dos periodos de

temperatura, más cálido y más frío (ver Tabla 1). La carga hidráulica es un parámetro hidráulico

que se utiliza en los sistemas extensivos, es igual al caudal diario dividido por superficie y se

suele expresar en m/día o cm/día.

ZHFSH ZHFSV(1) IP(1) Calidad 1 (12 meses)

CH 1 (4 meses)

2 meses periodo frio 2 meses periodo cálido



CH 2 (4 meses)




CH 3 (4 meses)




Calidad 2 (12 meses)

CH 1 (4 meses)




CH 2 (4 meses)




CH 3 (4 meses)




Tabla 1. Protocolo experimental de operación de los piloto.

Estas cargas hidráulicas, resumidas en la Tabla 2, se podrán modificar de acuerdo con los

resultados que se vayan obteniendo (disminuyéndola si hay indicios de colmatación o

rendimientos bajos; o aumentándola si los rendimientos son muy elevados).

CH1 (mínima)

CH2 (promedio)

CH3 (máxima)

ZHFSSH (m/día) 0,01 0,08 0,15

ZHFSSV (m/día) 0,05 0,20 0,40

IP (m/día) 0,05 0,20 0,40

Tabla 2. Protocolo de cargas hidráulicas a aplicar en los distintos pilotos

Para las ZHFSSV y la IP, para cada carga hidráulica se experimentará con dos modos de

operación. El primer mes se operará con un número bajo de aplicaciones (de 4 a 6) y el segundo

con un número más elevado (de 8 a 10). De este modo se estudiará el efecto del número de

aplicaciones en el funcionamiento de los pilotos, tanto desde el punto de vista hidráulico como

de rendimientos de depuración. El fraccionamiento de la carga hidráulica para estas plantas

piloto se detalla en la Tabla 3.


P á g i n a 11 | 49

ZHFSSV IP

Núm. “batchs” 4 – 6 8 – 10 4 – 6 8 – 10

CH1 (m/día) 0,013 - 0,008 0,006 - 0,005 0,013 - 0,008 0,006 - 0,005

CH2 (m/día) 0,050 - 0,033 0,025 - 0,020 0,050 - 0,033 0,025 - 0,020

CH3 (m/día) 0,100 - 0,067 0,050 - 0,040 0,100 - 0,067 0,050 - 0,040

Tabla 3. Protocolo de fraccionamiento de la carga hidráulica a aplicar en los distintos pilotos

El caudal instantáneo será, para todas las pilotos, 4,80 m3/h. La duración de los “batches” será

función de su número, del caudal instantáneo y del volumen tratado en cada fase y proceso.

Tal como se describe en la acción B6, en el proyecto se contemplan escenarios adicionales que

serán realizados o no dependiendo de los resultados obtenidos en el protocolo general

descrito previamente. Son los siguientes:

Escenario 1. Experimentación con agua residual sin ninguna adición de detergentes o

cultivos microbianos (corresponde con el escenario propuesto como protocolo general).

Escenario 2. Experimentación con agua residual “modificada” artificialmente añadiendo un

cultivo de microorganismos con las condiciones idénticas al escenario 1.

Escenario 3. Experimentación con agua residual “modificada” añadiendo materia

orgánica/nutrientes (este escenario a priori no se contempla actualmente ya que las

analíticas realizadas muestran una concentración de materia orgánica inicial suficiente para

el buen funcionamiento de los pilotos).

Adicionalmente a los tres escenarios descritos se contemplan las siguientes posibilidades:

Combinación de tecnologías en serie. Los 3 pilotos a priori operarán y serán monitoreados

en paralelo para poder comparar su eficiencia de depuración durante un periodo de 2 años.

Sin embargo en caso de no llegar a las calidades deseadas con un solo piloto, se trabajaría

en línea con la combinación ZHFSSH + IP.

Recirculación. En los escenarios previstos el agua tratada por los pilotos irá a saneamiento

(sistema de alcantarillado). Sin embargo, si los resultados y las instalaciones lo permiten, al

final del período de seguimiento se podría realizar la conexión del agua depurada por uno o

varios pilotos con el equipo de lavado de las instalaciones Se haría aplicando la tecnología o

combinación de tecnologías que mejores resultados haya proporcionado.


P á g i n a 12 | 49

2.4.- DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE RECICLADO

Para realizar el reciclado del agua tratada y aprovechando al máximo las instalación existente,

se opta por canalizar todos las plantas piloto al depósito enterrado existente (ilustración 5).

Además de canalizar, se introduce un sistema de válvulas para decidir con que reactor trabajar

en cada momento, permitiendo trabajar con todos a la vez. Desde este depósito se realiza el

bombeo al depósito de acumulación de 3000 L (Ilustración 3) El depósito de acumulación se

diseña con el volumen suficiente para acumular el agua tratada en un día y alimentar la planta

de lavado de vehículo. Este sistema está regulado por un control de boyas.

Ilustración 2. Esquema transversal de las plantas piloto

Ilustración 3. Diagrama del proceso de reciclaje con el depósito de acumulación y la línea de reciclado

A continuación se muestran las características técnicas de los equipos instalados:


P á g i n a 13 | 49

Cant. Uds. Descripción INSTALACIONES MECÁNICAS

Depósito 1.800 L 6 Ud VÁLVULA BOLA SOLDAR PE PVC-U/EPDM 1 ½ ’’ 1 Ud Bomba Centrífuga 1000 l/h 1 Ud VALVULA ANTI-RETORNO BOLA ENCOLAR H PVCU/EPDM 2 Ud T 1 ½ ’’ PE 6 m Tubo PE Diámetro 1 ½ ’’ 6 Ud Codo PE Diámetro 1 ½ ’’ 1 PA Implantación bomba

Interconexión depósito 1.800L a depósito 3.000L

1 Ud VALVULA BOLA SOLDAR PE PVC-U/EPDM 1 ½ ’’ 1 Ud T 1 ½ ’’ PE

20 m Tubo PE Diámetro 1 ½ ’’ 6 Ud Codo PE Diámetro 1 ½ ’’ 1 Ud Suministro e Implantación depósito Cilíndrico 3.000 L 1 PA Agujero en tierra para colocación de valvulería en conducciones

existentes Entradas a depósito 3.000 L

1 Ud VALVULA BOLA SOLDAR PE PVC-U/EPDM 2" 2 Ud T 1 ½ ’’ PE 6 m Tubo PE Diámetro 1 ½ ’’ 4 Ud Codo PE Diámetro 1 ½ ’’

Trasvase de Depósito 3.000 L a Recuperador

2 Ud VALVULA BOLA SOLDAR PE PVC-U/EPDM 1 ½ ’’ 1 Ud Bomba Centrífuga 1000 l/h 1 Ud VALVULA ANTI-RETORNO BOLA ENCOLAR H PVCU/EPDM 1 Ud T 1 ½ ’’ PE

30 m Tubo PE Diámetro 1 ½ ’’ 12 Ud Codo PE Diámetro 1 ½ ’’

1 PA Implantación Bomba

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Acometida Eléctrica 60 m Manguera L/H 4 x 2,5 mm2

1 PA Material conducción

Cuadro de Potencia y Control 1 PA Diseño y Suministro Cuadro de Potencia Y Control

Instalación Eléctrica Potencia y Control

30 m Manguera L/H 4 x 2,5 mm2 Alimentación Bombas 4 Ud Niveles Máxima y Mínima

150 m Manguera L/H 3x1 mm2 Nivel máximos y mínimos Tabla 4. Especificaciones técnicas para las conexiones hidráulicas y eléctricas


P á g i n a 14 | 49

Ilustración 4. Franja de tierra para la ubicación del nuevo depósito 3000L

Ilustración 5. Depósito semienterrado de 1800L (el círculo indica la zona dónde se juntan las tuberías y donde se deberá conectar la nueva valvulería)

• Distancia franja de tierra (desde la pared hasta el hormigón): 2,75 m

• Distancia entre arqueta S-ZHH y arqueta S-IP = 2,76 m

• Distancia que queda entre depósito y los pies del cartel = 91 cm


P á g i n a 15 | 49

3.- DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE MIRAMÓN

3.1.- DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA INSTALACIÓN

A continuación se puede observar la ubicación de la planta piloto de Miramón y el diagrama

de proceso.

Ilustración 6. Punto donde está ubicada la planta piloto

Ilustración 7. Diagrama de proceso de la planta piloto


P á g i n a 16 | 49

3.2.- PUNTOS DE CONEXIÓN

El piloto podrá tratar agua desde el decantador uno y decantador 2 de las instalaciones de

lavado. Consecuentemente habrá dos puntos de conexión:

PUNTO 1. Primer decantador

Calidad 1. Se trata de agua de lavado de coches y mascotas sin casi pre-tratamiento (con una

concentración de Sólidos en Suspensión (SS) de entorno 40 mg/L y materia orgánica medida

como Demanda Química de Oxígeno (DQO) de 100 mg/L. Esta agua se captará directamente del

primer decantador del sistema de pre-tratamiento de aguas residuales de la Estación de Servicio,

en el punto lo más cerca posible a la entrada al decantador. De todos modos, al no poderse

ubicar la bomba directamente en la arqueta de entrada, siempre se producirá una decantación.

Se intentará durante el estudio ubicar la bomba a una altura tal que pueda coger la mayor

cantidad de sólidos y materia orgánica posible.

PUNTO 2. Segundo decantador

Calidad 2. Se trata de agua de lavado de coches y mascotas después de un primer decantador.

Los análisis realizados en la fase de caracterización del agua mostraron que la calidad es similar

a la del primer punto (decantador 1). Aun así, se dejará todo preparado para poder trasladar la

bomba al segundo de decantador por si fuera necesario.

3.3.- OPERACIÓN

Para una correcta operación Se ha procedido a la instalación de un sistema de bombeo dentro

del decantador 1 para una primera fase y se ha dejado las conexiones preparadas para captar

del decantador 2 en una segunda fase. En esta segunda fase se procedería a mover la bomba

sumergida de un decantador a otro.

3.3.1.- BOMBEO PRINCIPAL

Se ha procedido a instalar una bomba marca Conforto tipo Vórtex serie VRX, modelo 50/32M,

específica para aguas fecales e industriales fabricada en hierro fundido y acero inoxidable AISI

420 (Foto 1). La bomba proporciona un caudal/hora variable entre 12,3 m3 a 1 m de altura y 1,2

m3, siendo una media a 3,5 m de altura de 8,5 m3/h. La bomba es capaz de bombear agua con

alta cantidad de sólidos en suspensión ya que tiene un sistema triturador.


P á g i n a 17 | 49

Ilustración 8. Bomba sumergida en el decantador

La bomba se instala inicialmente a unos 50 cm de la superficie del primer decantador (dentro

la columna de agua).

Al ser un caudal muy grande, se ha procedido a instalar un retorno regulado por una válvula, y

también una válvula al inicio de la tubería de alimentación para poder regular (disminuir) el

caudal instantáneo de la bomba. A continuación se describen las pruebas realizadas para

medir el caudal real de llegada a la entrada del piloto de ZHFSSH cambiando el grado de

abertura del retorno y de la alimentación.


P á g i n a 18 | 49

4.- DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA LINEA DE AGUA DE LOS PILOTOS

DE MONTFULLA

4.1.- ABASTECIMIENTO A LAS PLANTAS PILOTO

Un sistema de bombeo dentro de los decantadores permite la impulsión del agua a los pilotos.

La bomba se ubica en el decantador 1 y existen conexiones preparadas para captar del

decantador 2 en una segunda fase (en caso que fuera necesaria una decantación previa). La

bomba instalada es de tipo sumergible, marca SACI, modelo HT 65/2 C. 502 y salida de 2”

(Ilustración 2). La bomba proporciona un caudal instantáneo de 4,80 m3/h.

Ilustración 9. Bomba Sumergida en el decantador

Desde la bomba parte una tubería de 1 ½’’ de PE para la alimentación de los pilotos. Con este

diámetro, la velocidad del agua en la conducción será de 1,17 m/s. Se considera que para evitar

sedimentaciones en la tubería, la velocidad del agua debe mayor a 0,50 m/s. Este factor es

especialmente importante en este caso, debido a la gran cantidad de sólidos que transporta el

agua a tratar y el pequeño diámetro de las conducciones.

La tubería conduce el agua a tratar hasta una llave de paso que permite cerrar la entrada al

circuito. Un filtro de malla de 2” permite retener los sólidos de gran tamaño presentes en el

agua a tratar (Ilustración 3). A continuación se instala una electroválvula que permite ser

activada manualmente o de forma automática mediante un programador.

La tubería principal de alimentación a los pilotos se bifurca en dos. Mediante una llave que cierra

el circuito directo a los pilotos el agua se puede redirigir a una tubería de PVC 1” que pasa por

un filtro de 1” y finalmente a un sistema de dosificación que permite inyectar la mezcla líquida

de microorganismos a la tubería de alimentación en experimentos puntuales.


P á g i n a 19 | 49

Ilustración 10. Entrada principal al sistema de plantas piloto.1 Llave de paso; 2. Filtro de malla; 3. Electroválvula

4.2.- CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DIRECTA A LOS TRES PILOTOS

La tubería principal de PE de 1 ½’’ permite la aplicación del agua a los pilotos mediante la

ramificación en 3 puntos:

1. Entrada sistema Zona Húmeda Flujo Sub-Superficial Vertical (ZHFSSV)

2. Entrada sistema Infiltración – Percolación (IP)

3. Entrada sistema Zona Húmeda Flujo Sub-Superficial Horizontal (ZHFSSH)

En cada una de estas ramificaciones se ubica una llave de paso y electroválvula

4.3.- PILOTO ZONA HÚMEDA FLUJO SUBSUPERFICIAL VERTICAL (ZHFSSV)

Después de la llave de paso y la electroválvula el agua accede al piloto de ZHFSSV. El piloto está

formado por un una cubeta que contiene el material de filtración y drenaje (Ilustración 4). El

agua es aplicada en superficie de forma discontinua a través de un sistema de distribución

(Ilustración 4). El agua percola a través de la ZHFSSV y es recogida por un sistema de drenaje

conectado a tubería que vierte el agua a una arqueta y desde allí, por gravedad a alcantarillado.


P á g i n a 20 | 49

Ilustración 11. Cubeto y boca de entrada

ZONA HÚMEDA FLUJO SUBSUPERFICIAL VERTICAL (ZHFSSV)

Funcionamiento Discontinuo por lotes o batches

Agua a tratar Calidad 1 y 2 (ver apartado 2.1)

Alimentación Captación directa mediante bomba SACI HT65/2C. 502 de salida de 2’’.

Distribución Tuberías aéreas de PVC 50 con 6 salidas y 6 grifos de aplicación

Estructura de

salida

Tubería PVC 1 ½ de con grifo de latón de 1” para la toma de muestras,

sifón para colocación de caudalímetro y desagüe hacia alcantarillado

Carga hidráulica Oscilará entre 0,01 – 0,04 m/día

Tabla 5. Características del piloto ZHFSSV


P á g i n a 21 | 49

4.4.- PILOTO INFILTRACIÓN – PERCOLACIÓN (IP)

La línea del piloto IP está formado por un sistema de filtro de anillas, un depósito de

almacenamiento con un sistema de bombeo, y una cubeta que contiene el material de filtración

y drenaje (Ilustración 14).

Ilustración 12. Cubeta IP y sistema de goteo instalado

Ilustración 13. Sistema de filtros de anillas previo a la IP

El agua procedente del punto de captación pasa (tras la llave de paso y la electroválvula) a través

de 2 filtros de anillas (ver Ilustración 6) y se dirige a un depósito de almacenamiento de 1800 L.

Desde el depósito, una bomba sumergida impulsa el agua a tratar a través de un sistema de

goteo. El agua percola a través de la IP y es recogida por un sistema de drenaje conectado a la

tubería de salida que vierte por gravedad al alcantarillado (arqueta de saneamiento). En la Tabla

5 se muestran las características del sistema.


P á g i n a 22 | 49

INFILTRACIÓN – PERCOLACIÓN (IP)

Funcionamiento Secuencial (periodos de alimentación y reposo) y discontinuo (por

“batches”)


Pre-tratamiento Batería de 4 (2+2reserva) filtros de anillas de 1 ½’’ de 120 mesh en

paralelo

Modo de

alimentación

Alimentación por bomba sumergida ESPA Modelo Acuaria 07N desde

depósito. La bomba se activa a través de programador a batería.

A partir de una tubería alimentación PE 1”se distribuyen 7 líneas con

goteros autocompensados termosellados. Goteros enterrados a 10 cm

y separados 0,4 m entre líneas y 0,3 m entre emisores.

Caudal de la red de goteros: 105 emisores x 2,3 l/h = 241,5 litros / hora

Estructura de

salida

Tubería PVC 1 ½ de con grifo de latón de 1” para la toma de muestras,

sifón para colocación de caudalímetro y desagüe hacia alcantarillado

Carga hidráulica Oscilará entre 0,01 – 0,4 m/día

Tabla 6. Características del piloto IP

4.5.- PILOTO ZONA HÚMEDA FLUJO SUB-SUPERFICIAL HORIZONTAL (ZHFSSH)

La línea del piloto ZHFSSH está formado por un depósito de almacenamiento que recibe el

agua (después de una llave de paso y electroválvula) desde el decantador mediante la bomba

principal. Desde este depósito se impulsa el agua de manera casi continua mediante una

bomba peristáltica marca BOYSE que va dosificándola por impulsos al piloto (Ilustración 7).

Ilustración 14. ZHFSSH y arqueta de salida

El agua se aplica de forma sub-superficial en un extremo de la cubeta. Avanza a través de la

ZHFSSH y es recogida en el extremo opuesto mediante una tubería de salida. El sistema de salida

consta de un grifo para la toma de muestras y de una arqueta de salida con un tubo elevado que

permite la regulación del nivel del agua en el interior del filtro. Desde la arqueta el agua es


P á g i n a 23 | 49

dirigida a un depósito de acumulación desde el que puede verterse a alcantarillado por gravedad

o dirigirse al sistema IP mediante bombeo (antes o después del filtro de anillas).

ZONA HÚMEDA FLUJO SUBSUPERFICIAL HORIZONTAL (ZHFSSH)

Funcionamiento Continuo


Modo de

alimentación

Mediante bomba peristáltica BOYSER ubicada en depósito (se llena

desde la bomba principal situada en el decantador). El caudal de

entrada se regula mediante la variación de la frecuencia de impulsos

de la bomba.

Estructura de

salida

Dispone de:

- Grifo para la toma de muestras

- Sifón para la posible colocación de caudalímetro

- Arqueta de salida. Desde la arqueta una tubería de PE 1” lleva el agua

tratada a depósito de acumulación. Desde este depósito el agua puede

ir a alcantarillado mediante una tubería de PE 1” o puede ser

impulsada al sistema IP mediante una bomba sumergida ESPA Modelo

Acuaria 07N con programador autónomo de batería.

Carga hidráulica Oscilará entre 0,01 – 0,1 m/día aprox.

Tabla 7. Características del piloto ZHFSSH (Montfullà)


P á g i n a 24 | 49

Ilustración 16. Arqueta de Salida

Ilustración 15. Cubeta

5.- DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA LINEA DE AGUA DEL PILOTO DE

MIRAMÓN

5.1.-PILOTO ZONA HÚMEDA DE FLUJO SUB-SUPERFICIAL

HORIZONTAL (ZHFSSH)

El agua se aplica de forma sub-superficial en un extremo de la cubeta como se ha indicado en el

apartado anterior. El agua avanza a través de la ZHFSSH (ilustración 15) y es recogida en el

extremo opuesto al punto de aplicación del agua mediante una tubería de salida. Este sistema

de salida consta de un grifo para la toma de muestras y una arqueta de salida con un tubo

elevado que permite la regulación del nivel del agua en el interior del filtro (ilustración 16).

Desde la arqueta, el agua es dirigida a un depósito decantador de vertido.


P á g i n a 25 | 49

ZONA HÚMEDA FLUJO SUBSUPERFICIAL HORIZONTAL (ZHFSSH)

Funcionamiento Continuo

Agua a tratar Decantador 1 y 2 (ver apartado 1.2)

Modo de

alimentación

Directa desde bomba sumergida en decantador a ZHFSSH. El caudal de entrada al ZHFSSH se regula mediante válvula de retorno de PVC de 1 ¼ ” y llave de salida de 1” de PVC, ambas situadas en arqueta enterrada frente decantador. Dispone de un grifo de latón de 1” para toma de muestras y otro igual para el cierre de entrada a la cubeta.

Cubeta Acero 4 mm con tratamiento anti-óxido y dos capas de pintura. Compartimentos interiores de 2 x 0,6 m cada 0,6 m generando apertura alterna de 0,30 m.

Dimensiones El piloto tiene una superficie total de 10,58 m2 - Largo total piloto: 4,6 m - Ancho total piloto: 2,3 m - Alto: 0,6 m

Material filtrante Zonas de entrada y salida (grava silícea 25-40 mm en 1 y 0,50 m respectivamente) Zona filtrante (grava silícea 10-18 mm)

Vegetación Phragmites australis

Toma muestras Dos piezometros de Ø 90 mm. Grifos 1” latón en entrada y en salida Estructura de

salida

Dispone de:

- Grifo para la toma de muestras - Arqueta cuadrada de 60x60x100 cm con tapa con sifón de salida regulable en altura. Desde la arqueta de salida y por gravedad, una tubería de PE 1” colocada en superficie, lleva el agua tratada al depósito decantador de vertido

Carga hidráulica Oscilará entre 0,02 – 0,16 m/día aprox.

Tabla 8. Resumen de las características del piloto ZHFSSH (Miramón)


P á g i n a 26 | 49

6.- JUSTIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO

El objeto de este apartado es establecer las pérdidas de carga hidráulica que va a registrar a lo

largo del recorrido para poder así determinar las necesidades de bombeo de los distintos

procesos.

Al desplazarse el agua de un punto a otro de la conducción, la energía total va disminuyendo

debido a la fricción producida durante el movimiento (pérdidas continuas) o a pérdidas locales

provocadas por los distintos elementos que configuran el sistema, tales como codos, válvulas,

piezas de derivación, etc.

Normalmente, las pérdidas de carga continuas son más importantes que las localizadas,

pudiendo estas despreciarse cuando supongan menos del 5% de las totales, y en la práctica,

cuando la longitud entre elementos singulares sea mayor de mil veces el diámetro interior de la

tubería. Sin embargo, al tratarse de plantas piloto, con caudales de tratamiento pequeños (y por

lo tanto, velocidades reducidas) y tramos de conducción de pequeña longitud, las pérdidas de

carga continuas serán de pequeña magnitud, mientras que las pérdidas localizadas debidas a

elementos de pequeño diámetro, con coeficientes de pérdida de carga superiores a los

correspondientes a elementos de igual naturaleza de diámetros mayores, tenderán a ser

importantes.

Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden determinar de forma

experimental. Estas pérdidas son debidas a la disipación de la energía motivada por las

turbulencias, por lo que pueden expresarse en función de la altura cinética, corregida por un

coeficiente empírico K. Este coeficiente es adimensional y depende del tipo de singularidad y de

la velocidad media en el interior de la conducción. En nuestros cálculos utilizaremos los valores

de K obtenidos a partir de la información técnica facilitada por los fabricantes de cada elemento

del sistema.

Para calcular la pérdida de carga continua en la tubería se utiliza la fórmula de Darcy - Weisbach:

∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿

El coeficiente de fricción f depende de la velocidad del agua en el conducto, su diámetro y el

material con el que está hecho. Se determina por medio de la fórmula de Colebrook:

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

Para hallar su valor, se procede por iteración, partiendo de un valor inicial f0 igual a:

1

√𝑓0= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

)

Las pérdidas de carga localizadas se obtendrán a partir de la estimación de la disminución de la

componente cinética de la presión, tal y como acabamos de enunciar. Puede expresarse, por lo

tanto, de la siguiente manera:


P á g i n a 27 | 49

∆𝐻𝑚 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔

Una vez obtenidas las pérdidas de carga, se calcula la altura manométrica total que tendrá que

proporcionar la bomba al caudal considerado:

Altura manométrica bomba = Hi + Ha + H + Hm

Siendo:

Hi: Altura de impulsión

Ha: Altura de Aspiración

H: Pérdidas de carga continuas

Hm: Pérdidas de carga localizadas.

6.1.- COEFICIENTE DE PÉRDIDAS DE CARGA LOCALIZADOS EN MONTFULLA

Para los coeficientes de pérdida de carga localizada de elementos tales como codos o

derivaciones hemos adoptado valores habituales de cálculo correspondientes a elementos de

pequeño diámetro. Para el resto de elementos, tales como los filtros o electroválvulas, se

estiman a partir de la información aportada por sus fabricantes. Estas estimaciones son la que

se recogen en este apartado.

6.1.1.- COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA EN ELECTROVÁLVULA

A continuación se adjunta la tabla de pérdidas de presión (carga) de las electroválvulas RAINBIRD

utilizadas en la instalación de las plantas piloto de Montfullà (figura 8). Las pérdidas de carga se

facilitan en función del caudal y de la velocidad, parámetros relacionados entre sí a través de la

sección de la conducción. Adoptamos el valor correspondiente a la velocidad del agua a tratar

en la conducción (1,17 m/s).

Ilustración 17. Pérdidas de presión en electroválvulas Rainbird.


P á g i n a 28 | 49

H Km V

2.70 27.42 1.39

2.60 18.29 1.67

2.40 12.51 1.94

2.10 8.36 2.22

Km V (m/s)

37.48 1.17

y = 199,47e-1,429x

R² = 1

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔

𝐾𝑚 =2𝑔 ∙ ∆𝐻

𝑉2


P á g i n a 29 | 49

6.1.2.- COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA EN FILTRO DE MALLAS

Al igual que en el caso anterior, se adjunta la tabla de pérdidas de presión (carga) del filtro de

malla 2” utilizado en la instalación de las plantas piloto de Montfullà (figura 9). Las pérdidas de

carga se facilitan en función del caudal. A cada caudal y diámetro le corresponde una velocidad,

y con esa velocidad calculamos la pérdida de carga. Adoptamos el valor correspondiente a la

velocidad del agua a tratar en la conducción (1,17 m/s).

V = 1.17 m/s

∆H = 0.50 mca

Km = 7.17

6.1.3.- COEFICIENTE DE PÉRDIDA DE CARGA EN FILTRO DE ANILLAS

En el caso de los filtros de anillas, no disponemos de información técnica del fabricante. Se ha

utilizado la información de unos filtros muy similares, marca ARKAL, pero con paso de filtración

algo menor. Esto supones que las pérdidas de carga calculadas serán mayores, por lo que

estamos del lado de la seguridad. Se adjunta la tabla de pérdidas de presión (carga) del filtro de

anillas similar al utilizado en la instalación de las plantas piloto de Montfullà (figura 10). Las

pérdidas de carga se facilitan en función del caudal y el paso de filtración. A cada caudal y

diámetro le corresponde una velocidad, y con esa velocidad calculamos la pérdida de carga.

Adoptamos el valor correspondiente a la velocidad del agua a tratar en la conducción, en este

caso 2,08 m/s. Este valor se obtiene con el caudal que pasa por un filtro a través del diámetro

de la derivación, que es de 11/2”.

𝐾𝑚 =2𝑔 ∙ ∆𝐻

𝑉2

Ilustración 18. Pérdidas de presión en filtro de mallas CEPEX


P á g i n a 30 | 49

Figura 10. Pérdidas de presión en filtro de Anillas 11/2”

V = 2.08 m/s

∆H = 0.75 mca

Km = 3.44

6.1.4.-BOMBEO DE ALIMENTACIÓN DE LAS PLANTAS PILOTO

Tal y como se describe en 3.1, el sistema de bombeo instalado dentro de los decantadores

permite la impulsión del agua a las tres plantas piloto. La bomba se ubica, en principio, dentro

del decantador 1. La bomba instalada es de tipo sumergible, marca SACI, modelo HT 65/2 C. 502

y salida de 2”, y proporciona un caudal instantáneo de 4,80 m3/h. Deberá ser capaz de

suministrar el agua a tratar a las tres pilotos, por lo que para su dimensionamiento será

necesario comprobar que satisface las necesidades de bombeo en todos los casos.

Comprobamos a continuación las necesidades de bombeo para cada piloto:

𝐾𝑚 =2𝑔 ∙ ∆𝐻

𝑉2

Ilustración 19.Perdida de presión en filtro de Anillas 1 1/2".


P á g i n a 31 | 49

BOMBEO DEL DECANTADOR A LA ZONA HÚMEDA VERTICAL (ZHFSSV) PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA Q Caudal 4,80 m3/hora

1,33 L/s

Fórmula de Darcy - Weisbach

H Pérdida de carga 2,62 mca

I Pérdida de carga unitaria 0,04 mca/m

L Longitud de la tubería 61,63 m

f Coeficiente de fricción de Darcy - Weisbach 0,0232 D Diámetro interior de la tubería 0,04 m

V velocidad del agua 1,17 m/s

g aceleración de la gravedad 9,81 m/s2

Fórmula de Colebrook

Re Nº Reynolds 32.763 Ka Rugosidad equivalente 3,00E-03 mm

Viscosidad cinemática 1,36E-06 m2/s

PÉRDIDAS DE CARGA LOCALIZADAS

Hm Pérdidas de carga localizadas 7,08 mca

Km Coeficiente de pérdida de carga 101,60 V velocidad del agua 1,17 m/s


∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 32 | 49

PÉRDIDAS LOCALIZADAS Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 7 1,10 7,70 Codos 45⁰ 2 0,40 0,80

Carga 1 0,50 0,50 Descarga 6 1,00 6,00

T sentido recto 2 0,40 0,80 T sentido lateral 1 1,80 1,80 Electroválvula 2 37,50 75,00 Llaves de paso 9 0,20 1,80 Filtro mallas 2" 1 7,20 7,20

Total 101,60 Hm 7,08

DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA Li Longitud Impulsión 61,63 m

La Longitud Aspiración Bomba sumergible; 0 m

Di Diámetro Impulsión 38,10 mm

Da Diámetro Aspiración - mm

Hi Altura Impulsión 2,00 m

Ha Altura Aspiración Bomba sumergible; 0 m

Q Caudal 4,80 m3/h H Pérdida de carga 2,62 mca

Hm Pérdidas de carga localizadas 7,08 mca Altura manométrica bomba: Hi + Ha + H + Hm 11,70 mca

Altura de seguridad (5%) 0,59 mca ALTURA MANOMÉTRICA TOTAL 12,30 mca

Q Caudal 4,80 m3/h

BOMBA ADOPTADA SACI HT65/2C,502


P á g i n a 33 | 49

BOMBEO DEL DECANTADOR AL DEPÓSITO DE LA INFILTRACIÓN - PERCOLACIÓN (IP)

PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA

Q Caudal 4,80 m3/hora

1,33 L/s Fórmula de Darcy - Weisbach

H1 Pérdida de carga 2,53 mca

I1 Pérdida de carga unitaria 0,04 mca/m

L1 Longitud de la tubería 59,50 m

f Coeficiente de fricción de Darcy - Weisbach 0,0232

D1 Diámetro interior de la tubería 0,04 m



H2 Pérdida de carga 1,60 mca

I2 Pérdida de carga unitaria 0,17 mca/m

L2 Longitud de la tubería 9,50 m

f Coeficiente de fricción de Darcy - Weisbach 0,0219

D2 Diámetro interior de la tubería 0,03 m




Re Nº Reynolds 32.763


Ka Rugosidad equivalente 3,00E-03 mm



∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻𝑚 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 34 | 49


Km1 Coeficiente de pérdida de carga 85,60

Km2 Coeficiente de pérdida de carga 33,90

V1 velocidad del agua 1,17 m/s

V2 velocidad del agua 2,08 m/s


PÉRDIDAS LOCALIZADAS DN 2"

Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 5 1,10 5,50 Codos 45⁰ 2 0,40 0,80

Carga 1 0,50 0,50 T sentido recto 3 0,40 1,20

T sentido lateral 1 1,80 1,80 Electroválvula 2 37,50 75,00 Llaves de paso 4 0,20 0,80

Total 85,60 Hm 5,97

PÉRDIDAS LOCALIZADAS DN 11/2" Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 7 1,10 7,70 Descarga 1 1,00 1,00

T sentido recto 4 0,40 1,60 T sentido lateral 8 1,80 14,40 Llaves de paso 8 0,20 1,60 Reducciones 2 0,30 0,60

Filtro anillas 11/2" 2 3,50 7,00 Total 33,90 Hm 7,47

DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA

Li1 Longitud Impulsión 59,50 m

Li2 Longitud Impulsión 9,50 m


Di1 Diámetro Impulsión 38,10 mm

Di2 Diámetro Impulsión 28,58 mm



P á g i n a 35 | 49

Hi1 Altura Impulsión 0,40 m

Hi2 Altura Impulsión 1,60 m




Altura manométrica bomba: Hi + Ha + H + Hm 19,57 mca


Q Caudal 4,80 m3/h



P á g i n a 36 | 49

BOMBEO DEL DECANTADOR AL DEPÓSITO DE LA ZONA HÚMEDA HORIZONTAL (ZHFSSV)

PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA

















PÉRDIDAS LOCALIZADAS Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 8 1,10 8,80 Codos 45⁰ 2 0,40 0,80

Carga 1 0,50 0,50

∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 37 | 49

Descarga 1 1,00 1,00 T sentido recto 4 0,40 1,60

T sentido lateral 0 1,80 0,00 Electroválvula 2 37,50 75,00 Llaves de paso 3 0,20 0,60

Total 88,30 Hm 6,16











Q Caudal 4,80 m3/h


Tal y como puede observarse en los gráficos, la bomba es adecuada para el abastecimiento de

las tres plantas piloto. De hecho, si para la elección de la bomba se tuvieran en cuenta solamente

los condicionantes hidráulicos, una serie menor del mismo modelo habría sido apropiada. Sin

embargo se ha optado por esta bomba porque el modelo inmediatamente inferior hubiese

resultado algo ajustado para la alimentación de la IP y, porque tiene mayor capacidad de

trituración de sólidos, lo cual es aconsejable al tratarse de un agua con gran cantidad de sólidos.


P á g i n a 38 | 49

6.1.5.- BOMBEO DE ENTRADA A LA INFILTRACIÓN – PERCOLACIÓN (IP)

La infiltración - percolación puede tratar agua de dos procedencias distintas. La primera, el agua

residual procedente del decantador A, y que es conducida por la bomba principal

(anteriormente definida) hasta un depósito de almacenamiento de 1800 L. Desde el depósito,

una bomba sumergida impulsa el agua a tratar por la planta IP a través de un sistema de goteo.

La segunda, el agua procedente del depósito de acumulación del agua de salida de la ZHFSSH

que, en caso de contemplarse el estudio del tratamiento del agua residual por tecnologías en

serie, puede ser impulsada al sistema IP mediante una bomba sumergida.

Las necesidades de bombeo son similares, por lo que se adopta el mismo modelo de bomba en

los dos casos. Se dimensiona ambos casos (ilustración 20). Para el bombeo desde el depósito de

almacenamiento del agua tratada en el ZHFSSH al IP a través de los dos recorridos posibles

contemplados: directamente a los goteros, o bien haciendo pasar el agua a través de los filtros

de malla previos al IP.

Ilustración 200. Alternativas de bombeo.

Antes de proceder a la comprobación del bombeo, calculamos las pérdidas de carga producidas

en el sistema de goteo.

6.1.6- PÉRDIDA DE CARGA EN RED DE GOTEROS DE DISTRIBUCIÓN DE LA IP

A partir de una tubería alimentación de la planta piloto de Infiltración - Percolación (IP) se

distribuyen 7 líneas con goteros autocompensados y termosellados de 4,60 m cada línea. Estos

goteros están enterrados a 10 cm y separados 0,4 m entre líneas y 0,3 m entre emisores. Con

estos parámetros obtenemos un total de 107 emisores. El caudal total de la red de goteros será:

105 emisores x 2,3 l/hemisor = 241,5 litros / hora.

El tubo - gotero adoptado es el UNITECHLINE RW 16/120, fabricado por NETAFIM. Del fabricante

obtenemos los siguientes datos:

Tubería Di (mm) Dext (mm) Espesor

(mm) Pmax (bar)

16/120 14,20 16,60 1,20 4,00

Ha de asegurarse una presión de salida del gotero de 5 mca, por lo que el fabricante facilita

información sobre las longitudes máximas permitidas en función de la presión de entrada:


P á g i n a 39 | 49

Pi (mca) Pf (mca) P (mca) Lmax (m) I (mca/m)

15,00 5,00 -10,00 79,00 0,13

20,00 5,00 -15,00 90,00 0,17

30,00 5,00 -25,00 108,00 0,23

40,00 5,00 -35,00 120,00 0,29

En el caso de las piloto, las longitudes por línea son mucho menores, del orden de los cinco

metros.

La pérdida de carga por fricción en una tubería con salidas múltiples será menor que la pérdida

de carga en una tubería simple, sin salidas, debido a que el caudal circulante disminuye en toda

la longitud de la misma. Para calcularla, aplicaremos a la perdida de carga calculada como si de

una tubería simple se tratara, un factor que tiene en cuenta esta disminución del caudal

circulante.

PÉRDIDA DE CARGA EN RED DE GOTEROS Qgotero 2,30 L/hora

Lramal 4,60 m

Sgotero 0,30 m

N n⁰ goteros por ramal 15 ud

Q Caudal por linea de goteros 34,50 L/hora

0,06 L/s

PÉRDIDA DE CARGA EN TUBERÍA SIMPLE Fórmula de Blasius (tuberías de PE en régimen turbulento)

H Pérdida de carga por ramal 0,004 mca



D Diámetro interior de la tubería 14,20 mm


Factor de salidas múltiples de Christiansen

F factor de Christiansen 0,40 m exponente de Q en la fórmula de Blasius 1,75 N n⁰ goteros por ramal 15 ud

∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 0,473 ∙ 𝑄1,75

𝐷4,75 ∙ 𝐿

𝐹 =1

𝑚 + 1+

1

2𝑁+√𝑚 − 1

6𝑁2


P á g i n a 40 | 49

PÉRDIDA DE CARGA CONTINUA EN RED DE GOTEROS

0,010 mca R n⁰ ramales 7 ud





PÉRDIDAS LOCALIZADAS

Elemento Unidades K Ktotal Descarga 7 1,00 7,00

T sentido lateral 7 1,80 12,60 Llaves de paso 7 0,20 1,40

Total 21,00

Hm 0,00

H Pérdida de carga continua 0,01 mca


HT Pérdida de carga total red de goteros 0,014 mca

Comprobamos a continuación las necesidades de bombeo para las dos alternativas planteadas:

BOMBEO DEPÓSITO DE SALIDA DE LA ZHFSSH A LA INFILTRACIÓN - PERCOLACIÓN (IP). Opción 1: paso a través de los filtros de malla. PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA




∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐹 ∙ 𝑅 ∙ 𝐿 = 0,473 ∙ 𝑄1,75

𝐷4,75 ∙ 𝐹 ∙ 𝑅 ∙ 𝐿 =

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔

∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿


P á g i n a 41 | 49















Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 13 1,10 14,30 Descarga 1 1,00 1,00

T sentido recto 5 0,40 2,00 T sentido lateral 4 1,80 7,20 Llaves de paso 9 0,20 1,80

Filtro anillas 11/2" 2 3,50 7,00 Total 33,30

Hm 0,019

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 42 | 49


La Longitud Aspiración - m




Ha Altura Aspiración - m





Q Caudal 0,24 m3/h

BOMBA ADOPTADA ESPA ACUARIA 07N

BOMBEO DEPÓSITO DE SALIDA DE LA ZHFSSH A LA INFILTRACIÓN - PERCOLACIÓN (IP). Opción 2: Bombeo directo a IP PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA






∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿


P á g i n a 43 | 49













Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 9 1,10 9,90 Descarga 1 1,00 1,00

T sentido lateral 1 1,80 1,80 Llaves de paso 1 0,20 0,20

Total 12,90

Hm 0,007 DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA Li Longitud Impulsión 15,00 m






Q Caudal 0,24 m3/h H Pérdida de carga continua 0,02 mca

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 44 | 49

En conducción 0,014 mca

En red de goteros 0,010 mca


En conducción 0,007 mca

En red de goteros 0,004 mca

Pf Presión mínma salida goteros 5,00 mca

Altura manométrica bomba: Hi + Ha + H + Hm + Pf 7,54 mca


Q Caudal 0,24 m3/h

BOMBA ADOPTADA ESPA ACUARIA 07N

En cualquiera de los dos casos, la bomba elegida cubre sobradamente las necesidades de

presión de la red.

6.1.7.- BOMBEO DE ALIMENTACIÓN DE LA PLANTA PILOTO ZHFSSH

Para alimentar la piloto ZHFSSH se buscó un sistema que fuera lo más parecido posible a una

alimentación continua por gravedad. El sistema más adecuado fue instalar una bomba

peristáltica que presenta muy buenos resultados para rangos de pequeños caudales, como es el

caso. A continuación se incluye el dimensionamiento de la bomba:

BOMBEO DEPÓSITO DE ALMACENAMIENTO A LA ZONA HÚMEDA HORIZONTAL (ZHFSSH) PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA


1,12 L/min


∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿


P á g i n a 45 | 49
















Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 3 1,10 3,30

Carga 1 0,50 0,50 Descarga 1 1,00 1,00

Llaves de paso 2 0,20 0,40 Total 5,20

Hm 0,01





1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 46 | 49







Q Caudal 0,07 m3/h

BOMBA ADOPTADA BOYSER DS-M

6.2.- COEFICIENTES DE PÉRDIDA DE CARGA LOCALIZADOS EN MIRAMON

Para alimentar la piloto ZHFSSH al igual que para Montfulla se buscó un sistema que fuera lo

más parecido posible a una alimentación continua por gravedad. El sistema más adecuado fue

instalar una bomba con un control de caudal que presenta muy buenos resultados para rangos

de pequeños caudale(variador de frecuencia). A continuación se incluye el dimensionamiento

de la bomba y los cálculos de bombeo para la planta de Miramon de zona de flujo horizontal.

BOMBEO DEPÓSITO DE ALMACENAMIENTO A LA ZONA HÚMEDA HORIZONTAL (ZHFSSH) PÉRDIDA DE CARGA CONTÍNUA


1,12 L/min






∆𝐻 = 𝐼 ∙ 𝐿 = 𝑓

𝐷 ∙

𝑉2

2𝑔 ∙ 𝐿


P á g i n a 47 | 49












Elemento Unidades K Ktotal Codos 90⁰ 3 1,10 3,30

Carga 1 0,50 0,50 Descarga 1 1,00 1,00

Llaves de paso 2 0,20 0,40 Total 5,20

Hm 0,01 DIMENSIONAMIENTO DE LA BOMBA Li Longitud Impulsión 3,00 m






Q Caudal 0,07 m3/h

1

√𝑓= −2 ∙ 𝑙𝑜𝑔 (

𝐾𝑎3,71 ∙ 𝐷

+2,51 ∙ 𝑣

𝑉 ∙ 𝐷 ∙ √𝑓)

∆𝐻 =𝐾𝑚 ∙ 𝑉2

2𝑔


P á g i n a 48 | 49





Q Caudal 0,07 m3/h


P á g i n a 49 | 49

Documents

Acción B9. Informe técnico: Diseño del Sistema Hidráulico ...¡ulicoREV2_vf.pdflas instalaciones y sistema de recogida y pre-tratamiento de aguas residuales ver informe entregable