La desalinizadora de la Tordera

Transcripción

1 La desalinizadora de la Tordera 2002

2 ITAM de la Tordera Instalación de Tratamiento de Agua Marina de la Tordera Antecedentes: descripción del delta de la Tordera y aprovechamiento del acuífero El río Tordera, que tiene una longitud de unos 65km, desemboca en el mar entre los límites de Blanes y Malgrat de Mar. Durante su trayecto recoge las aguas de numerosos torrentes y riachuelos, entre los que hay que mencionar la riera de Arbúcies y la de Santa Coloma. La desembocadura del río Tordera se caracteriza por la presencia de un delta, de unos 8 km 2 de superfície. El delta del río Tordera cubre una anchura máxima de m en la costa litoral y una longitud en el sentido del eje del río de aproximadamente m.

3 Aprovechamientos del acuífero del río Tordera Usos urbanos En la actualidad, existen tres entes locales diferentes de abastecimiento que suministran agua potable a partir de la explotación de pozos ubicados sobre el acuífero del Tordera: 1. La planta potabilizadora de Palafolls, gestionada por el Consejo Comarcal del Maresme, que suministra agua potable a los municipios que conforman el Maresme Norte. 2. La planta potabilizadora de Tossa-Lloret, gestionada por el Consorcio de la Costa Brava, que suministra agua potable a las poblaciones de Tossa y Lloret. 3. El Ayuntamiento de Blanes, que, mediante una planta potabilizadora explotada por la sociedad Aguas de Blanes, suministra agua a su propio municipio. El volumen de agua suministrado a las poblaciones antes mencionadas para usos domésticos se sitúa en torno a los 25 hm³ anuales. Este volumen de agua, lejos de suministrarse de manera uniforme a lo largo del año, se caracteriza por una marcada estacionalidad, es decir, por la existencia de comportamientos muy diferenciados en función de la época del año que se analice. Usos industriales A diferencia de los usos urbanos, los consumos para usos industriales presentan una estabilidad considerable a lo largo del año, distorsionada únicamente por los periodos vacacionales. Los consumos para usos industriales se sitúan en unos 7hm³ anuales. ITAM de la Tordera

4 ITAM de la Tordera De esta forma, comparativamente, el volumen de agua consumido para usos domésticos es mucho más importante que el volumen destinado a usos industriales. Comparación de usos industriales y domésticos Usos agrícolas Con respecto a los usos agrícolas, el volumen de agua consumido se sitúa en 9hm³/año; estos usos, de la misma forma que los usos domésticos, se caracterizan por una marcada estacionalidad, coincidiendo con los tradicionales periodos de riego de los cultivos de la zona. Motivación y repercusión de la construcción de la desalinizadora Motivos de la sobreexplotación del acuífero Hasta ahora, toda el agua necesaria para satisfacer las demandas para usos urbanos, industriales y agrícolas se extrae del acuífero del Tordera mediante pozos. Si se representan estos pozos, únicamente los más importantes, la constelación de puntos que aparece pone de manifiesto el grado de explotación tan importante que está sufriendo el acuífero del Tordera.

5 Aportación de la desalinizadora La desalinizadora del Tordera suministrará, en su primera fase, un volumen anual de 10hm³, aunque está preparada para llegar en fases posteriores hasta los 20 hm³/año. Estos 10hm³ anuales se distribuirán entre las tres plantas potabilizadoras existentes, de forma que se cubra la base de sus demandas. Así, la potabilizadora del Alt Maresme recibirá un volumen anual de 5,5hm³, la potabilizadora de Tossa-Lloret, 2,5hm³ cada año, y la de Blanes, 2,0hm³. La distribución del agua desalinizada a les potabilizadores se efectúa mediante tuberías que parten de la misma planta desalinizadora y llegan a los depósitos de agua tratada de cada una de las plantas potabilizadoras. Desde aquí el agua se bombeará hasta los diferentes municipios a través de la red de distribución en alta existente. ITAM de la Tordera

6 ITAM de la Tordera Motivos y efectos sobre el acuífero La simulación de la evolución del acuífero con la puesta en marcha de la desalinizadora demuestra que, pese a que no se consigue frenar totalmente la intrusión marina en el acuífero a corto plazo, a medio plazo la cuña salina se estabiliza y no continúa su progresión tierra adentro. En este caso, los 10 hm³ que aporta la desalinizadora, que no se han de extraer del acuífero, posibilitan que el acuífero disponga de más cantidad de agua para contrarrestar la presión de la cuña salina y, de esta forma, se detiene su progreso. En las imágenes se observa la evolución de la salinidad del acuífero durante cinco años, con las condiciones previas a la construcción de la desalinizadora y a partir de un estado inicial equivalente al de otoño de Es decir, se presenta cómo hubiese evolucionado el delta del Tordera si no se hubiese construido la desalinizadora. Los resultados obtenidos muestran cómo la cuña salina progresaría paulatinamente, con la consiguiente degradación del delta y la salinización de los diferentes pozos de captación de agua potable. Esto provocaría una situación claramente insostenible. Por lo tanto, la desalinizadora es una pieza clave del futuro programa de gestión para la recuperación del delta del Tordera, y se convierte en un paso adelante para llegar a una explotación sostenible de los recursos hídricos de la zona.

7 Situación y sistemas de abastecimiento Municipios abastecidos Maresme nord: Arenys de Mar, Arenys de Munt, Calella, Canet de Mar, Malgrat de Mar, Palafolls, Pineda de Mar, Sant Cebrià de Vallalta, Sant Iscle de Villalta, Sant Pol de Mar, Santa Susanna. Costa Brava Sud: Blanes, Tossa de Mar, Lloret de Mar. ITAM de la Tordera

8 La desalinización La desalinización La desalinización es un proceso que permite separar la mayor parte de las sales presentes en el agua de mar, para producir agua dulce de óptima calidad, apta para el consumo humano. Este proceso puede desarrollarse mediante distintas tecnologías, pero en el Mediterráneo la más utilizada es la ósmosis inversa. El proceso de tratamiento de la desalinización tiene las siguientes fases: 1. Entrada del agua 2. Depósito de entrada y cloración 3. Pretratamiento y filtración 4. Proceso de ósmosis 5. Tratamiento final 6. Salida del agua tratada Entrada del agua Pozos de captación El proceso de desalinización empieza por la captación de agua marina. Mediante diez pozos profundos situados paralelamente en la línea de la costa, se capta agua marina y no agua dulce procedente del acuífero. Los pozos tienen una profundidad aproximada de 150 m. El agua marina entra por el tubo permeable situado entre los 100 y 150 m y asciende hasta llegar a un nivel similar al del mar, por el principio de los vasos comunicantes. Así, de este modo, no es necesario situar la bomba a 100 m de profundidad. (1) Los 100 primeros metros están recubiertos por un tubo impermeable que evita la captación de agua dulce. (2) Los 50 últimos metros se encuentran ya en zona de agua marina. El recubrimiento impermeable posee unas ranuras para permitir pasar el agua y retener el terreno. Así, el terreno realiza las funciones de primer filtro, lo que permite mejorar la calidad del agua. Una vez las bombas han empezado a funcionar, bombeando agua hasta la desalinizadora, el nivel de los pozos desciende en función del caudal que se extraiga. Por este motivo, las bombas se instalan a una profundidad de 40 m.

9 La desalinización Cañerías de impulsión Para recoger el agua de los pozos hay dos cañerías de 600 mm, cada una de las cuales recoge el agua de cinco pozos. Estas cañerías llegan hasta la caseta de control de los pozos. Desde la caseta salen dos cañerías de 800 mm cada una, enterradas bajo la mota del margen izquierdo del Tordera; estas cañerías recorren una distancia de unos 2 km hasta llegar al depósito de agua de mar de la planta desalinizadora. A partir de este punto empieza el proceso de desalinización propiamente dicho. Depósito de entrada y cloración El depósito de agua de mar de entrada a la planta tiene una capacidad de m³. El proceso de demanda en la primera fase es de un caudal diario de m³ y de m³, diarios en la segunda fase. En este depósito se realiza una primera cloración del agua para asegurarse de que durante el recorrido del agua por la planta no exista un crecimiento de bacterias que pueda dañar el funcionamiento de la instalación.

10 La desalinización Pretratamiento y filtración Desde el depósito de entrada, el agua se bombea hacia el pretratamiento. El pretratamiento es una parte esencial para el proceso de desalinización mediante membranas de ósmosis. Las membranas semipermeables de ósmosis requieren unas condiciones tanto físicas como químicas del agua para su correcto funcionamiento. Filtros de arena: una vez añadidos al agua otros agentes químicos que ajustan algunos parámetros, el agua pasa a través de los filtros de arena. En la primera fase, se han instalado cuatro filtros de arena que serán ampliados con cuatro más posteriormente Filtros de cartucho: a continuación, se hace pasar el agua por unos microfiltros que afinan más la filtración conseguida con los filtros de arena, hasta un grado de filtración de 20 micras absolutas. En esta primera fase se dispone de tres unidades en paralelo, y se prevé que aumenten con dos unidades más durante la futura ampliación. Cada filtro contiene doce cartuchos de mm de longitud. Equipos de control: al final del pretratamiento se han instalado varios aparatos de control que aseguran que el agua, cuando entra en el proceso de ósmosis, tenga las características adecuadas. El potencial redox nos indica el poder de oxidación del agua. Este poder de oxidación ha de ser controlado, de manera que no afecte a las membranas.

11 Proceso de ósmosis Bombeo a alta presión El proceso de ósmosis consiste principalmente en bombear agua a alta presión hasta una membrana semipermeable que retiene las sales disueltas en el agua. El equipo de bombeo de alta presión está compuesto por cinco turbobombas en esta primera fase, a las que se añadirán cuatro más durante la ampliación. Las turbobombas hacen que se eleve la presión del agua hasta 70 kg/cm². Esto equivale a una columna de agua de 700 m de altura. Cada bomba suministra un caudal nominal de 667 m³/h con una presión diferencial de 68 kg/cm². La potencia absorbida es de 1.482,8 kw, con un rendimiento del 85%. Turbobombas Membranas Membranas Las turbobombas inyectan agua a presión a los bastidores de membranas. Actualmente, hay instalados cuatro bastidores. Cada bastidor está compuesto por ochenta módulos de membranas, y cada módulo está formado por siete paquetes de membranas. Las membranas están enrolladas en espiral en torno a un tubo central. Cada paquete consta de una lámina rectangular de membrana semipermeable doblada por la mitad, de manera que la capa activa queda en el exterior. Entre las dos mitades se coloca un tejido provisto de diminutos canales para recoger el agua osmotizada que atraviesa la membrana y conducirla hasta el tubo central de recogida. La desalinización

12 La desalinización El agua bombeada desde la turbobomba hasta los bastidores de membranas se divide en dos: agua osmotizada, que es la que consigue atravesar las membranas y que tiene un contenido mínimo de sales, y agua desechada, que no consigue atravesar la membrana y que tiene una concentración mayor de sales. La proporción de agua producto respecto al agua marina bombeada es aproximadamente del 45% Recuperación energética El agua desechada sale de los bastidores con una presión ligeramente inferior a la que tiene cuando entra en las membranas. Esto significa que tiene un contenido energético muy alto que se puede recuperar. Esta recuperación energética implica una reducción del consumo energético. La recuperación energética se realiza físicamente con la instalación de turbinas. En el caso de la desalinizadora del Tordera, se han instalado cinco turbinas Pelton integradas con las bombas de cámara partida de alta presión. En este tipo de turbinas, también denominadas de impulsión, la energía de presión que contiene el agua desechada se transforma en energía cinética en forma de chorro de agua a alta velocidad. El rodillo se acopla al eje de la bomba de alta presión, reduciendo la energía necesaria para bombear. Para cada m³ de agua osmotizada se requieren 3,06 kwh. El agua desechada, que ha perdido prácticamente la totalidad de su energía, se envía a un depósito de 340 m³ de capacidad, y de aquí, mediante un emisario submarino, se envía al fondo marino.

13 Tractamiento final El agua que sale de las membranas de ósmosis deberá seguir todavía un proceso de tratamiento para conseguir ajustar algunas de sus propiedades para el consumo humano. El agua osmotizada tiene un ph bajo, por lo que es ligeramente ácida. Además, carece de algunos minerales para que sea considerada agua potable. Por esta razón, se añade al agua osmotizada cal y dióxido de carbono, de manera que se ajusten su dureza y su acidez, transformando el agua osmotizada en agua potable. Finalmente, el agua pasa al depósito de agua producto. En este depósito de agua potable, el agua se vuelve a clorar para asegurarse de que durante su transporte hasta el grifo se mantenga desinfectada. Esta actuación garantiza el suministro en cantidad y calidad en los municipios del Alt Maresme y Costa Brava sur. Salida de agua tratada Distribución a potabilizadoras (ETAP) El agua potable que sale de la desalinizadora se distribuye al sistema de abastecimiento ya existente del Maresme Norte y Costa Brava sur mediante las estaciones. La desalinización

14 La desalinización Para contabilizar una demanda diaria variable con una producción diaria continua se han construido unos nuevos depósitos de regulación en la entrada de las ETAP de Palafolls y de Tossa-Lloret con capacidad para y 9.000m³ respectivamente. Los depósitos de regulación permiten almacenar los excesos de producción cuando la demanda es baja, para suministrarlos en los momentos en que la demanda sea superior a la producción. Calidad del agua Las limitaciones de los diferentes parámetros que caracterizan un agua potable están recogidas en el Real Decreto, de 14 de septiembre de 1990, núm.1138/1990, con el nombre de Reglamento Técnico Sanitario para el Abastecimiento y Control de la Calidad de las Aguas Potables de Consumo Público (RTS). La composición del agua marina se diferencia principalmente de la del agua potable por su gran concentración de sales. Por lo tanto, extrayendo las sales del agua marina se obtiene agua potable. El agua que se extrae de los pozos de captación es agua marina. Esta agua se caracteriza, entre otros aspectos, por una conductividad del orden de los microsiemens por centímetro (µs/cm), una concentración de cloruros de miligramos por litro (mg/l) y una concentración de sodio de mg/l. Las concentraciones máximas de cloruros y sodio que indica el RTS son de 200mg/l y 150mg/l respectivamente.

15 Comparación de los valores medios de la desalinizadora (septiembre y octubre de 2002) con los pozos de abastecimiento en el año 2002 RTS: Reglamento Técnico Sanitario La desalinizadora reduce la conductividad a 520µS/cm, la concentración de cloruros a 115mg/l y la concentración de sodio a 50 mg/l, cumple ampliamente los valores máximos que define el Reglamento Técnico Sanitario y produce un agua de excelente calidad. La desalinización

16 La ósmosis La ósmosis La ósmosis es un proceso natural que consiste en filtrar un líquido a través de una membrana semipermeable que deja pasar una proporción mayor de solvente que de sólidos disueltos. Imaginemos un recipiente en el que se encuentran dos soluciones con los mismos constituyentes, formados por un solvente como el agua y un soluto como la sal, de manera que la concentración de sal en la zona de la derecha es mayor que la de la zona de la izquierda. Cuando estas soluciones entran en contacto se produce un fenómeno denominado difusión que hace que se iguale la concentración de ambas. Esto significa que la sal se difunde desde la solución más concentrada hasta la más diluida, mientras que el agua lo hace en sentido contrario.

17 La ósmosis Supongamos ahora que separamos ambas soluciones con una membrana que sólo deja pasar el agua. El agua continuará pasando desde la solución menos concentrada de sal hasta la más concentrada. De esta manera se produce un aumento del nivel del agua, y esta se detiene cuando la presión generada por el aumento del nivel contrarresta la que hace que el agua atraviese la membrana. Si la solución menos concentrada en realidad fuese agua pura, la diferencia de alzadas sería lo que denominamos la presión osmótica. El proceso de ósmosis inversa consiste en invertir este proceso. Si a la solución concentrada le aplicamos una presión superior a la osmótica, la difusión del agua irá en sentido contrario y la sal continuaría sin poder traspasar la membrana. De esta forma, la solución concentrada se hace cada vez más concentrada y la menos concentrada se vuelve menos concentrada. Este mismo proceso básico es el que sigue cualquier planta desalinizadora de ósmosis inversa. En el proceso industrial una bomba envía el agua salada hacia una membrana semipermeable manteniendo una presión constante. Una parte del agua atraviesa la membrana con una pequeña cantidad de sales, y otra parte del agua con una cantidad muy superior de sales se rechaza. El agua rechazada sale del proceso con una presión elevada y, por lo tanto, con un alto contenido energético que se recupera con una turbina.