Diferentes tecnologías al servicio de los gestores de sistemas de saneamiento de zonas urbanas para el cumplimiento del RD 1290/2012 Manuel del Río Ullate Director de producto. División Calidad del Agua. Mejoras Energéticas, SA Introducción «Disposición transitoria tercera. Incorporación en los sistemas de saneamiento de medidas para el control de desbordamiento de aguas de escorrentía.» En dicha disposición transitoria del apartado cuarenta y tres, artículo primero del Real Decreto 1290/2012 de 7 de septiembre, se establece la obligatoriedad de dotar de sistemas de cuantificación de alivios en los puntos de desbordamiento en un plazo de 4 años desde la entrada en vigor de dicho real decreto siempre que estos puntos estén en alguno de los siguientes grupos: - Vertidos de aglomeraciones urbanas de más de 50.000 habitantes equivalentes - Vertidos industriales que requieran una autorización ambiental integrada conforme al artículo 9 de la Ley 16/2002 - Vertidos de aglomeraciones urbanas de más de 2.000 habitantes equivalentes o zonas industriales diferentes a los anteriores situados en zona protegida declarada aguas de baño Esta responsabilidad recae sobre los titulares de las autorizaciones de vertido vigentes y las que estuvieran en trámite a la entrada en vigor del RD así como las que lo soliciten hasta el 31 de diciembre de 2015. Problemática El número de puntos de desbordamiento donde se exige llevar a cabo cuantificación de alivios se presume muy elevado por lo que la implantación global de sistemas de cuantificación tendría un impacto económico importante y por ello se hace necesario disponer de soluciones de bajo coste. Así mismo, las características propias de la ubicación de cada uno de los puntos de desbordamiento pueden hacer también necesario el empleo de soluciones técnicamente más avanzadas que reporten datos de mayor relevancia como es el caudal. Existen además otros condicionantes técnicos que son propios de los aliviaderos: - La tipología del agua que fluye por la red de saneamiento: aguas con arrastres de sólidos, aguas corrosivas, aguas con elevada carga contaminante - Condiciones de caudal con variaciones muy importantes en periodos cortos - Puntos que generalmente no disponen de acometida eléctrica - Puntos de difícil acceso que dificulta las labores de mantenimiento Soluciones Para el cumplimiento del artículo primero, apartado cuarenta y tres, se requieren soluciones tecnológicas adaptadas a las características propias de los puntos de desbordamiento. Es por ello necesario plantear un abanico de soluciones tecnológicas de distinta índole y de distinta repercusión económica de manera que exista la posibilidad de monitorizar los puntos exigidos independientemente de la tipología de éstos. Teniendo en cuenta la problemática anteriormente comentada, cualquier solución tecnológica para la cuantificación de alivios debe cumplir con unos requerimientos mínimos para poder trabajar en las condiciones descritas:
- Grado de robustez elevado - Protección frente a ingreso IP68 - Sistemas autónomos alimentados preferiblemente por baterías - Sistemas con registro de datos e idealmente con comunicaciones inalámbricas integradas para la transmisión y generación de datos y alarmas - Fácil instalación - Facilidad de integración en sistemas de telecontrol existentes - Mínimos requerimientos de mantenimiento - Soluciones económicamente viables - Bajo coste de explotación Solución no intrusiva para la medición de caudal Se trata de la solución más avanzada ya que proporciona datos de velocidad, nivel y caudal mediante el empleo de un caudalímetro RADAR no intrusivo. El sistema completo está compuesto de un sensor RADAR que mide la velocidad superficial y un sensor de nivel que puede ser ultrasónico, radar o piezoresistivo. Caudalímetro radar Raven-Eye La velocidad media se calcula realizando un análisis de la distribución de velocidades superficiales en tiempo real empleando una tecnología de auto-aprendizaje que no requiere de módulos teóricos ni calibraciones in-situ por lo que no le afectan los posibles obstáculos propios de la ubicación del equipo. El Raven-Eye puede ser empleado en prácticamente cualquier conducción en lámina libre o canal abierto siempre y cuando sea mayor de 10 cm y el agua fluya con velocidades de 0,15 m/s a 9 m/s. Esta solución es completamente integrable en los actuales SCADA, PLC y redes de telemetría debido al empleo del estándar industrial MODBUS y salidas analógicas configurables.
Mantenimiento Está fabricado en una sola pieza por lo que está completamente sellado y no se hace necesario el empleo de juntas, tornillos o arandelas. El caudalímetro tiene una protección IP68 por lo que es capaz de soportar situaciones de tubería en carga y ambientes agresivos. Dispone además de de sensores internos de temperatura, presión y humedad para realizar funciones de autodiagnóstico e informar acerca de las condiciones y "salud" del sistema. La combinación de estos beneficios con unos requisitos de mantenimiento prácticamente nulos, dan al usuario un coste de propiedad muy bajo. - Medición de caudal y nivel sin contacto con el agua - Solución con alimentación eléctrica o autónoma con registro y transmisión de datos - Integración en cualquier sistema de adquisición de datos existente - Mantenimiento prácticamente nulo - Alojamiento fabricado en una sola pieza - Sistema de auto-diagnóstico - Bajos coste de explotación Solución no intrusiva para la medición de nivel Sistema de medición de nivel en continuo compuesto por un sensor ultrasónico de muy bajo consumo eléctrico, autoalimentado por baterías y gobernado por un registrador de datos con comunicación GPRS para la transmisión de datos y alarmas por superación de umbrales. Limnímetro autónomo Sonicsense
Histórico de nivel Sonicsense. Episodios de lluvia El Sonicsense dispone de dos rangos de trabajo, 2 y 5 metros, y es válido para operar en condiciones de flujo en lámina libre midiendo con la frecuencia deseada de 1 a 60 minutos. El equipo dispone de un software de gestión que permite incluso la creación de funciones o aplicar ecuaciones (Manning) para la obtención de volúmenes y caudales estimados. La ubicación del equipo debe ser la adecuada para asegurarse que el haz ultrasónico no se vea obstaculizado por ningún elemento que impida la libre difusión del eco de la señal y por tanto que provoque una lectura incorrecta. El sensor puede ser alimentado directamente por el registrador que lo gobierna o bien externamente, también mediante baterías. En el primero de los casos la autonomía del sistema es de 4 años con una frecuencia de medición y registro de 5 minutos y 2 transmisiones diarias de datos, mediante comunicaciones GPRS. En caso de emplear baterías externas es posible llegar a transmisiones de datos cada 15 minutos y mantener la autonomía de 4 años. Esta solución es completamente integrable con la mayoría de los SCADA, PLC y redes de telemetría existentes. Mantenimiento El Sonicsense se instala por encima de la superficie del agua de manera que nunca está en contacto con ésta y solamente en caso de que la conducción entrara en carga sería necesario realizar alguna labor de limpieza sobre el sensor ultrasónico. - Medición nivel sin contacto con el agua - Estimación de volúmenes y caudales - Sencillez de instalación sin necesidad de calibraciones
- Solución autónoma con registro y transmisión de datos vía GPRS - Autonomía de 4 años - Integración en los sistemas de adquis ición de datos existente - Bajos niveles de mantenimiento - Bajos coste de explotación - Versiones Radio y EEX Solución para la medida del nivel de la lámina de alivio y su duración Sistema combinado de medición de nivel en continuo y de detección de desbordamiento compuesto por un sensor piezoresistivo y un sensor conductivo, autoalimentado por baterías y gobernado por un registrador de datos al que se le puede dotar de comunicaciones GPRS para la transmisión de datos y alarmas por superación de umbrales. Aliviator Plus Este sistema combinado ha sido desarrollado para registrar la duración de los periodos de alivio y simultáneamente poder conocer la altura de la lámina de agua sobre el labio del aliviadero. El empleo de dos sensores independientes permite conocer si los datos de nivel registrados se corresponden con periodos de alivio reales. Tanto el sensor de nivel piezoresistivo cono el detector de desbordamiento se ubican al mismo nivel que el labio de alivio. Ambos sensores son alimentados y gobernado por el registrador de datos. Mantenimiento El Aliviator Plus es un sistema de medición intrusivo que potencialmente puede requerir labores de mantenimiento y limpieza sobre los sensores cuando se produzcan desbordamientos. Al ser un sistema combinado que emplea un detector de alivio conductivo es posible conocer en todo momento la validez de los datos de nivel registrados por lo que las labores de mantenimiento se reducen a las ocasiones en las que se detecten lecturas de nivel que no correspondan con eventos de alivio. - Medición de nivel de alivio y duración del mismo - Estimación de volúmenes y caudales
- Solución autónoma con registro de datos y adicionalmente con transmisión GPRS - Autonomía de 4 años - Integración en los sistemas de adquisición de datos existente - Sistema combinado que posibilita conocer las necesidades de mantenimiento - Bajos costes de inversión Solución para la detección y duración de alivios Aliviator Sistema de detección y duración de desbordamiento compuesto por un sensor conductivo, autoalimentado por baterías y gobernado por un registrador de datos al que se le puede dotar de comunicaciones GPRS para la transmisión de datos y alarmas por superación de umbrales. Se trata de la solución más sencilla y económica que permite cuantificar el número de alivios y la duración de los mismos mediante el empleo de único sensor ubicado sobre el labio de alivio. Mantenimiento El Aliviator es un sistema intrusivo que requiere establecer algunas rutinas de mantenimiento y limpieza cuando se produzcan desbordamientos. - Detección de desbordamiento y duración del mismo - Solución autónoma con registro de datos y adicionalmente con transmisión GPRS - Autonomía de 4 años - Integración en los sistemas de adquisición de datos existente - Bajos costes de inversión
Histórico de eventos de alivio Aliviator. Episodios de lluvia Conclusiones Actualmente existen distintas soluciones tecnológicas al servicio del los gestores de los sistemas de saneamiento que posibilitan la obtención de datos de caudal, volumen, nivel y detección de alivio permitiendo establecer sistemas de cuantificación y así cumplir con el RD 1290/2012. A continuación se presenta un resumen las principales características de las distintas soluciones planteadas en función de los requerimientos y características de cada punto de instalación: Solución Caudal Caudal aproximado Nivel Nivel labio alivio Raven-Eye SI SI SI SI SI Evento alivio Inversión Medio- Alto Sonicsense SI SI SI SI Medio Aliviator Plus SI SI Bajo Aliviator SI Bajo Solución Mantenimiento Protección Baterías Registro GPRS Raven-Eye Radar velocidad Bajo IP68 Opcional Opcional Opcional Sonicsense Ultrasónica Bajo IP68 SI SI SI Aliviator Plus Piezoresistiva y conductiva Medio IP68 SI SI Opcional Aliviator Conductiva Medio IP68 SI SI Opcional