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miércoles, 22 de julio de 2015

Manual and explication of calculating energy efficiency in sewage plants / Manual y explicaión del cálculo de eficiencia energética en depuradoras

Con la intención de no eclipsar el resto de apps de Abakal en Google Play Store esta app se distribuirá bajo demanda. Si la desea diríjase a nosotros utilizando la sección de contacto:


NOTA IMPORTANTE: SE TRATA DE UN CÁLCULO APROXIMADO Y, POR TANTO, HAY QUE ENTENDERLO COMO TAL. EL CÁLCULO REAL DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA ES MUCHO MÁS COMPLICADO. LA INTENCIÓN DE ESTE PROGRAMA ES TENER UNA PRIMERA EVALUACIÓN.

Presencia en Google play:


Datos iniciales


Los datos que se pudieran considerar serían:

  • Volumen en m³ del agua residual urbana recogida por la planta.
  • Volumen máximo de agua residual urbana recogida en un día.
  • Habitante equivalente.
  • Gasto energético anual en kWh.
  • Calidad del agua.
  • Dimensiones de las oficinas y laboratorio.
  • Climatología.
  • Volumen de fangos.
Para nuestra primera estimación partiremos sólo del caudal medio diario, el habitante equivalente y el consumo energético.


Volumen en m³ del agua residual urbana recogida en un año por la planta.

La primera duda sería en si sería mejor solicitar el caudal medio diario, mensual o anual. Se ha optado por la medición de caudal medio diario en m³.




Volumen máximo de agua residual urbana recogida en un día.

Aunque influye en el cálculo, este parámetro no es necesario preguntarlo para una aplicación generalista. Se supondrá este dato.


Habitante equivalente.


La medida de población real es sólo un estimador. Por eso usamos se utiliza el “habitante equivalente” que más que el caudal de agua, tiene en cuenta la cantidad de contaminación de materia orgánica que es lo que realmente consume energía en la EDAR. El habitante equivalente se asimila a  60 g de DBO5 y en ocasiones también a 90 g/d de SS (sólidos en suspensión). En nuestra programa se tomará el primer caso.

Tras añadir el caudal medio tendremos dos opciones. Una opción será incluir directamente el número de habitantes equivalentes que hayamos calculado por nuestros medios o dejar que el programa lo deduzca de la DBO.

Método directo
La opción por defecto siempre será suponiendo una DBO de 400 g/L.

Gasto energético anual en kWh.


Es la suma simple de todos los recibos de todo un año. La idea es promediar la estacionalidad. Sería aun mejor partir de la media de varios años. o analizar cada año y buscar que ha cambiado en lo años de menor consumo para mejorar nuestras instalaciones.


El programa nos irá preguntando por nuestro consumo eléctrico (kWh),


Y cotinuará preguntándonos por nuestro consumo de gas natural (m3), gasóleo (litros), butano, propano, fuel, biomasa (kg) y el aporte debido a la cogeneración. Con estos datos se evaluará un consumo equivalente en kW y el CO2 emitido.

Potencia de las instalaciones en kW.


Este dato no aportará datos sobre la eficiencia energética aunque sí sobre posibles mejoras en la eficiencia económica.

NOTA: Esto que parece muy simple es muy complicado a la hora de diseñar una depuradora, algunas pocas empresas como ABAKAL saben hacerlo y puede suponer el ahorro de hasta un 25-30% de la facturación eléctrica. Estamos hablando de 25.000-100.000€/año para una depuradora media que de servicio a 10.000 habitantes.

Calidad del agua


La medición de la DQO (Demanda química de oxígeno), la DBO (demanda biológica de oxígeno), los SST (sólidos en suspensión totales), el NT (nitrógeno total) y PT (fósforo total), tanto a la entrada como a la salida nos darán la carga de trabajo a realizar por la depuradora en estudio. 

La cantidad de DBO5 que metabolizamos (a base de inyectar aire y remover) es del orden de 70% del consumo de energía. Luego tenemos el resto en bombeos, tratamientos de desbaste y deshidratación de fangos.

Eso lo medimos en kg de DBO5/d que eliminamos. [(esto es la concentración de entrada- concentración de salida) por m3/d]. lo mismo para SS, N y P. No todas las EDAR tienen eliminación de N y P, unas por obsoletas, otras por que no se les exige.

En caso de no tener estos datos podremos suponer las cargas estándar de un depuradora tipo (aunque esto nos dará un valor aun más aproximado de la eficiencia energética).

Los datos estándar son :

Parámetro
Datos a la entrada
Datos a la salida
DQO
900 mg/l
125 mg/l
DBO
450 mg/l
25 mg/l
SST
600 mg/l
35 mg/l
NT
40 mg/l
10-15 mg/l
PT
10-15 mg/l
1-2 mg/l


Oficinas, zona administrativa y laboratorio


Otro dato sería el dimensionamiento de las instalaciones administrativas. Ha habido mucho despilfarro en el diseño de depuradoras en las zonas de oficinas para aparentar una gran inversión. Esta prepotencia política con dinero público obliga a reforzar los sistemas de calefacción y aire acondicionado que también forman parte de la instalación depuradora. No sería la primera vez que se entra en una de estos edificios de más de 5.000 m² con sólo tres despachos en uso. Pero ... para nuestra primera aplicación evaluatoria no se tendrán en cuenta.

Climatología


Es importante este parámetro a la hora de hacer un estudio más fino de la eficiencia energética.

Volumen de fangos


En consonancia con los datos de entrada y salida, El volumen de fangos como dato de salida también influye en nuestros cálculos. Este volumen es proporcional a los kg de DBO5 digeridos en el proceso, y en función del tipo de depuradora. Para nuestra primera aproximación se usa una deducción de ésta desde el habitante equivalente y/o DBO5.

Ejemplos:


http://carreteras-laser-escaner.blogspot.com/2015/07/examples-of-calculating-energy.html

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