terraigua® Ricardo Mateos-Aparicio Baixauli. Director Técnico Comercial. Agradezco las aportaciónes de 38 años de ingeniería del Sr. D.G. Quatfass Presidente de Qua-Vac.B.V.(Holanda)

Saneamiento por vacío

1) Introducción.

2) Historia de la tecnología de saneamiento por vacío.

3) El sistema Terravac.

4) Componentes:

Tuberías y perfiles

Válvulas interfase Terravac

Estaciones de vacío

5) Diseño.

6) Ventajas del sistema.

7) Software Scada.

8) Normativa.

9) Aplicaciones.

10) Preguntas.

11) Proyectos Internacionales.

Introducción. Desarrollo y sostenibilidad son términos que forman parte del propio principio del avance de la tecnología del saneamiento por vacío. Esta tecnología surge no para dar comodidades a nuestro entorno sino más bien para dar solución a problemas constructivos y medioambientales. En el saneamiento por vacío convergen distintas soluciones para atender problemáticas dentro del campo de la calidad de nuestras aguas, la contaminación de nuestro entorno y la prestación de un servicio tan básico como la recolección de las aguas residuales en situaciones adversas. En un país como España con tanto litoral, se reproducen en multitud de ocasiones estas situaciones. Es sumamente importante dotar a nuestro desarrollo urbanístico de soluciones en ingeniería de trasporte de aguas que compatibilicen el buen hacer y el crecimiento.

¿Qué es un sistema de saneamiento por vacío? Un sistema para recolectar aguas residuales desde varios puntos de vertido, transportarlos a un punto central de recogida por medio de aire y conducido a través de una red de tuberías cerrada, mantenida en presión negativa constante.

terravac®-

El sistema de canalización de aguas residuales por vacío, al contrario de los sistemas convencionales que utilizan la fuerza natural de la gravedad como impulsora de las aguas, emplea la presión negativa para su transporte. De este modo el sistema se adapta al perfil natural del terreno utilizando para ello zanjas estrechas de poca profundidad y tuberías de pequeño diámetro. Este sistema, combina un bajo coste constructivo en situaciones adversas y una mayor protección del medio ambiente con alta fiabilidad frente a infiltraciones salinas, control de vertidos además de requerir un escaso mantenimiento.

Historia de la tecnología de saneamiento por vacío

Ingeniero Capt. Liernur (1866) • El ingeniero holandés presenta en el Congreso en Haarlem (Holanda) el sistema de vacío

para la recolección de aguas residuales de aseos.

Joel Liljendahl (1956) • En 1956, casi 100 años después de Liernur, el ingeniero sueco Joel Liljendahl registró una

patente para el transporte y recogida de aguas residuales por vacío. El desarrollo en este momento buscaba el ahorro del agua par ala descargas de agua en los inodoros. Sustituyendo el agua como modo de trasporte por el aire.

Electrolux (1968) • Electrolux AB. Suecia, compra los derechos para la tecnología de vacío registrados por el

inventor Sr. Joel Liljendahl.

Electrolux- Quatfass BV (1969) • Desarrollo del sistema VACUFLOW bajo la dirección del Ing. D.G. Quatfass.

Evac AB (1985) • En 1985 Electrolux vende su división de vacío a EVAC AB., incluyendo su nuevo uso para los

sistemas de trenes y aviones.

Qua-Vac B.V.(1990) • En 1990, el Ing. D.G. Quatfass, aún activo dentro del grupo de EVAC como director para las

operaciones de Benelux, compra a EVAC AB. todos los derechos mundiales de VACUFLOW®.

Terraigua S.L. (2005) • En 2005 QUA-VAC firma un acuerdo con Terraigua para la distribución del sistema y su

ingeniería en España.

El sistema Terravac - funcionamiento

Durante su funcionamiento, se recoge por gravedad el agua residual procedente del usuario, en una arqueta de almacenamiento donde está ubicada la válvula interfase terravac®. En esta arqueta se predetermina un nivel de llenado que al rebasar hace que la válvula terravac® se abra y se inicie el proceso de descarga por vacío. La válvula activa su apertura mediante un sistema por boya y la succión es realizada por vacío provocado por la estación de bombas de vacío o eyectores. El agua residual depositada en la arqueta se transporta mezclada con una parte proporcional de aire que garantiza las turbulencias necesarias para un óptimo transporte del fluido. El almacenamiento de las aguas se produce en un depósito de recogida y posteriormente impulsado a un punto de descarga, planta de tratamiento o colector. Este sistema supone además una gran ventaja para las depuradoras. Como ya es sabido, el control de los vertidos salinos y otros vertidos industriales en el alcantarillado resulta casi imposible. Estas aguas en pésimas condiciones implican un exceso de trabajo para las depuradoras y por consiguiente una pérdida de calidad del agua obtenida para su reutilización posterior. Lo mismo ocurre con las infiltraciones del nivel freático. Ambas situaciones se erradican por completo con el sistema de saneamiento por vacío. Debido a que el sistema funciona en presión negativa, éste es completamente estanco y hermético, imposibilitando las infiltraciones o los vertidos no autorizados. Una perforación indebida de la tubería provocaría una abrupta caída del nivel de presión negativa del sistema activando la alarma y avisando instantáneamente (por ej.: via Internet o SMS) al encargado de mantenimiento correspondiente.

Componentes:

Tuberías y perfiles

tuberías

Las tuberías están montadas con un perfil de dientes de sierra. Dicho perfil permite la formación de “pockets” o saltos, en los cuales el líquido se acumula.

Estos “pockets” de liquido son transportados progresivamente por el aire introducido en cada arqueta interface, en dirección al tanque de recolección central de la estación de vacío.

perfiles Una de las principales ventajas del sistema de saneamiento por vacío es la gran flexibilidad de la tubería para acompañar el terreno, ya sea en situaciones ascendentes como descendentes sorteando obstáculos.

Arqueta con válvulas interfase terravac® En esta arqueta se predetermina un nivel de llenado mediante un sistema por boya. Cuando el nivel de fluido llega al nivel predeterminado, mediante un interruptor mecánico cubierto por un protector se abre un by-pass que comunica la presión negativa de la tubería con la cámara alta de la válvula realizando así la apertura del pistón. Una vez realizada la apertura el tubo de succión abre su paso para realizar la descarga de la arqueta. En los componentes de la válvula no existe ningún elemento eléctrico.

Las principales características de la arqueta con válvula interfase terravac® son: - Equipamiento completamente sumergible

- Volumen de reserva en arqueta interfase.

- Conexión By-pass estándar para mantenimiento

Existen varios tamaños de válvulas. Aquí presentamos los dos diámetros más frecuentes. Durante la etapa de diseño se determina el diámetro de la válvula a utilizar en cada arqueta interfase según el flujo estipulado.

VÁLVULA DE 63 MM Utilizada en la mayoría de los casos para uso residencial para cantidades de flujo normales. VÁLVULA DE 90 MM Utilizada en situaciones de altas cantidades de flujos. Por ej.: Hostelería, industria, etc.

Diagrama de flujo

Estaciones de vacío

Estación con bombas de vacío

Óptimas para grandes caudales. Las estaciones con bombas de vacío están compuestas principalmente por los siguientes elementos:

- Bombas rotativas de vacío (refrigeradas por aire y lubricadas con aceite) - Tanque de recolección (enterrado o dentro de la estación) - Bombas propulsoras (para vaciado del tanque) - Cuadro eléctrico y de mandos - Deshumificador - Caseta - enterrada o superficial (diseño según necesidad)

- Biofiltro.

BIOFILTER

Estación con eyectores

Óptimas para bajos caudales. Las estaciones con eyectores están compuestas principalmente por los siguientes elementos: - Bombas de propulsión - Eyectores (para creación de vacío) - Bombas sumergibles para vaciado de la cámara húmeda o tanque - Cuadro eléctrico y de mandos - Caseta (compuesta de dos cámaras: seca y húmeda) - Biofiltro (Necesario en escasas ocasiones)

Diseño

• Para llevar a cabo un diseño de ingeniería óptimo y a medida para cada caso se tienen en cuenta factores muy importantes como:

- La topografía y las condiciones del suelo

- El flujo y la cantidad de viviendas y habitantes

- La ubicación de la estación de vacío

- El punto de descarga de agua residual

- El diseño de la red • Una vez obtenidos todos los datos necesarios se realizan los cálculos pertinentes

como el cálculo de la línea principal entre otros donde, por ejemplo, se determinan los siguientes puntos:

- Pérdidas dinámicas

- Pérdidas estáticas

- Esquema de flujo El perfil del saneamiento por vacío es la llave para lograr un sistema confiable. El perfil genera: Alta aceleración con mínimas pérdidas estáticas y dinámicas Alta capacidad de elevación con mínimas pérdidas estáticas Alta capacidad del flujo con mínimas pérdidas dinámicas Buen efecto direccional sin necesidad de las válvulas de control. Debido al volumen de aire en la red de vacío, el tiempo de retención del agua residual es solamente de un 25% a 35% comparado con una linea tradicional ascendente.

Red principal

Estación de vacío Unidad válvula interfase

Conexión a línea principal

Combiene para evitar esfuerzos y consumos de energia establecer la estación de vacío en el punto más centrado del area que queremos abastecer.

Ejemplo: Diseño de Urbanizacion de 15000 Habitantes en Emiratos Arabes dimensionada con 5 estaciones de vacío, debido a las perdidas de carga provocadas fundamentalmente por la elevación de puentes que comunican cada una de las cinco urbanizaciones,ya que toda ella esta construida en el mar

Ventajas del sistema

terravac® -

Saneamiento por vacío Gravedad

No requiere de grandes profundidades No requiere de bombas de depresión ni entibados Pequeños diámetros y excavaciones Completamente seguro Estanqueidad garantizada Flexibilidad de la tubería Tubería de PVC/HDPE de 90mm hasta 250 mm

Numerosas estaciones de bombeo Bombas de depresión y entibados Excavaciones anchas y profundas Fugas pueden contaminar el entorno Costosos desvíos y adaptaciones al terreno Tuberías de 200 mm hasta 400 mm

Software Scada. El monitor de control PLC & SCADA permite un control de las válvulas y del estado de las bombas desde una central y/o Internet. En caso de emergencia el sistema avisa, además, vía SMS al móvil del encargado de mantenimiento

Normativa El sistema de alcantarillado por vacío en el exterior de edificios se encuentra contemplado en la norma española UNE-EN 1091 de Mayo de 1997.

Aplicaciones

Las situaciones más adecuadas para la instalación del sistema de saneamiento por vacío terravac® son: Zonas con: - Nivel freático alto - Suelos rocosos - Población baja - Viales estrechos - Suelos protegidos El sistema de saneamiento por vacío presenta una amplia variedad de aplicaciones como por ejemplo: - Urbanismo

- Urbanizaciones de costa, cerca de parques naturales o con baja densidad de población .

- Viviendas flotantes - Ciudades con canales

- Renovación de redes en cascos históricos - Areas de recreación - Servicios sanitarios en playas turísticas - Campos de GOLF - Camping

- Industrial - Polígonos industriales. - Supermercados. (recolección de condensados en vitrinas frigoríficas y limpieza

- Sistemas para instalaciones en la industria química y petroquímica.

- Descontaminación de suelos. - Edificación - Proyectos de rehabilitación de edificios históricos

- Aeropuertos, estaciones de ferrocarril, hospitales, etc - Puertos - Comerciales. - Deportivos. - Marinas La instalación en puertos náuticos es una excelente aplicación de este sistema con reconocimiento Internacional. El sistema permite crear puntos de descarga distribuidos a través de los pantalanes mediante armarios y conectar mediante arquetas las acometidas de los edificios fijos. Con el Plc programamos la simultaneidad de las descargas de los barcos a través de los armarios y mantenemos el caudal de las arquetas con preferencia constante, con ello podemos dimensionar la estacón de vacío para unos caudales mucho más bajos.

- Descarga simultánea. - Adaptación a la eslora de los barcos. - Construcción de zanja muy poco profunda. - Servicio cómodo adaptable a cada barco. - Posibilidad de conectar las aguas.

1 - Instalación de tuberías 2 - Central de Vacío 3 - Red de impulsión 4 - Arqueta de válvula de vacío 5 - Restaurante u otras instalaciones 6 - Armario de válvula de vacío

La válvula de armario la activa el usuario mediante un botón, llave o tarjeta magnetica.

¿ Preguntas ?

1- ¿Cuál es el desarrollo de vacuflow®? vacuflow®: • Está basado en la idea original de recolección y transporte de aguas residuales domésticas

(no pluviales) • Descargas de volumen de 25 a 100 litros por ciclo de descarga • Aguas residuales y aire son absorbidas por el sistema simultáneamente • La proporción aire/fluido es constante El antiguo sistema: El antiguo sistema absorbía el agua residual en primer lugar y luego el aire, controlado por un timer independientemente del volumen total de fluido que se descargaba. Como consecuencia la proporción aire/fluido no estaba controlada.

2 - ¿Cuál es la longitud máxima de una red de vacío? Algunas personas creen que la longitud máxima de una red de vacío depende del tipo de sistema que se elija o de que una bomba de vacío de mayor capacidad pueda accionar una red de tubería en vacío más larga. ¡Lamentablemente la respuesta es NO! ¿Por qué? La longitud de una red de saneamiento por vacío está relacionada con el resultado de los siguientes cálculos: • Pico de flujo total • Pérdidas totales por fricción • Pérdidas totales estáticas • Diametro de la tubería

3 - ¿Pueden los diámetros más grandes realizar absorciones en sistemas más largos? ¡Si y No! Los diámetros más grandes pueden reducir las pérdidas por fricción pero reducen al mismo tiempo la velocidad en la sección del tubo causando otros problemas. Gracias a cálculos, pruebas de laboratorio y más de 30 años de experiencia sabemos que los diámetros superiores a 220 mm., a lo largo de instalaciones de mucha longitud, provocan el efecto de separación de agua y aire. Debido a una menor velocidad los residuos se depositan por gravedad en la parte inferior del tubo dejando pasar el aire por encima del mismo. La eficiencia se verá reducida y las tuberías se taparán con residuos creando una mayor caída de vacío en las zonas ascendientes de la red de tubería.

4 - ¿Por qué están los “pockets” en el sistema vacuflow? Los poquets de 1½ ID están para prevenir que las tuberías se obstruyan con residuos. Si el transporte se detiene, el fluido residual se acumulará en los pockets y será propulsado a la siguiente sección al producirse una descarga de cualquiera de las arquetas interfase de la red. Si los pockets de 1½ ID no son utilizados, el grado de llenado (fluido/aire) puede incrementar de una relación de 1:3 (condiciones normales) a 3:1. Esto puede crear una caída de vacío en las secciones altas por lo cual grandes cantidades de aire serían necesarias para reducir el grado de llenado y restaurar debidamente el nivel de vacío.

5 - ¿Cual es la capacidad de descarga de una válvula de vacío? - La válvula terravac® de 63 mm. tiene una capacidad de descarga de entre 150 y 250 litros por minuto (Aire y liquido simultáneamente). - La válvula terravac® de 90 mm. tiene una capacidad de descarga de entre 250 y 450 litros por minuto (Aire y liquido simultáneamente). Comparación: El promedio de pico de flujo de aguas residuales de una vivienda es de sólo 1 a 2 litros por minuto.

6 - ¿Por qué la capacidad de terravac® es tan grande? Diámetros menores de 40 mm. pueden provocar bloqueos Con el objetivo de servir múltiples conexiones de viviendas, es importante que cualquier válvula sea capaz de descargar el contenido de la arqueta interfase (± 80 litros) en un período corto de tiempo (10-20 seg.). Esto es para prevenir que una arqueta interfase tenga que esperar a otra. Generalmente el sistema está diseñado de tal forma que siempre habrá suficiente vacío disponible en la tubería para permitir que varias arquetas descarguen al mismo tiempo.

Proyectos Internacionales

Proyectos internacionales realizados por QUA-VAC B.V. (Holanda) El sistema vacuflow® ha sido instalado en proyectos de todo el mundo: Holanda, Bélgica, Alemania, Austria, Francia, España, Suiza, Suecia, Italia, Dinamarca, Reino Unido, Polonia, Hungría, Australia, EE.UU., Canadá, Japón, Hong Kong, Malasia, Emiratos Árabes Unidos y Bahrein.