“SISTEMAS” de tratamiento de “AGUAS RESIDUALES” a bordo

Figura 1: Planta de tratamiento de residuos en buque JC1
Figura 1: Planta de tratamiento de residuos en buque JC1

Entrevista Cope + Galicia martes 27/10/20:

La gestión de los residuos, una de las principales preocupaciones ambientales de todos los países, se agudiza en el caso de los buques, por la existencia de ciertos problemas derivados de la necesidad de espacio suficiente para su tratamiento. Adicionalmente estas dificultades se ven agravadas cuando el número de tripulantes y pasajeros de ciertos buques es elevado. Este condicionante provoca que desde las fases iniciales del diseño de los barcos sea necesario tener en cuenta que el sistema de gestión de residuos deberá actuar de manera eficaz y sin entorpecer la misión principal de los buques. También se debe destacar que en los barcos se realizan numerosos mantenimientos y reparaciones, que suelen generar residuos industriales.

Figura 1: Planta de tratamiento de residuos en buque JC1
Figura 1: Planta de tratamiento de residuos en buque BPE JC1

INTRODUCCIÓN AGUAS RESIDUALES:

Los buques no dejan de ser como pequeñas ciudades que generan vertidos, emisiones y residuos contaminantes. Dentro de los residuos tendremos sólidos orgánicos e inorgánicos procedentes de los gases de exhaustación, y en el apartado de los vertidos existirán las aguas residuales.

El sistema de control de la contaminación ambiental consta de tres áreas independientes que manejan los diferentes tipos de residuos. Estas áreas están formadas por los siguientes sistemas:

  • Sistema de tratamiento de aguas residuales (aguas negras y grises)
  • Sistema de tratamiento de aguas aceitosas y aguas contaminadas.
  • Sistema de tratamiento de residuos sólidos (basuras)
Figura 2: Local de almacenamiento de residuos
Figura 2: Local de almacenamiento de residuos buque BPE JC1

Las aguas residuales, que se generan en el normal funcionamiento del buque, se definen como aquellas que representan un “peligro”, y que por lo tanto deben ser desechadas, debido a que contienen una gran cantidad de sustancias y/o microorganismos contaminantes. Las aguas sucias (o residuales) se clasifican en aguas negras, procedentes de retretes y urinarios, y aguas grises, procedentes de lavabos, duchas, lavanderías y cocinas. A su vez, una planta TAR (Tratamiento de Aguas Residuales) sirve para separar los residuos del agua, para que una vez que sea desinfectada pueda ser vertida al mar, y los sólidos sean enviados a un tanque de lodos, para su posterior eliminación.

Existen diversos convenios internacionales relativos a la prevención de la contaminación marítima, pero de todos ellos, el convenio MARPOL (International Convention for the prevention of pollution from ships), es el más importante, ya que contiene las reglas referentes a la construcción y equipamiento de los buques para la prevención de la contaminación marítima. El anexo IV del citado convenio es el que afecta a la contaminación provocada por descargas de aguas sucias al mar, y en su regla 8 se describen las limitaciones para la descarga de aguas residuales. Como regla general solo estarán permitidas las descargas de aguas negras tratadas a más de doce millas de la costa, y por supuesto, nunca en puerto. Por todo ello, los buques deben cumplir este convenio para la prevención de la contaminación en la mar (MARPOL 73/78) en todo lo referente a descargas de hidrocarburos, basuras, y aguas negras y grises. Además, los barcos deben disponer de un sistema para el tratamiento de los residuos alimenticios y de otro para la trituración e incineración de los residuos sólidos.

Por lo tanto, el sistema que se diseña en los buques debe ser capaz de tratar y eliminar las aguas negras y grises, tanto mientras los buques están en puerto, como cuando están transitando por aguas restringidas o no restringidas. Por ello el sistema debe estar dimensionado para el tratamiento de las aguas negras y grises correspondientes a la tripulación correspondiente a cada buque.

A efectos de dimensionamiento se pueden considerar los siguientes índices de utilización:

  • Para los WC dos utilizaciones por persona y día.
  • Para los urinarios seis utilizaciones por persona y día.

Los buques de guerra tienen una serie de características que, desde el punto de vista ambiental, los diferencian de los buques mercantes, con la excepción, tal vez, de los buques de pasaje, por el alto número de pasajeros que transportan. Una de ellas radica en que, en comparación con un buque mercante, un buque de guerra tiene una dotación relativamente mayor, que siempre vive a bordo en puerto cuando el buque se encuentra fuera de su base. Esto provocará que la cantidad de residuos aumente, por lo que será vital el poseer un buen diseño de estos sistemas de gestión.

AGUAS GRISES Y AGUAS NEGRAS:

Las aguas negras (fecales), las aguas grises (sucias) y las restringidas están definidas en las reglas MARPOL 73/78, Anexo IV. Como ya se ha indicado, las aguas grises son aquellas aguas generadas a partir de actividades domésticas tales como lavandería, lavavajillas y baño, es decir, aquellas descargas de líquidos procedentes de cualquier lavabo, ducha, accesorio o dependencia que en conexión con un sistema sanitario no reciba sustancias fecales u orina; mientras que las negras corresponden a aquellas aguas residuales que contienen materia fecal u orina que procede de la habilitación de la tripulación (retretes y urinarios). Dentro de las aguas negras están incluidas por norma general las procedentes de líquidos de los espacios médicos.

Los residuos sanitarios, aquellos derivados de actuaciones sanitarias, necesitan un tratamiento especial, por la posibilidad de contener gérmenes patógenos o restos de medicamentos. Solo aquellos desechos de actividades sanitarias, donde no exista contaminación ni restos de medicamentos, podrían tener el mismo tratamiento que los residuos del mismo tipo generados en el resto del buque.

Los residuos tóxicos y peligrosos, por su gran poder contaminante, deben recibir un tratamiento específico. Obviamente está prohibido su descarga, por lo que deben ser almacenados a bordo, debidamente embalados y etiquetados, para su posterior entrega al centro de gestión de residuos correspondiente. A bordo podemos encontrar residuos peligrosos de diferentes clases, tales como: ácidos, detergentes, decapantes, disolventes, pinturas, desengrasantes, metales pesados, aerosoles, peróxidos, equipos electrónicos, etcétera.

El proceso del tratamiento de las aguas residuales es de vital importancia, por lo que se debe evitar que se lleve a cabo de manera incorrecta motivado por error en el envío a la planta de residuos de otro tipo de desperdicios que no deberían ser tratados en ese equipo (por ejemplo, restos de comidas, grasas, aceites, objetos sólidos, etcétera). Estos errores podrían provocar problemas de operación y dificultad en el mantenimiento de los equipos.

Destacar que la recolección de aguas negras en los buques modernos se hace siempre por vacío, mientras que la recogida de aguas grises generalmente se lleva a cabo de manera mixta, por gravedad y vacío. En aquellos lugares del buque en que exista suficiente altura geométrica, se debe descargar por gravedad a pequeños tanques auxiliares, y desde estos tanques auxiliares se deben transportar las aguas a la planta de tratamiento de aguas residuales por vacío.

Generalmente, en buques de gran porte, se suele disponer de dos plantas a bordo, las cuales deben estar interconectadas y servir una como reserva de la otra. Al menos cada una de ellas debería tener capacidad para tratar todas las aguas negras del buque y al menos el cincuenta por ciento de las aguas grises.

Las aguas grises recogidas por gravedad se suelen recoger en uno o varios tanques de almacenamiento para este tipo de aguas. Estos tanques deben tener suficiente capacidad para almacenar las aguas grises producidas en el buque por lo menos durante un periodo de veinticuatro horas. Los tanques de aguas grises suelen disponer de bombas de descarga al mar y de bombas de transferencia para transvasar las aguas grises al ritmo adecuado a las plantas de tratamiento de aguas residuales para su tratamiento.

Por su lado, los tanques asociados a los sistemas de vacío o a las mismas plantas TAR en su defecto, deben disponer de volumen suficiente para almacenar las aguas negras generadas durante un periodo igualmente de veinticuatro horas.

Destacar que a medida que la planta TAR va procesando aguas residuales y descargando agua limpia al mar, va generando lodos que se van acumulando en volúmenes reservados en la planta de tratamiento. Cuando estos volúmenes se llenan, los lodos deben ser descargados, bien al mar si el buque se encuentra en aguas de descarga no restringida o bien, durante las estancias en puerto, a una cisterna para su proceso posterior en tierra.

Si los residuos se trasladaran por las tuberías correspondientes solo mediante la fuerza gravitatoria, se producirían obstrucciones de manera constante, por ello los sistemas de vacío evitan estos problemas y cuentan con la ventaja añadida de que el diámetro de las tuberías puede ser mucho más pequeño. Los ingenieros destacan además que estos sistemas robustos y fiables necesitan muy poco mantenimiento.

Finalmente, si el buque dispone de un incinerador, los lodos pueden ser incinerados. Para esto es necesario un tratamiento previo por medio de un espesador y un secador con el fin de reducir lo más posible su contenido en agua.

Figura 3: Incinerador (Fuente: Detegasa)
Figura 3: Incinerador (Fuente: Detegasa)

TÉCNICA DE TRATAMIENTO ESTÁNDAR ACTUAL:

Las plantas de tratamientos de aguas residuales se han dividido tradicionalmente en dos tipos diferentes: biológicas y físico-químicas. El tratamiento de aguas residuales, ya sea biológico o químico físico, como ya se ha comentado, siempre genera cierta cantidad de desechos (lodos). Por su parte, los sistemas de recogida por vacío pueden ser por bombas de vacío o por eyectores.

El funcionamiento de las plantas biológicas se basa en la separación de la materia orgánica en un tanque de aireación mediante microorganismos especializados, que después pasa a través de un decantador, donde se eliminan los sólidos pesados y flotantes, a un proceso de desinfección mediante cloro u otro sistema como radiación ultravioleta, ozono, etcétera. Si se dispone de volumen suficiente en el buque es posible diseñar estas unidades de forma que se elimine la totalidad de la materia orgánica y solamente se producirían lodos inertes minerales. Sin embargo, en un barco con limitación de volumen, los tiempos de aireación son, en general, cortos y por tanto la carga orgánica es alta y consecuentemente se produce una cierta cantidad de lodos.

Las principales características y ventajas de estas plantas se plasman en una operación sencilla, de bajo mantenimiento y bajo coste de repuestos y consumibles, y de operación totalmente automática (máquina desatendida). La recogida de aguas negras puede ser por vacío o gravedad, y destaca la ausencia de malos olores por el proceso biológico de aireación.

Figura 4: Planta de tratamiento de aguas residuales biológicas (Fuente: Detegasa)
Figura 4: Planta de tratamiento de aguas residuales biológicas (Fuente: Detegasa)

Por su lado, el funcionamiento de las plantas físico-químicas se basa en la separación de los sólidos por procesos puramente físicos por decantación, después de un proceso químico de coagulación y floculación para obtener unos flóculos de volumen suficiente para ser separados en el decantador. Una vez separados los sólidos se someten a un proceso de desinfección, tal como en el caso de las plantas biológicas. El volumen de los lodos separados en el proceso es mayor que en el caso de las plantas biológicas.

Estas unidades están diseñadas para procesar aguas negras y aguas grises procedentes de duchas y drenajes (residuos humanos), por lo que no están preparadas para tratar grasas, como las procedentes de los residuos abundantes de comidas, que deberían ser tratadas por otros medios. La planta podría llegar a absorber los residuos que normalmente se puedan quedar en los platos, que normalmente no suponen una cantidad importante de grasa, aunque deben ser previamente tratados en un triturador para conseguir un grado de trituración inferior a diez milímetros.

Figura 5: Planta de tratamiento de aguas físico-química (Fuente: Detegasa)
Figura 5: Planta de tratamiento de aguas físico-química (Fuente: Detegasa)

En estas plantas existen dos bombas de proceso que aspiran a través de los filtros del tanque colector las aguas residuales que se descargan en el tanque de desinfección. Estas dos bombas están dispuestas en un “dúplex”, y normalmente solo trabaja una de ellas, excepto en los periodos de flujo punta, en los que cuando se alcanza un nivel predeterminado en el tanque colector durante más de dos minutos, arranca automáticamente la segunda bomba de proceso. Las aguas residuales (aguas grises y negras) entran en el tanque colector por tres sitios diferentes: uno es través de un colector general, en el que se mantiene el vacío por medio de dos bombas generadoras de vacío, y el segundo y el tercero son por medio de las entradas que existen en la parte superior del tanque colector, en la que la entrada de residuos se realiza por bombeo y por gravedad respectivamente.

El tanque colector está dividido en tres diferentes zonas. La primera zona es una zona de reserva que se utilizará en casos de navegación en Zonas de Descarga, la segunda zona es el Tanque Almacén de Lodos y la tercera zona es el colector propiamente dicho donde se reciben todas las aguas residuales que entran a la planta. En ese lugar se produce una decantación por gravedad, donde las partículas de más peso se van acumulando en el fondo del tanque.

El tanque de desinfección está dividido en dos secciones, la sección de clarificación y la sección de desinfección. El flujo entra por la parte superior de la sección de clarificación y fluye a una velocidad calculada, con lo que los sólidos en suspensión son recogidos en la parte inferior de este tanque. Las partículas sólidas acumuladas en el fondo de esta sección son automáticamente trasegadas por la bomba de trasiego de lodos al Tanque Almacén de Lodos del tanque colector.

¡HASTA DENTRO DE DOS SEMANAS!

Raúl Villa Caro

En el año 1999 me licencié en Marina Civil (sección Náutica) en la Universidad del País Vasco. En 2001 obtuve el empleo de A.N. del Cuerpo General de la Armada y en 2005 la patente del Cuerpo de Ingenieros de la Armada. En el año 2001 obtengo el título de Ingeniero Técnico Naval (Estructuras Marinas) en la Universidad de A Coruña y posteriormente el título de Ingeniero Naval y Oceánico y el Diploma de Estudios Avanzados. En 2003 obtuve el título profesional de Capitán de la Marina Mercante. Desde Octubre de 2010 estoy contratado por parte de la UDC como profesor asociado. Actualmente además de realizar tareas de investigación en el Grupo Integrado de Ingeniería, y desde octubre 2010, imparto docencia en la Escuela Politécnica Superior (Grado y Máster en Ingeniería Naval y Oceánica). Mi actividad principal, fuera de la UDC, se desarrolla en la Ingeniería de Construcciones de Buques (Arsenal de Ferrol) como Jefe de la Ingeniería de Plataforma. Desde abril de 2012 hasta diciembre de 2013 fui Secretario de la Delegación Territorial en Galicia del COLEGIO OFICIAL DE INGENIEROS NAVALES, y desde enero 2013 soy Secretario de EXPONAV (Fundación para el Fomento del Conocimiento de la Construcción Naval y de las Actividades Marítimas).En 2015 obtuve el título de Doctor por la Universidad de A Coruña.

19 Responses

  1. Buen paper.
    Me gustaria saber algo más, ya que tengo un proyecto militar de tres corbetas.

  2. Andres dice:

    Buenas noches Raul:

    Estupendo articulo sobre el tema. Enhorabuena. Recuerdo los viajes a los grandes lagos en la década de los 70 finales y principios de los 80, donde ya las autoridades marítimas controlaban los vertidos e inclusive te ponian los wc a bordo para no vertir ningún residuo al agua. Gracias y un abrazo.

    Andres .

  3. Luis lombao dice:

    muy buen comentario…

  4. Marta Italiana dice:

    Muy interesante Raúl👍

  5. Jose Manuel S.P. dice:

    Muchas gracias Raúl. Muy bien, como siempre. Un abrazo y recuerdos a los conocidos..

  6. Iñigo Oliver dice:

    Muy bueno!

  7. Tino dice:

    Teño que visitar Museo que dixeron que estaba fenómeno.

  8. Montxu Larburu dice:

    He leido los
    » SISTEMAS» de tratamiento de » AGUAS RESIDUALES» a bordo y muchas cosas más. Es
    de antemano un trabajo
    completo, también, como otros.
    Se puede organizar para hacer modificaciones en cosas que se hacen mal en los barcos en temas totalmente diferentes hasta ahora, para hacer así, unos buques totalmente limpios, dicese : combustibles nuevos, eliminar humos al cielo,
    residuos de comedores, de limpieza,… y un largo etc., además de nuevas formas de barcos, etc…
    Ya hablaremos!!!.
    Un abrazo
    Montxu

  9. E. Picallo dice:

    Eres.estupendo Raúl

  10. Daniel Torrado dice:

    Muy buen artículo. Completísimo y bien explicado. Enhorabuena Raúl,

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