La novedosa herramienta de modelación matemática para el ión sulfuro de la empresa Sewervac permite modelar las rutas del ión sulfuro para identificar en que puntos estarán las mayores concentraciones de sulfuro y, por consecuencia, de sulfuro de hidrogeno (H2S), las tasas de conversión de sulfuro a sulfhídrico, el origen de los picos de sulfhídrico y posibles acciones a llevar a cabo.
La inversión continua en I+D de la empresa ha permitido presentar recientemente la versión 2.0, desarrollando un software que proporciona un output de datos mucho más gráfico e intuitivo.
R. Mateos, J. Chambó *
Sewervac Ibérica S.L., Carrer de Folch de Cardona 2, 46017 Valencia (Spain). Email: ricardo@sewervac.es; *pepe@sewervac.es
Conflictos de interés: El autor declara que no existe conflicto de intereses.
Editor académico: Carlos N Díaz.
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Cita: R. Mateos, J. Chambó, 2017,Modelización del sulfuro en sistemas de colectores, IV Conferencia Internacional sobres gestión de Olores y COVs en el Medio Ambiente, Valladolid, España, www.olores.org
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ISBN: 978-84-697-7359-8
Palabras claves: Olores, corrosión, sulfhídrico, alcantarillado, diagnóstico, hedor.
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Resumen
Nos gustaría mostrar durante la conferencia nuestra novedosa herramienta de modelación matemática para el ión sulfuro, la cual es la base de nuestro estudio de ingeniería contra los olores y la corrosión.
Dicha modelación nos permite modelar las rutas del ion sulfuro para identificar en que puntos tendremos las mayores concentraciones de sulfuro y por consecuencia de sulfuro de hidrogeno (H2S), las tasas de conversión de sulfuro a sulfhídrico, origen de los picos de sulfhídrico y posibles acciones a llevar a cabo. La inversión continua en I+D nos ha permitido presentar recientemente la versión 2.0, desarrollando un software que proporciona un output de datos mucho más gráfico e intuitivo.
Este desarrollo permite justificar la toma de decisiones frente a gerentes y autoridades que no tienen por qué poseer un conocimiento amplio de la química del azufre. El mismo software permite comprobar cómo se comportara el sistema de alcantarillado tras la aplicación de una medida correctora sin necesidad de obras o inversiones. De la misma manera se puede aplicar la modelización para áreas futuras o bajo proyecto, incluso algunas empresas nos han comentado la posibilidad de ofrecer la modelización del sulfuro como valor añadido para la licitación de proyectos.
1. Introducción
El sulfuro de hidrógeno (H2S) es el gas irritante y la vez asfixiante químico, con efectos tanto en la utilización del oxígeno como en el sistema nervioso central, que más muertes y accidentes provoca. Se trata de un gas incoloro, inflamable y olor muy característico a bajas concentraciones (entre 0,0005 – 0,3 ppm), ya que a altas concentraciones (por encima de 50 ppm) se pierde la capacidad para olerlo, siendo altamente peligroso.
Es corrosivo para todos hormigones, cementos, los metales y algunos plásticos, por lo que puede producir corrosión biogénica en el sistema de colectores. Esta corrosión es la principal causante del acortamiento del tiempo de vida útil del sistema de alcantarillado así como de las bombas y otros equipos.
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Tabla 1: Relación Concentración H2S - Velocidad corrosión
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| Tabla 2: Efectos del valor pH sobre el ciclo del azufre |
La formación de sulfuro se acelera aún más con la disminución del consumo de agua por habitante, y puede incluso originar problemas de olores y salud en aquellos lugares donde hasta el día de hoy no los han tenido.
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| Tabla 3: Esquema formacion H2S |
2. Materiales y métodos
El balance de sulfuros es una técnica que se emplea para la modelización matemática del sulfuro dentro de las redes de alcantarillado, para de esta manera conocer con detalle cómo y porque se están dando los problemas de olores y corrosión en nuestra red de colectores.
A diferencia de las mediciones puntuales que cualquier operador de red puede realizar, nuestro software es capaz de simular 29 parámetros diferentes que inciden en la problemática del H2S y definir las causas y posibles soluciones para el problema en cuestión. Una vez obtenemos los datos del resultado de la modelación podemos conocer por ejemplo: Cual es la solución óptima para nuestro problema, donde se deben acometer las soluciones, cuantas alternativas hay actualmente en el mercado para solucionar o disminuir mi problema, etc.
De la misma manera, la potencia del software para la modelación matemática nos permite incluso hacer simulaciones en la red y ver como se comportaría el sulfhídrico una vez implantadas las soluciones correctoras, que pueden ser físicas, químicas, estructurales, de operación, etc. conociendo así la eficacia de la solución implantada, y lo más importante cuál de todas las soluciones nos ofrece una mayor relación eficiencia-coste para ser implementada en la red en cuestión.
Destacar que la modelación matemática no es solo válida para redes existentes, ya que en redes proyectadas o futuras puede indicarnos donde tendremos problemas de olores y corrosión, porque tendremos estos problemas y lo más importante, que cambios debemos adoptar en el diseño de la red para evitar la problemática descrita con la menor inversión posible.
2.1. Problemas habituales
Cuando visitamos las zonas con problemas, es habitual encontrarse con pozos en un estado de conservación bastante precario debido en gran medida a la corrosión biogénica, si bien el olor característicos del sulfhídrico es el síntoma que perciben los usuarios de la red, no podemos olvidar que esto no es más que la punta de un gran iceberg, que el problema realmente es la corrosión que acortan la vida útil de las infraestructuras de saneamiento de manera notable. Observamos que las limpiezas del sistema para erradicar los olores son comunes y en muchos casos con grandes partidas económicas, es una labor de mantenimiento necesaria para la eliminación de sedimentos dentro de la red pero cuando se emplea para la eliminación de olores, existen alternativas más económicas y con un resultado que perdura a lo largo del tiempo.
Debemos de canalizar las quejas recibidas de los usuarios por el olor como una señal de alarma y de que debemos actuar con la mayor brevedad posible. Hemos conocido casos en los que tanto los pozos como las tuberías de hormigón han sufrido tal corrosión por parte de los ácidos, que parte del colector ha desaparecido o incluso colectores que han llegado a colapsar dejando sin servicio a una parte de la población.
También hemos observado que es bastante común, entre los operadores de las redes de colectores, que para evitar quejas de los vecinos por los olores se opta por sellar las tapas de los pozos evitando así que el sulfhídrico salga del sistema. Si bien es cierto que conseguimos paliar en cierta manera las quejas vecinales, estamos favoreciendo la corrosión del sistema ya que el ácido sulfúrico no encuentra una salida a la atmosfera por lo que reside más tiempo en el sistema. De la misma manera potenciamos la creación de más sulfhídrico por las condiciones anaeróbicas del sistema.
Si todo ello lo juntamos con el aumento de temperaturas que sufre nuestro país en la época estival, podemos ver que el problema es más serio que unas simples quejas por olores desagradables.
Lamentablemente también observamos que el área de alcantarillado no siempre recibe la atención y el apoyo económico de la administración, es por ello que las quejas de los ciudadanos se convierten en aliados de los técnicos para poder emprender un plan de soluciones.
3. Resultados y discusión
- Determinación del balance de sulfuro
En la primera parte del estudio debemos distinguir las zonas donde aparecen los problemas de olores y corrosión, y la vertiente a la zona con problemas para conocer todos los posibles factores que pudiesen influir. Las soluciones no siempre pasan por atacar el lugar donde aparece el olor o la corrosión.
- Creación del modelo
Una vez conocemos las zonas conflictivas y hemos identificado los puntos clave para el análisis de las concentraciones de sulfuro, pasamos a la instalación de los medidores de la red. Se trata de un procedimiento que dura alrededor de 14 días y en los cuales obtenemos todos los parámetros necesarios para la posterior modelización. Qué duda cabe que cuando se trata hacer un balance de sulfuro para zonas futuras por desarrollar este paso no es necesario.
- Cálculo del balance
En la tercera fase de nuestro estudio, debemos de ingresar todos los valores obtenidos durante las dos etapas anteriores para modelar todos los parámetros que conforman nuestro modelo matemático, simulando diferentes escenarios sin importar que los datos se hayan tomado en invierno o verano, o en épocas secas o con lluvia ya que dicho software es capaz de modelar y calcular los diferentes tipos de escenarios, así como 29 parámetros diferentes para ver cuando se producirían las mayores o menores concentraciones de sulfhídrico y cuál es el rango de concentración que más se repite a lo largo del año.
- Determinación de las estrategias
Cuando obtenemos los resultados del estudio, creamos un grupo de trabajo interno, para determinar las soluciones acordes a los valores obtenidos. Se calculan los costes de inversión y de operación ya que nuestro objetivo como empresa es eliminar los olores y la corrosión con el menor impacto económico, es por ello que muchas de las soluciones que ofrecemos a nuestros clientes no pasan por nuestros servicios, pudiendo ellos mismos contratar directamente con proveedores para llevar a cabo las soluciones.
Una vez analizados los resultados y trazadas las estrategias a seguir, se redacta un informe detallado de todo lo acontecido en los pasos anteriores para ser entregado al cliente.
- Calcular las soluciones más económicas
Es en esta etapa donde formamos grupos de trabajo con el cliente para discutir sobre las posibles estrategias de actuación, la amortización de las soluciones así como el impacto de dichas soluciones en la red. Todo esto con el objetivo de que nuestro cliente sea quien decida qué solución óptima implantar tanto a nivel técnico como económico.
4. Conclusiones
Tras la labor de análisis físico-químico de red, la modelación matemática y el estudio técnico y económico para debatir las posibles soluciones de la red de colectores, nos encontramos con un amplio abanico de alternativas, ya que cada sistema es completamente diferente a otro. Pero con la gran diferencia que ahora tenemos la información necesaria para saber qué solución o soluciones es mejor y los argumentos que la avalan, evitando la aplicación de soluciones generalizadas y apostando por las soluciones personalizadas y altamente eficaces.
Se da el caso que muchos problemas no tienen una única solución, ya que pueden haber soluciones estructurales, químicas, mitigadoras, de operación del sistema... incluso que la solución pasa por una combinación de todas ellas. Es por ello que Sewervac Ibérica acompaña al cliente durante todo el proceso, hasta que los olores y la corrosión han sido eliminados de la zona de actuación.
5. Referencias
Matsché et al. - Korrosion und geruchsprobleme in Abwasserdruckleitungen (KUGPIA) Corrosión y problemas de olores en tuberías a presión.
Schmidt, Bohatsch 2014 – Erfolgsstrategie gegen Geruch und Korrosion im Kanalnetz der Städtischen Betriebe Minden, KA 04/2014. Estrategia exitosa para actuación contra los olores y corrosión en sistemas de colectores municipales
TU München 2015 – Nachweis und Analyse biogener Schwefelsäurekorrosion in Awasseranlgen. http://www.sww.bgu.tum.de/forschung/mikrobiologische-systeme/biogene-schwefelsaeure-korrosion/ Descargado el 06/02/2015
Weismann, Lohse, 2007 – Sulfid Praxishandbuch der abwassertechnik, Vulkan Verlag 2007. ISBN 978-3-8027-2845-7
