Planificación de una planta de tratamiento de aguas residuales con generación sostenible de energía en San Salvador
Una planta de tratamiento de aguas residuales se convierte en central eléctrica
Cada vez más, los constructores y operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales diseñan estas instalaciones para que sean autosuficientes desde el punto de vista energético, aunque rara vez se centran en la comercialización de electricidad. La empresa estatal de generación de energía Comisión Ejecutiva Hidroeléctrica del Río Lempa ve las cosas de otra manera. No sólo desean construir una planta de tratamiento de aguas residuales en San Salvador que sea autosuficiente en términos de costes energéticos, sino que también están pensando en el futuro. El uso óptimo de las opciones de generación de energía proporcionadas por el biogás, la energía solar fotovoltaica y la energía hidroeléctrica en el emplazamiento de esta nueva planta de tratamiento permitirá una producción de electricidad que superará en seis veces las necesidades de energía de la propia planta. Este concepto innovador permite una fuente de ingresos que también podría resolver el problema de la falta de financiación de las plantas de tratamiento de aguas residuales en muchos otros países.
Alrededor de 1,75 millones de personas viven en la región metropolitana de San Salvador, en El Salvador, y sus aguas residuales sin tratar acaban vertidas en los cauces de aguas cercanas, incluido el río Acelhuate. Esto también supone un reto para la empresa estatal de generación de energía , la Comisión Ejecutiva Hidroeléctrica del Río Lempa (CEL), ya que opera tres centrales hidroeléctricas en cascada, cuyos embalses se abastecen parcialmente con el caudal altamente contaminado del río Acelhuate. Por otra parte, esta planta de tratamiento de aguas residuales no sólo resolvería los problemas que causan la contaminación, la materia en suspensión y la basura durante la operación de las centrales hidroeléctricas, sino que también reduciría considerablemente la contaminación de los ríos en la zona de San Salvador. Por lo tanto además de resolver un problema ambiental, la CEL también quiere generar electricidad en la propia planta.
Planta de tratamiento de aguas residuales con múltiples beneficios
La generación de electricidad en una planta de tratamiento de aguas residuales no es nada nuevo. Otros operadores de plantas de tratamiento de aguas residuales también utilizan con este fin el biogás residual producido en el proceso de tratamiento. En la mayoría de los casos, sin embargo, el objetivo es cubrir parte de las propias necesidades de electricidad de la planta. Sin embargo la CEL, por su parte, aspira a obtener un alto rendimiento energético para poder suministrar a la red la mayor cantidad posible de electricidad verde. La planta de tratamiento de aguas residuales prevista, que se construirá en el Municipio de San Salvador Este, es por lo tanto muy probablemente única en el mundo, ya que:
- Depuraría el 70% de las aguas residuales de una gran ciudad como San Salvador,
- Permitiría un funcionamiento más eficaz de las centrales hidroeléctricas existentes,
- Generaría casi seis veces más electricidad de la necesaria para su funcionamiento mediante la combinación de varias tecnologías, y también,
- Generaría lodos de depuradora que podrían utilizarse como biosólidos o fertilizantes.
El innovador concepto de generación de energía se basa en la combinación de una planta de biogás de una planta de tratamiento de aguas residuales, una planta solar fotovoltaica y una pequeña central hidroeléctrica para aprovechar al máximo los recursos renovables disponibles.
Datos clave del conjunto de la central de San Salvador
Colector de aguas residuales parcialmente subterráneo de 3,2 km de longitud, con siete puentes y un diámetro nominal de 1,2 m
Tratamiento de aguas residuales con proceso biológico anaerobio (UASB), filtro percolador y un caudal de unos 100.000 m³/día
Producción y almacenamiento de biogás
Consumo propio de energía de alrededor de 0,8 MW
Producción de electricidad
a) Planta de biogás (1,7 MW)
b) Planta solar fotovoltaica (3.17 MWp)
c) Pequeña central hidroeléctrica (0,56 MW)
Más de cuatro megavatios de potencia eléctrica
El alto nivel de generación de energía se debe en parte a las condiciones climáticas y a las características geográficas con importantes diferencias de altitud de El Salvador: Debido a las óptimas temperaturas, la producción de biogás residual es elevada durante todo el año y no requiere aporte calorífico externo. El volumen de biogás permitirá, por tanto, producir 1,7 MW (con un factor de planta elevado de más del 80%). Las condiciones son igualmente buenas para la planta fotovoltaica, que cubrirá una gran superficie del emplazamiento de la planta de tratamiento y se espera que produzca una potencia eléctrica máxima de 3,17 MW, mientras que una pequeña central hidroeléctrica aportará otros 0,56 MW. Una vez deducidos los 0,8 MW necesarios para cubrir las propias necesidades energéticas de la planta, se dispondrá de una potencia eléctrica máxima de 4,63 MW para exportar a la red eléctrica, lo que supondrá una nueva contribución a la generación sostenible de energía en El Salvador.
El colector de aguas residuales entre la ciudad de San Salvador y la planta atraviesa una región muy accidentada. Se instalará de forma subterránea o mediante puentes para atravesar las quebradas o depresiones.
Planificación de cara al futuro: El equipo de Fichtner presenta alternativas
A la hora de planificar las plantas de tratamiento de aguas residuales y de generación de energía, Fichtner analizó en primer lugar el estudio de factibilidad existente elaborada por CEL, y optimizó el concepto para preparar a continuación los diseños preliminar, básico y detallado para la obtención de permisos en el paso siguiente. Aunque las condiciones marco estaban predeterminadas, en Fichtner pensamos más allá a fin de lograr el mejor resultado; por ejemplo, los expertos en energía hidroeléctrica de Fichtner se dieron cuenta de que la ubicación prevista para la turbina hidráulica no era la ideal. Un punto situado 40 metros río abajo ofrece mejores condiciones para una pequeña central hidroeléctrica, ya que además de ser más accesible promete un rendimiento energético mucho mayor. Así pues, el equipo presentó una propuesta alternativa en el marco de los trabajos de planificación, que la CEL agradeció.
El proyecto avanzó rápidamente, entre otras cosas gracias a la excelente comunicación entre los equipos de expertos de la CEL y Fichtner. Además, gracias en parte al equipo multidisciplinario de Fichtner, se logró desarrollar un diseño integral y optimizado. Mientras tanto, el diseño de la planta lleva varios meses finalizado y Fichtner ha sido contratado para apoyar a la CEL en el proceso de licitación y adjudicación del contrato.
Uniendo fuerzas a través de un proyecto innovador
Proyectos como la planta de tratamiento de aguas residuales y de generación eléctrica de San Salvador requieren un equipo multidisciplinar y una excelente cooperación para lograr un diseño integral optimizado. Los siguientes expertos de Fichtner participaron en el desarrollo de esta iniciativa:
Coordinadores de proyecto
Expertos en colectores de aguas residuales, tratamiento de aguas residuales y aprovechamiento del biogás
Especialistas en hidráulica y energía hidroeléctrica
Expertos en ingeniería estructural e hidráulica
Especialistas en sistemas solares fotovoltaicos
Ingenieros electricistas, automatización, civiles y de estructuristas
Referencia para plantas de tratamiento de aguas residuales en otras regiones del mundo
El concepto de planta combinada de tratamiento de aguas residuales y producción de energía también podría ser muy beneficioso en otras ciudades de El Salvador y en otras regiones del mundo. Debido a los elevados costes energéticos del funcionamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales a menudo se carece de financiación, no sólo para la construcción de la propia planta, sino también para su operación y mantenimiento. Sin embargo, si la generación de energía en la planta de tratamiento de aguas residuales se convierte en una fuente de ingresos por encima de las necesidades energéticas de la propia planta, la situación financiera se vuelve mucho más favorable. En análisis posteriores, Fichtner ha identificado que muchos lugares ofrecen buenas condiciones para una combinación de producción de biogás residual, energía solar fotovoltaica y energía hidroeléctrica. Los ingresos potenciales resultantes podrían interesar tanto a los operadores como a los financiadores de plantas de tratamiento de aguas residuales, como demuestra el proyecto de San Salvador. Los primeros inversores internacionales ya han manifestado su interés por el proyecto. Así pues, este concepto de planta podría mejorar la situación de la contaminación por las aguas residuales en muchos lugares del mundo.
Francisco Mendoza Parissi en su papel de director del proyecto:
«Mis dos tareas principales en el proyecto de la planta de tratamiento de aguas residuales de San Salvador fueron la coordinación y la comunicación. Como mexicano nativo, hablo el idioma oficial de El Salvador, el español, con fluidez. Por lo tanto, me resultaba fácil comunicarme con nuestro cliente, la CEL. Pasé mucho tiempo in situ en contacto directo con el cliente y coordiné desde allí a nuestros equipos multidisciplinares. Esto fue especialmente ventajoso durante la pandemia de Covid, cuando viajar era difícil y entrañaba riesgos adicionales para los implicados.
La colaboración digital entre los equipos de ingeniería, que entonces todavía era inusual, se convirtió rápidamente en rutina. Creo que el diseño bien concebido de la planta es prueba de nuestro eficaz trabajo en equipo tanto interno como con la CEL. Sería un placer para mí supervisar la futura construcción de esta planta combinada de tratamiento de aguas residuales y generación de energía en El Salvador.
En mi opinión, el concepto de la planta de tratamiento de aguas residuales de San Salvador puede servir de referencia en otros lugares a nivel mundial y proporcionar un beneficio que sería reducir la contaminación ambiental y al mismo tiempo, generar electricidad respetuosa con el clima.»
Mayo de 2024
