El tamizado, también conocido como cribado, constituye la etapa inicial y fundamental en el tratamiento de aguas superficiales y residuales. Su propósito primordial es salvaguardar las infraestructuras posteriores de la planta de tratamiento, protegiéndolas de objetos voluminosos que podrían causar obstrucciones y daños significativos en las unidades de proceso subsiguientes. Asimismo, permite la separación y remoción eficiente de materia gruesa transportada por el agua, cuya presencia podría mermar la efectividad de tratamientos posteriores o complicar su implementación. La eficacia de esta operación está intrínsecamente ligada al espaciamiento de las barras de las cribas, clasificándose en:
- Pantalla fina: Para espaciamientos inferiores a 10 milímetros.
- Pantalla media: Para espaciamientos entre 10 y 40 milímetros.
- Pantalla gruesa: Para espaciamientos superiores a 40 milímetros.
Generalmente, una pantalla fina es precedida por una operación de tamizado preliminar con fines de protección.
El Mecanismo y la Evolución del Tamizado
El tamizado se define como una técnica de separación física que emplea una malla o tamiz para clasificar y separar partículas sólidas suspendidas en un líquido. Este proceso, fundamental en el tratamiento de aguas residuales, permite eliminar sólidos de diversos tamaños y formas que podrían afectar negativamente el funcionamiento de las plantas de tratamiento y el ecosistema. A diferencia de otros métodos de filtración, el tamizado se enfoca en la retención de sólidos gruesos mediante la dimensión de las aberturas de la malla.
El funcionamiento del tamizado se basa en un principio simple: separar las partículas sólidas del agua mediante una malla o tamiz con aberturas de tamaño específico que permiten el paso del agua y retienen los sólidos de mayor tamaño. El proceso se puede dividir en tres etapas:
- Preparación: El agua residual se acondiciona para optimizar el proceso, pudiendo incluir operaciones como la desbaste para eliminar los sólidos más grandes y la homogenización para asegurar una distribución uniforme de las partículas.
- Tamizado: El agua pretratada se pasa a través del tamiz. Las partículas sólidas con un diámetro mayor que las aberturas del tamiz quedan retenidas, mientras que el agua y los sólidos más pequeños pasan a través de la malla.
- Limpieza: Los sólidos retenidos en el tamiz se eliminan para su posterior tratamiento o disposición final. El tamiz se limpia para asegurar un funcionamiento eficiente en el siguiente ciclo.
La operación de tamizado puede ser llevada a cabo por una pantalla limpiada manualmente, la cual suele ser de gran tamaño para reducir la frecuencia de las operaciones de recolección. No obstante, se prefiere el uso de pantallas automáticamente limpiadas, especialmente en casos de altos caudales de agua con un elevado contenido de sólidos. Las pantallas automáticas de barra suelen estar protegidas por una pantalla preliminar robusta, que también debe contar con sistemas de limpieza automáticos en instalaciones grandes o cuando el agua a tratar contiene un alto volumen de materia gruesa.
Para minimizar las operaciones manuales, los procedimientos de tamizado se han automatizado progresivamente, incluso en instalaciones pequeñas. La automatización es crucial en situaciones donde grandes cantidades de materia llegan a la planta de forma repentina, pudiendo saturar la pantalla de barra y obstruirla completamente en pocos minutos. Las pantallas finas, en particular, deben ser automatizadas.
La basura recogida se almacena en un recipiente de capacidad determinada, calculado en función de la frecuencia aceptable de las operaciones y la disposición de la basura.
Parámetros Clave y Tipos de Cribas
El espaciamiento de las barras de las cribas varía según el tipo de agua a tratar:
- Aguas superficiales: Generalmente entre 20 y 40 milímetros (en dirección contracorriente del tamiz).
- Aguas residuales municipales: De 15 a 30 milímetros. Sin embargo, en contra de la corriente a filtrar y/o de laminillas que se colocan en el proceso, puede ser necesaria una tamización fina. Para el lodo, si es necesario, el espaciamiento es de 10 milímetros o menos.
- Efluentes industriales: Especialmente los de la industria agroalimentaria, pueden requerir barreras de tamización fina o, en ocasiones, tamización media seguida de filtrado.
Talla-Atascamiento Hidráulico y Velocidades de Flujo
Bajo circunstancias normales, la velocidad del flujo a través de las barras de la pantalla debe ser suficiente para que la materia se adhiera a la pantalla sin generar una pérdida de carga excesiva o una obstrucción completa de las barras, permitiendo que la materia sea arrastrada por el flujo. Las velocidades de cruce normalmente aceptables entre las barras oscilan entre 0,6 y 1,0 m/s, y entre 1,2 y 1,4 m/s en el flujo máximo de agua. Estas velocidades se aplican al área de la pantalla no obstruida por las barras. El grado de obstrucción depende de la calidad del agua y del sistema utilizado para recuperar la basura de la pantalla de barra. Para pantallas automáticas, la obstrucción de las barras puede variar entre el 10% (aguas superficiales) y el 30% (aguas residuales con contenido de sólidos de colmatación). Para pantallas de barra limpiadas manualmente, el área de la pantalla sumergida de la barra debe ser mayor para evitar limpiezas frecuentes.
Control Automático y Protección de las Pantallas de Barra
Los sistemas de limpieza de las pantallas de barra suelen funcionar de manera intermitente y pueden ser controlados de tres maneras:
a) Por un sistema cíclico con frecuencias y duraciones de tiempo controlables (de 1 minuto a 1 hora de frecuencia, y de 1 a 15 minutos de duración).b) Por un indicador de pérdida de carga diferencial.c) Por una combinación de ambos sistemas.
Cuando la pantalla de barra se sitúa aguas abajo de una estación de bombeo, el mecanismo de control puede conectarse al sistema de encendido de las bombas, con un temporizador incorporado para mantener la pantalla en operación de 1 a 30 minutos.
Las pantallas automáticas de barra deben estar equipadas con un limitador de par de torsión para prevenir daños al equipo en caso de sobrecarga o bloqueo. Normalmente, el intercambio de las pantallas de barra de limpieza, tanto curvadas como rectas, incluye un dispositivo para asegurar que el rastrillo se mueva automáticamente a un punto fuera del área de pantalla, evitando que toque al inicio.
Diversos Tipos de Pantallas y su Aplicación
Existen múltiples diseños de pantallas, cada uno adaptado a necesidades específicas de tratamiento:
Pantalla Parabólica
Este tipo de pantalla se caracteriza por su forma parabólica, que facilita el flujo y la acumulación de sólidos en la parte inferior para su posterior remoción.
Pantalla Curvada
Este diseño de barrera de pantalla hidráulica se utiliza para asegurar una operación cinemática sencilla. Las aguas residuales fluyen a través de la pantalla curvada, acercándose por el lado aguas arriba y saliendo por el lado aguas abajo. La pantalla es rastrillada periódicamente por un peine mecanizado que se activa mediante interruptores o un reloj de tiempo. Los sólidos recolectados por el cepillo móvil son limpiados por una cuchilla en la parte superior del peine, cayendo sobre una placa deslizante que los transporta a un contenedor, cinta transportadora o tubería.
Componentes típicos de una pantalla curvada:
- Estante de marco rígido con barrera de dos pantallas.
- Marco móvil.
- Marco con gato móvil.
- Carro del rastrillo.
- Gato de elevación.
- Eyector.
- Gabinete eléctrico.
- Cubiertas enrejadas.
- Unidad hidráulica.
Planta Para Tratamiento De Aguas Residuales Modular En Concreto Armado (Bioblock)
Pantalla Inclinada de Barra
En la operación de una pantalla inclinada de barra, el agua residual fluye a través de la pantalla desde la parte superior, pasando a la parte inferior del canal. La barrera es periódicamente rascada por un sistema de cepillado mecanizado, activado por un nivel de encendedores montado en el canal de flujo o por un reloj de tiempo. Una cuchilla en la parte superior del cepillo mueve las barreras recolectadas. Los peines móviles se suspenden entre dos cadenas laterales sin fin, impulsadas por un eje principal y piñones. El motor del engranaje y el sistema de peine móvil están protegidos contra daños causados por saltos y sobrecarga mediante un sistema de microencendido. Las investigaciones (sólidos recogidos) quitadas por la cuchilla caen sobre una placa que transporta las barreras hacia un contenedor situado más abajo.
Pantalla Radial de Barra
Las características y operación de la pantalla radial de barra son similares a las de la pantalla curvada. El mecanismo de arrastre es más simple para instalaciones pequeñas y puede retirar una mayor cantidad de sólidos debido a dos limpiezas por revolución.
Pantalla de Paso
Las pantallas de paso se han popularizado por su capacidad para eliminar sólidos más pequeños que las pantallas de tipo barrera.
Pantalla Inclinada de Tipo de Cepillo
Estas unidades son pantallas inclinadas con un sistema rotatorio de limpieza de correa tipo cepillo, favorecido por algunos clientes en lugar de la pantalla de paso.
Pantalla Estática
Estos dispositivos están diseñados para flujos más pequeños y requieren limpieza manual. Pueden ser de tipo barrera inclinada o de tamiz curvado estático parabólico, siendo estos últimos capaces de eliminar sólidos de hasta 0.5 mm.
Manejo de los Sólidos Recogidos
El creciente volumen de objetos punzantes arrastrados, como jeringuillas, ha elevado el perfil del equipo de manejo mecánico de las pantallas en la estrategia de diseño de procesos. Equipos como procesos de desecación, transportadores sin eje y unidades de empaquetamiento están disponibles para gestionar estos residuos.
La siguiente tabla resume las características de varios tipos de pantallas de barrera y sus sistemas de limpieza:
| Tipo de pantalla de barrera | Limpieza | Profundidad del canal (m) | Anchura del canal (m) | Espaciamiento de la barrera (mm) | Grueso de la barrera (mm) | Altura de la disposición (m) | Profundidad del agua (m) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Investigación media | |||||||
| Tipo curvado de la pantalla GDH de la barrera | Continua | 0,75 a 1,75 | 0,5 a 1,6 | 10 a 40 | 10 | 0 | 0,50 a 1,5 |
| Tipo hidráulico de la pantalla GDH de la barrera de recto | Recíproca | 0,75 a 2,80 | 0,6 a 1,2 | 10 a 40 | 10 | 0 a 1,2 | 0,50 a 1,5 |
| Tipo recto de la pantalla GDC de la barrera de cable | Recíproca | 2,00 a 10,0 | 0,1 a 2,6 | 10 a 40 | 10 | 0,65 y 1,2 | 1,5 a 9,5 |
| Pantalla de la barrera de estante y de piñón | Recíproca | 1,50 a 5,00 | 0,6 a 2,0 | 12 a 80 | 0,65 y 1,3 | ||
| Pantalla de la barrera de gancho agarrador | Recíproca | 2,50 a 10,0 | 1,5 a 10 | 12 a 100 | |||
| Investigación fina | |||||||
| Tipo curvado multa de la pantalla GFC de la barrera | Continua | 0,75 a 1,75 | 0,5 a 1,6 | 1 a 10 | 0 | 0,50 a 1,5 | |
| Tipo recto fino de la pantalla GFD de la barrera | Continua | 2,0 a 10,0 | 1,0 a 2,6 | 1 a 10 | 0,85 y 1,2 | 1,5 a 9,5 | |
| Pantalla móvil sin fin de la barrera | Continua | 0,6 a 15,0 | 0,3 a 4,0 | 1 a 15 | 0 a 1,2 | 0,4 a 14,5 |
El tamizado es un proceso simple pero efectivo que actúa como la primera línea de defensa en el tratamiento de aguas residuales. Su capacidad para eliminar sólidos gruesos protege los equipos, facilita los procesos posteriores y reduce el impacto ambiental, convirtiéndolo en una herramienta indispensable para la gestión eficiente del agua en el sector industrial.
Beneficios del Tamizado en Aguas Industriales
El tamizado, o cribado, se destaca como una herramienta fundamental en la gestión eficiente del agua en el sector industrial. Este paso implica la identificación de los contaminantes presentes y la determinación de las características físicas y químicas del agua.
Acondicionamiento Preliminar
Una vez conocidas las propiedades del agua, se lleva a cabo un acondicionamiento preliminar. Esto puede incluir la eliminación de grandes objetos o residuos flotantes que podrían obstruir o dañar los equipos de tamizado. En algunos casos, es necesario ajustar el pH y la temperatura del agua para optimizar el rendimiento del tamizado, utilizando productos químicos específicos y sistemas de control de temperatura.
Ejecución del Proceso de Tamizado
Basándose en el análisis previo, se eligen cuidadosamente los tamices adecuados con mallas de tamaño específico. Los tamices se instalan en equipos diseñados para el tamizado, asegurando una disposición que permita un flujo constante de agua a través de ellos, evitando obstrucciones. El agua preparada se dirige hacia los tamices, donde las partículas de mayor tamaño quedan atrapadas en las mallas, mientras que el agua más limpia atraviesa los tamices y se recoge para su tratamiento adicional.
Post-tratamiento del Agua Tamizada
Después del tamizado, se procede al retiro de los residuos acumulados en los tamices, un paso esencial para mantener la eficiencia del proceso y prevenir obstrucciones futuras. Dependiendo de la calidad requerida del agua final, se pueden aplicar tratamientos adicionales, como la desinfección o la corrección de pH. Se implementa un sistema de monitoreo continuo para asegurar la consistencia en la calidad del agua tamizada.
Principales Contaminantes y Consideraciones de Malla
El tamizado se destaca en la eliminación efectiva de sólidos suspendidos, incluyendo partículas orgánicas e inorgánicas presentes en el agua industrial, así como residuos de procesos industriales como restos de productos químicos y fibras. Es especialmente eficiente en la eliminación de partículas de gran tamaño, como sedimentos.
La elección adecuada del tamaño de malla es esencial. Un tamiz con malla más fina retendrá partículas más pequeñas, pero puede aumentar la posibilidad de obstrucciones. Tamices con mallas más grandes permiten un flujo de agua más rápido pero pueden dejar pasar partículas más grandes. La eficacia del tamizado se equilibra considerando el tamaño óptimo de malla. La variabilidad en el tamaño de malla permite adaptar el proceso según las necesidades específicas de cada aplicación.
El tamizado se adapta a diversas industrias, incluyendo la alimentaria, química, farmacéutica y manufacturera, demostrando su versatilidad. Aunque es ampliamente aplicable, la viabilidad del tamizado puede depender de la naturaleza y concentración de los contaminantes presentes en el agua de cada industria.
El tamizado consiste en una filtración más fina que se utiliza en numerosos campos del tratamiento de agua. Un aspecto importante en la selección de los tamices es su capacidad de filtración, eficiencia en la extracción de sólidos y la pérdida de carga que producen, que oscila entre 0,25m y 0,50m normalmente, en función del tipo de tamiz y paso establecido.
Entre los diversos tipos de tamices se encuentran los tamices estáticos, caracterizados por tener una rejilla de acero inoxidable constituida por malla sinusoidal o barras horizontales rectas de perfil triangular, y los tamices autolimpiantes de pantalla continua, de tipo vertical y continuo. También existen filtros para tomas de agua, utilizados en ríos, lagos o embalses, y filtros textiles para tratamiento terciario, una técnica común para aguas residuales urbanas e industriales.