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Ciclos Combinados

Sistema de Tratamiento de Vertidos (PTE)

NDICE:

1.VERTIDOS.

2. CONTROL DE VERTIDOS.

1.VERTIDOS.

Los efluentes líquidos de una central de ciclo combinado provienen del circuito de refrigeración y de los distintos procesos que se llevan a cabo.

En cuanto al agua de refrigeración, las características del vertido dependen del sistema de refrigeración (circuito abierto o circuito cerrado, con torre de refrigeración) y del origen del agua que se utilice, del mar o dulce.

Las aguas de proceso tienen diversos orígenes: efluentes de purga de caldera, aguas que pueden haber estado en contacto con aceites o combustibles, efluentes de la planta de producción de agua desmineralizada y aguas sanitarias. Normalmente cada uno de estos efluentes es depurado por separado, y una vez que tiene la calidad necesaria, es conducido a una balsa común, en la que se analiza el vertido de aguas de proceso en su conjunto para comprobar que no se supera ninguno de los parámetros establecidos en las diversas normativas de aplicación.

Las aguas de lluvia que se recogen en la superficie ocupada por la central se vierten sin ningún tipo de tratamiento. Únicamente es necesario asegurar que esas aguas no entran en contacto con ningún contaminante (productos químicos, aceites, etc.), y que las conducciones de recogida de aguas pluviales no son utilizadas en ningún caso para el vertido de otros líquidos.

Por último, hay algunas aguas que no son vertidas a los cauces públicos, y que deben ser retiradas por gestores autorizados para su tratamiento. Son las aguas de limpieza del compresor y las aguas de limpieza de la torre de refrigeración, aguas de limpieza de caldera, y en general, cualquier agua que pueda contener contaminantes que no puedan depurarse de forma oportuna. Es conveniente recordar que está absolutamente prohibido alcanzar los límites de concentración de un contaminante por dilución.

1.1  AGUAS DE REFRIGERACIÓN

La mayor parte de las centrales se refrigeran con agua, aunque algunas lo hacen directamente con aire atmosférico utilizando aerocondensadores, que condensan el vapor de escape de la turbina mediante intercambio de calor con el aire atmosférico.

En el resto de las centrales, es el agua el fluido que se utiliza para evacuar el calor no aprovechable para la producción de energía. Esta agua puede tener dos orígenes: el mar o los ríos.

Sea un río o el mar el proveedor del agua de refrigeración, aún existen dos posibilidades, con impactos ambiéntales diferentes: circuito abierto o circuito cerrado.

1) Ciclo abierto: el agua se toma del mar o del río, se impulsa hacia el condensador, produciéndose el intercambio de calor. Así, el vapor se condensa, y el agua de refrigeración registra un incremento térmico de entre tres y ocho grados. Realizada su función, el agua se devuelve al mar. El aspecto medioambiental más significativo de esa agua que se devuelve es el incremento de temperatura. Esto distorsiona el ecosistema existente en el punto de vertido, aunque de una forma muy puntual. El caudal de agua de refrigeración en circuito abierto suele ser importante.

Otro aspecto medioambiental a considerar es la cloración. El agua que se devuelve al mar o al cauce del río no es exactamente igual que el agua que se tomó pues es necesario añadirle un biocida que impida la proliferación de algas o cualquier otro organismo en tuberías o haces tubulares del condensador. El biocida más utilizado, por su economía, es la lejía, en cantidades que oscilan entre 0.2-1 ppm. Periódicamente hay que realizar incrementos  de concentración de lejía de forma brusca. Existen, no obstante otros biocidas usuales, y en ocasiones es necesario recurrir a biocidas específicos u otras sustancias para aumentar la acción del biocida, productos específicos para algas o mejillones. Es necesario controlar pues no sólo el aumento de temperatura, sino la concentración de biocida que acaba en el cauce público, pues se trata de luchar contra la proliferación de organismos en el interior de la planta, no en el medio receptor del vertido

Figura 1. Mejillones en una tubería.

2) Circuito cerrado de refrigeración: este sistema tiene  un impacto medioambiental menor, por los menores caudales implicados. Si en el circuito abierto el agua se toma del cauce público, realiza su función en el condensador y se devuelve, lo que supone el empleo de un caudal de agua de refrigeración elevado, en el caso de circuito cerrado sólo se necesita aportar la cantidad necesaria para reponer  las pérdidas del circuito. Estas pérdidas  son tres: la cantidad que se  evapora, y que es responsable de la refrigeración, las fugas que pueda haber en el circuito y las purgas de la torre necesarias para mantener la concentración de sales en el límite requerido. El efluente que se vierte al cauce público ya no será el agua de refrigeración, sino el agua de purga de la torre. Si la principal característica del agua del circuito abierto era el aumento de la temperatura, en el caso de circuito cerrado ese aspecto medioambiental es casi insignificante, pues en general se devuelve agua a una temperatura similar a la del medio del que se toma. El aspecto medioambiental más importante es el aumento de la concentración de sales, provocado sencillamente porque el agua que se evapora en la torre en agua pura, quedando cualquier sustancia en el agua que queda en la balsa, y por tanto, aumenta su concentración.

Otros aspectos medioambientales a considerar en el efluente de refrigeración en circuito cerrado son la concentración de biocida, la concentración de otros productos químicos que intervengan en el proceso y la variación del pH. Para el biocida, hay que hacer las mismas consideraciones que en el caso anterior. Únicamente hay que constar que por normativa son necesarias unas limpiezas periódicas de la torre para evitar la proliferación de la bacteria denominada legionella, causante de enfermedades respiratorias que pueden incluso provocar la muerte. Las limpiezas de la torre, que se realizan incrementando la concentración del biocida, lejía, han de hacerse respetando los límites de vertido de esa sustancia al medio receptor del efluente.

Otros productos químicos que se añaden al agua de refrigeración en circuito cerrado son los llamados anti-incrustantes y los antioxidantes, que tratan de proteger la instalación de depósitos que pudieran obstruir conductos y tratan de evitar la oxidación de metales. Las fichas de seguridad de estos productos indican su composición y como pueden afectar al medioambiente, aunque en general suele tratarse de productos poco agresivos. Su función, además, se ve afectada por el pH del agua de refrigeración, por lo que habitualmente es necesario modificarlo, normalmente disminuyéndolo con la adición de ácido sulfúrico. El control del pH del agua del vertido de purga de torre se hace también necesario, para asegurar que no se va a afectar el medio receptor.

1.2  AGUAS DE PROCESO

Después del agua de refrigeración, las aguas de purgas de calderas suponen el segundo caudal efluente por cantidad. La necesidad de purgar las calderas proviene del aumento de concentración de sales en la fase líquida. Estas sales pueden ser arrastradas por el vapor y provocar diversos daños en la caldera, en el ciclo agua-vapor o en la turbina de vapor. Por ello, es necesario realizar purgas continuas y discontinuas en calderines y en diversos puntos de la instalación, para mantener controlada la concentración de sales.

El agua que se adiciona a la caldera es un agua desmineralizada, de extraordinaria pureza, pero a la que se añaden una serie de sustancias para controlar el pH y el contenido en oxígeno disuelto en la fase líquida. Para el control de pH se suele adicionar amoniaco y fosfatos, que actúan como regulador en la fase vapor y en la fase líquida. Para el control del oxígeno disuelto se adiciona hidracina, aunque este producto se está sustituyendo por otros ante la sospecha de que es cancerígeno. Por tanto, el agua de purgas contendrá amoniaco, fosfatos e hidracina. El vertido incontrolado de hidracina provocaría una disminución del oxígeno disuelto en el medio receptor, que afectaría su ecosistema. Los fosfatos son un poderoso abono, que harían aumentar la flora en las orillas del cauce o fomentarían la proliferación de algas. El amoniaco es un biocida. Por ello, es necesario controlar la concentración final de cada un de estas sustancias para asegurar que cumplen los límites marcados por las diferentes normativas.

En menor cantidad pero de cierta toxicidad es el agua que ha podido estar en contacto con aceites y combustibles. Esta agua ha de ser depurada previamente en depuradoras específicas que faciliten la separación entres las dos fases líquidas. En general, están basadas en la diferencia de densidad. El aceite que puedan contener ha de ser retirado de estas depuradoras por un gestor autorizado para su posterior tratamiento. Aguas que han podido estar en contacto con aceites son todas las aguas de vertidos ocasionales y accidentales que se recogen en las naves que alojan los trenes de potencia, en los talleres, y en general, en cualquier zona que tenga equipos que trabajen con aceite. Estas zonas deben estar dotadas de un sistema de drenajes que conduzca las aguas recogidas en cualquier derrame hacia las depuradoras que separarán agua y aceites.

Las aguas procedentes de la planta de tratamiento de agua son salmueras y aguas de lavado de resinas de intercambio iónico. Las primeras no tienen ningún contaminante, y su aspecto medioambiental es que tienen una concentración mayor en sales minerales. Normalmente se envían sin depurar a la balsa que contiene el resto de las aguas del proceso, ya que la dilución anulará su único aspecto medioambiental. Las aguas procedentes de la regeneración de las resinas de intercambio iónico, también las resinas catiónicas, e hidróxido sódico, utilizando para la regeneración de las resinas aniónicas. Su aspecto medioambiental es el pH, que puede ser ácido o básico, dependiendo de que se haya empleado mayor o menor cantidad de ácido sulfúrico e hidróxido sódico. Estas aguas se conducen a una balsa de neutralización, donde se ajusta su pH, y se envían a la balsa donde confluyen los diferentes efluentes de proceso.

Las aguas sanitarias procedentes de los edificios de oficinas o de cualquier otra zona dotada de servicios deben conducirse a una depuradora específica. Son pequeñas depuradoras, muy conocidas y estudiadas, que no ofrecen ninguna complicación si están correctamente operadas y mantenidas.

1.3  AGUAS DE LLUVIA

Para evitar que el agua procedente de la lluvia se acumule en lugares inadecuados es necesario, en cualquier instalación industrial, canalizar esta agua y verterla a un cauce público, que puede ser la red de alcantarillado de la zona, un cauce cercano, o bien verterse junto a las aguas de refrigeración o proceso.

Esta agua,  si no están contaminadas por ningún tipo de sustancia con la que se hayan podido mezclarse, suelen verterse sin sufrir ningún proceso de depuración.

1.4  OTRAS AGUAS DE DIFERENTES PROCESOS OCASIONALES

En determinados procesos se generan otras aguas residuales que no son vertidas a cauces públicos, sino que son retiradas por un gestor autorizado de residuos en camiones cisterna.

Uno de estos procesos es el lavado del compresor de la turbina de gas. A pesar de los filtros de admisión que tiene la turbina para el aire que llega al compresor, éste termina ensuciándose y haciendo perder rendimiento a la turbina, por el rozamiento adicional que sufre el aire antes de llegar a la cámara de combustión. El compresor, por ello, debe ser lavado periódicamente para recuperar ese rendimiento perdido en el proceso de ensuciamiento. Existen dos tipos de lavado:

1) On-line: con la turbina en marcha,  y en los que el agua de lavado termina evaporándose y es conducido hasta la chimenea junto con el resto de los gases de escape.

2)  Off-line: con la turbina de gas parada y fría. El agua utilizada en este lavado, contaminado con los restos del detergente utilizado y con la suciedad eliminada de los álabes del compresor de la turbina debe ser almacenada en un contenedor adecuado y entregada a un gestor autorizado, para su tratamiento.

Otro proceso en el que es necesario retirar el agua resultante es en la limpieza de las diferentes balsas de la planta (balsa de torres, balsa de aguas de procesos, balsa de neutralización). Los residuos sólidos y el agua de la limpieza no pueden ser vertidos incontroladamente y deben ser retirados por un gestor autorizado.

Otro proceso que implica el vertido de gran cantidad de agua que no cumple las condiciones de vertido es el agua procedente de la limpieza de caldera. Ocasionalmente, después de una reparación, o tras un periodo de parada de planta en el que se ha hecho una conservación húmeda de la caldera, se genera una gran cantidad de agua que supera los límites de vertido en lo referente a amoniaco e hidracina. El amoniaco puede ser neutralizado y la hidracina puede ser reducida a nitrógeno y agua, pero las aguas procedentes de la conservación húmeda de caldera no pueden verterse directamente, y debe ser comprobada su composición antes de proceder al vertido.

2. CONTROL DE VERTIDOS.

Figura 2. Tubo emisario para la captación o vertido de agua de alimentación.

Podemos distinguir entre los controles que se realizan dentro de la planta, esto es, antes del vertido, y los controles que se realizan fuera de la planta, en el medio receptor.

Respecto a los vertidos de refrigeración antes del vertido se controla y se registra el caudal, el pH, la conductividad (como medida indirecta de la salinidad) y la concentración de cloro libre.

Respecto a los vertidos de proceso, hay que tener en cuenta la prohibición de alcanzar los límites de concentración impuestos a los distintos contaminantes por dilución. Como cada uno de los  efluentes de proceso tiene características y composición diferentes, si todos ellos se conducen a una balsa común y se analiza el contenido de esta balsa, unos efluentes, realmente influentes en la balsa, estarían diluyendo a otros. Por ello, cada uno de los vertidos debe ser analizado, controlado y registrado por separado, con independencia de que se viertan a una balsa común o no.

El medio receptor, esto es, el mar o el río en el que se realice el vertido, debe ser controlado también periódicamente. Para ello, se analiza la influencia del vertido en varios puntos situados a cierta distancia del punto de salida, y se contrasta con un punto situado en una zona no influida por el vertido, aguas arriba en el caso de un río, o a varios kilómetros en el caso del mar. Además de la salinidad, temperatura, cloro y pH hay que controlar cómo se ve afectado el fondo del cauce y la flora y fauna de éste.

En cuanto a los vertidos de aguas pluviales, en general no tienen ningún tipo de control, al tratarse de aguas que no están afectadas por el proceso.

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