Cómo influye la altitud en el diseño de la aireación y la selección de las soplantes

La eficiencia del proceso biológico en una estación depuradora de aguas residuales (EDAR) depende en gran medida del correcto diseño del sistema de aireación. En este artículo abordamos un factor frecuentemente subestimado: la altitud del emplazamiento.

La presión atmosférica, que disminuye con la altitud, influye directamente en la solubilidad del oxígeno, la transferencia al licor mezcla y el rendimiento real de las soplantes. Ignorar este aspecto puede llevar a problemas operativos, sobredimensionamiento energético o incluso fallos prematuros de equipos.

Analizamos aquí cómo tener en cuenta la altitud en el cálculo de caudales, la elección de soplantes y el dimensionamiento general del sistema, con fórmulas prácticas y recomendaciones útiles para el diseño y operación de EDARs en altitud.

¿Cómo afecta la altitud a la solubilidad del oxígeno en agua?

El proceso de aireación consiste en transferir oxígeno desde el aire al licor mezcla. Esta transferencia depende de múltiples factores:

• Solubilidad del oxígeno en el agua.
• Presión parcial de oxígeno en la fase gaseosa.
• Tipo de difusor y condiciones hidráulicas.
• Temperatura y salinidad del medio.

Presión atmosférica y solubilidad

A medida que aumenta la altitud, la presión atmosférica disminuye, y con ella la solubilidad del oxígeno en agua. Esto implica que, para lograr el mismo suministro de oxígeno disuelto, será necesario aumentar el caudal de aire introducido.

Altitud (msnm)	Presión atm. (atm)	Reducción de solubilidad O₂ (%)
0	1,00	0%
500	0,94	~6%
1000	0,89	~11%
1500	0,84	~16%
2000	0,79	~21%

Cálculo del factor de corrección por altitud

Para ajustar los requerimientos de oxígeno en altura, se puede emplear un factor de corrección de la presión atmosférica:

Fp = 1 / P_atm = 1 / (1 – 1.16 × 10⁻⁴ · h)

Donde:
– Fp: factor de corrección.
– P_atm: presión atmosférica relativa (atm).
– h: altitud en metros sobre el nivel del mar.

Este factor se aplica al cálculo del SOTR (tasa de transferencia de oxígeno en condiciones estándar) para obtener el OTR real.

Ejemplo práctico: Una EDAR situada a 1.000 m.s.n.m. tendrá un factor de corrección de aproximadamente 1,12. Es decir, se necesitará un 12% más de aire para suministrar la misma masa de oxígeno que a nivel del mar.

Consideraciones en la selección de soplantes en zonas de altitud elevada

Efecto sobre el caudal másico

A una misma velocidad de soplante (caudal volumétrico en Nm³/h), el caudal másico (kg/h) será menor si la densidad del aire disminuye.

Q_real = Q_nominal · (ρ_std / ρ_site)

Esto puede obligar a:
– Seleccionar soplantes más grandes o en paralelo.
– Ajustar los equipos a una mayor frecuencia de trabajo.
– Recalcular el punto de trabajo para evitar sobrecarga.

Presión de descarga y relación de compresión

A mayor altitud, la presión absoluta de entrada a la soplante disminuye, lo que aumenta la relación de compresión necesaria para alcanzar una presión manométrica determinada:

r = (P_atm + P_man) / P_atm

Esto incrementa:
– La potencia absorbida.
– El calentamiento del aire comprimido.
– El desgaste de componentes internos si no se prevé en diseño.

Recomendaciones prácticas para el diseño

Cuando se diseña un sistema de aireación para una EDAR situada en altitud, es imprescindible tener en cuenta:

– Determinar la altitud real y calcular la presión atmosférica local.
– Aplicar factores de corrección en los cálculos de transferencia de oxígeno.
– Ajustar el caudal de aire requerido (Nm³/h) para compensar la menor densidad.
– Consultar con fabricantes si las soplantes seleccionadas pueden operar eficientemente a esa altitud.
– Verificar que los sistemas de control automático (como sondas de oxígeno disuelto + VFDs) están calibrados para las condiciones del sitio.
– En algunos casos, considerar sobre dimensionar los difusores o incluir sistemas de compensación.