Influencia del porcentaje de sólidos volátiles en la deshidratación de fangos

En los procesos de deshidratación mecánica de fangos biológicos mediante tornillo deshidratador, el rendimiento del sistema suele evaluarse en términos de sequedad final (% de materia seca), consumo específico de polímero, calidad del filtrado y estabilidad operativa.

Cuando la sequedad obtenida es inferior a los valores inicialmente estimados en la fase de diseño, la primera reacción suele ser revisar el tipo de polielectrolito, su dosificación o los parámetros de operación del equipo. Sin embargo, en determinadas situaciones el factor limitante no es el tornillo ni el polímero, sino la propia naturaleza del fango, y especialmente su porcentaje de sólidos volátiles.

Comprender este parámetro resulta clave para realizar un diagnóstico técnico adecuado.

Sólidos volátiles y comportamiento estructural del fango

Los sólidos totales del fango (ST) se dividen en:

• Sólidos volátiles (SV) → fracción orgánica
• Sólidos fijos (SF) → fracción mineral o inorgánica

El porcentaje de sólidos volátiles se expresa como:

En fangos biológicos urbanos estabilizados, los valores habituales se sitúan entre 60–70 %. Sin embargo, en determinadas configuraciones operativas o condiciones de proceso pueden superarse ampliamente estos valores.

Un alto contenido en volátiles implica:

• Mayor proporción de biomasa activa o poco estabilizada
• Estructura coloidal altamente compresible
• Elevada capacidad de retención de agua
• Mayor fracción de agua ligada frente a agua libre

Este último aspecto es determinante. La deshidratación mecánica actúa principalmente sobre el agua libre y parcialmente intersticial. Cuando la mayor parte del agua se encuentra asociada estructuralmente a la matriz orgánica, su extracción se vuelve considerablemente más difícil.

Por ello, en fangos con porcentajes elevados de volátiles, la torta final puede presentar buena consistencia superficial y, sin embargo, mantener una humedad elevada difícil de reducir mediante mayor presión o más tiempo de residencia.

Influencia en la floculación y en el rendimiento del tornillo

El contenido en volátiles no solo afecta a la retención de agua, sino también a la interacción con el polielectrolito.

En fangos altamente orgánicos es habitual observar:

• Formación de flóculos más compresibles
• Mayor tendencia a estructuras viscosas
• Sensibilidad a la sobredosificación

Un flóculo excesivamente grande no garantiza mayor sequedad. De hecho, en muchos casos, flóculos medianos, estructuralmente firmes y con buena resistencia mecánica, favorecen mejor drenaje que agregados de gran tamaño, pero blandos.

Asimismo, el exceso de polímero puede generar una película gelificada que reduce el escurrido inicial y empeora el rendimiento global.

En estos escenarios, el tornillo puede estar funcionando dentro de sus parámetros normales —presión adecuada, velocidad correcta, estabilidad hidráulica— y aun así no superarse determinados valores de sequedad. Esto no indica necesariamente un problema mecánico, sino una limitación estructural asociada a la naturaleza del fango.

De forma orientativa, puede observarse la siguiente tendencia en tornillos aplicados a fangos biológicos:

• 60–70 % SV → sequedades habituales de 18–22 % MS
• 70–80 % SV → sequedades de 15–18 % MS
• 80 % SV → sequedades frecuentemente limitadas a 12–15 % MS

Aunque estos valores dependen del proceso y del equipo, la relación inversa entre porcentaje de volátiles y sequedad alcanzable es consistente.

Enfoque técnico para la mejora del rendimiento

Cuando el análisis confirma que el porcentaje de sólidos volátiles es elevado, la mejora sostenible del rendimiento no puede basarse exclusivamente en ajustes mecánicos o en incrementos de polímero. Es necesario actuar sobre el proceso global.

Entre las estrategias técnicas más relevantes se encuentran:

• Optimización de la edad del fango (SRT): aumentar el tiempo de retención de sólidos en el reactor biológico favorece la respiración endógena y reduce progresivamente la fracción orgánica biodegradable, disminuyendo el porcentaje de volátiles.

• Mejora del espesamiento previo: un mayor tiempo de permanencia en espesadores puede contribuir a homogeneizar el fango y facilitar procesos adicionales de estabilización, siempre bajo control operativo.

En definitiva, cuando el límite viene impuesto por el alto contenido en volátiles, la solución debe abordarse aguas arriba del equipo de deshidratación.

Influencia de la temperatura en la deshidratabilidad del fango

La temperatura es un factor que puede modular el rendimiento de la deshidratación, tanto desde el punto de vista biológico como físico.

Por un lado, temperaturas bajas en el reactor biológico reducen la actividad microbiológica y la respiración endógena, lo que puede favorecer un mayor contenido en sólidos volátiles. Esto implica una mayor proporción de materia orgánica activa y, por tanto, mayor retención estructural de agua en la torta.

Por otro lado, la temperatura del fango en el momento de la deshidratación influye en su viscosidad. A menor temperatura:

• Aumenta la viscosidad del lodo.
• Disminuye la movilidad del agua intersticial.
• Se reduce la velocidad de drenaje inicial.

Como consecuencia, es habitual observar en invierno menores sequedades y mayor consumo específico de polímero, incluso manteniéndose constantes el equipo y los parámetros operativos.

No obstante, la temperatura actúa como factor modulador. Cuando el contenido en volátiles es elevado, el condicionante estructural del fango sigue siendo el elemento determinante en la limitación de la sequedad máxima alcanzable.

Conclusión

El porcentaje de sólidos volátiles es uno de los parámetros más determinantes en la deshidratación mecánica de fangos mediante tornillos deshidratadores.

Cuando esta fracción orgánica es elevada:

• Aumenta la retención de agua ligada.
• Se limita la eficacia del polímero.
• Disminuye la sequedad máxima alcanzable.
• El equipo puede operar correctamente sin lograr mejoras adicionales.

Comprender esta relación permite realizar diagnósticos más precisos, evitar sobredosificaciones innecesarias y enfocar los esfuerzos de optimización en el proceso biológico y en la estabilización del fango.

En deshidratación, no todo es una cuestión de equipo o reactivo: la estructura del fango es, en muchos casos, el verdadero factor limitante.