Energía, materiales y comparación económica

Definir qué se consume y qué se compara

El balance de recursos convierte una propuesta de tratamiento en una operación evaluable. Su primera decisión no es el precio eléctrico, sino la frontera: qué equipos, horarios, volúmenes y residuos se incluyen. El consumo del módulo no es necesariamente el consumo del tren; el consumo del tren tampoco coincide siempre con el incremento atribuible a incorporarlo en una instalación existente. Mezclar estas fronteras puede producir un ahorro aparente aunque cada lectura individual sea correcta.

Para el método comercial propietario Aguas SB T1, el cálculo preliminar utiliza los valores declarados de T1 2.3. Estos valores permiten reproducir una estimación, pero no sustituyen la submedición de una campaña. La comparación debe conservar el mismo volumen útil tratado y una calidad final comparable. Reducir gasto a costa de incumplir el objetivo de tratamiento no constituye una mejora energética del servicio prestado.

De potencia a energía específica

Si la potencia es constante, E=P*t, con P en kW, t en h y E en kWh. Si cambia durante el funcionamiento, E=integral(P(t) dt); un contador integrador evita sustituir una carga variable por una lectura puntual. Para varios consumidores, se suman energías de intervalos equivalentes y se divide entre el volumen neto realmente tratado, no entre el volumen que ha pasado repetidas veces por la bomba.

En módulos iguales, con caudal q y exposición c=n*q*t/V, resulta E/V=n*P*t/V=(P/q)*c. La cancelación de n y t es algebraica, no una afirmación de que cualquier montaje tenga idéntico rendimiento o potencia real. Requiere que q y P correspondan a la condición operada y que no existan consumos adicionales omitidos. En series hidráulicas, c puede contar contactos con unidades; debe mantenerse esa definición al interpretar el resultado.

La última columna corresponde a una unidad de c. No es una clasificación universal de eficiencia: los equipos deben compararse también por exposición realizable, calidad obtenida, capacidad y auxiliares. Una máquina mayor puede tener menor cociente nominal y ser inadecuada para el horario o caudal requerido.

Ejemplo 1: estimación y lectura de contador

Para cuatro vueltas, el cálculo declarado da 0,5133, 0,3233 y 0,2567 kWh/m3, respectivamente. Son resultados aritméticos del modelo, no medidas nuevas de eficacia ni de consumo real. En un escenario sintético de 10 m3 con T1-16 y c=4, el tiempo equivalente es t=4*10/15=2,6667 h; la energía estimada es 1,925*2,6667=5,1333 kWh.

Supóngase, únicamente para ilustrar la frontera, que un auxiliar independiente consume 0,25 kW durante ese intervalo. Añadiría 0,6667 kWh, y el total sintético sería 5,8 kWh, equivalente a 0,58 kWh/m3. Antes de sumarlo en un proyecto real debe comprobarse que no esté ya incluido en la potencia declarada. La duplicación de consumos y su omisión son errores simétricos.

El miniprotocolo de verificación registra contador inicial y final, volumen neto, arranques, paradas y estado de cada auxiliar. Una segunda columna conserva la estimación nominal. La diferencia entre ambas no se corrige silenciosamente: se investiga si procede de horario, carga, caudal, rendimiento eléctrico o frontera. En corriente continua se mide tensión y corriente del circuito correspondiente; no se multiplica esa corriente por la tensión alterna de alimentación.

Qué significa energía por kilogramo retirado

Con concentración en mg/L y volumen en m3, la masa equivalente retirada de una fase acuosa cerrada es delta_m=V*(Cin-Cout)/1000, en kg. La energía específica másica es SEC=E/delta_m. Si existen entradas, purgas o cambios de volumen, se reemplaza esa diferencia por un balance de cargas. El denominador debe nombrarse: kg de DQO equivalente retirados del agua, kg de nitrógeno retirados o kg de sólidos separados no son intercambiables.

Cuando la diferencia de concentración se aproxima a la incertidumbre analítica, SEC puede resultar inestable. Una pequeña variación del denominador produce grandes cambios del cociente. En ese dominio conviene informar energía por volumen y la diferencia de carga con su incertidumbre, evitando presentar un cociente espectacular como propiedad del equipo. Una retirada negativa tampoco se transforma en cero antes de examinar el balance.

Ahorro bruto, ahorro neto y orden del tren

El ahorro bruto energético es el consumo evitado en una operación de referencia. El neto resta los consumos añadidos: Sneto=Eevitada-Eadicional. Ambos deben conservar su signo y compartir horizonte temporal. Un ahorro bruto positivo puede coexistir con un neto negativo. El valor energético evitado tampoco equivale automáticamente al ahorro de factura, que depende de términos fijos, potencia contratada, precios horarios y otros conceptos del contrato.

Si T1 precede al tratamiento biológico, una reducción de carga susceptible puede cambiar la demanda de aireación, pero el ahorro depende de la respuesta real de soplantes y controles. Mínimos de mezcla, mantenimiento de oxígeno, nitrificación y variación de carga limitan una conversión proporcional entre DQO retirada y kWh evitados. Además, retirar carbono puede modificar su disponibilidad para operaciones biológicas posteriores. Deben medirse el tren y sus objetivos, no solo una caída de DQO.

Si T1 se coloca después del biológico, su función puede ser de acabado y no debe acreditársele retrospectivamente energía de aireación evitada aguas arriba. El núcleo denomina combo al orden tradicional seguido de T1, mientras el cálculo energético puede estudiar T1 previo al biológico. Son escenarios distintos. El diagrama de proceso forma parte del resultado económico y debe figurar junto a cualquier cifra comparativa.

Ejemplo 2: conservar un ahorro negativo

En un ejercicio sintético diario, una operación de referencia consume 120 kWh/día. Tras una intervención que mantiene el mismo servicio, esa operación consumiría 95 kWh/día, pero el tratamiento añadido y sus auxiliares consumirían 32 kWh/día. El ahorro bruto sería 25 kWh/día; el neto, -7 kWh/día. El sistema completo pasaría de 120 a 127 kWh/día. Ninguna cifra describe una instalación real.

La conclusión no es que la intervención carezca de utilidad: podría perseguir otra calidad o capacidad. La conclusión energética es que, bajo esas hipótesis, consume más. Afirmar ahorro requeriría otro escenario comprobado. Para un ensayo antes/después, se registran caudal, cargas, temperatura, calidad final y reglas de control; sin esa comparabilidad, la variación de consumo puede deberse a cambios de servicio y no al tratamiento incorporado.

Materiales y mantenimiento como balances

El capítulo 04 desarrolla la ley de Faraday y sus supuestos; aquí interesa conectar aquel contraste físico con la contabilidad de materiales, sin repetir su derivación. La masa teórica de electrodo no es una factura ni la masa necesariamente recuperada en el lodo. Se pesan electrodos bajo un procedimiento reproducible, se registra limpieza y se distingue material perdido, metal disuelto y metal retenido en sólidos.

La pasivación y las reacciones paralelas justifican acompañar corriente y tiempo con observaciones materiales. Estudios experimentales de electrocoagulación muestran que el desgaste real y la respuesta a pasivación dependen de las condiciones ensayadas, por lo que no procede una eficiencia correctora universal. Disolución de electrodos, pasivación y composición.

Ejemplo 3: cierre práctico de consumibles

El tercer miniprotocolo pesa el inventario inicial, identifica reposiciones y contabiliza el inventario final durante una campaña definida. Registra por separado reactivo comercial y fracción activa, agua de dilución, lodo húmedo y materia seca. El consumo específico se divide por volumen neto tratado. Una variación de humedad no debe interpretarse como producción adicional de sólidos secos, ni una tarifa por metro cúbico como dosis metálica medida.

Conviene añadir horas de mantenimiento, limpieza, tiempo fuera de servicio y piezas sustituidas. Así se puede distinguir consumo variable de una reposición excepcional. El registro permite preguntar si operar más horas reduce la capacidad disponible o altera el coste unitario, incluso cuando el gasto eléctrico por volumen permanece parecido.

Coste del modelo y decisión comercial

T1 2.3 incorpora hipótesis económicas, entre ellas electrodo 0,12 EUR/m3, química activada 0,22 EUR/m3, piezas anuales del 6% del CAPEX y amortización de ocho años. Son entradas del cálculo, no consumos medidos ni oferta vinculante. Su uso requiere revisar qué incluyen y evitar contabilizar dos veces una partida. Impuestos, financiación, gestión de residuos y condiciones contractuales necesitan delimitación propia.

La métrica savingM3=max(0,referencia-total) recorta costes adicionales a cero. Por ello, debe acompañarse de la diferencia firmada referencia-total: cero en la primera no demuestra equilibrio. La decisión defendible compara alternativas que prestan el mismo servicio, declara partidas ausentes y conserva escenarios desfavorables. Reproducir un coste con el banco público demuestra trazabilidad aritmética; verificar consumo y presupuesto requiere evidencias operativas y comerciales distintas.