Decisiones en los sistemas de saneamiento: Un poco de ayuda. Parte 3

2. Decisiones

2.4 Niveles de decisión en el diseño de los sistemas de saneamiento

Primer Nivel

Entendemos que el primer nivel corresponde a decisiones estratégicas, en la }mayor parte de los casos no directamente relacionadas con el ciclo urbano del agua, pero que condicionarán su diseño y operación. No es nuestro objetivo hacer una relación exhaustiva, pero sí que parece importante indicar algunos de los elementos de planificación que condicionan, muchas veces de forma indirecta, los sistemas de saneamiento, y sobre los que habitualmente la administración responsable de los mismos suele tener poca influencia. Entre ellos quisiéramos destacar:

• La planificación urbanística, que puede ser más concentrada o extensa y que condicionará la cantidad de agua residual generada y su concentración, la distribución de los sistemas de recogida, la posibilidad de utilización de sistemas de tratamiento más extensivos o intensivos…
• La política de financiación de los costes asociados al tratamiento en el ciclo del agua. La Directiva marco europea, por ejemplo, establece que los costes deben ser repercutidos directamente en el ciclo del agua y que el sistema debería ser autosostenible.
  Este es un modelo que todavía se encuentra lejos de ser aplicado en los propios países afectados por la Directiva, pero no es el único, y en la práctica en diferentes países pueden encontrarse diferentes modelos de financiación, con diferentes pesos de participación público-privada.
• El desarrollo industrial y su relación con el ciclo urbano del agua, con la existencia y magnitud de industrias en centros urbanos o la definición de la política de tratamiento integrado (doméstico/
  industrial) de las aguas residuales. Ello condiciona la cantidad, pero sobre todo la calidad de las
  aguas que entran en el sistema de saneamiento.
• Las políticas ambientales generales, que puede hacer referencia a la existencia de reglamentación de captación y/o re-uso del agua de lluvia, a la separación en origen en las propias viviendas, o al reciclado de las aguas grises en los edificios, con la existencia de circuitos para las mismas.

Segundo nivel

En el segundo nivel se toman las decisiones correspondientes a la selección de la configuración de los sistemas de recogida y tratamiento. En este nivel, y a partir de la información procedente del nivel anterior, se selecciona la configuración y las tecnologías más adecuadas para alcanzar los objetivos y restricciones definidos en el nivel anterior. Este es un nivel en el que aparecen nuevos elementos que condicionan las decisiones, especialmente relacionados con las tecnologías disponibles para alcanzar los objetivos definidos en el nivel anterior. Para el caso del tratamiento, para cada tecnología será necesario incorporar:

• Sus capacidades de tratamiento para los diferentes tipos de contaminantes. Hay que tener en cuenta que las diferentes tecnologías se han ido desarrollando a lo largo de un período de tiempo en el que las prioridades y los objetivos han ido cambiando, y con diferentes objetivos. Por ello ofrecen diversas prestaciones para los diferentes contaminantes, aspecto que debe ser tenido en cuenta.
• Costes de inversión, operación y energéticos. Si bien muchas veces sólo se tiene en cuenta el coste de inversión, es importante considerar el coste total de la vida útil de la instalación, que puede hacer cambiar el orden de preferencia respecto a considerar únicamente el coste de construcción. Simultáneamente, y con los progresivos incrementos del coste de la energía, el coste energético debe ser considerado en esta etapa.
• Compatibilidad con otras operaciones de tratamiento. No todas las operaciones de tratamiento son compatibles entre sí, ni todas tienen la misma capacidad de adaptación a los cambios que el sistema puede experimentar a lo largo del tiempo, como posibles ampliaciones. Es por ello que este aspecto debe ser contemplado en el proceso de toma de decisiones.
• Efectos secundarios, impactos, generación de subproductos. Los sistemas de saneamiento están diseñados para reducir el impacto ambiental de las aguas residuales, pero a su vez son instalaciones industriales que también presentan impacto. Actualmente no solamente tienen coste económico, sino que también generan subproductos e impactos asociados a su actividad, como la emisión de gases de efecto invernadero.

Tercer nivel

El tercer nivel, correspondiente al diseño y optimización de los equipos, es un nivel fundamentalmente técnico. De los niveles anteriores ya se ha identificado cual es la secuencia de operaciones a incorporar en el sistema de saneamiento que permite alcanzar los objetivos del primer nivel. En el tercer nivel se procede a identificar cuáles son las dimensiones asociadas a cada una de las unidades implicadas. Hay que identificar, en esta etapa, cuáles son los volúmenes, superfícies, potencias, etc. de las bombas, tuberías y reactores implicados. También deberán considerarse aspectos de operación de la instalación para asegurar un posterior funcionamiento óptimo, por lo que deberán incluirse los elementos de control y definir condiciones de operación, para garantizar la máxima eficacia del proceso. Si bien en las primeras instalaciones los cálculos se efectuaban de forma manual (todavía pueden encontrarse excelentes manuales que permiten calcular de forma relativamente sencilla las dimensiones de muchos de los equipos utilizados), el esfuerzo científico realizado para obtener modelos cada vez más ajustados a la realidad, la complejidad que se ha ido obteniendo al considerar diferentes opciones y la potencia de cálculo de los ordenadores ha derivado en un uso masivo de estos equipos en este nivel.

2.5 Complejidad de las decisiones

Un aspecto interesante del establecimiento de los tres niveles en el diseño de los sistemas de saneamiento es que nos permite visualizar mejor algunas de las características que van evolucionando a lo largo del proceso de diseño. De alguna manera se están identificando aquellos elementos básicos que permiten identificar la complejidad de las decisiones que se toman en cada etapa, lo que permite simultáneamente determinar la conveniencia de los agentes que intervienen en la toma de decisiones en cada una de ellas.

En un trabajo previo de los autores, a partir de las ideas originales de Funtowicz, se consideran tres niveles de complejidad asociados a los tres niveles de decisión en el diseño de los sistemas de saneamiento.

Primer nivel

El primer nivel correspondería a sistemas realmente complejos donde existe una elevada incertidumbre epistemológica o ética, y donde lo que se pone en juego puede implicar conflictos de intereses entre las partes que intervienen en el proceso, además de un riesgo importante. En este caso, es importante tener en cuenta la necesidad de considerar una pluralidad de percepciones o perspectivas.
En los sistemas de saneamiento correspondería a la gestión de una unidad de masa de agua, donde intervienen diferentes factores, económicos, técnicos, ecológicos, etc. y asociados a cada factor se presentan diferentes objetivos. Por tanto, es necesaria la colaboración entre los diferentes actores, lo que implica, además de diferentes objetivos, diferentes experiencias que deben ser integradas.

Segundo nivel

El segundo nivel, el de selección de la configuración, correspondería a sistemas con un menor nivel de incertidumbre, pero que difícilmente se pueden representar, de forma satisfactoria, mediante la aplicación de un modelo standard que pueda ser reproducido en cualquier lugar y por cualquier practicante competente. En esta instancia, el elemento personal y la experiencia adquirida son importantes, por lo que la presencia y participación de un experto es significativa. Esta selección variará según el lugar y la apreciación que la persona responsable haga de la importancia de los diferentes fenómenos que intervienen.

Se han de mantener unos niveles de depuración a la salida, existen diferentesopciones para alcanzarlos y la selección de una u otra configuración depende de la persona responsable del diseño y de su propia experiencia.

Tercer nivel

El tercer nivel de diseño corresponde a sistemas de menor complejidad en los que la incertidumbre se ha reducido y lo que se pone en juego tiene una importancia más reducida, puesto que los grados de libertad y las inversiones se han reducido. Son sistemas que se pueden representar utilizando una única perspectiva y donde es posible encontrar un modelo que proporcione una descripción satisfactoria. Se tiene perfectamente definida la entrada, el número de alternativas se encuentra acotado y la información
disponible es suficiente para discriminar entre ellas.

2.6 Niveles de decisión en la operación de los sistemas de saneamiento

Primer nivel

En el caso de la operación de los sistemas de saneamiento, el primer nivel de decisión correspondería a la explotación de las plantas de tratamiento o colectores separadamente, individualmente.

Es en el que se toman las decisiones operativas de puntos de consigna de los controladores, tiempos de ciclos, dosificaciones de productos, etc. Las instalaciones actuales son capaces de proporcionar importantes conjuntos de información, difíciles de procesar por una única persona, a menos que disponga de herramientas que la ayuden en la interpretación de los datos a tiempo real para identificar las problemáticas que se presenten en cada momento. En este nivel las decisiones son, fundamentalmente, de tipo técnico, y correspondería al tercer nivel de complejidad. Ello no quiere decir que no presenten complejidad. Hay un riesgo, como es el derivado de la mala operación de colectores
o de la estación depuradora, que puede conllevar el vertido al medio de aguas residuales sin depurar, y hay subsistemas que a su vez son el resultante de fenómenos complejos, como es el ecosistema que depura las aguas en un tratamiento biológico. A la manera de las muñecas rusas, el análisis detallado de
cada unidad nos permite observar que las situaciones de complejidad se van reproduciendo en los diferentes niveles.

Segundo nivel

Un segundo nivel de complejidad en la gestión de los sistemas de saneamientoes el que aparece cuando la misma se realiza de forma integral entre el sistema de alcantarillado, la planta depuradora y el medio receptor. En este caso, la información proporcionada por cada uno de los elementos es utilizada por los otros dos, lo que puede permitir la optimización global del proceso. En nuestra opinión, aunque este beneficio es claro, todavía hay pocos sistemas en los que se esté aplicando, por dos razones:

• Por un lado, porque a veces hay dificultades administrativas. Las competenciasde cada uno de los sistemas, pueden corresponder a diferentes nivelesde la administración (local, regional…) o aunque sea en el mismo nivel de administración, ello no garantiza la coordinación, ya que las competencias pueden estar distribuidas en diferentes departamentos, que no siempre mantienen relaciones fluidas.
• En segundo lugar, porque se produce un aumento de la complejidad epistemológica. No sólo hay más cantidad de información a procesar, sino que ésta es de un tipo diferente. Así, los procesos que tienen lugar en los colectores están asociados a movimiento de fluidos, y aunque actualmente hay un esfuerzo en la consideración de los procesos bioquímicos que tienen lugar, hasta ahora el conocimiento que tenemos es reducido. Esta situación es diferente en los procesos de tratamiento, donde en los últimos años se ha hecho un esfuerzo importante de descripción de los procesos bioquímicos que tienen lugar. El hecho de incorporar la gestión del medio receptor implica un tipo de conocimiento específico. Esta diversidad ha provocado incluso, en algunos países, que la mayoría de los profesionales de cada uno de estos sistemas provengan de diferente formación (ingeniería civil, química/ingeniería química, biología).

Tercer nivel

Finalmente, el tercer nivel correspondería al uso de la información que se obtiene de un conjunto de sistemas de saneamiento, bien sea agrupado por zona geográfica, bien por tipología de tratamiento.

Cada sistema plantea sus problemáticas específicas, pero hay comportamientosque se repiten y que pueden generalizarse. Es importante, por tanto, poder disponer de herramientas de ayuda a la decisión que permitan extraer conocimiento de forma automática y útil de toda la información que se va obteniendo, para poder aplicarla en los nuevos diseños o en la gestión del día a día.

Autores:
Manel Poch
Ulises Cortés
Joaquim Comas
Ignasi Rodriguez-Roda
Miquel Sànchez-Marrè

Decisiones en los sistemas de saneamiento : un poco de ayuda / Manel Poch … [et al.]. – Girona : Laboratory of Chemical and Environment Engineering (LEQUIA-UdG), Knowledge Engineering and Machine Learning Group (KEMLG), Novedar :
Universitat de Girona. Servei de Publicacions, 2012.
— p. ; cm
ISBN 978-84-8458-382-0
I. Poch Espallargas, Manuel II. Universitat de Girona.
Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental 1. Sanejament
Aigua — Depuració
CIP 628.16 DEC