Palomar&Losada2008 Vertidos Salmuera

Ciencia y Tcnicade la Ingeniera Civil

Desalinizacin de agua marina en Espaa: Aspectos a considerar en el diseo del sistema de vertido para proteccin del medio marinoDesalinisation of seawater in Spain: Aspects to be considered in the design of the drainage system to protect the marine environmentPilar Palomar Herrero. Ingeniera Tcnica de Obras Pblicas, Licenciada en Ciencias Ambientales. Direccin General de Calidad y Evaluacin Ambiental, Ministerio de Medio Ambiente, Grupo de Ingeniera Oceanogrfica y Costera, Universidad de Cantabria. [email protected] igo Losada Rodrguez. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos. Catedrtico de Universidad. Grupo de Ingeniera Oceanogrfica y Costera. Universidad de Cantabria. Instituto de Hidrulica Ambiental. [email protected] Resumen: La puesta en marcha del vigente Plan Hidrolgico Nacional implica un aumento significativo de la desalinizacin de agua marina como fuente de recurso hdrico en las cuencas costeras espaolas, y con ello, del caudal de salmuera generado y vertido al Mar Mediterrneo, con riesgo de afeccin negativa sobre sus hbitats. El presente artculo ofrece a tcnicos y gestores una visin completa y un anlisis sobre los principales aspectos a considerar en los estudios de vertido al mar de la salmuera: efectos y umbrales crticos de salinidad para ecosistemas del Mar Mediterrneo, sistemas de descarga, comportamiento del efluente en el medio receptor, formulaciones matemticas, herramientas y software de modelizacin disponibles y planes de vigilancia. Se concluye con una serie de recomendaciones de utilidad para el diseo de estos sistemas de vertido. Palabras Clave: Desalacin; Vertido; Salmuera; Impacto; Fanergama

Abstract: The introduction of the new National Water Plan has implied a significant increase in the desalinisation of seawater as a source of water supply to the Spanish coastal basins. This has, in turn, generated a flow of brine that is discharged into the Mediterranean with potentially negative effects for the marine environment. The present article offers technicians and administrators a complete view and analysis of the main aspects to be considered in studies on the drainage of brine into the sea: the effects and critical thresholds of salinity for the ecosystems of the Mediterranean; drainage systems; behaviour of the effluent in the receiving medium; mathematical formulae, available modelling tools and software; and monitoring plans. The article concludes with a series of recommendations for the design of these drainage systems. Keywords: Desalinisation; Drainage; Brine; Impact; Phanerogam

1. La desalinizacin. El Plan Hidrlgico Nacional

semipermeables (generalmente arrolladas en espiral), y mediante la aplicacin de altas presiones (50-80atm) se quedando retenida la sal en forma de solucin hipersaliobtiene aproximadamente una mitad de volumen deRecibido: noviembre/2007. Aprobado: noviembre/2007

cial de las sales en un fluido salobre con el fin de obtener agua dulce apta para consumo. Para la desalinizacin de agua marina, en Espaa se emplea principalagua bruta se hace pasar a travs de unas membranas mente la tcnica de osmosis inversa (RO), donde el

La desalinizacin es un proceso de separacin artifi-

invierte el proceso qumico natural de osmosis y se produce el flujo de agua dulce a travs de las mismas, na. Para las tasas de rendimiento comunes (45-50%), se agua dulce producto, y otra de fluido hipersalino o sal-

Se admiten comentarios a este artculo, que debern ser remitidos a la Redaccin de la ROP antes del 30 de mayo de 2008.

37 a 52

Revista de Obras Pblicas/Marzo 2008/N 3.486

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Pilar Palomar Herrero, igo Losada Rodrguez

muera. La primera se impulsa hacia un depsito de regulacin o a la red de distribucin, mientras que la salmuera generalmente es vertida al mar. La aprobacin del vigente Plan Hidrolgico Nacio-

Tabla 1. Desalinizadoras del programa A.G.U.A.

nal (Real Decreto Legislativo 2/2004, y posterior Ley 11/2005, de 22 de junio) deroga al anterior plan de trasvase de agua entre cuencas y apuesta por fuentes hdricas no convencionales, principalmente la desalinizacin. El plan se est desarrollando a travs del progradel Agua, 2004-08), que incluye entre sus actuaciones cha de veintisiete plantas desalinizadoras en las Cuenurgentes y prioritarias, la construccin y puesta en marcas Mediterrneas, principalmente promovidas por la sociedad estatal ACUAMED.S.A. La produccin objetivo agua marina (Baltans, 2005). del plan es de unos 1,55 Mm3/da (550 Hm3/ao) de agua desalinizada, de los que el 83% proceder de En grandes cifras, la desalinizacin en Espaa ha ma A.G.U.A. (Actuaciones para la Gestin y Utilizacin

pasado de unos 1.2 Mm3/da (0.7 de agua marina) y 900 plantas en el ao 2005 y a previsiones de unos 2.8 Mm 3 /da (980Hm 3 /ao) para el ao 2010 (Torres, 750 plantas en el ao 2000, a unos 1.5 Mm3/da y unas

2005). En lo que al presente artculo interesa, este hecho implica un aumento muy significativo del caudal de salmuera vertido al mar. El vertido de este efluente hipersalino al Mar Mediterrneo (de escasa renovacin de aguas y condiciones estables) implica un riesgo significativo de afeccin y prdida de hbitats y ecosistemas endmicos y de alto valor ecolgico (Gaca y Ballesteros, 2001). La Tabla 1 muestra la situacin de los proyectos de plantas desalinizadoras incluidos en el programa A.G.U.A. a fecha de enero de 2008 (ACUAMED.S.A.), sealando aquellos que cuentas con Declaracin de Impacto Ambiental (DIA).

ra no se considera un contaminante, dado que, en principio, sus componentes son los mismos que los del agua pretratamiento de filtrado y empleo de aditivos qumide mar pero en mayor concentracin. Sin embargo, en la mayora de los casos, el agua bruta se somete a un cos para una depuracin previa a su paso por las membranas de osmosis. Entre los aditivos qumicos ms emdico comercial (para la eliminacin contaminacin bacteriolgica); bisulfito o metasulfito sdico (para la xametafosfato sdico) o poliacrilatos (anti-incrustantes pleados en las plantas de osmosis inversa, destacan (Gaca y Ballesteros, 2001; Cerezo, 2006): hipoclorito s-

En relacin con su composicin qumica, la salmue-

eliminacin de oxidantes); derivados de polifosfatos (hepara evitar la precipitacin de sales en la membrana); cido sulfrico (reduccin de pH); y cloruro frrico (co-

2. La salmuera: composicin y propiedades

mo coagulante). Estos aditivos se encuentran a nivel de

so de salinidad con respecto al agua natural de mar (casi el doble en los procesos de osmosis inversa: RO) y, consecuentemente, su mayor densidad. En el caso particular del Mar Mediterrneo, donde al agua marina presenta salinidad y densidad media de 37.5 psu y tendr una salinidad y densidad aproximadas de 68 psu y 1051 Kg/m3. 1027Kg/m3, respectivamente, la salmuera resultante

La principal caracterstica de la salmuera es su exce-

trazas y en la prctica son ignorados. En ocasiones de-

beran tenerse en cuenta no tanto por su concentra-

y Ballesteros, 2001). Con cierta frecuencia se realizan en planta operaciones extraordinarias de limpieza de membranas y filtros, que generan un efluente de rechazo, aparte de la salmuera, con altas concentraciones de slidos en suspensin, anti-incrustantes y detergentes (Gaca y Ballesteros, 2001; Mauguin et al, 2005). En las desalinizadoras

cin como por su efecto persistente en el medio (Gaca

38 Revista de Obras Pblicas/Marzo 2008/N 3.486

Desalinizacin de agua marina en Espaa: Aspectos a considerar en el diseo del sistema de vertido para proteccin del medio marino

espaolas actuales, este efluente se somete a un tratalonadamente y diluido en la salmuera, por lo que no implica una contaminacin adicional significativa. contaminacin biolgica.

miento de depuracin independiente o se vierte escaPor su propia naturaleza, la salmuera no presenta

propias de la salmuera, y que se hayan establecido en funcin de los hbitats y especies presentes y susceptibles de ser afectados. dios e investigaciones cientficas para detectar el otros, destacan los siguientes: En este marco, se han realizado numerosos estu-

efecto de estos vertidos sobre el medio marino. Entre Anoxia en los fondos marinos: La salmuera vertida un fluido bicapa, donde el agua marina, de me-

3. Efectos de la salmuera sobre los ecosistemas del medio marino. Lmites crticos de salinidad

al mar se hunde hacia el fondo debido a su mayor

su hipersalinidad (e incluso concentracin de sustancias qumicas), puede provocar efectos negativos sobre el medio marino, especialmente sobre los organisdad). mos bentnicos (ligados al sustrato) de carcter esteEn la actualidad existe un vaco legal respecto a

El vertido al mar del efluente salmuera, debido a

densidad. La columna de agua queda dividida en nor densidad, constituye la capa superior y la salcalma en el medio receptor, con escasa renovanicas consumidoras de oxgeno puede llevar a epimuera, la inferior. La picnoclina que separa ambos

fluidos dificulta su mezclado. En condiciones de cin de las aguas, la presencia de especies bentsodios de anoxia en el fondo (Gaca y Ballesteros, 2001). Modificacin de las condiciones de luz: La presencia de un fluido hipersalino modifica el coeficiente de reflexin de la luz filtrada, provocando la formacin de una neblina que dificulta el paso de luz, afectando a la fotosntesis de las especies marinas vegetales (Einav y Lokiec, 2003). Este efecto se acenta con la turbulencia provocada por el vertido, principalmente si es de tipo chorro. Afeccin a especies marinas: Se han detectado reducciones significativas en las comunidades de equinodermos (empleados como bioindicadores por su sensibilidad) cerca de la zona del vertido. Por ejemplo, efectos negativos sobre las especies: erizo Paracentrotus Lividus y el misidceo Leptomysis posidoniae (Lloret et al, 2001). Afeccin a fanergamas marinas: Los estudios realizados en el Mar Mediterrneo revelan efectos negativos sobre las fanergamas marinas ante la presencia de efluente salmuera. En particular, para la Posidonia oceanica (hbitat de inters comunitario prioritario, por la Directiva 92/43/CEE), se ha detectado un aumento de la mortandad en los individuos, aparicin de necrosis en los tejidos y mayor cada de las hojas ( Autores varios, 2003). Respecto a la Cymodocea nodosa, degradacin y desaparicin de sebadales en Canarias (Prez Talavera y Ruiz Quesada, 2001); y efectos tambin negativos sobre el alga Caulerpa prolifera (Terrados, 1991).

nohalino (intolerantes a variaciones bruscas de salinilas limitaciones en el vertido al mar de la salmuera, tanto en los valores de emisin como en las concentraciones permitidas en el medio receptor. La Directiva relativa al vertido de sustancias peligrosas al medio acutico (2006/11/CE) no incluye los componenaguas extraordinarias de limpieza. La Directiva de tes qumicos caractersticos de la salmuera ni de las objetivos de calidad en la depuracin de aguas residuales urbanas (91/271/CE y 98/15/CE) establece el control en medio receptor sobre algunos parmetros en general, con valores por encima de los previsibles la de Calidad de Aguas de Bao (2007/6/CE), establecen el control sobre parmetros biolgicos propotencialmente significativos en los vertidos de desa-

linizadoras (DBO5, slidos en suspensin, etc.) pero, para el caso de la salmuera. Otras Directivas, como pios de las aguas residuales urbanas, y no representativos de la salmuera. La Directiva de calidad de las aguas para la cra de moluscos (2006/113/CE) limita algunos parmetros de inters en nuestro caso: pH, salinidad, pero los lmites marcados se basan en los

slidos en suspensin, oxgeno disuelto, etc., e incluso efectos sobre moluscos, no identificables a las fanergamas marinas y otras especies susceptibles de afeccin. La Directiva Marco de Agua (2000/60/CE) cador fsico qumico de calidad, pero sin fijar valores recoge tambin la concentracin salina como indilmite. Por tanto, no se cuenta en la actualidad con legislacin vigente donde se indiquen lmites crticos para los componentes qumicos y propiedades fsicas


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Tabla 2. Lmites de tolerancia estimados para distintas especies del Mar Mediterrneo. Salinidad en psu, unidades prcticas de salinidad Ecosistema

Posidonia oceanica Cymodocea nodosa Caulerpa prolifera Paracentrotrus Lividus Leptomysis posidoniae Zostera noltii Bivalvos

No superar 38.5psu en ms del 25% de las observaciones. No superar 40psu en ms del 5% de las observaciones No superar 39.5psu en ms del 25% de las observaciones. No superar 41psu en ms del 5% de las observaciones. Lmite establecido en el rango aproximado de 50-60 psu. Lmite establecido en el rango aproximado de 50-70psu Lmite establecido en un valor aproximado de 41g/l Lmite establecido en aproximadamente 41psu

Lmite salinidad

Fuente 1 2 3

4

5 6

(1) Autores Varios, 2003. En base a experimentos y medidas en laboratorio y campaas de campo. (2) Ministerio de Medio Ambiente, 2006. Valor recomendado por el CEDEX, justificado por la presencia de esta fanergama en el Mar Menor (Murcia), donde las salinidades estn en el rango 43-47psu. (3) Terrados, 1991. (4) Iso et al, 1994. (5) Lloret et al, 2001, (6) Fernndez y Snchez Lisazo, 2006.

bliografa recopilada, indica los lmites crticos de salinidad estimados para la supervivencia de algunas especies de inters en el Mar Mediterrneo.

La tabla 2, de elaboracin propia a partir de la bi-

efluente respecto al fluido receptor. El diseo del siste-

ma de descarga se enfoca a maximizar la mezcla y dizona se produce por las turbulencias asociadas al movimiento relativo de los efluentes y que depende la densi-

lucin de la salmuera en el agua de mar, que en esta dad relativa entre ambos. La variacin de los parme-

4. Comportamiento de la salmuera en el medio receptor marino: campo cercano y lejano

tros geomtricos y de dilucin en el efluente salmuera de minutos, dominando los procesos fsicos frente a los

responde a escalas espaciales de metros y temporales, qumicos (que se desprecian). En el caso de vertido en miento en esta regin se considera independiente de cacin, corrientes, etc.). A cierta distancia del punto de descarga se prolas condiciones del medio receptor (batimetra, estratifiduce el colapso del movimiento y turbulencia asociamo corriente densa sobre el lecho marino. Es la regin chorro a gran velocidad, normalmente el comporta-

efluente salmuera en el medio marino receptor, se distinguen dos regiones: campo cercano y lejano, que fuerzas dominantes, en las escalas espacial y tempodel medio receptor, entre otros. La regin de campo cercano, Fig.1. A, se localiza en ral del fenmeno y en la influencia de las condiciones los alrededores del punto de vertido. Se trata de la zona te salmuera depende principalmente del sistema de vertido empleado y de las caractersticas fsicas delFig. 1. A. Modelo fsico de laboratorio CEPYC (Ruiz Mateo 2007). Simulacin del campo cercano de vertido en chorro.

En la caracterizacin del comportamiento del

se diferencian en el flujo del efluente salmuera, en las

da al vertido, la salmuera se hunde por su mayor dende campo lejano, Fig.1. B. En esta zona la columna deFig. 1. B. Modelo fsico de laboratorio (Hallworth 1993). Simulacin de pluma hipersalina en campo lejano.

inicial de mezcla, donde el comportamiento del efluen-

sidad y se forma un pluma hipersalina que avanza coagua se presentar como un fluido bicapa, donde el



agua marina ocupa la capa superior y la salmuera, la dos dificulta su mezclado. El comportamiento de la pluma depende de las condiciones ambientales en el

inferior. La interfaz o picnoclina que separa ambos fluimedio receptor (batimetra, rugosidad del fondo, cocos y de dilucin responde a escalas espaciales del

clina de alto gradiente salino y densimtrico que dificulhipersalina puede propagarse grandes distancias sin

tar el mezclado entre capas. De este modo, la pluma

apenas dilucin, con riesgo de afeccin a los organismos bentnicos situados incluso alejados del punto de vertido. Campaas de campo de seguimiento de la cias superiores a 3.500 m de la zona de descarga (Ferpluma hipersalina han revelado su presencia a distan-

rrientes, oleaje, etc.) y de la diferencia de densidad

entre fluidos. La variacin de los parmetros geomtriorden de kilmetros y temporales, de horas, de modo que la pluma hipersalina de salmuera puede desplado incluso a especies alejadas de la zona de vertido. zarse grandes distancias sin apenas dilucin, afectan-

5. Influencia de los mtodos de vertido en el comportamiento de la salmuera en la regin de campo cercano

comportamiento del efluente salmuera en campo cercano y en su mezcla y dilucin con el agua marina. Entre los sistemas ms empleados encontramos el vertido directo superficial, sobre estructuras porosas, con emisaaguas residuales urbanas o con aguas de refrigeracin de centrales trmicas. pender de diversos factores, tales como: localizacin etc.

El sistema de vertido al mar es determinante en el

rio submarino de chorro nico o de tramo difusor con mltiples boquillas, as como el vertido conjunto con La conveniencia de emplear un sistema u otro de-

del vertido, hidrodinmica del medio receptor, bioce-

nosis del fondo, presencia de especies estenohalinas, mar de la salmuera desde superficie y sin impulso inicial. una pequea zona alrededor del punto de vertido, ya formando la pluma hipersalina caracterstica del campo lejano. Este sistema presenta ventajas econmicas y constructivas. Desde un punto de vista medioambiental, el impacto en la fase de obras es mucho menor, ya que no requiere excavaciones ni colocacin de estructuras casa dilucin del efluente en campo cercano, del orden de 4 segn los ensayos realizados en el laboratorio sobre el lecho marino. Su principal desventaja es la esdel CEPYC para medio receptor en reposo (Ruiz Mateo, El vertido directo superficial supone la descarga al

En este caso, la regin de campo cercano se reduce a que la salmuera se hunde rpidamente hacia el fondo

quea, la pluma hipersalina caracterstica de campo lejano presentar salinidades muy altas, con una picno-

2007). Cuando la dilucin en campo cercano es pe-

nndez-Torquemada et al, 2005). La escasa dilucin en campo cercano y la dependencia de las condiciones del medio receptor, unidos a la falta de herramientas fiables para la modelizacin, hacen que este tipo de vertido sea inadecuado en el caso de que existan especies bentnicas estenohalinas y con valor ecolgico relativamente cercanas a la zona de vertido. El vertido en chorro de la salmuera a travs de un emisario submarino es un mtodo eficaz para maximizar la dilucin en campo cercano. Si la descarga se realiza desde el fondo con cierta inclinacin vertical, el efluente salmuera, de mayor densidad, describir un movimiento parablico. En su tramo ascendente, este movimiento est forzado por la cantidad de movimiento transmitida en la impulsin. Alcanzado el punto de mxima altura, se da paso al movimiento descendente, donde domina la fuerza gravitacional y la diferencia de densidad con el fluido receptor. Tras el impacto del chorro con el fondo, se forma una capa turbulenta que conlleva a una mezcla y dilucin adicional de la salmuera. A cierta distancia del punto de vertido, se produce el colapso de la turbulencia, la salmuera se hunde por su exceso de densidad y se forma la corriente de gravedad propia del campo lejano. Desde un punto de vista tcnico y econmico, este sistema de vertido en chorro es ms costoso. Medioambientalmente, el impacto sobre el medio marino es mayor durante la fase de obras (excavacin de los fondos, colocacin de tubera, etc.). Sin embargo, en fase de explotacin se reduce el riesgo de afeccin por presencia de la salmuera, ya que sta se diluye rpidamente alrededor del punto de vertido. Otra ventaja es la posibilidad de controlar y maximizar la dilucin mediante la optimizacin de los parmetros de diseo del chorro, con independencia de las condiciones en el medio receptor. Adems, existen herramientas comerciales avaladas por la comunidad cientfica y administraciones ambientales para la modelizacin de este sistema, tales como el software co-


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system). En este tipo de descarga se emplea el chorro nico o el tramo difusor de mltiples boquillas. Con ste ltimo se obtienen mejores diluciones, gracias a una mayor superficie de contacto de la salmuera con el fluido del medio receptor y a la facilidad de conseguir altas velocidades de salida del chorro (modificando dimetros de boquilla, caudal, etc.). Ensayos realizados en laboratorio indican, para vertido con tramo difusor, diluciones en torno a 24-30 en campo cercano, segn el diseo de las bocas de descarga (Ruiz Mateo, 2007). Otro sistema interesante es el vertido de la salmuera sobre estructuras porosas, tales como los diques de escolleras en puertos. Existe poca bibliografa y experiencia al respecto. Los ensayos realizados en el laboratorio del CEPYC parecen indicar que se trata un sistema poco eficaz en cuanto a dilucin conseguida en campo cercano, con valores del orden de 6 en situaciones de calma en el medio receptor (Ruiz Mateo, 2007). Otras tcnicas como el vertido en zona de rompientes, desde acantilados, deberan ser tambin objeto de estudio. Por ltimo, el vertido conjunto de la salmuera con aguas de refrigeracin de centrales trmicas o con aguas residuales urbanas depuradas presenta importantes ventajas y se viene utilizando en algunos casos en nuestro pas, tales como la desaladora de Carboneras (Almera) y la de Sagunto (Valencia), para el primer caso, y la desaladora de Barcelona, en el segundo caso.

mercial CORMIX-GI (The Cornell mixing zone expert

naturaleza del fenmeno. La gran diferencia de escalas

espaciales y temporales del comportamiento del

efluente en una y otra regin requiere el empleo de mallas y pasos de tiempo muy diferentes y no determian no resueltas, justifican que la mayor parte de las hejano de manera independiente. rramientas disponibles simulen el campo cercano y el lede vertido en chorro, destacan los modelos de tipo loncas y de dilucin) del efluente de salmuera se calculan que, tras asumir ciertas hiptesis simplificativas, concluye Para la simulacin del campo cercano, en el caso nables a priori. Este hecho junto con otras dificultades

gitud-escala, donde las principales variables (geomtrimediante frmulas analtico-experimentales. Estas frmulas derivan del anlisis dimensional del fenmeno en que las principales variables geomtricas y de diluadimensional de Froude. Las ventajas de esta metodologa radican en la sencillez de aplicacin y de interpretacin, en los pocos datos de partida necesarios y en la fiabilidad de los resultados obtenidos (gracias al respaldo experimental de las frmulas). Las desventajas dericoncretos (de impacto, mxima altura, etc.) y no la sidel caso real con el modelo fsico del ensayo y, por otra, van de que slo permite el clculo de determinadas variables (altura, alcance del chorro, etc.) en puntos mulacin continua del fenmeno, y de que su fiabilidad

cin del chorro dependen fundamentalmente del N

depende, por una parte, del grado de identificacin de la calidad de los ensayos que determinan los parmetros experimentales de las frmulas. Adems, suelen introducirse simplificaciones tan notables en el medio recin con casos reales. Destacan las frmulas propuestas entre otras. ceptor que en muchas ocasiones dificulta la identificapor Zeitoun (1970), Roberts et al (1987, 1997), Otranto

6. Frmulas fsicas para modelizacin del fenmeno

efluente y el transporte de la sustancia que contiene (o utilizan las ecuaciones fsicas de la hidrodinmica: Estado, Continuidad (conservacin de la masa del fluido), cin de Transporte (conservacin de la sustancia).

En la modelizacin del vertido y movimiento de un

propiedad) a travs de un medio continuo acuoso se Conservacin de la cantidad de movimiento y la Ecuavertidos por modelos lagrangianos se encuentra en fase En la actualidad, la representacin de este tipo de

(2006), mdulos CORMIX1 y CORMIX 2 de CORMIX.-GI,

hidrodinmicas integradas en la seccin transversal del

Los modelos de integracin resuelven las ecuaciones

chorro o pluma, de modo que se obtiene como resulta-

do el valor de las magnitudes en el eje del flujo. Para determinar su valor en los puntos de la seccin transversal, se asume que vara segn una determinada funcin de existe autosemejanza entre secciones. La integracin de las ecuaciones convierte el sistema original de ecuasolucin por mtodos numricos sencillos (Euler, Runge distribucin, normalmente, gaussiana. Se considera que ciones diferenciales de derivadas parciales (EDDP) en un sistema diferencial ordinario (EDO), lo que permite su reKutta, etc.). Adems, se realiza una simulacin continua

de desarrollo, por lo que nos centraremos en los modepos de formulaciones: modelos de longitud- escala, modelos de integracin y modelos hidrodinmicos. presenta importantes dificultades debido a la propia

los de ecuaciones eulerianas. En este sentido, y segn las hiptesis simplificativas asumidas, se distinguen tres tiLa simulacin conjunta del campo cercano y lejano


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Tabla 3. Formulaciones de modelizacin de la samuera

del fenmeno y se obtiene una descripcin ms detallapunto del efluente. La principal desventaja es que, debisible simular la existencia de fronteras ni de obstculos en el modelo, por lo que el medio receptor tiene que asu-

da, con el valor de las variables en cualquier instante y do a las hiptesis asumidas para la integracin, no es pomirse como infinito, sin posibilidad de simular la interacdad del modelo en campo cercano se limita a la zona que ste no alcance la superficie, ni choque con ningn obstculo. Entre estas formulaciones destacan las promodelo, no es posible simular el efecto de la batimetra,

la presencia de obstculos, de canales submarinos, la interfaz entre capas, etc. En este caso encontramos las formulaciones de Alavian (1986, 1996), Garca (1996), etc. fenmeno son los hidrodinmicos, que resuelven numricamente las ecuaciones diferenciales originales en deLos modelos ms completos para la simulacin del

cin de efluente con los contornos. Debido a esto, la utiliprevia al impacto del efluente con el fondo y siempre puestas por Cipollina (2004), Jirka (1996), mdulo CORJET

rivadas parciales (EDDP). Superadas las limitaciones informticas, sera tericamente posible realizar una simulacin continua del fenmeno en campo cercano y lesimplificativas, consideran una gran cantidad de variaAparte de la necesidad de un alto nmero de datos de partida (lo que supone una limitacin a nivel prctico) y jano. Estos modelos asumen muchas menos hiptesis bles, tridimensionalidad, existencia de fronteras, etc. de la mayor dificultad de aplicacin e interpretacin

de CORMIX-GI, etc. En campo lejano, con este tipo de



Fig. 2. Modelado del vertido con el mtodo CORMIX1, vista lateral y en planta.

de los resultados, su principal inconveniente se debe al

error de difusin numrica que se produce en la resolu-

mental Protection Agency) como modelo estndar de simulacin de vertidos. Sus frmulas han sido calibradas y validadas con datos experimentales, en su mayora dad negativa, cuenta con el mdulo CORMIX1, (Doneker, Jirka, 1990), aplicable a vertidos con chorro individual; el CORMIX2 (Akar, Jirka, 1991), para vertidos de chorros mltiples con tramo difusor. Ambos mdulos se basan en frmulas de tipo longitud-escala e incluyen numerosas categoras para clasificacin del comportamiento del efluente segn el valor relativo de los flujos de cantidad de movimiento y flotabilidad y de las condiciones del medio receptor (Jirka et al, 1996). El programa permite al usuario modificar los parmetros (dimetro, altura de la boquilla, velocidad de salida, ngulo vertical y horizontal, etc.), optimizando el diseo para maximizar la dilucin. Incorpora, por tanto, una amplia variedad de geometras de descarga, de condiciones ambientales, densidades relativas, interacciones con los bordes, intrusin aguas arriba, etc. (Jirka, Bleninger, 2004). Entre sus limitaciones se encuentran las propias de los modelos longitud-escala: la hiptesis de medio receptor asumido como canal rectangular de fondo plano, la imposibilidad de tratamiento estadstico de los datos, de simulacin de oleaje, de corrientes multidireccionales, de vertidos simultneos, etc. Sus autores estiman errores mximos potenciales (desviaciones tpicas) de un +/-50% respecto a las mediciones reales (Doneker, Jirka, 2001). La figura 2 muestra los esquemas longitudinal y en planta de la modelizacin del vertido en chorro con el mdulo CORMIX1 del software CORMIX-GI. Todas las variables representadas se definen al final del artculo. Como ejemplo de aplicacin del CORMIX, se tiene la modelizacin del vertido en el proyecto de Planta de laboratorio. Para la simulacin de fluidos de flotabili-

cin de la EDDP en las zonas frontera, con importantes

gradientes de magnitud (zona de contacto del chorro

con fluido receptor, interfaz del flujo bicapa, etc.). En

campo lejano, donde los valores de dilucin son pequeos, estos errores, en la zona de interfaz (picnoclina) entre capas, son del orden de magnitud del fenmeno de difusin del fluido, lo que deriva en resuldilucin sobreestimados. Con celdas suficientemente

tados no fiables, con tamaos de pluma y grado de pequeas se reducira el error numrico; sin embargo, la localizacin de las zonas frontera no es conocida a priori, y si se emplean estas celdas en todo el mbito del modelo, resultara inviable a nivel computacional. artculo se definen las variables representadas. cada uno de los tipos de modelo descritos. Al final del

La Tabla 3 presenta ejemplos de formulaciones de

7. Herramientas y software comerciales para la modelizacin del fenmeno y el diseo del sistema de vertido

los y software ms empleados en la simulacin del vertido al mar de la salmuera, que se caracteriza por flotabilidad negativa.7.1. Campo cercano. Descarga en chorro del efluente

A continuacin se describen algunos de los mode-

mercial CORMIX-GI (The Cornell mixing zone expert sys-

La herramienta ms empleada es el software co-

tem), adoptado por la USEPA (United States Environ-


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desaladora de Oropesa del Mar y obras complementa-

rias, Castelln (BOE, 2007). Se proyecta la descarga al con tramo difusor paralelo a la costa. Para la modelizaMIX1, considerando los chorros individualmente, lo cual que no hay interaccin entre chorros contiguos durante su trayectoria parablica. Simulando varios escenarios, se opta, como diseo ptimo, por un tramo difusor con sobre el lecho marino, separacin de 10 m entre s y ngulo vertical respecto al fondo de 45. La velocidad de salida del chorro es de unos 4 m/s. Para estas condiciounos 8 m del punto de vertido. nes de vertido, con medio receptor en reposo, los resules posible ya que los difusores se disponen de modo

mar de la salmuera mediante un emisario submarino cin de los chorros se ha empleado el mdulo COR-

20 elevadores de doble boquilla, a una altura de 1 m

tados del CORMIX1 indican diluciones en torno a 16 a cluye tambin el mdulo CORJET (The Cornell Buoyant Basado en frmulas de integracin, el CORMIX-GI inFig. 3. Esquema de chorro simulado por CORJET.

Jet Integral Model) para la simulacin de un chorro individual (Figura 3). El modelo asume una distribucin gaussiana para la variacin de las magnitudes en la seccin transversal, as como autosemejanza entre secciones (Jirka et al, 1996). Como resultados se obtiene una descripcin tridimensional muy detallada de la geometra y concentraciones en el chorro, vlida hasta la zona del impacto con el fondo.7.2. Campo cercano y lejano. Vertido directo superficial

tre vertidos, interaccin con fronteras. Adems, realicos, ya comentados en el apartado 6.7.3 Campo lejano: pluma hipersalina

zan un tratamiento estadstico de los datos. Los inconvenientes son los propios de los modelos hidrodinmi-

FFLOCTR (Far Field Plume Locator), para la modelizacin de la corriente de gravedad propia del campo lejano. Tomando como datos de partida los resulta-

E l s o f tw a r e COR MI X - G I i n c lu ye e l m d u lo

frecuente emplear modelos hidrodinmicos tridimen-

Para la modelizacin de este tipo de vertidos es

dos obtenidos de los mdulos de campo cercano, aplica la metodologa de vertido acumulativo, defical de la pluma. El programa presenta importantes niendo una lnea de corriente alrededor de la cual se produce, por difusin, la expansin lateral y vertilimitaciones en su aplicacin, ya que comete errores significativos en la zona de transicin de campo cercano a lejano y no tiene en cuenta la batimetra en el medio receptor (que asume como una canal rectangular), la presencia de oleaje, ni otras condiciodulos como son el CORMIX 1 y 2. nes ambientales. El mdulo, por el momento, no cuenta con el respaldo experimental de otros mtroduce importantes mejoras en la modelizacin de La nueva versin del software CORMIX-GI (v.5.0) in-

desarrollado en el Programa de Ciencias Marinas y

mical-Ecological Model for Regional and Shelf Seas),

sionales, como el COHERENS (A Coupled Hydrodyna-

Tecnologas para la Unin Europea; el MOHID (Water

modelling system), desarrollado por MARETEC (Marine and Environmental Technology Research Center) de la Universidad Tcnica de Lisboa y el Delft3D-FLOW de Delft Hydraulics. Estos modelos resuelven las ecuaciones diferenciales de continuidad y Navier Stokes mediante esquemas numricos tipo ADI, con mallas de celdas rectangulares y esfricas, dimensiones de celda y pasos de tiempo variables y representacin de la coordenada vertical mediante distintos mtodos (capas de espesor constante, coordenadas sigma, etc.). Permiten tener en cuenta gran cantidad de variables: batimetra, corrientes multidireccionales, sinergias en-

fluidos de flotabilidad negativa, principalmente en la gravedad en campo lejano y de la continuidad entre las regiones de campo cercano y lejano.

simulacin de vertido superficial, de la corriente de


47


8. Planes de vigilancia para proteccin del medio marino ante vertidos de salmuera

del flujo bicapa propio del campo lejano (que separa la capa superior de agua marina de la capa inferior de salmuera). Las medidas 1 y 3 se seguirn realizando una vez cada cuatro semanas. geometra tridimensional y la salinidad del efluente en probar la validez y calibrar los modelos El objetivo de la nube de puntos es caracterizar la

da al Mar Mediterrneo, el carcter estenohalino de algunas de sus especies de mayor valor ecolgico (Posiel grado de incertidumbre asociado a los umbrales crticos de salinidad y a las herramientas de modelizacin empleadas , justifican la necesidad de establecer un plan de Control y vigilancia para garantizar la proteccin del medio marino frente al vertido de salmuera.

El significativo aumento del caudal de salmuera verti-

donia oceanica, Cymodocea nodosa, etc.), junto con

campo cercano y lejano, con datos que permitan com-

c) Control de la calidad en el medio receptor

nisterio de Medio Ambiente, con el asesoramiento del Centro de Estudios de Experimentacin y Obras Pblicas (CEDEX), viene estableciendo en las Declaraciones de Impacto Ambiental, directrices y aspectos concretos y comunes a contemplar en los Planes de Vigilancia del

La Direccin General de Calidad y Ambiental del Mi-

zona a proteger ms cercanos al punto de vertido (si-

Se establecen puntos de control en los lmites de la

guiendo el gradiente batimtrico), donde, con frecuenzona de la pluma hipersalina. En vista de los estrechos mrgenes de salinidad permitidos para los hbitats a das. Los datos se recogen semanalmente y mediante proteger, se exigen errores menores de 0.01psu en los

cia de 10 minutos, se toman medidas de salinidad a pocos centmetros del lecho marino, con el fin de captar la

medio marino en este tipo de proyectos. A continuacin se resumen el planteamiento, objetivos y medidas ms tido de la salmuera en chorros mediante tramo difusor.a) Control de las variables de flujo

importantes contempladas, en el caso concreto de ver-

aparatos de medicin, que son sustituidos cada quince un anlisis estadstico se determinan los percentiles 25% y 5% (S25 y S5: salinidades superadas el 5% y el 25% de las observaciones), de modo que se puedan comparar estos valores con los lmites crticos establecidos para las

de los siguientes parmetros: caudal y salinidad del

Se realizan mediciones, con frecuencia de tres horas,

principales fanergamas marinas. Una vez por semana y to de la planta, se medirn tambin el pH, turbidez, oxgeno disuelto y nitratos. En esta misma zona, y a una altura de 1m sobre el le-

agua de alimentacin, del agua de prediluccin, del efluente producto y de la salmuera. El objetivo es detecque pudieran afectar a las caractersticas de la pluma empleadas en el pretratamiento del agua bruta, que pudieran ser nocivas para el medio marino receptor.b) Control del efluente en la zona de vertido.

siempre que se detecten anomalas en el funcionamien-

tar posibles anomalas en el funcionamiento de la planta en la zona a proteger. Cabe tambin la posibilidad de incluir la medicin de algunas de las sustancias qumicas

cho marino, se colocan correntmetros para medir la velocidad y direccin de las corrientes del fondo, que afectarn al comportamiento de la pluma hipersalina. Adems se establecen uno o varios puntos referen-

cia ajenos a la influencia del vertido, midiendo los mismos parmetros, de modo que permitan detectar si las anomalas se deben a la presencia de la salmuera.d) Control de la calidad y estado del ecosistema a proteger

de la planta y coincidiendo con das de calma, se determina el campo de salinidades alrededor de la zona punto de impacto del chorro con el fondo; 2) Lmites longitudinales y transversales de la pluma hipersalina desde la zona de descarga hasta 100m siguiendo la ly 1000m de la zona de vertido siguiendo la lnea de nea de mxima pendiente; 3) Perfil de salinidades en de vertido. En concreto, se medirn: 1) salinidad en el

Durante las primeras semanas de funcionamiento

estado del hbitat a proteger, generalmente de las prarmetros caractersticos indicadores de su calidad.

Con frecuencia bianual se realiza un seguimiento del

deras de fanergamas marinas, con medicin de los pa Todos estos controles se mantienen durante seis

la columna de agua en tres puntos situados a 100, 300 mxima pendiente, con el fin de localizar la interfaz

meses desde la puesta en marcha de la planta (que deben de incluir la poca de mayor calma



en el medio receptor), tiempo que se considera suficiente para registrar las condiciones representativas de clima martimo, as como las anomalas tiempo y en funcin de los resultados obtenidos, el cia y ahorro de costes. En particular, si se ha dede funcionamiento de la planta. Transcurrido este promotor podr proponer modificaciones al Plan de Vigilancia Ambiental para mejora de su eficatectado un mtodo para establecer correlaciones los parmetros del medio receptor en la zona a proteger, considerando la situacin de clima marmedio receptor. En este caso, detectada una anomala en las variables de flujo, sera posible proteccin.

Recomendaciones respecto a la localizacin del punto de vertido

Situar la descarga lo ms alejada posible de los fondos a proteger, principalmente de aquellos ocupados por las fanergamas Posidonia oceanica o Cy-

entre las variables de flujo a la salida de la planta y timo, se podr reducir o eliminar el control en el predecir las consecuencias en la zona a proteger y aplicar las medidas oportunas para garantizar la Como complemento al Plan de Vigilancia Ambiental, se establece protocolo de actuacin para el caso en que las mediciones revelen un no cumplimiento de los umbrales de calidad establecidos y corrige la causa de la anomala. Si esto no es poen la zona a proteger. En primer lugar, se identifica sible, se modifican las condiciones de vertido para aumentar la dilucin en campo cercano y, con ello, reducir la salinidad de la pluma en campo lecin de la salmuera, reduccin de la tasa de conseccin, etc.). versin, aumento de la velocidad de salida del jano. Caben, para esto, distintas opciones: prediluchorro (por cierre de boquillas, disminucin de la

modocea nodosa. El riesgo de afeccin prcticamente se anula si se realiza el vertido a mayor profundidad que stas, dado que el efluente hiperdenso avanza por gravedad siguiendo los gradientes batimtricos. Situar el vertido en zonas de elevada hidrodinmica, ya que la presencia de oleaje y corrientes aumenta la turbulencia en el medio receptor y con ello la dilucin del efluente. Si el vertido se realiza con emisario submarino interesa minimizar su longitud para reducir la afeccin por excavacin del fondo marino para la zanja del emisario. El calado en la zona de descarga ser suficiente para evitar que el chorro alcance la superficie del mar. Calados adicionales no incrementan la dilucin. Algunos autores, como Hpner y Windelberg(1996), han elaborado una jerarqua de zonas para vertido de salmuera, segn la sensibilidad de los hbitats marinos presentes. Concluyen que lo menos desfavorable (ambientalmente) es el vertido en costas ocenicas rocosas o arenosas de gran energa y presencia de corrientes longitudinales, como puede ser la zona de rompientes del oleaje.Recomendaciones sobre el sistema de vertido de la salmuera

9. Recomendaciones, desde una perspectiva medioambiental, para el diseo de los sistemas de vertido de salmuera

A pesar de sus ventajas tcnicas y econmicas, se de que existan fondos con especies estenohalinas

desaconseja el vertido directo superficial en el caso (en distancias del orden de kilmetros), dado que la dilucin en campo cercano es muy pequea y la pluma puede propagarse largas distancias sin apetipo de vertidos. nas dilucin. Adems, por el momento, no se cuenta

mendaciones para la optimizacin de los elementos y parmetros del vertido del efluente de salmuera al mar, con el fin de minimizar el riesgo de afeccin al medio marino. Estas recomendaciones se basan en las investigaciones y publicaciones de varios autores, as como en la experiencia y conocimientos propios adquiridos en los ltimos aos, a partir de la evaluade proteccin del medio marino.

Se presentan a continuacin una serie de reco-

con herramientas de modelizacin fiables para este Cuando existe riesgo de afeccin a organismos bentnicos y se pretende maximizar la dilucin en campo cercano, interesa realizar el vertido en chorro mediante emisario submarino. A este respecto es ms eficaz el emisario de tramo difusor con varias boquillas de descarga que el de chorro nico.

cin ambiental de estudios y proyectos concretos, dentro del Plan Hidrolgico Nacional, y bajo el marco


49


En el diseo de un tramo difusor paralelo a la costa

con chorros vertiendo a igual profundidad, intere-

se produzca la interaccin entre chorros contiguos Una opcin que siempre puede resultar interesante es el vertido conjunto de la salmuera con las aguas de refrigeracin, no contaminadas, procedentes de una central elctrica. El efluente resulde refrigeracin, luego menor riesgo de afeccin sobre el medio. durante la trayectoria parablica.

sa orificios de igual dimetro de modo que se opti-

mice la dilucin y aproveche al mximo la columta profundidad, interesa disponer de boquillas con dimetros diferentes, menores a mayor profundidad, permitiendo una mayor velocidad de salida (mayor dilucin) y aprovechndose completamente la columna de agua.

na de agua disponible. Si el tramo difusor es per-

pendicular a la costa y cada chorro vierte a distin-

tante de la mezcla, presenta menor salinidad que

la salmuera y menor temperatura que las aguas

El vertido de la salmuera sobre estructuras porosas no parece ser una solucin eficiente en cuanto a dilucin se refiere. Los ensayos realizados por el CEnes bajas. En cualquier caso, y dado el elevado DEX (Antequera y Jauregui, 2001) indican dilucionmero de estas estructuras en nuestro litoral y que, en muchos casos, se encuentran en zonas ambientalmente degradadas y, por tanto, de menor riesgo de afeccin por presencia de salmuera, experimental de este tipo de vertido. sera interesante profundizar en el estudio terico y El grado de dilucin en campo cercano aumenta con la velocidad de salida del chorro (Roberts,

Recomendaciones sobre las herramientas y software de modelizacin a utilizar

Independientemente de la herramienta a utilizar, debe tenerse garanta sobre la calidad de los datos de partida a emplear, principalmente en lo relativo a la salinidad y densidad del efluente vertido y del fluido del medio receptor, al caudal y velocidad de descarga, a las corrientes ambientales y a la batimetra. do en chorro individual es adecuado el mdulo

Para la modelizacin del campo cercano de un vertiCORMIX1 de CORMIX-GI, cuyas frmulas cuenta con un importante respaldo experimental. Sus resultados son fiables hasta el punto de impacto del chorro con el fondo, dado que posteriormente no tiene en cuenta la interaccin del chorro con la capa turbulenta (spreading layer) que se forma en el fondo. PaEn el caso de interaccin entre chorros contiguos, ra la modelizacin de un vertido con tramo difusor, se suele emplear el mdulo CORMIX2 de CORMIX-GI. como el modelo asume la formacin de una cortina mo bidimensional, lo cual siimplifica la resolucin de las frmulas. Sin embargo, segn algunos autores delo CORMIX2 sobreestima la dilucin en campo (Roberts y Tian, 2004) debido a tales hiptesis el mo-

Sternau, 1997). En los diseos ms recientes se estn dimensionando los chorros para velocidades de salida entre 3.5-5m/s, bajo el asesoramiento del CEPYC (CEDEX), y coincidiendo con otros autores (Mauguin et al, 2005). El ngulo de inclinacin vertical de salida del chorro, ptimo en cuanto a dilucin de la salmuera es 60 en el caso de medio receptor en reposo (Zeitoun, 1970) o con corrientes perpendiculares o de la misma direccin y sentido que el chorro. En el caso de corrientes de igual direccin y sentido opuesto a la de salida del chorro, se consiguen mayores diluciones vertiendo con chorros verticales, de 90 (Roberts et al, 1997). El orificio de descarga del efluente debe situarse a una cierta altura sobre el fondo, para evitar la reinstrusin del efluente hipersalino por la boquilla cuando se forma la capa turbulenta tras el punto de impacto del chorro con el fondo. En los proyectos actuales, con el asesoramiento del CEPYC, se proyectan a alturas entre 0,5 y 1,5m sobre el lecho marino. Para maximizar la dilucin en campo cercano en el caso de emisario submarino con tramo difusor, la separacin entre difusores ha de ser tal que no

de vertido tipo flujo lineal, considera el fenmeno co-

cercano hasta un 45%, as como la mxima altura alcanzada por el chorro y la longitud de campo cercano. Por tanto, dado que no modeliza el caso de precisamente ptimo en cuanto a dilucin), se recomienda emplear, para estos casos, el modelo CORMIX1, tratando a los chorros individualmente. tramo difusor sin interaccin entre chorros (diseo

Para vertidos superficiales de salmuera no es correcto va. Existen frmulas de tipo integracin y longitud es-

emplear el CORMIX3, de CORMIX-GI, dado que ste cala propuestas y desarrolladas por algunos autores:

es solamente aplicable a fluidos de flotabilidad positi-



1999). Tambin, con las limitaciones e inconvenientes ya comentados, pueden emplearse modelos hidrodinmicos comerciales como el COHERENS y el MOHID. Para la modelizacin del campo lejano se recomienda emplear modelos tridimensionales, como el ya comentado COHERENS o MOHID, teniendo en cuenta el riesgo de producirse errores numricos y la posible sobreestimacin del ancho, espesor y dilucin de la pluma hipersalina, que sern menores cuanto menor sea el tamao de celda en la zona de gradiente de magnitud. Es interesante comparar los resultados con los obtenidos de las frmulas propuestas por autores como Alavian, 1986,1996; Garca, 1996, etc. En caso de que el vertido se realice en una zona en el rea de influencia de otros vertidos con posibles efectos sinrgicos, se propone (Jirka y Bleninger, 2004) la siguiente metodologa: 1) Aplicar un modelo general de calidad de aguas (tipo COHERENS) con todas las fuentes de vertido existentes y obtener valores de salinidad de fondo. 2) Con este campo de concentraciones como datos de partida, aplicar un modelo de campo cercano, como, por ejemplo, el CORMIX, en el caso de vertido en chorro.

(Hauenstein, 1984; Christodoulou, 2001; Bournet,

muera de las plantas desalinizadoras, con el fin ltimo de garantizar la proteccin del medio marino. Estas propiedades de la salmuera, lmites crticos de salinicuestiones incluyen aspectos como: caractersticas y dad para los hbitats y especies ms relevantes; sistemientas de modelizacin, planes de vigilancia y critepara el caso del Mar Mediterrneo, principal receptor das en el Plan Hidrolgico. La importancia que la desalinizacin est adquimas de vertido, comportamiento de la salmuera en rios para la optimizacin del diseo. Se particulariza de los vertidos procedentes de las plantas proyectariendo y la creciente preocupacin por mantener los valores ecolgicos del medio marino, hacen necesario ampliar los estudios respecto al comportamiento sobre los ecosistemas. A continuacin se proponen ala las lagunas de conocimiento detectadas: de la salmuera en medio marino y sus posibles efectos gunas lneas de investigaciones interesantes, en base Efectos de la salmuera sobre el medio marino: Establecer umbrales crticos de salinidad para otras especies de inters en el Mar Mediterrneo: Cymo-

medio marino, formulaciones matemticas, herra-

Sistemas de descarga empleados: Estudiar en mayor profundidad el vertido de la salmuera sobre esdad de diques y muros de escollera ocupando nuestro litoral; la descarga en zona de rompientes (interesante por la turbulencia y corrientes generadas); descarga superficial en ramblas, sobre plaaguas residuales urbanas, etc. . yas, vertido conjunto con aguas de refrigeracin, Desarrollo y perfeccionamiento de herramientas de modelizacion: 1) Simulacin continua de camcarga; 2) Simulacin regin de campo lejano; 3) Simulacin de las condiciones ambientales (batipo cercano y lejano para distintos sistemas de desmetra, corrientes en el fondo, oleaje, etc.) de especial influencia en el comportamiento de la plulos datos; 5) Simulacin de vertidos mltiples. ma en campo lejano; 4)Tratamiento estadstico de Datos de partida: metodologa para utilizacin de principalmente las relativas a clima martimo y a batimetra. Tratamiento estadstico para determidesfavorables. N las bases de datos existentes en la actualidad, nacin de los escenarios ms probables y los ms tructuras porosas (sobre todo, dada la gran canti-

docea nodosa, Zostera noltii, etc.

10. Sntesis y conclusiones

salinizacin de agua de mar como una de las fuentes hdricas clave en el abastecimiento de las zonas costeras mediterrneas, para lo cual se pondrn en marcha un gran nmero de grandes plantas desalinizadoras, salmuera vertido al mar. La salmuera, con mayor salinidad y densidad que el agua marina, desciende al fonnohalino, incluso a grandes distancias del punto de verafeccin a los organismos bentnicos de carcter este-

El Plan Hidrolgico Nacional vigente propone la de-

que supondr incremento significativo del caudal de do y se propaga sobre el lecho, con alto riesgo de tido. En el caso del Mar Mediterrneo son de especial

sidonia ocenica y, en menor grado, la Cymodocea nodosa, por lo que es imprescindible que el diseador cuente con un conocimiento claro y amplio de los aspectos a considerar. El presente artculo sintetiza y analiza las principales cuestiones a tener en cuenta para un diseo adecuado y eficaz del sistema de vertido al mar de la sal-

importancia y fragilidad las fanergamas marinas: Po-


51


Listado de smbolos Tabla 3.1.

D = Dimetro de la boca de descarga. F = Nmero de Froude densimtrico de chorro. = ngulo de inclinacin del chorro (ngulo vertical del eje con su proyeccin en planta). yt = Altura medida en el lmite superior del contorno del chorro, para el punto de mxima altura. St = Dilucin medida en el eje del chorro, correspondiente al punto de mxima altura. xi = Distancia horizontal desde el punto de vertido hasta el de impacto del chorro con el fondo. Si = Dilucin medida en el punto de impacto del chorro con el fondo. xm = Distancia horizontal desde el punto de vertido hasta el final del campo cercano. Sm = Dilucin conseguida al final de campo cercano (colapso de la turbulencia). yl = Espesor del efluente aguas abajo del punto de impacto, en la zona de spreading layer. YA = Velocidad (constante) de la corriente ambiental en el medio receptor. = ngulo (en planta) entre la corriente ambiental y la trayectoria de vertido. = ngulo (vertical) del chorro de descarga del efluente con respecto a la horizontal. Cd = Coeficiente de friccin del efluente con el fondo; E = Coeficiente de alimentacin, incorporacin de agua marina hacia efluente hipersalino.Referencias:

Tabla 3.3.

S1,S2 = Factores o coeficientes de forma, por promediacin vertical de las ecuaciones. Sp = tag = Pendiente del fondo. Ri = Nmero de Richardson.

Figuras 2 y 3.

= Densidad del efluente hipersalino.= Densidad inicial. T = Temperatura del efluente hipersalino en un punto y en un instante. Sa = Salinidad del efluente hipersalino en un punto y en un instante. ui = (ux,uy,uz) = Componentes instantneas de la velocidad, segn ejes coordenados xi =(x,y,z). > p = Presin instantnea del efluente. f = Fuerzas de volumen; gravedad. = /, la viscosidad dinmica del medio. c = Concentracin instantnea de soluto, suma de componente aleatoria (c) y valor medio (C). u = Velocidad media, promedio temporal. k = Coeficiente de difusin molecular

Tabla 3.2.

Uo, C0, 0 = velocidad de salida del chorro, concentracin y densidad inicial del efluente. = ngulo vertical del chorro respecto al fondo. h0= altura del difusor sobre el lecho marino. = ngulo (en planta) entre la corriente ambiental y la trayectoria de vertido. b = Semiancho del chorro. UA,A = Velocidad corriente y densidad del efluente ambiental, del medio receptor.U.S.EPA, Office of Science and Technology, Washington. Jirka, G.H; Bleninger, T. (2004). Design of multiport diffuser outfalls for coastal water quality protection. IAHR, XXI Congreso Latinoamericano de hidrulica So Pedro, Estado de So Paulo, Brasil. Lloret, M.P; Snchez, J.L. (2001). Bioensayo para la evaluacin de los efectos producidos por un incremento de salinidad sobre la supervivencia del erizo de mar Paracentrotus lividus. II Congreso Nacional de Desalacin. Alicante. Asociacin Espaola de Desalacin y Reutilizacin Alicante (2001). Mauguin,G; Corsin,P. (2005). Concentrate and other waste disposals from SWRO plants: characterization and reduction of their environment impact. DESALINATION 182, pp. 155-364. Otranto, F (2006) Laboratory Modelling of Seabrine discharges. The University of Western Australia. Prez Talavera, J.L; Quesada Ruiz, J.J. (2001). Identification of the mixing process in brine discharges carried out in Barranco del Toro beach, south of Gran Canaria (Canary Islands). DESALINATION 139, pp. 277-286. ELSEVIER. Roberts, P.J.W; Toms, G. (1987).Inclined dense jets in a flowing current. Journal of Hydraulic Engineering, vol. 113, n 3. Roberts, P.J.W; Fellow; Ferrier, A; Daviero, G. (1997). Mixing in inclined dense jets. Journal of Hydraulic Engineering, vol. 123, No 8. Roberts, P.J.W; Fellow; Sternau, R. (1997). Mixing zone analysis for Coastal Wastewater Discharge. Journal of Environmental Engineering. Vol. 123, No. 12, December 1997, pp. 1244-1250. Roberts, P.J.W; Tian, X. (2004). New experimental techniques for validation of marine discharges models. Environmental Modelling & Software 19. Ruiz Mateo, A. (2007). Los vertidos al mar de las plantas desaladoras. Revista AMBIENTA, n.51. pp. 51-57. Terrados, J (1991). Crecimiento y produccin de las praderas de macrfitos del Mar Menor, Murcia. Tesis Doctoral. Universidad de Murcia. Torres, M. (2005). Desalacin y Planificacin Hidrolgica hoy. Revista Ingeniera y Territorio, n.72: Desalacin, pp. 8-16. Zeitoun, M.A et al. (1970). Conceptual designs of outfall systems for desalination plants .Research and Development Progress Rept. No 550. Office of Saline Water, U.S. Dept, of Interior.

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Palomar&Losada2008 Vertidos Salmuera

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