Estudio de la Generación y Transporte de Gas Sulfhídrico en las Redes de Aguas Servidas

Abstract

El presente trabajo de memoria tuvo como principal objetivo implementar un modelo matemático predictivo para la concentración de sulfuro de hidrógeno gaseoso en las redes de aguas servidas de la ciudad de Santiago.

El modelamiento se realizó para un sector dentro de la comuna de Puente Alto, que posee una red de 1867 tramos de colectores de aguas servidas, de los cuales sólo se ingresaron al programa los 317 tramos de colectores que poseían un diámetro mayor a 250 milímetros, con sus respectivos diámetros, largos, pendientes y variación de nivel de agua a lo largo del tiempo. El perfil de temperaturas utilizado fue idéntico para todos los colectores, de carácter sinusoidal con un promedio de 17 ºC, un mínimo de 15 ºC y un máximo de 19 ºC, basado en datos empíricos. Las observaciones en terreno requeridas fueron encargadas a un laboratorio certificado.

El modelo generado describe el proceso como colectores herméticos y descarta fenómenos y particularidades que existen en las redes de aguas servidas tales como singularidades hidráulicas, caídas de agua y escapes de gas a través de las tapas de cámara, y también considera algunas simplificaciones tales como la existencia de H2S como el único gas presente (además del aire), el descarte de flujo de H2S a las paredes de los colectores y la no existencia de descarga de riles.

Para contrastar el modelamiento con datos empíricos, se usaron mediciones en terreno tanto de calidad de agua como de aire, en cinco puntos específicos seleccionados de la red, que recibían el flujo de cuencas más acotadas dentro de la red. Los parámetros fueron DBO5, S-2, SO4-2 (agua) y H2S gaseoso. En particular, además, las mediciones de DBO5 observadas fueron utilizadas para construir perfiles que fueron ingresados al modelo para considerar variación de concentración de DBO5 a lo largo del día.

Para las predicciones de concentración de sulfuro disuelto en agua en los cinco puntos, se realizaron calibraciones independientes entre sí, variando dos parámetros que controlan la generación de sulfuro. Con dichos valores calibrados, se procede nuevamente a contrastar, para cada punto, las mediciones con las predicciones. Como resultado final se obtiene un modelo que se puede utilizar para predecir la concentración de sulfuro total disuelto en agua para 4 de los 5 puntos, necesitando ingresar como variables en función del tiempo solamente un perfil de DBO5 y el nivel del agua, sin embargo esta calibración no logró ser útil para la predicción de concentración de sulfuro de hidrógeno gaseoso, pero este trabajo puede constituir una buena base a partir de la cual generar un modelo predictivo de la concentración de gas a partir de las predicciones de sulfuro disuelto.

Finalmente, posterior a la calibración se obtuvieron los siguientes errores cuadráticos medios (unidades en mg/l) para cada punto respectivamente: 0,47; 2,25; 4,52; 0,37; 1,54. Los dos parámetros ajustados (M y N) tuvieron una variación que se expresa a continuación, para cada punto, como la razón entre el valor calibrado y el valor original: 0,91 (M) y 0,85 (N); 0,87 y 0,99; 0,59 y 1,16; 0,71 y 1,15; 1,03 y 1,07.