Empiece por la población, no por el equipo
Una planta en contenedor se dimensiona sobre dos cargas —el caudal hidráulico y la carga orgánica—, y el lado hidráulico parte de las personas a las que sirve la planta. La práctica nacional convierte el consumo doméstico de agua en caudal de aguas residuales con una regla fija: la dotación combinada de aguas residuales domésticas es el 90% de la dotación local de consumo de agua (GB 50014-2021 §4.1.14). Las dotaciones de consumo de agua por habitante se bandean por zona de recursos hídricos y tamaño de ciudad, desde 50 L por persona y día en la banda más baja hasta 320 L por persona y día en la más alta.
Los proyectos de exportación suelen partir, en cambio, de una única convención nacional. British Water Flows and Loads da 150 L por persona y día para el Reino Unido; las cifras de la US EPA son de unos 170 L por persona y día como valor residencial típico, y en el diseño suele tomarse 284 L por persona y día. La cuestión no es qué cifra es correcta en abstracto, sino que la dotación debe corresponder a la región del proyecto y quedar establecida antes de multiplicar nada.
- Confirme la población servida, incluido cualquier crecimiento que el sitio espere.
- Tome la dotación de consumo de agua de la región del proyecto y de su zona de recursos hídricos.
- Aplique la regla de conversión para llegar a la dotación combinada de aguas residuales domésticas.
De la dotación por habitante al caudal medio diario
El caudal medio diario es la población multiplicada por la dotación de aguas residuales por habitante. El ejemplo resuelto de la tabla de población a capacidad usa la zona 2, una ciudad mediana y 120 L por persona y día: convertido al 90%, son 108 L por persona y día de aguas residuales, y una población servida de 10000 personas da un caudal medio diario de unos 1080 m³ al día. Esa cifra es un promedio, y un promedio todavía no es un caudal de diseño.
Cuando la población no es el factor determinante —un polígono industrial, una planta de alimentos, un hospital—, el caudal procede del medidor de agua o del resumen del proceso, y la vía de la dotación por habitante es solo una comprobación cruzada.
Aplique el factor de punta Kz
Las plantas no reciben el caudal a un promedio constante. El factor de variación de caudal en tiempo seco Kz eleva el caudal medio diario hasta el caudal punta, y los tanques y las tuberías se dimensionan con el caudal punta. La tabla 4.1.15 de la GB 50014-2021 da un Kz de 2.7 a 5 L/s, que baja a 2.4 a 15 L/s y a 1.9 a 100 L/s, hasta 1.5 a 1000 L/s y por encima; los caudales intermedios se interpolan.
Esa tabla trae dos advertencias. La edición de 2021 elevó estos factores: la edición de 2006, ya sustituida, usaba valores de 2.3 a 1.3, y mucho material publicado sigue citando el conjunto antiguo. Aparte de eso, la convención de Oriente Medio es distinta otra vez: la guía de diseño del MEWA saudí usa 1.6 para ciudades grandes y 2.2 para pueblos y aldeas. Todo cálculo de exportación debería indicar qué convención sigue.
Verifique la carga orgánica, no solo el caudal
Una planta puede ser hidráulicamente correcta y aun así quedar subdimensionada, porque la biología se dimensiona según lo que lleva el agua. Las concentraciones de las aguas residuales municipales se publican como estadísticas del sector y no como valores normativos: una encuesta nacional de 127 plantas de tratamiento da valores medios de DQO de 220 mg/L, DBO₅ de 81.6 mg/L y sólidos suspendidos de 148.5 mg/L, con los valores del percentil 80 listados por separado. La práctica de diseño habitual se sitúa por encima de las medias de la encuesta: 250–450 mg/L de DQO y 100–200 mg/L de DBO₅.
Las aguas residuales industriales son un caso aparte. Cuando un efluente lleva una carga orgánica alta —el ejemplo habitual es el procesamiento de alimentos—, la carga orgánica rige el tamaño de la planta, y el pretratamiento se decide antes de dimensionar la etapa biológica.
Convierta el caudal de diseño en volumen de tanque
El volumen de tanque se deduce del caudal y del tiempo de residencia que necesita el proceso: V = Q × TRH. El tiempo de retención hidráulica se fija por servicio de cada tanque. La práctica nacional da 1–2 h para el tanque anaerobio y 0.5–3.0 h para el tanque anóxico, con un tiempo de retención de sólidos de 3.5–7.0 días cuando el objetivo principal es la eliminación de fósforo. Cuando se emplea aireación extendida, la guía de Oriente Medio da un tiempo de aireación de 18–36 h y una edad del lodo de 10–30 días.
Dimensionar con el caudal punta es la opción conservadora para los tanques que tienen que admitir ese caudal punta, mientras que una etapa biológica diseñada por carga suele dimensionarse con el caudal medio. Conviene indicar cuál de los dos se usa, porque las dos respuestas son distintas.
Del volumen a la huella y al tipo de contenedor
Los volúmenes se traducen entonces en una huella. Una sola unidad en contenedor cubre un caudal de diseño de 0.5–15 m³/h, o 12–360 m³/día, y el equipo ensamblado va desde unos 3 × 1.5 × 2 m hasta 16 × 3 × 3.5 m, según la capacidad. El extremo mayor de ese rango no puede viajar en un contenedor seco estándar, cuya anchura interior es de solo 2.352 m, y son la anchura y la altura las que deciden la ruta de embarque, no el volumen.
Por eso el dimensionamiento termina con una verificación de carga y no con una orden de compra. La capacidad requerida decide cuántas unidades necesita la planta; las dimensiones de cada unidad deciden si se embarca en un contenedor seco, en un contenedor open-top o flat-rack, o como carga fraccionada. Solo cuando esas dos respuestas coinciden está la planta lista para cotizarse.