Tres columnas, tres preguntas distintas
El cuadro del afluente de diseño para aguas residuales municipales presenta tres columnas una al lado de la otra: la media estadística nacional, el valor por debajo del cual queda el 80% de las plantas estudiadas, y un rango de diseño habitual. Parecen intercambiables y no lo son. Cada una responde a una pregunta distinta, y usar la equivocada cambia tanto el volumen del tanque como el proceso que sigue. Las cifras provienen de un estudio de 127 plantas de tratamiento de aguas residuales y de la práctica de diseño del sector: son estadísticas, no un valor de norma nacional.
La media estadística: lo que ve una planta típica
La columna de la media — DQO 220 mg/L, DBO₅ 81.6 mg/L, sólidos suspendidos 148.5 mg/L, amonio-N 22.8 mg/L, nitrógeno total 30.4 mg/L y fósforo total 3.7 mg/L — describe el promedio de las plantas estudiadas. Es la cifra correcta para describir una carga típica, y la cifra equivocada para dimensionar una. Una planta dimensionada con la media queda subcargada la mitad de los días que opera y sobrecargada la otra mitad, y como una planta de tratamiento no falla de forma gradual en el extremo superior, la media es una descripción y no un dato de diseño.
Una columna incluso se mueve en sentido contrario a las otras: la cifra del percentil 80 para el fósforo total, 3.3 mg/L, es menor que la media de 3.7 mg/L, una propiedad de una distribución sesgada y no un error de escritura.
El percentil 80: hasta dónde llega realmente una planta
La columna titulada 80% de las plantas por debajo reporta el valor bajo el cual queda el 80% de las plantas estudiadas: DQO 282 mg/L, DBO₅ 105 mg/L, sólidos suspendidos 210.8 mg/L, amonio-N 27.6 mg/L, nitrógeno total 36.4 mg/L y fósforo total 3.3 mg/L. Es una afirmación estadística sobre la población de plantas, no una garantía de que una planta nueva nunca vaya a ver más.
Su valor en una conversación de diseño es que separa el día alto ordinario del extraordinario. Una planta que maneja la carga del percentil 80 sin dificultad tiene un margen de trabajo, y es una base defendible para indicar en una especificación. No es lo mismo que la punta, que es un concepto hidráulico que maneja el factor Kz. Las dos columnas son también donde se esconde un error común: un proveedor que cotiza con la media y un comprador que verifica con el percentil no están comparando el mismo diseño.
El rango de diseño habitual: lo que conviene construir
La tercera columna — 250–450 mg/L de DQO, 100–200 mg/L de DBO₅, 150–250 mg/L de sólidos suspendidos, 25–40 mg/L de amonio-N, 30–50 mg/L de nitrógeno total y 3–5 mg/L de fósforo total — es práctica de diseño y no medición. Se sitúa en los valores del estudio y por encima de ellos a propósito, y es la columna a la que en realidad se sujetan la mayoría de los diseños.
Un rango es más útil que un punto aquí, porque muestra dónde se está tomando una decisión. Una planta en el extremo inferior del rango se dimensiona para un agua residual municipal bien separada; una en el extremo superior se dimensiona para un afluente más concentrado, con el volumen de tanque adicional que eso implica. Qué extremo aplica debería indicarse en la especificación, porque un proveedor que ofrece con el extremo inferior del rango y otro que ofrece con el extremo superior no están ofreciendo la misma planta.
Por qué no existe un valor normativo nacional del afluente
Es razonable esperar que una norma nacional indique una concentración típica del afluente. La GB 50014-2021 no lo hace. Cubre principios de diseño, normas de vertido y parámetros de proceso, y deja la calidad del afluente al proyecto: la concentración que entra a una planta depende de la cuenca, del uso del agua y de la fracción industrial, nada de lo cual una norma nacional puede fijar de antemano. Por eso las cifras de este cuadro tienen un nivel de evidencia menor que los límites de vertido. Un límite de vertido es un valor de tabla en una norma; una concentración del afluente es una estadística operativa, y tratar la segunda como si tuviera la autoridad de la primera es el error que la disposición de tres columnas existe para evitar.
Las aguas residuales municipales no son el único afluente
Todo lo anterior describe aguas residuales municipales. Las aguas residuales con una fracción industrial significativa se comportan de manera distinta: una planta de alimentos, una fábrica textil y una línea de acabado de metales presentan cargas diferentes y relaciones diferentes entre ellas, por lo que el cuadro es un punto de partida en el mejor de los casos y la especificación debería construirse sobre el muestreo del flujo real de residuos. Cuando las aguas residuales industriales se vierten a un alcantarillado municipal en lugar de tratarse en el sitio, la GB/T 31962-2015 rige la calidad que puede verterse a ese alcantarillado.
El caso de exportación: carga por persona en lugar de concentración
Los proyectos de exportación suelen partir de una base distinta. En lugar de una concentración de un estudio, la carga se deriva por persona: 60 g de DBO y 8 g de amonio-N por persona por día. Multiplicar por la población servida da directamente la carga másica diaria, y la planta se dimensiona con esa masa y no con una concentración multiplicada por un caudal. La ventaja de la base de carga es que no depende de un caudal supuesto, por lo que sobrevive a un cambio en la dotación por habitante; la ventaja de la base de concentración es que puede verificarse contra una muestra de laboratorio.
Por qué la carga puede decidir el tanque antes que el caudal
La calidad del afluente merece tanta atención porque las cargas orgánica y de nutrientes a menudo se vuelven limitantes antes que el caudal hidráulico. Una planta puede ser hidráulicamente correcta —el caudal la atraviesa con holgura— y aun así estar subdimensionada, porque la biología se dimensiona con la masa de DBO, nitrógeno y fósforo que entra cada día, no con el volumen de agua que la transporta.
Esto es más visible donde el flujo de residuos está concentrado. Un caudal pequeño con una carga orgánica alta puede exigir más aireación y más volumen de tanque que un caudal mucho mayor de aguas residuales diluidas, y un diseño que partió solo del caudal habrá elegido la planta más pequeña. La guía de selección toma los datos en el orden que esto implica: la carga y el caudal juntos, después el proceso, después el tanque, y solo entonces el contenedor que lo transporta.