Mapa del tema
Cuatro compartimentos, una misma pregunta: cuánto entra y cuánto sale.
La asignatura parece un catálogo de normativa y de analíticas, pero casi todos los problemas se resuelven con el mismo esquema: identificar el foco, cuantificar la carga, comparar con un límite y proponer una medida. Cambia el compartimento (agua, suelo, aire, residuos), no el método.
Focos puntuales y difusos
Una EDAR es un foco puntual: sale por un tubo y se mide. La agricultura es un foco difuso: el nitrato llega al acuífero por toda la superficie y no se puede medir en un punto. Se gestiona con dosis, cubiertas y zonas vulnerables.
El sumidero que se agota
El suelo recibe purines, lodos, fitosanitarios y metales. Tiene capacidad de amortiguación, pero es finita: se calcula con la dosis agronómica de nitrógeno y con los límites de metales pesados.
Emisiones y olores
Amoniaco de las dehesas de purín, partículas de la labranza, gases de escape y CO₂ del gasóleo. Se cuantifican con factores de emisión y se comparan con valores límite o con la huella de la explotación.
Del envase al lodo
Envases fitosanitarios por SIGFITO, plásticos de acolchado, restos de poda y lodos de depuradora. La jerarquía es siempre la misma: reducir, reutilizar, valorizar y, al final, eliminar.
El examen mezcla tres lenguajes: el de la norma (límites en mg/L), el del laboratorio (mg/L de la muestra) y el del diseño (kg/día y m³/día). Traducir entre ellos es el 80 % del trabajo.
Conceptos clave
Los ocho términos que sostienen todos los ejercicios.
Contaminante, residuo y vertido
Un residuo es algo que su poseedor descarta. Un contaminante es una sustancia que, por su cantidad o su forma, altera un medio. La misma materia puede ser recurso o contaminante según la dosis: el purín es fertilizante a 30 m³/ha y residuo contaminante a 200 m³/ha. Un vertido es la descarga de agua residual a un medio receptor, con o sin tratamiento previo.
Concentración frente a carga
Es la distinción que más puntos vale. La concentración (mg/L) describe la muestra. La carga (kg/día) describe el problema: carga = caudal × concentración. Un vertido de 10 mg/L con 50 000 m³/día contamina más que uno de 500 mg/L con 5 m³/día. La norma limita concentraciones, pero el río responde a cargas.
DBO₅, DQO y sólidos en suspensión
La DBO₅ es el oxígeno que consumen los microorganismos al degradar la materia orgánica en cinco días a 20 °C. La DQO es el oxígeno necesario para oxidarla por vía química, e incluye lo que no es biodegradable. La relación DQO/DBO₅ indica biodegradabilidad: por debajo de 2 el agua es fácil de tratar; por encima de 2,5 hay compuestos recalcitrantes. Los sólidos en suspensión (SS) son la fracción filtrable y son los que forman el lodo.
Habitante equivalente
Es la unidad de carga que usa la normativa europea: 1 h-e = 60 g de DBO₅ al día. Sirve para dimensionar una depuradora sin saber cuántos vecinos hay de verdad, y para comparar un vertido industrial con la población que lo generaría. Una quesería que vierte 300 kg de DBO₅ al día equivale a 5 000 habitantes.
Autodepuración y déficit de oxígeno
Cuando un vertido entra en un río, las bacterias consumen oxígeno (k₁) y la atmósfera lo repone por reaireación (k₂). El resultado es una curva en forma de saco: el oxígeno baja, toca un mínimo y se recupera aguas abajo. Si el mínimo cae por debajo de 4 mg/L, la vida piscícola se compromete. Ese mínimo es el que se calcula con el modelo de Streeter-Phelps.
Eutrofización
Es el enriquecimiento en nutrientes que dispara el crecimiento de algas. En agua dulce el nutriente limitante suele ser el fósforo; en el mar, el nitrógeno. El daño no es el alga, es lo que viene después: al morir se descompone, consume oxígeno y deja el agua sin vida. Por eso las zonas sensibles exigen eliminación de nutrientes, no solo de materia orgánica.
Ruido: una escala logarítmica
El decibelio es logarítmico: 3 dB más es el doble de energía sonora, y 10 dB más suena «el doble de fuerte». Dos fuentes iguales suman 3 dB, no el doble de cifra. Se mide con ponderación A (dB(A)) porque imita la sensibilidad del oído, y se promedia con LAeq en un periodo. Una explotación ganadera se evalúa de noche igual que de día, con límites distintos.
Evaluación de impacto ambiental
Es el procedimiento administrativo que decide si un proyecto puede ejecutarse y con qué condiciones. No es un estudio de contaminación: es un análisis de alternativas, identificación de impactos, valoración y medidas correctoras. Termina en una Declaración de Impacto Ambiental que fija condiciones de obligado cumplimiento. En regadíos, granjas y plantas de biogás es el trámite que más retrasa la obra.
Formulario
Las diez expresiones que resuelven casi cualquier problema de la asignatura.
- Carga kg/d masa que entra o sale al día
- Q m³/d caudal medio
- c mg/L concentración del parámetro
- El 1000 convierte gramos en kilogramos.
- h-e habitantes equivalentes
- Carga kg/d de DBO₅
- 0,060 kg/d de DBO₅ por habitante y día
- Pob habitantes o h-e
- d L/hab/d dotación, 200 a 250 en uso urbano
- Cp 2 a 4 coeficiente punta
- La depuradora se dimensiona con el caudal punta, no con el medio.
- ce mg/L concentración de entrada
- cs mg/L concentración de salida
- Se calcula parámetro a parámetro: DBO₅, DQO, SS, N, P.
- Qr m³/s caudal del río aguas arriba
- Qv m³/s caudal del vertido
- Las unidades de caudal deben coincidir; la concentración resultante sale en las mismas unidades de entrada.
- D mg/L déficit: D = Cs − DO
- L₀ mg/L DBO última del vertido ya mezclado
- k₁ d⁻¹ desoxigenación, 0,1 a 0,5
- k₂ d⁻¹ reaireación, 0,2 a 1,0
- t d tiempo de recorrido desde el vertido
- Lᵢ dB(A) nivel de cada fuente
- Dos fuentes iguales suman 3 dB; diez iguales suman 10 dB.
- La fuente más débil apenas cuenta: 10 dB por debajo aporta 0,4 dB.
- PM g/mol masa molar del gas
- 24,45 L/mol volumen molar a 25 °C y 1013 hPa
- A 0 °C el volumen molar es 22,4 L/mol. Cambia el resultado un 9 %.
- actividad L, kWh, kg consumo o producción
- factor kg CO₂e/unidad gasóleo 2,68 por litro; electricidad 0,19 por kWh
- Los factores cambian por país y por año: cítalos siempre.
- Lp dB(A) nivel en el receptor
- Lw dB(A) potencia de la fuente
- r m distancia, en campo libre y sobre plano reflectante
- Al duplicar la distancia se pierden 6 dB.
- Si el dato es el nivel medido a 1 m, se usa Lp = L1m − 20 log₁₀(r).
Antes de calcular, escribe al lado de cada dato su unidad y pregúntate si es caudal, concentración o carga. La mitad de los errores de esta asignatura son de factor 1 000 entre mg/L y kg/d, o de segundos y días.
Oxígeno en vivo
Mueve la carga y las constantes del río y mira dónde queda el mínimo de oxígeno.
Al vertido le sigue una curva de oxígeno disuelto que baja por consumo bacteriano y se recupera por reaireación. La forma depende de la relación entre k₁ y k₂: si la reaireación gana, el saco es poco profundo; si pierde, el río tarda días en recuperarse. El punto más bajo es el que decide si el vertido es admisible.
Ejemplo resuelto
Depuradora para un núcleo de 4 800 habitantes que vierte a un río de 350 L/s.
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Caudal medio de diseño
Con una dotación de 220 L por habitante y día, el caudal medio sale directo. En un núcleo pequeño conviene añadir la infiltración de la red, pero para el ejercicio se desprecia.
Q = 4 800 · 220 / 1000 = 1 056 m³/d = 12,2 L/s -
Carga de DBO₅ que llega
Cada habitante aporta 60 g de DBO₅ al día. La carga es independiente del caudal: si hay más agua, la concentración baja pero la masa es la misma.
Carga = 4 800 · 0,060 = 288 kg DBO₅/dLa concentración de entrada se obtiene dividiendo la carga entre el caudal: 288 000 g / 1 056 m³ = 273 mg/L. Es un agua residual doméstica típica, ni muy diluida ni muy concentrada.
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Caudal punta y carga punta
La planta se dimensiona para el momento de máxima llegada, que en un núcleo pequeño ocurre a media mañana. Con un coeficiente punta de 3, el caudal se triplica.
Qp = 1 056 · 3 = 3 168 m³/d = 36,7 L/sLa carga punta no se multiplica por 3: la masa de contaminante no aumenta porque se use más agua. Solo se multiplica el caudal hidráulico.
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Eficiencia exigida para cumplir 25 mg/L
El límite habitual de vertido para poblaciones de este tamaño es de 25 mg/L de DBO₅. La eficiencia mínima sale de comparar entrada y salida.
η = (273 − 25) / 273 · 100 = 90,8 %Es una exigencia alta para un tratamiento solo primario, que se queda en el 30 al 40 %. Hace falta tratamiento secundario biológico, y probablemente eliminación de nutrientes si el río está declarado sensible.
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Carga que llega al río
La planta no elimina el problema, lo reduce. Lo que sale sigue siendo una carga que el cauce debe absorber.
Carga salida = 1 056 · 25 / 1000 = 26,4 kg DBO₅/dSe han eliminado 261,6 kg al día, el 90,8 % de lo que entraba. Ese residuo no desaparece: se convierte en fango.
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Concentración tras la mezcla
El río lleva 350 L/s con 2 mg/L de DBO₅. Hay que pasar todo a las mismas unidades antes de mezclar: 350 L/s son 30 240 m³/d.
cm = (30 240 · 2 + 1 056 · 25) / 31 296 = 2,78 mg/LEl río multiplica por 14 el caudal del vertido, así que la concentración apenas sube. Con un río de 30 L/s en estiaje, la misma planta dejaría el cauce en 25 mg/L y el problema sería real.
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Fango producido
Como orientación, un fango activo produce entre 0,7 y 1,0 kg de sólidos por kg de DBO₅ eliminada. Se toma 0,8.
SS = 0,8 · 261,6 = 209 kg SS/dDeshidratado al 20 % de materia seca son unas 1,0 t/día de fango. Ese es el número que decide el coste de gestión, no el del agua.
Comprobación final: ¿por qué se dimensiona con la punta y se cobra por la carga?
Porque son dos problemas distintos. El caudal punta dimensiona los decantadores, los canales y las bombas: si no caben 36,7 L/s, el agua se desborda sin tratar. La carga dimensiona el reactor biológico y el consumo de oxígeno: si no hay biomasa suficiente para 288 kg de DBO₅ al día, la salida no cumple aunque el caudal sea pequeño.
El canon de vertido se cobra por carga contaminante, no por volumen, precisamente porque la carga es lo que cuesta tratar.
El caudal de un río en verano puede ser una décima parte del de invierno. Un vertido que cumple en enero puede incumplir en agosto sin haber cambiado nada en la depuradora. Los proyectos se comprueban con el caudal de estiaje y con el percentil de sequía.
Práctica
Calcula a mano y comprueba. Tolerancia del 2 % para absorber redondeos.
1. Un vertido de 1 200 m³/día lleva 350 mg/L de DBO₅. ¿Cuál es la carga diaria?
2. Con esa carga de 420 kg/día, ¿a cuántos habitantes equivalentes equivale?
3. Si la depuradora deja la DBO₅ en 20 mg/L partiendo de 350 mg/L, ¿qué eficiencia tiene?
4. Tres ventiladores idénticos emiten 70 dB(A) cada uno. ¿Cuál es el nivel total?
Carga contaminante y habitantes equivalentes
Convierte una analítica en masa diaria.
Ojo: los habitantes equivalentes se calculan solo con la DBO₅. Si comparas con la población real, la diferencia te dice cuánta carga industrial o ganadera hay escondida en la red.
Rendimiento de una depuradora
Entrada, salida y caudal del mismo parámetro.
La eficiencia se calcula sobre concentraciones, pero la masa eliminada se calcula sobre el caudal. Las dos cifras cuentan cosas distintas y las dos se piden en el examen.
Suma de ruido y distancia
Hasta tres focos y una distancia al receptor.
Los niveles se miden a 1 m de cada foco, así que la distancia solo resta 20·log₁₀(r). El foco 3 a 0 dB se ignora. La atenuación supone campo libre sin obstáculos: una pantalla vegetal o un muro mejoran la cifra, pero no se calculan aquí.
Huella de carbono de la explotación
Gasóleo, electricidad y nitrógeno. Factores orientativos.
Factores usados: 2,68 kg CO₂e/L de gasóleo, 0,19 kg CO₂e/kWh y 5,5 kg CO₂e/kg de N. Cambian con el país y con el año del mix eléctrico: si el ejercicio da otros, se usan los del enunciado.
Tablas de referencia
Órdenes de magnitud para orientarse. La norma aplicable manda sobre cualquier tabla.
| Parámetro | Débil | Media | Fuerte |
|---|---|---|---|
| DBO₅ (mg/L) | 150 | 250 | 400 |
| DQO (mg/L) | 300 | 500 | 800 |
| Sólidos en suspensión (mg/L) | 150 | 250 | 400 |
| N total (mg/L) | 30 | 50 | 80 |
| P total (mg/L) | 5 | 10 | 15 |
| DQO / DBO₅ | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| Parámetro | Límite | Eficiencia mínima | Nota |
|---|---|---|---|
| DBO₅ | 25 mg/L | 70 – 90 % | Obligatorio por encima de 2 000 h-e |
| DQO | 125 mg/L | 75 % | Referencia para aglomeraciones grandes |
| Sólidos en suspensión | 35 mg/L | 90 % | Se controla en el efluente decantado |
| N total | 15 mg/L | 70 – 80 % | Solo en zonas sensibles |
| P total | 2 mg/L | 80 % | Solo en zonas sensibles |
| Situación | dB(A) | Qué se percibe |
|---|---|---|
| Umbral de audición | 0 | Silencio absoluto, solo en cámara anecoica |
| Campo por la noche | 20 – 30 | Referencia de ruido de fondo rural |
| Zona residencial nocturna | 45 – 50 | Límite habitual de noche en suelo urbano |
| Conversación normal | 60 | Se entiende sin esfuerzo a un metro |
| Tractor en cabina | 75 – 85 | Protección auditiva recomendada |
| Motocultor sin protección | 95 – 105 | Daño auditivo a partir de 85 dB y 8 horas |
| Umbral de dolor | 120 | Daño inmediato |
| Actividad | Factor | Unidad |
|---|---|---|
| Gasóleo agrícola | 2,68 | kg CO₂/L |
| Electricidad (mix español reciente) | 0,19 | kg CO₂e/kWh |
| Fertilizante nitrogenado | 5,5 | kg CO₂e/kg N |
| Estiércol bovino gestionado | 0,10 | kg CH₄/kg MS |
| Gas natural | 2,02 | kg CO₂/m³ |
Errores típicos
Los que se cobran puntos en el examen y sustos en el proyecto.
Son cosas distintas y no se pueden comparar. Una concentración de 25 mg/L puede ser un problema enorme si el caudal es de 50 000 m³/día. Siempre que el enunciado dé caudal, la respuesta final se da en carga.
El coeficiente punta afecta al caudal, no a la masa de contaminante. Si la población no cambia, la carga diaria de DBO₅ es la misma a las 4 de la mañana que a las 11. Lo que cambia es la concentración, porque el agua se diluye o se concentra.
70 + 70 no son 140 dB, son 73 dB. La escala es logarítmica y la suma se hace con potencias. Un error de este tipo convierte un proyecto viable en uno imposible.
Los decantadores y los canales se dimensionan con la punta; el reactor biológico, con la carga media. Dimensionar todo con el mismo caudal deja la planta corta en hidráulica o sobredimensionada en biología.
La materia que entra no desaparece: una parte sale en el agua tratada y el resto se convierte en fango. Si el balance no cierra, es porque falta uno de los dos términos.
La DBO₅ se mide a 20 °C y en cinco días. En un río frío la degradación es más lenta, así que el mínimo de oxígeno aparece más lejos del vertido. Citar esto en un examen de teoría demuestra que se entiende el modelo, no solo la fórmula.
Tarjetas
Tapa la respuesta, dilo en voz alta y gira. Baraja para no memorizar el orden.
Test
Diez preguntas con explicación. No hay nota guardada: al cerrar la página, se borra.
Glosario
Vocabulario mínimo para leer un enunciado sin dudar.
- Autodepuración
- Capacidad de un cauce de recuperar su calidad tras recibir un vertido, por acción bacteriana y reaireación.
- Carga másica
- Masa de contaminante que entra o sale de un sistema por unidad de tiempo, en kg/día.
- DBO₅
- Demanda bioquímica de oxígeno a cinco días y 20 °C. Mide la materia orgánica biodegradable.
- DQO
- Demanda química de oxígeno. Incluye la materia biodegradable y la que no lo es.
- Déficit de oxígeno
- Diferencia entre la concentración de saturación y la concentración real de oxígeno disuelto.
- Efluente
- Agua que sale de una instalación de tratamiento. Se compara con los límites de vertido.
- Eutrofización
- Enriquecimiento en nutrientes que provoca proliferación de algas y posterior falta de oxígeno.
- Foco difuso
- Origen de contaminación no localizado, como la fertilización agrícola o la escorrentía urbana.
- Habitante equivalente
- Carga de 60 g de DBO₅ al día. Unidad de diseño de las depuradoras.
- LAeq
- Nivel sonoro continuo equivalente ponderado A. Promedio energético del ruido en un periodo.
- Lixiviado
- Líquido que atraviesa un residuo o un suelo y arrastra contaminantes disueltos.
- Reaireación
- Transferencia de oxígeno desde la atmósfera al agua, favorecida por turbulencia y poca profundidad.
- SS
- Sólidos en suspensión. Fracción retenida por filtración; es la materia prima del fango.
- Zona sensible
- Masa de agua declarada vulnerable a eutrofización, con límites de nutrientes más estrictos.
Plan de repaso
Tres pasadas cortas rinden más que una maratón la víspera.
Entender
Lee el mapa y los conceptos clave. Cierra la página y explica en voz alta la diferencia entre concentración y carga, con un ejemplo numérico. Si no sale, vuelve al apartado 02.
Calcular
Resuelve el ejemplo sin mirar los pasos. Después haz los cuatro ejercicios y mueve los controles de la curva de oxígeno hasta predecir el mínimo antes de tocar el deslizador.
Comprobar
Haz el test. Cada fallo se convierte en una tarjeta que repites al día siguiente. Si aciertas nueve de diez, el tema está listo.
Cuando pases junto a una depuradora, busca el canal de entrada, el decantador y el punto de vertido. Con esos tres elementos ya puedes explicar el proceso completo y situar dónde se mide cada parámetro.