Decreto 847/16 en el lavado de áridos

Resumen del decreto 847/16 aplicado al lavado de áridos

Los “Estándares y normas sobre vertidos para la preservación del recurso hídrico de la provincia de Córdoba” – Decreto 847/16 – es sin lugar a dudas la normativa más actual y coherente respecto de la problemática del ambiente. Nace como un instrumento de la Ley Provincial de Política Ambiental Nº10208, de la cual toma como premisas:

  • La promoción del desarrollo y uso de tecnologías, métodos, procesos y prácticas de producción y comercialización más limpias.
  • El desarrollo sostenible de las zonas urbanas y rurales y la prestación ambientalmente sostenible de los servicios públicos.
  • El incentivo al desarrollo, al uso de tecnologías apropiadas y al consumo de bienes y servicios ambientalmente responsables, garantizando una efectiva conservación de los recursos naturales, su recuperación y la promoción del desarrollo sostenible.

La ley asimismo establece que los estándares fijan reglas técnicas a las que deben ajustarse las personas físicas o jurídicas -públicas o privadas- para evitar efectos perjudiciales sobre el ambiente como consecuencia de su actividad, y que compete a la Autoridad de Aplicación fijar e implementar dichos estándares, los que se controlarán a través del sistema de Auditorías Ambientales. La Autoridad de aplicación para los estándares de efluentes es el al Ministerio de Agua, Ambiente y Servicios Públicos a través la Secretaría de Recursos Hídricos y Coordinación.

El decreto 847/16 se resume:

  • Alcances del decreto
  • Tipos de cuerpos receptores
  • Categorías de establecimientos
  • Restricciones generales
  • Factibilidad y Autorización de Vertido
  • Reúso de efluentes
  • Auditorías Ambientales y responsables
  • Registro de Profesionales y RAAGE
  • Canon, costo de las auditorias e Incentivos

La actividad del lavado de áridos obviamente se ve completamente alcanzada por este decreto, ya que de acuerdo al art. 3, es una actividad antrópica de origen industrial que genera efluentes líquidos, que directa o indirectamente, alcancen o afecten, a través de evacuación, inyección, disposición, depósito o por cualquier otro medio las aguas superficiales y/o subterráneas del dominio público provincial.

Vista general de una planta de lavado de áridos

El cuerpo receptor de estos efluentes puede ser:

  • Cursos de agua superficiales (lóticos – ríos – y lénticos – lagunas -)
  • Conductos pluviales (rurales o urbanos)
  • Canales de desagüe o avenamiento
  • Canales de riego (solo para casos especiales)
  • Sistemas de aguas subterráneas (libres, confinados o semiconfinados)
  • Subsuelo
  • Suelo, para el reúso de efluentes líquidos o uso agronómico de efluentes

Pertenecen a la categoría II “con carga orgánica biodegradable, no comprendidos en la Categorías I o III”.

Si son plantas de lavado existentes, deberán gestionar la Autorización de Vertido y tendrán un plazo de 90 días para suscribir este compromiso; si están proyectadas, deberán gestionar primero la factibilidad de vertido para luego obtener la autorización. Ambos integrarán el Plan de Gestión Ambiental (PGA) con el sistema de auditorías correspondientes.

La Autorización de Vertido se otorga a través de una Resolución fundada (emitida por el depto legal de la SRH), y tiene una vigencia de 5 años siendo renovable sucesivamente siempre que se cumplan las normas establecidas. En tanto, la Factibilidad de Vertido caduca 1 año después de emitida. Ambas son revocables por la SRH.

La SRH incentiva el reciclado y reúso de efluentes industriales y de todo otro tipo como medida de manejo eficiente y sustentable del recurso hídrico y puede exigirlo frente a situaciones de escasez de fuente o de incapacidad de admisión en el cuerpo receptor. Es por ello que para todos los sistemas de lavado de áridos se esté solicitando la recirculación de agua de lavado.

Bomba

Bomba para recirculación de efluentes tratados

En el caso que el establecimiento no cuente con autorización o factibilidad, deberá designar a profesionales cuyas incumbencias y alcances del título estén avalados por el Ministerio de Educación, que estén inscriptos en el Registro Temático de Consultores Ambientales y también en los colegios o consejos profesionales para registrar sus tareas. En general, para las tareas técnicas de caracterización del medio se designan a Geólogos y para las tareas técnicas de obras civiles a Ingenieros Civiles.

Además de los profesionales consultores que realizarán los informes técnicos para la autorización de vertido, el titular debe designar un profesional responsable como Director Técnico, con título habilitante, que redactará un Manual de Buenas Prácticas, Mantenimiento y Monitoreo del sistema de tratamiento de efluentes, como así también un Plan de Contingencias Ambientales, de acuerdo al Decreto 247/15. Dicho profesional debiera ser el geólogo a cargo de la cantera. En los establecimientos que hayan obtenido la Autorización de Vertido, deben monitorear sus instalaciones, sistemas y efluentes y tienen la obligación de informar los resultados obtenidos. Para la Categoría II deberá tener una periodicidad cuatrimestral.

En los casos en que se muestre eficiencia en el uso del recurso, por mejoras tecnológicas, reciclado o reúso de los efluentes que resulten en disminución sustancial en la cantidad o mejora sustancial en la calidad, y que esto ocurra en forma sostenida durante un año, se reducirá el canon de uso en forma progresiva de la siguiente manera:

  • El primer año, descuento del 15%.
  • El segundo año consecutivo, descuento del 25%.
  • El tercer año consecutivo, descuento del 40%.
  • Desde el cuarto año consecutivo descuento del 50%.

Para la aplicación de este incentivo se tendrán en cuenta las Auditorías Ambientales del Plan de Gestión Ambiental, y las de Cumplimiento que pudiera realizar la Autoridad de Aplicación, correspondientes éstas al período anterior al otorgamiento de dicho beneficio.

Estándares Físicos para cuerpos de agua superficiales

En el Anexo I del decreto 847/16 se encuentran los Estándares y condiciones de calidad de vertido según cuerpo receptor. En el caso del lavado de áridos, el efluente tratado se vuelca en un curso de agua próximo o en una laguna formada por las labores de cantera.

Estándares Unidades Valor máximo permitido
Temperatura °C < 40
pH UpH 6 a 9
Sólidos sedim. 10 min ml/L < 0,5
Sólidos sedim. 2 hs ml/L < 1
Sólidos suspendidos mg/L < 40

Si el agua del lavado reúne características que cumplen con los estándares físicos, el efluente que se generará no variará sus parámetros excepto en lo que concierne a los sólidos que por arrastre o por suspensión no estará en condiciones de ser vertido. Estos sólidos serán la proporción de limos y arcillas presentes en los áridos que han sido lavados.

Los valores de sólidos sedimentables se toman del cono de Imhoff, el cual tiene 40 cm de altura y un volumen de 1000 cc. Se analiza este tiempo de permanencia respecto de la tabla velocidades de sedimentación de las partículas en el agua, que considera experimentación de Hanzen para partículas entre 10 y 0,1 mm, la fórmula de Wiley para partículas entre 0,02 y 0,00001 mm, 10ºC de temperatura del agua y 2,65 gr/cm3 para peso específico para arena y limo. Se calcula para 40 cm considerando la altura del cono de Imhoff.

La tabla de velocidades de sedimentación de finos se conforma de esta manera:

Diámetro de la partícula (mm) Orden de Magnitud Velocidad (mm/seg) Minutos requeridos para sedimentar 40 cm.
0.06 Arena Muy Fina 3.8 2
0.03 Limo 1.3 5
0.015 Limo fino 0.35 19
0.01 Limo muy fino 0.154 43
0.005 Arcilla 0.0385 173
0.003 Arcilla 0.0138 483
0.0015 Arcilla Fina 0.0035 1905
0.001 Arcilla Fina 0.00154 4329
0.0001 Arcilla Fina 0.0000154 432900
0.00001 Arcilla Coloidal 0.000000154 43290043

Como se observa, los sólidos sedimentables a 10 minutos corresponden a limo fino y los sólidos sedimentables a 2 horas (240 minutos) a arcilla. Teniendo en cuenta las curvas granulométricas más usuales en las plantas de lavado de arenas, se puede determinar la eficiencia mínima que debieran tener los sistemas de decantación y sedimentación:

TAMICES IRAM PORCENTAJE PASANTE CLASIFICACIÓN FRACCIONES A LAVAR
38 mm.      (1 ½”) 100% Grava muy gruesa ÁRIDOS GRUESOS

(10% a 30%)

25 mm.          (1”) 85% – 100% Grava Gruesa
19 mm.       (3/4”) 80% – 97% Grava Gruesa
9,5 mm.      (3/8”) 75% – 95% Grava
4,8 mm.      (Nº 4) 70% – 90% Grava Fina
2 mm.        (Nº 10) 45% – 70% Arena gruesa ARENAS LAVADAS

(75% a 60%)

0,42 mm.    (Nº 40) 15% – 55% Arena Fina
0,15 mm.   (Nº 100) 5% – 20% Limos y Arcillas LODOS

1200px-Granulometría

En los sistemas de lavado más usuales, compuestos por tolva, mallas, cintas y tornillos, los áridos son divididos entre las diferentes granulometrías y el agua de lavado recepta y arrastra las granulometrías inferiores a 0,42 mm (tamiz Nº40). Para fines prácticos, se considera para canteras ubicadas en terrazas fluviales las fracciones a lavar son 15% de árido grueso, 70% de arena lavada y 15% de lodos.

El 15% de lodos está compuesto generalmente de 8% de limo grueso (hasta 0,03 mm) y el 7% restante conformado por limo fino y arcillas, por lo cual es conveniente tratarlos en dos sistemas de sedimentación diferentes.

Efluentes

Salida de efluentes de una planta de lavado de áridos

El tratamiento de efluentes para el lavado de áridos

Para estos casos, y según la bibliografía “El consumo de agua en el lavado de áridos y minerales” (Canteras y Explotaciones, Mayo 1984 – Bouso Aragonés J.L. Madrid, España), el cálculo de agua necesaria para 1 tn de producto comerciable es:

  • Agua AG (árido grueso) [m3/h] = Fracción AG [tn/h] * 0,111 [m3/tn] = 0,02 m3/h
  • Agua AL (Arena lavada) [m3/h] = Fracción AL [tn/h] * 0,250 [m3/tn] = 0,18 m3/h
  • Agua Lodos [m3/h] = Fracción Lodos [tn/h] * 1,50 [m3/tn] = 0,22 m3/h

Con lo que se obtiene un total de 0,42 m3/h por cada tonelada de árido que se lave en una hora. Este valor es un valor recomendado, sin embargo en las plantas en general los sistemas de medición de caudales no están monitoreados (y en muchos casos no están instalados) por lo que se han detectado consumos cercanos a 0,7 m3/h por tonelada.

Esto genera que se utilice el recurso casi un 170% más de lo necesario y los sistemas de tratamiento deban ser mucho mayores.

Lavado

Distintos sistemas de lavado de áridos

Se calcula ahora la eficiencia que debiera tener una planta de tratamiento para lograr que el efluente logre los parámetros para ser vertidos en una laguna. Considerando 0,42 m3/h, la cantidad de sólidos arrastrados y en suspensión será la totalidad de la fracción de lodos:

Volumen de sólidos: 0,15 tn / 1,50 tn/m3 = 0,1 m3

Cant. de sólidos: 0,1 m3 / 0,42 m3 = 0,24 m3/m3 = 240 ml/litro >  1 ml/litro

 Es decir que las plantas de tratamiento debieran permitir la sedimentación 99,6% de las partículas sedimentables a dos horas presentes en el efluente (la totalidad de arcillas y limos). En este aspecto, en general se diseñan canales o piletas de decantación (partículas que sedimentan entre 1 a 60 segundos) y tanques o lagunas de sedimentación que completen este proceso.

El primer factor condicionante en estos diseños es el vertedero de descarga, el cual en general también puede utilizarse como aforo para el cálculo de caudales. En general, para los valores de efluentes que se generan en plantas de lavado (lo cuales no superan los 100 m3/hora), vertederos de 10 cm de tirante son suficientes.

Los canales o piletas de decantación deberán tener una superficie tal que permita entonces la caída libre de la partícula a una profundidad superior a 10 cm. En general estas partículas son comercializables por lo que conviene realizar piletas con fondo de hormigón y ancho de un balde de cargadora frontal de manera de realizar un mantenimiento constante de la misma.

pileta

Pileta de decantación de hormigón

El tamaño de partícula mínimo en este sistema debiera ser el del limo (0,03 mm con una velocidad de caída de 1,3 mm/seg), con lo cual para sobrepasar la barrera de 10 cm de tirante la permanencia es:

Permanencia = 100 mm / 1,3 mm/seg = 76,9 segundos è 0,021 horas

Para lograr dicha permanencia, el volumen de retención de una pileta para un sistema de lavado de 250 tn/hora será:

Volumen nec. = 100 m3/hora * 0,021 horas = 2,14 m3

A nec. = Caudal / Veloc. sedim = 100 m3/h / 1,3 mm/s = 100 m3/h / 4,68 m/h = 21,4 m2

 A este volumen de retención hidráulica debe sumarse el volumen de lodos que deberá retirarse, compuesto por arenas finas y limos gruesos, los cuales como se ha visto suman el 8%; se supone un retiro diario de los mismos (8 hrs) por lo que:

Volumen lodos gruesos = producción diaria * fracción lodos / densidad

Volumen LG = 250 tn/h * 8 hs * 7% / 1,5 tn/m3 = 106,66 m3

 Por lo tanto, el volumen total necesario para la pileta de decantación será:

Volumen = Volumen retención + Volumen LG = 2,14 + 106,66 = 108,8 m3

Con respecto a las dimensiones de diseño, se recomienda que sea de superficie rectangular, con una profundidad variable entre 0,20 y 0,70 metros y un ancho de 2,5 metros (que permite la entrada de cargadoras frontales). Con estas variables se requerirá una longitud de 60 metros. También puede distribuirse en dos o tres piletas de 30 o 20 metros de largo respectivamente, o en piletas más pequeñas aumentando la frecuencia de los retiros de lodos.

Con el mismo criterio pueden diseñarse canales de decantación excavados, con el inconveniente que su mantenimiento es mucho más complicado ya que en general requieren el uso de retroexcavadoras.

canal

Canal de decantación excavado

Respecto a los tanques o lagunas de sedimentación, estos deben tratar el resto de partículas que persisten en el efluente, las cuales tendrán tamaños menores a 0,03 mm hasta lograr una concentración menor a 40 mg/litro.

Como se ha visto, a la salida de la pileta o canal de decantación el efluente tendrá una cantidad de limos y arcillas cuya proporción es el 7% del total de la producción, es decir:

Concentración = Fracción LF / Efluente = 0,07 tn / 0,42 m3/h = 0,167 tn/m3 = 167 g/litro

El valor a alcanzar es 40 mg/litro, es decir que el tiempo de retención hidráulica deberá permitir la sedimentación del 99,97% de la totalidad de los lodos finos presentes en el efluente. Teniendo en cuenta una proporción logarítmica en cuanto a la granulometría, deberá sedimentar una partícula cuyo tamaño es:

100 % à 0,03 mm => 0,03 % à 0,0015 mm

Corresponde a una arcilla fina con una velocidad de sedimentación de 0.0035 mm/seg. Los vertederos para tanques y lagunas se diseñan con tirantes de aproximadamente 3 cm, por lo que la permanencia mínima será:

Permanencia = 30 mm / 0.0035 mm/seg = 8571 segundos è 2,38 horas

El volumen mínimo para la retención hidráulica será para un sistema de lavado de 250 tn/hora:

Volumen = 100 m3/hora * 2,38 horas = 238 m3

El volumen necesario para los lodos finos dependerá de la frecuencia en el retiro de los mismos, en el caso de tanques de sedimentación deberá realizarse de manera diaria a través de descargadores de fondo y en el caso de lagunas excavadas en general se realiza un mantenimiento semanal.

tanque

Tanque de sedimentación

Si se trata de un tanque de sedimentación con limpieza diaria, la capacidad del tanque vendrá dada por la cantidad de agua a verter y la cantidad de sedimento que se depositará durante el día, es decir:

Volumen TS = 100 m3/h * 8 hs = 800 m3

Volumen LF = 250 tn/h * 8 hs * 7% / 1,2 tn/m3 = 116,66 m3

Es conveniente en estos casos realizar las maniobras de purga por la mañana antes de realizar el lavado porque el tiempo de permanencia aumenta y por lo tanto habrá mayor cantidad de sedimentos en el fondo del tanque.

En el caso de lagunas excavadas, las mismas no deben estar en contacto con la capa freática, por lo que se aconseja que no superen 1,50 metros, lo que además permite el trabajo de la retroexcavadora para retirar el lodo acumulado. El volumen necesario de las lagunas será:

Volumen LF = 250 tn/h * 8 hs * 7% * 5 días / 1,2 tn/m3 = 583.3 m3

Volumen mínimo Laguna = Vol. Ret hid. + Vol. LF = 238 m3 + 583.3 m3 = 821 m3

Para estas lagunas deberá considerarse la infiltración, la evaporación y el aporte pluvial, para lo cual deberá plantearse un balance hídrico anual para verificar sus condiciones más críticas.