Gestión para la construcción de una Planta de Tratamiento de Agua en Central Termosolar
A mi Padre, a mi Madre y a mi Hermana (Alfonso, Susana y Tamara)
A mi abuelo Alberto, quien como siempre, habría leído y comprendido este Proyecto
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Sergio de Francisco López / Universidad Pontificia Comillas (ICAI)
Gestión para la construcción de una Planta de Tratamiento de Agua en Central Termosolar
GESTIÓN PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA EN CENTRAL TERMOSOLAR
Autor: Director: Entidad Colaboradora:
Sergio de Francisco López Jesús Rivas Moro Befesa Agua Industrial, ABENGOA
RESUMEN Sería imposible concebir un proceso industrial sin la interacción del agua en alguno de sus puntos. El agua es un recurso natural, que se genera en la naturaleza y como tal; debe ser devuelto a la misma de forma que el impacto ambiental sea el mínimo posible. El siguiente proyecto, se encargará de desglosar los distintos pasos a seguir para la construcción de una Planta de Tratamiento de Agua destinada a una Central Termosolar con tecnología de Torre, la cual se abastece de la radiación para producir energía eléctrica mediante una serie de espejos que reflejan la luz hacia una torre equipada en su parte superior con un receptor capaz de transformar la radiación solar concentrada, en vapor saturado que alimenta una turbina de vapor. La central Termosolar, requiere cuatro calidades diferentes de agua para su funcionamiento, que serán conseguidas gracias a la PTA (Planta de Tratamiento de Agua). Estás calidades de fluido serán: •
Agua Filtrada que será destinada a las torres de refrigeración así como para agua de servicios y para el sistema contra incendios.
•
Agua Osmotizada que será necesaria en la limpieza de los espejos que componen la Central Solar para que el reflejo de la Luz Solar sea de la máxima calidad posible.
•
Agua Desmineralizada para aportar a la caldera y la turbina del ciclo de generación de energía eléctrica y el sistema cerrado de agua de enfriamiento.
•
Agua Potable requerida para el consumo humano en la Planta al encontrarse esta en un lugar aislado sin posibilidad de conexión a la red de agua potabilizada.
Por otro lado, es de entender que la Planta generará una serie de efluentes que deberán pasar unos determinados tratamientos para su posterior vertido (Según los valores
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establecidos por la Directiva de la Unión Europea 91/271/CEE), los cuales serán gestionados por la llamada PTE (Planta de Tratamiento de Efluentes). Estos efluentes, son producidos en los distintos rechazos de la Planta Termosolar además de las distintas limpiezas necesarias para la conservación y correcto funcionamiento de los equipos de la planta (Filtros, membranas de Osmosis, etc.).
Al conocer las necesidades de la Planta, se procede a seleccionar los equipos necesarios para conseguir las distintas calidades a partir de unas especificaciones más técnicas en las que se indican características que debe de tener el agua en términos como turbidez, mg/l de sólidos en suspensión, Ph, etc. Posteriormente, a partir de los diferentes equipos, se define el funcionamiento general de la Planta con el objetivo de “dirigirla” a través de un Sistema SCADA que nos permitirá desde un comportamiento totalmente autónomo de las instalaciones, hasta operar directamente sobre un equipo debido a condiciones excepcionales de funcionamiento. Todo el alcance del proyecto, estará supervisado por distintos documentos, cuya principal misión será planificar las distintas tareas que se llevarán a cabo, dentro de unos índices de calidad, plazo, seguridad y por supuesto dentro de unas cotas económicas. A parte de servir de referencia, todos estos planning nos permiten conocer las desviaciones que necesariamente van surgiendo a lo largo de un proyecto que se extiende en el tiempo a lo largo de varios meses y en los que participan un sinfín de recursos. De esta forma, para llevar a cabo la Gestión para la Construcción de la Planta de Tratamiento de Agua, se incluye: • Plan de Calidad y Medio Ambiente: El cuál, a partir de una documentación de referencia (ISO 9000 para la gestión de la Calidad e ISO 14000 para la parte medioambiental) marca las pautas a seguir para las distintas actividades que se llevarán a cabo dentro de unos requisitos fijados. Así, el Plan de Calidad y Medio Ambiente, gestiona operaciones que van desde Compras a Almacenamiento, pasando por formación de personal o calibración de equipos; siempre teniendo presente el impacto ambiental que de ello puede derivar. • Plan de Prevención de Riesgos Laborales: Donde se definen los riesgos asociados a cada una de las partes de la Planta desde su construcción hasta su funcionamiento una vez acabada. Una vez definidos y evaluados los riesgos, este plan nos indica las distintas responsabilidades del personal involucrado en el alcance así como de los medios de los que
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se ha de disponer para poder llevar el desarrollo del trabajo con unas condiciones óptimas de seguridad y salud. • Planificación Temporal y de Recursos: Para estar dentro de unos determinados plazos de ejecución, se deberá dividir la totalidad del proyecto en Tareas y estas así mismo en subtareas para así poder estimar de la forma más aproximada posible el tiempo que se necesitará para cada una de ellas así como los recursos necesarios para poder llevarlas a cabo. La planificación temporal, estará apoyada en herramientas como Flujogramas o Diagramas de Gantt que muestran de forma gráfica y sencilla la consecución y el orden de las distintas actividades así como los periodos de tiempo que debe ocupar cada una.
Por último se mostrará el Planning Económico de la Planta de Tratamiento de Agua. Para ello, se realizará un presupuesto inicial con la totalidad del alcance de suministro de forma separada para la PTA y para la PTE donde se cotizarán los distintos elementos que constituyen la Planta. Por otro lado, se analizarán los costes que lleva asociado el proyecto (Mano de Obra, Subcontrataciones, Contingencias, etc.) así como los principales gastos de explotación que tendrá la Planta de Tratamiento una vez que se encuentre en operación, los cuales se dividirán principalmente en el coste de los reactivos químicos y el consumo eléctrico estimado. Para finalizar, una vez conocidos todos los costes imputables a la totalidad del Proyecto, se realizarán distintas hipótesis de venta. Estas, consisten en la obtención de distintos márgenes con los que se “jugará” a la hora de vender la Planta al cliente. La decisión final en el precio al que se adjudicará, dependerá de diversos factores en los que se mueva el mercado en ese momento. De esta forma, la elección de la hipótesis de venta más adecuada puede variar dependiendo de circunstancias tales como la competencia de otras empresas del sector del Agua Industrial, la coyuntura económica del momento (una crisis como la actual, sería un claro ejemplo de situación en el que el ajuste en el precio final, se convierte en imprescindible para ser competitivos), si el cliente es una entidad pública, privada o incluso si este, pertenece al mismo Grupo Empresarial.
Debido a mi experiencia en el Grupo ABENGOA, y más concretamente en BEFESA Agua Industrial, surgió como motivación para el presente proyecto; definir en un mismo documento todas las partes que envuelven la gestión para la construcción de una Planta de
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tratamiento de Agua para la producción de las cuatro calidades que entran en el proceso así como el tratamiento de los efluentes de la Central Termosolar.
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Central Termosolar y Planta de Tratamiento de Agua construida por ABENGOA en Sanlúcar la Mayor
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1. Descripción de la Instalación……………………………………………………..14 1.1 General………………………………………………………………………..……14 1.2 Línea de Tratamiento de Agua…………………………………………………….17 1.3 Dosificación de Químicos…………………………………………………………18 1.4 Bombeos de Planta………………………………………………………………...18 1.5 Sistema de Filtración………………………………………………………………18 1.6 Primera Etapa Osmosis Inversa……………………………………………………21 1.7 Segunda Etapa Osmosis Inversa…………………………………………………...23 1.8 Sistema de Desmineralización por Electrodesionización………………………….24 1.9 Sistema de Potabilización………………………………………………………….25 1.10Esquema de la Planta de Tratamiento……………………………………………...26
2. Funcionamiento de la Instalación………………………………………………..29 2.1 General……………………………………………………………………………...29 2.2 Criterios de Mando y Supervisión …………………………………………………34 2.3 Línea de tratamiento de Agua………………………………………………………37 2.3.1 Bombeo desde Balsa de Homogeneización……………………………...37 2.3.2 Bombeo desde Arqueta Final de Vertido………………………………..38 2.3.3 Soplantes…………………………………………………………………38 2.3.4 Agitador………………………………………………………………….40 2.3.5 Electroválvulas de Vertido/Recirculación……………………………….40 2.3.6 Bombeo hacia Filtros…………………………………………………….41 2.3.7 Dosificación de Químicos……………………………………………….42 2.3.7.1 Dosificación de Ácido…………………………………………42 2.3.7.2 Dosificación de Sosa…………………………………………..43 2.3.7.3 Dosificación de Coagulante…………………………………...44 2.3.7.4 Dosificación de Hipoclorito…………………………………...45 2.3.8 Control de Turbidez……………………………………………………47 2.3.9 Bombeo de Lavado……………………………………………………47 2.3.10 Sistema de filtrado…………………………………………………….48 2.3.11 Secuencia de Arranque Automático de Filtros………………………..56 2.3.12 Secuencia de Paro Automático de Filtros……………………………...57 2.3.13 Bombeo hasta Filtros Multimedia…………………………………….58 2.3.14 Bombeo de Lavado Filtros Multimedia……………………………….59 2.3.15 Sistema de Filtrado Multimedia………………………………………60 2.3.16 Primera y segunda etapa de Línea de Osmosis……………………….64 2.3.17 Sistema de Limpieza y Desplazamiento……………………………….72 2.3.18 Bombeo a alimentación EDI……………………………………………76 2.3.19 Unidad de EDI………………………………………………………….77 2.3.20 Bombeo Filtro de Carbón Activo………………………………………78
3. Modo de Operación desde el Panel de Mando…………………………………..81 3.1 Operación desde el Panel de Mando…………………………………………………..81 3.1.1 Manejo de los Equipos………………………………………………….82 3.1.2 Puesta en Marcha de la Instalación……………………………………..84
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4. Plan de Calidad y Medio Ambiente…………………………………………..86 4.1 Objeto……………………………………………………………………………….86 4.2 Documentación de Referencia………………………………………………………86 4.3 Elementos comunes a los Sistemas de Calidad y Gestión Ambiental………………86 4.3.1 Responsabilidades y Organización. Gestión de RRHH………………………86 4.4 Objetivos y Metas……………………………………………………………………87 4.4.1 Documentación de Referencia…………………………………………………87 4.4.2 Establecimiento y Definición de Objetivos……………………………………87 4.4.3 Definición Detallada de los Objetivos por Comité de Calidad y Medio Ambiente……………………………………………………………….88 4.4.4 Definición Detallada de los Objetivos con seguimiento a través de otros Comités………………………………………………………………….89 4.4.5Despliegue………………………………………………………………………...89 4.4.6 Seguimiento del Cumplimiento de los Objetivos………………………………..90 4.4.7 Registro y Archivo de Objetivos…………………………………………………90 4.5 Compras………………………………………………………………………………..91 4.5.1 Compras………………………………………………………………………….91 4.5.1.1 Objeto…………………………………………………………………91 4.5.1.2 Campo de Aplicación…………………………………………………91 4.5.1.3 Documentación de Referencia…………………………………………91 4.5.1.4 Información sobre las Compras………………………………………..92 4.5.1.5 Evaluación de Proveedores…………………………………………….92 4.5.1.6 Verificación de los Productos Comprados…………………………….93 4.5.1.7 Registro y Archivo de los Mismos…………………………………….93 4.5.2 Operaciones………………………………………………………………………94 4.5.2.1 Objeto………………………………………………………………….94 4.5.2.2 Campo de Aplicación………………………………………………….94 4.5.2.3 Documentación de Referencia…………………………………………94 4.5.2.4 Identificación de los Requisitos Contractuales………………………...94 4.5.2.5. Peticiones de Ofertas de Aprovisionamiento………………………….94 4.5.2.6 Solicitudes de Compra…………………………………………………95 4.5.2.7 Solicitudes de Proveedores…………………………………………….96 4.5.2.8 Solicitudes a Subcontratistas…………………………………………..96 4.5.2.9 Solicitudes de Análisis y Ensayos……………………………………..97 4.5.2.10 Contratos para Subcontratistas……………………………………….99 4.5.2.11 Seguimiento de los Pedidos…………………………………………100 4.5.3 Control Operacional……………………………………………………………...101 4.5.3.1 Objeto………………………………………………………………...101 4.5.3.2 Documentación de Referencia………………………………………..101 4.5.3.3 Desarrollo…………………………………………………………….101
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4.5.4 Verificación de los Productos Comprados………………………………………102 4.5.4.1 Objeto………………………………………………………………...102 4.5.4.2 Campo de Aplicación………………………………………………...102 4.5.4.3 Documentación de Referencia………………………………………..103 4.5.4.4 Desarrollo…………………………………………………………….103 4.5.4.5 Planificación de las Actividades de Seguimiento y Medición……….103 4.5.4.6. Inspección y Ensayo en Fábrica……………………………………..103 4.5.4.7 Inspección de Recepción en Obra……………………………………104 4.5.4.8 Criterios a Seguir en la Solución y Cierre de Problemas…………….105 4.5.5 Gestión de Resolución de Problemas y Acciones de Mejora……………………106 4.5.5.1 Inspección y Ensayos para control de los Procesos………………….106 4.5.5.2 Documentación Necesaria…………………………………………...107 4.5.5.3 Inspección y Ensayos Finales………………………………………..108 4.5.5.4 Seguimiento de las Actividades de Inspección y Ensayo……………108 4.6 Control de los Dispositivos de Seguimiento y Medición……………………………..109 4.6.1 Objeto……………………………………………………………………………109 4.6.2 Campo de Aplicación……………………………………………………………109 4.6.3 Documentación de Referencia…………………………………………………...109 4.6.4 Responsabilidades y Funciones………………………………………………….109 4.6.5. Calibración y Verificación………………………………………………………112 4.6.6 Registro y Archivo de los Mismos………………………………………………112 4.7 Control de los Productos no Conformes………………………………………………113 4.7.1 Objeto…………………………………………………………………………….113 4.7.2 Campo de Aplicación…………………………………………………………….113 4.7.3 Documentación de Referencia…………………………………………………...113 4.7.4 Detección de Problemas………………………………………………………….113 4.7.5 Identificación Física de Problemas………………………………………………114 4.7.6 Generación de Informes de Resolución de Problemas…………………………..114 4.7.7 Cumplimentación de IRP y Criterios a Seguir…………………………………..114 4.8 Formación. Competencia del Personal………………………………………………..115 4.8.1 Documentación de Referencia…………………………………………………...115 4.8.2 Determinación de las Competencias……………………………………………..115 4.8.3 Determinación de los Perfiles de los Puestos…………………………………….116 4.8.4 Fase de Planificación…………………………………………………………….118 4.8.5 Evaluación del Desempeño del Personal………………………………………...118 4.8.6 Acreditaciones de Competencia………………………………………………….120 4.8.7 Detección de las Necesidades Formativas……………………………………….120
5. Elementos Específicos del Sistema de Calidad………………………………….123 5.1.1 Documentación de Referencia…………………………………………………...123 5.1.2 Planificación del Diseño y Desarrollo……………………………………………123 5.1.3 Elementos de Entrada para Diseño y Desarrollo…………………………………123
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5.1.4 Resultados del Diseño y Desarrollo……………………………………………...124 5.1.5 Revisión del Diseño y Desarrollo………………………………………………..124 5.1.6 Verificación del Diseño y Desarrollo…………………………………………….124 5.1.7 Validación del Diseño y Desarrollo……………………………………………...125 5.1.8 Control de los Cambios del Diseño y Desarrollo………………………………...126 5.2 Planificación de los Procesos para la realización del Proyecto……………………….126 5.2.1 Objeto…………………………………………………………………………….126 5.2.2 Campo de Aplicación…………………………………………………………….127 5.2.3 Documentación de Referencia…………………………………………………...127 5.2.4 Condiciones de las zonas de Almacenamiento…………………………………..127 5.2.5 Almacenamiento de los Productos………………………………………………127 5.2.6 Control de los Productos Almacenados………………………………………….128 5.2.7 Manipulación…………………………………………………………………….128 5.2.8 Conservación…………………………………………………………………….128 5.2.9 Embalaje y Entrega………………………………………………………………128 5.2.10 Registro y Archivo de los Mismos……………………………………………...128
6. Elementos Específicos del Sistema de Gestión Ambiental……………………..129 6.1 Aspectos Medioambientales…………………………………………………………..129 6.1.1 Objeto…………………………………………………………………………….129 6.1.2 Documentación de Referencia…………………………………………………...129 6.1.3 Proceso de Identificación………………………………………………………...129 6.1.4 Proceso de Evaluación en Condiciones Normales……………………………….130 6.1.5 Aspectos de Influencia para la Planta de Tratamiento…………………………...133 6.1.6 Proceso de Evaluación en Condiciones Anormales y de Emergencia…………...134 6.1.7 Selección de Aspectos Medioambientales Significativos………………………..136 6.1.8 Registro y Archivo de los Aspectos Medioambientales…………………………137 6.2 Gestión de Residuos…………………………………………………………………...137 6.2.1 Procedimientos Generales………………………………………………………..137 6.2.2 Residuos Urbanos y Asimilables a Urbanos………………………......................138 6.2.3 Residuos Peligrosos y Residuos de Envases……………………………………..140 6.2.4 Seguimiento y Medición…………………………………………………………143 6.2.5 Responsabilidades………………………………………………………………..143 6.2.6 Registro y Archivo de los Mismos……………………………………………….144 6.3 Control Operacional…………………………………………………………………...145 6.3.1 Objeto…………………………………………………………………………….145 6.3.2 Documentación de Referencia…………………………………………………...145 6.3.3 Desarrollo………………………………………………………………………...145 6.3.4 Registros y Archivo de los Mismos……………………………………………...146 6.4 Planes de Respuesta a Accidentes Medioambientales y Emergencias………………..146 6.4.1Objeto…………………………………………………………………………….147 6.4.2 Campo de Aplicación……………………………………………………………147
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6.4.3 Documentación de Referencia……………………………………….…………148 6.4.4 Registro y Archivo de los Mismos………………………………….………….148 6.5 Comunicación…………………………………………………………….………….148 6.5.1 Objeto………………………………………………………………….……….148 6.5.2 Campo de Aplicación…………………………………………………….…….148 6.5.3 Documentación de Referencia………………………………………….………149 6.5.4 Canales de Comunicación………………………………………………………149 6.5.5 Requisitos de una Comunicación……………………………………………….150 6.5.6 Registros y Archivo……………………………………………………………..150
7. Documentación Final……………………………………………………………..151 8.
Plan de Prevención de Riesgos Laborales……………………………………..152 8.1 Objeto………………………………………………………………………………….152 8.2 Responsabilidades……………………………………………………………………..152 8.3 Alcance………………………………………………………………………………..152 8.4 Desarrollo……………………………………………………………………………...152 8.4.1 Equipos a Instalar………………………………………………………………...152 8.4.2 Riesgos y Medidas Preventivas…………………………………………………..155 8.4.2.1 Recepción de Máquinas, Medios Auxiliares y Montaje……………...155 8.4.2.2 Instalaciones Provisionales de Obra Mediante Módulos……………..158 8.4.2.3 Instalación Provisional de Electricidad………………………………161 8.4.2.4 Instalación Eléctrica………………………………………………….166 8.4.2.5 Análisis de Riesgos de la Maquinaria………………………………...170 8.4.3 Elementos Auxiliares para Carga y Transporte………………………………….172 8.5 Mediciones Auxiliares………………………………………………………………...189 8.5.1 Andamio Metálico Tubular………………………………………………………189 8.5.2 Andamio Sobre Borriquetas……………………………………………………...195 8.5.3 Escalera de Mano………………………………………………………………...199 8.5.4 Batea para el Transporte de Material…………………………………………….202 8.6 Equipos de Protección Individual (EPI)………………………………………………203 8.6.1 Contra Caída en Altura…………………………………………………………..203 8.6.2 EPI’s……………………………………………………………………………..206 8.6.2.1 Gafas y Pantallas……………………………………………………..206 8.6.2.2 Mascarilla…………………………………………………………….210 8.6.2.3 Orejeras………………………………………………………………212 8.6.2.4 Calzado Impermeable………………………………………………..213 8.6.2.5 Mono de Trabajo……………………………………………………..214 8.6.2.6 Prendas de Protección contra la Intemperie………………………….214 8.6.2.7 Prendas Señalización de alta Visibilidad…………………………….214
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8.7 Evaluación de Riesgos………………………………………………………………...216 8.7.1 Tabla de Referencia General……………………………………………...……....216 8.7.2 Acción y Temporización………………………………………………………….219
9. Planificación Temporal y de Recursos…………………………………………220 9.1Objeto………………………………………………………………………………….220 9.2 Desarrollo……………………………………………………………………………..220 9.3 Programa de Ejecución………………………………………………………………..221 9.3.1 Desarrollo del Contrato…………………………………………………………...221 9.3.2 Ajustes a las Fechas de Eventos Críticos…………………………………………222 9.4 Alcance………………………………………………………………………………..222 9.4.1 Planning PTA……………………………………………………………………..223 9.4.2 Planning PTE……………………………………………………………………..235 9.5 Prestaciones Técnicas. Valores Garantizados…………………………………………249 9.6 Diagramas de Gantt……………………………………………………………………251 9.7Organigrama…………………………………………………………………………...254
10. Planning Económico…………………………………………………………….256 10.1 Presupuesto Técnico…………………………………………………………………256 10.1.1 Alcance de Suministro…………………………………………………………..256 10.1.2 Exclusiones al Suministro……………………………………………………….257 10.1.3 Presupuesto PTA………………………………………………………………...258 10.1.4 Presupuesto PTE………………………………………………………………...289 10.1.5 Resumen…………………………………………………………………………297 10.2 Análisis de Costes PTA……………………………………………………………...300 10.2.1 Costes Mano de Obra……………………………………………………………300 10.2.2 Costes Subcontrataciones……………………………………………………….301 10.2.3 Otros costes Directos……………………………………………………………301 10.2.4 Contingencias……………………………………………………………………302 10.3 Análisis de Costes PTE………………………………………………………………302 10.3.1 Costes Mano de Obra……………………………………………………………302 10.3.2 Costes Subcontrataciones………………………………………………………..303 10.3.3 Otros Costes Directos……………………………………………………………304 10.3.4 Contingencias……………………………………………………………………304 10.4 Análisis de Costes de Explotación…………………………………………………...305 10.4.1 Consumo Reactivos PTA………………………………………………………..305 10.4.2 Consumo Reactivos PTE………………………………………………………...306
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10.4.3 Consumo Eléctrico………………………………………………………………306 10.4.4 Resumen…………………………………………………………………………309 10.5 Resumen Económico de la Oferta……………………………………………………310
Conclusiones………………………………………………………………………….312 Anexo I, Norma ISO 9001 (Sistemas de Gestión de la Calidad)…………………..314
Anexo II, Norma ISO 14001 (Sistemas de Gestión Ambiental)………………….. 328
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1. DESCRIPCIÓN FUNCIONAL DE LA PLANTA 1.1. Descripción General de la Instalación El propósito de esta instalación es la realización del diseño, fabricación, inspecciones, pruebas, suministro, transporte, montaje y puesta en marcha de las instalaciones de tratamiento de aguas para una central solar de 50MW.
El tratamiento del agua se compone de las siguientes unidades que serán descritas individualmente con mayor detalle:
- Sistema de filtración de agua de proceso - Un sistema de ósmosis inversa 1ª etapa - Un sistema de ósmosis inversa 2ª Etapa - Un sistema de desmineralización por electrodesionización - Planta de potabilización
Las características de éste agua son las siguientes: •
Cationes: Ca Mg Na K NH4 Ba < Sr
•
mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l
150 3,9 320
