Cómo funciona una planta desalinizadora

Extraer la sal del agua de mar para convertirla en agua potable es un proceso muy costoso; sin embargo, en algunos países la necesidad justifica el enorme consumo energético de las técnicas de desalinización. Ya existen más de quince mil plantas desalinizadoras en el mundo, siendo los Emiratos Arabes, España y Estados Unidos las principales naciones que se valen de esta tecnología para obtener agua dulce del mar.

El agua salada constituye el 97.5% del total del agua en el planeta, y por desgracia resulta inútil para el uso humano, agrícola o industrial en esas condiciones. Los primeros intentos en desalinizar el agua de mar, aplicados en el Medio Oriente a mediados de 1950, consistían básicamente en hervir grandes cantidades de agua, para separar la sal durante la evaporación; pero se trataba de un procedimiento muy lento y con un desmesurado consumo de energía, por lo que ese sistema ha sido reemplazado por la técnica de ósmosis inversa, que utilizan miles de plantas desalinizadoras de todo el mundo.

La ósmosis inversa es la tecnología más avanzada, eficiente y respetuosa del medio ambiente para desalinizar el agua, aunque su nivel de consumo energético sigue siendo considerable, ya que para producir sólo mil litros de agua potable se necesitan entre 3000 y 4000 watts de electricidad por hora. Esta tecnología hace pasar el agua a través de una serie de membranas, aplicando medios de presión mecánica que contrarrestan a la presión osmótica natural, de manera tal que el agua se transfiere desde la zona con mayor concentración de sales a la de menor concentración, purificándose durante el proceso.

Una planta desalizinadora efectúa el tratamiento del agua de mar en cinco etapas básicas:

1.-La primera fase de la desalinización es la de recolección y pretratamiento. Tubos colectores de varios cientos de metros de longitud, ubicados en el fondo del mar, captan el agua salada y la transportan hasta la zona de pretratamiento, en donde se separan los sólidos en suspensión y se le agrega hipoclorito de sodio para eliminar las bacterias y demás microorganismos presentes en el agua.

2.-Luego se efectúa la etapa de filtrado a través de filtros de arena y coagulantes como el cloruro férrico, que tamizan las partículas más pequeñas que permanecen disueltas en el agua.

3.-A continuación se separan las partículas más pequeñas todavía, mediante la etapa de microfiltración, en donde se utilizan filtros especiales de cartucho que contienen carbón activado y otros productos, capaces de retener las microimpurezas restantes.

4.-La etapa más importante es la del paso del agua a través de los bastidores de ósmosis inversa. Ubicados en el corazón de las plantas desalinizadoras, estos bastidores se encargan de convertir el agua salada en agua dulce. En la Naturaleza, el proceso de ósmosis, que se produce en todas las células de los seres vivos, permite que entre dos soluciones de diferente concentración salina separadas por una membrana, el líquido se mueva desde la solución más fluida hacia la más salina. En las plantas desalinizadoras, el traspaso se produce al revés: aplicando presión mecánica sobre el contenedor de la solución más concentrada, el agua se mueve hacia la dirección contraria, separándose de la sal durante el proceso. Una bomba a presión hace pasar el agua salada a través de un tubo con siete membranas semipermeables en su interior, que sólo permiten la salida de las moléculas de agua, reteniendo las sales en un soporte poroso.

5.-Finalmente, se pasa a la etapa de postratamiento y depósito, en donde el agua es remineralizada mediante el agregado de cal y dióxido de carbono, de manera que resulte apta para el consumo humano. El agua tratada se almacena en tanques especiales, lista para su distribución. La salmuera sobrante es retirada de los tubos de los bastidores y devuelta al mar.

A partir de la puesta en marcha de las primeras plantas desalinizadoras en el

sur de España, algunos grupos ecologistas manifestaron su preocupación por

el tratamiento de la salmuera y otros desechos recolectados durante la

desalinización. Argumentaron que los vertidos al mar de estos desechos

afectaban a las poblaciones de algas. Para evitar los efectos negativos del

vertido de salmuera en el mar, actualmente las sales se arrojan

convenientemente diluidas y de manera muy dispersa, lo que evita una elevada

concentración que pudiese perjudicar a la vida marina.

El principal problema de las plantas desalinizadoras sigue siendo su elevadí-

simo costo operativo. De hecho, la desalinización sólo resulta rentable a

distancias a menos de 150 kilómetros de la costa y en una cota inferior a los

200 metros, lo que reduce notablemente las posibilidades de aplicación de esta

técnica. En la Universidad de California se está experimentando con

membranas de ósmosis inversa basadas en nanotecnología, que podrían

reducir los costos de funcionamiento hasta en un 25%. Mientras tanto, pese a

los avances conseguidos en los últimos años, extraer la sal del agua mar es un

lujo que sólo está al alcance de un puñado de naciones. (triveri, 2009)

DESALINIZACIÓN DEL AGUA

Desalinización del agua, conocido además como desalación del agua es un

proceso físico-químico utilizado para eliminar los minerales del agua, por lo que

es apta para el consumo humano. La inversión es alta en la estructura, pero los

resultados son satisfactorios. En países como Arabia Saudita, Emiratos Árabes

Unidos, Chipre e Israel, es un proceso común. Se estima que en la actualidad

hay alrededor de 5 000 plantas de desalinización en funcionamiento.

Historia

El agua ocupa aproximadamente el 71% de la superficie de la tierra. Sin

embargo, el 97% de este recurso disponible en el planeta está en los océanos,

es decir, es salobre y no apto para el consumo humano. Estas aguas tienen

una gran cantidad de Cloruro de Sodio, también conocido como sal. Otros

minerales que se encuentran son el cloruro de magnesio, el sulfato de

magnesio y el sulfato de calcio. La salinidad del agua del mar varía de un lugar

a otro debido a los aspectos climáticos, especialmente la temperatura, que

influye en la evaporación. La cantidad media de sal es de un 35% (35 g de sal

por cada litro de agua). Algunos mares se encuentran por debajo de los valores

promedio, por ejemplo, el Báltico, con el 0,02% de la salinidad. Por otro lado, el

Mar Muerto tiene un 250% de salinidad. Los océanos, por su abundancia, son

de gran importancia para la humanidad. Debido al aumento del consumo y la

escasez de agua potable en varias partes del mundo, se hizo necesario poder

convertir agua salada en agua dulce.

Métodos para su desarrollo

Este proceso puede ser desarrollado a través de varios métodos. Sin embargo,

los más comunes son:

Ósmosis inversa

Es la transformación de una sustancia salada a una purificada. Este proceso

consiste en la separación del agua y la sal a través de la presión sobre el

líquido. La presión necesaria para la OI depende de la cantidad de sólidos

disueltos y del grado de desalinización que se quiera obtener. La inversión de

energía en el proceso resulta en un aumento de entropía. Una planta utilizando

el proceso de ósmosis inversa necesita hasta tres veces la cantidad del agua

producida.

Desalinización térmica

La separación de la sal y el agua se produce a través de la evaporación y

posterior condensación (paso de gas a líquido) de la sustancia.

Destilación

La desalinización por destilación se realiza mediante varias etapas, en cada

una de las cuales una parte del agua salada se evapora y se condensa en

agua dulce. La presión y la temperatura van descendiendo en cada etapa

lográndose concentración de la salmuera resultante. El calor obtenido de la

condensación sirve para calentar de nuevo el agua que hay que destilar. En

esta tecnología se basa el Seawater Greenhouse, un invernadero para zonas

costeras áridas que usa agua salada para el riego.

Congelación

Para la desalinización por congelación, se pulveriza agua de mar en una

cámara refrigerada y a baja presión, con lo que se forman unos cristales de

hielo sobre la salmuera. Estos cristales se separan y se lavan con agua normal.

Y así se obtiene el agua dulce.

Evaporación relámpago

En el proceso de desalinización por evaporación relámpago, en inglés Flash

Evaporation, el agua es introducida en forma de gotas finas en una cámara a

presión baja, por debajo de la presión de saturación. Parte de estas gotas de

agua se convierten inmediatamente en vapor, que son posteriormente

condensadas, obteniendo agua desalada. El agua residual se introduce en otra

cámara a presiones más bajas que la primera y mediante el mismo proceso de

calentamiento, pulverización y evaporación relámpago se obtiene más agua

desalada. Este proceso se repetirá, hasta que se alcancen los valores de

desalinización deseados. Estas plantas pueden contar más de 24 etapas de

desalinización relámpago. A este proceso se le conoce como MSF

(evaporación multietapa).

Formación de hidratos

En la desalinización por formación de hidratos, no utilizada a gran escala.

hidratos es una molecula de hidrogeno con algun metal pichula

Plantas Desalinizadoras

Hoy día, la obtención de agua potable es una gran prioridad, y las desaladoras

consumen una gran cantidad de energía, esto es debido a las altas presiones

que hay que aplicar al agua, para que pase por los filtros y así disminuir el

grado de salinidad del agua, proceso al que se le llama ósmosis inversa.

EXPLICACIÓN DE PROCESO DE ÓSMOSIS

La ósmosis es un proceso natural que hacen las propias células, sin gasto

energético, que consiste en dos disoluciones (ej: agua + sal) separadas por

una membrana semipermeable, por un lado, tenemos la disolución, con un

soluto concentrado (mayor cantidad de sal) y por otro lado, con un soluto

diluido (en menor proporción), entonces para conseguir la misma proporción en

ambas disoluciones y sabiendo que el soluto (sal), no puede atravesar la

membrana, sólo el disolvente (agua), ésta pasa a través de la membrana "de

modo natural", desde la disolución diluida a la concentrada, y de esta forma, la

disolución concentrada, comienza a diluirse.

El problema, es que por naturaleza, sin gasto energético, se produce la

ósmosis, para poder realizar la ósmosis inversa, hay que obligar al agua a

hacer el recorrido contrario, por lo tanto hay que superar presiones muy altas,

para lograr este proceso, lo cual, implica un gasto muy alto de energía.

LÁMINA DE GRAFENO PARA LA ÓSMOSIS

Gracias a las magníficas propiedades del grafeno, tales como su fuerza,

resistencia,..., ahora podemos usarlo como membrana para el proceso de

ósmosis inversa.

El nuevo método de desalinización promete ser más eficiente y posiblemente

menos caro que los sistemas de desalinización existentes.

Controlando el material a escala atómica, produciendo una hoja de grafeno

perforada con agujeros de dimensiones muy precisas, y además agregando

distintos materiales, que daban carácter hidrofóbico (fobia al agua) o hidrófilo

(atracción por el agua).

El nuevo sistema basado en el grafeno es capaz de hacer su trabajo cientos de

veces más rápido que las técnicas actuales, con la misma presión que éstas.

O, alternativamente, el sistema puede funcionar con una velocidad similar a la

de los sistemas actuales, aunque con presiones más bajas que las de estos.

(rlp1990, 2013).

TECNICANARIAS, S.A. - ACSA. SOLUCIONES MEDIOAMBIENTALES

PLANTAS DESALINIZADORAS CON RECUPERADOR DE PRESIÓN (PDRP)

DESCRIPCIÓN GENERAL

La planta desalinizadora por ósmosis inversa, con recuperador de presión

(PDRP), está compuesta por los siguientes subsistemas y/o etapas:

Prefiltración

Bloque de contenedores de membranas

Módulo de recuperación de presión

Bomba de alta presión

Bomba de circulación auxiliar

Tratamiento de agua potable

Sistema eléctrico

Sistema de control

El reducido tamaño de los componentes y su disposición hacen que la

ocupación de los módulos sea mínima (por ejemplo, 70 m2 para una planta de

5.000 m3/día). Ello, unido a los pequeños tamaños específicos (1.000 a 5.000

m3/día) las hacen perfectamente integrables en espacios limitados.

Tienen, gracias al efecto de recuperación energética que más adelante se

detalla, un bajo consumo específico, de 2 kWh/m3 de agua desalada, muy

inferior a los 3-4 kWh/m3 de los procesos tradicionales. La alta eficiencia del

sistema es independiente del tamaño de la planta, que, unido a su carácter

modular, ofrece una gran fiabilidad en la implementación de una planta de gran

capacidad.

INNOVACIÓN

Con el fin de disminuir los costes de producción de los sistemas tradicionales,

se instala el sistema recuperador de presión (PDRP) que consigue la reducción

del consumo energético del proceso utilizando la energía asociada al rechazo

de la salmuera para presurizar el agua de mar. La unidad de recuperación

actúa como una bomba de alta presión, presurizando el agua de mar que

atraviesa las membranas y disminuyendo la presión inicial necesaria con

respecto a un sistema tradicional. Como resultado, la planta opera a menor

presión, y, al haber una concentración salina más baja en las membranas, la

utilización de aditivos químicos también se reduce, aumentando, asimismo, la

vida de las membranas.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Módulos estandarizados

de diseño modular compacto. . . . . . . . . . . . . . 500; 1000; 2000; 5000 m3/día

Consumo energético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2kWh/m3

Presión de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55-58 bar

VENTAJAS TÉCNICO-ECONÓMICAS

Bajo consumo eléctrico frente a procesos tradicionales (2 kWh/m3 frente

a 3-4 kWh/m3), lo que implica el abaratamiento del coste del agua

producida.

Funcionamiento automático con posibilidad de control remoto y emisión

de alarmas, y coste de mantenimiento reducido.

Mayor durabilidad de las membranas, al funcionar el sistema con menor

presión, mayor caudal y menor uso de productos químicos, para evitar la

precipitación de sales en aquéllas.

Posibilidad de crecimiento modular del tamaño de la planta, para formar

instalaciones mayores.

Disminución de los costos de distribución de agua (menores costes de

bombeo y menores pérdidas en la red), al poder ubicarse la planta junto

al punto de consumo.

CONSIDERACIONES Y VENTAJAS MEDIOAMBIENTALES

El menor consumo energético específico incide en una menor

contaminación global por la producción de la energía eléctrica necesaria

en el proceso.

El tamaño compacto y reducido de los módulos, que incluso pueden ser

ubicados de forma subterránea, minimiza el impacto visual de las

instalaciones, gracias a su fácil integración en el entorno.

Los componentes generadores de ruido se instalan bajo cámara de

hormigón con aislamiento acústico, para anular o minimizar su efecto.

Baja concentración de sales en el rechazo vertido.

Baja o nula cantidad de productos químicos utilizados en el proceso de

producción de agua. (acsa)

ESQUEMA DEL PROCESO

Comparación del costos entre la planta desalinizadora y el acueducto La

esperanza- El aromo.

1.- acueducto La esperanza- El aromo.

El buque Ultrainitiator, procedente de China, acoderó en los muelles de aguas

profundas del puerto de Manta, Manabí, costa de Ecuador, pasadas las 10:00

del martes 17 de junio del 2014. Una carga de 2 500 tubos de hierro fue

transportada en las bodegas de la nave. Se usarán para cubrir una extensión

de 30 de los 93 kilómetros de longitud del acueducto que llevará agua cruda

desde el embalse de La Esperanza, en el cantón Bolívar, hasta la comuna El

Aromo, en Manta. En El Aromo, el Gobierno proyecta la construcción de la

Refinería del Pacífico. Actualmente, la obra se encuentra en la fase del

movimiento de tierras, a cargo de la constructora brasileña Norberto Odebrecht.

La tubería es de un espesor de ½ y 3/8 de pulgadas. Los trabajos de descarga

empezaron pasadas las 14:30 del 17 de junio y terminarán entre el viernes 20 y

el sábado 21 de junio.

El caudal de agua que fluirá por el acueducto, que también está a cargo de

Odebrecht, es de 5 500 metros cúbicos (m3). De esa cantidad, 3 500 m3 serán

utilizados en el complejo refinador y los 2 000 restantes servirán para que,

luego de ser potabilizados, abastezcan del líquido a la población de los

cantones manabitas de Montecristi, Jaramijó y Manta. El costo del proyecto es

de USD 260 millones. En la actualidad se trabaja en la limpieza y desbroce en

el derecho de vía entre los kilómetros 20 y 33, en el cantón Tosagua, en el

noreste de Manabí. Está previsto que este miércoles 18 de junio funcionarios

de RDP y de la Vicepresidencia de la República lleguen al puerto de Manta

para observar las maniobras de desembarque de la tubería. (comercio, 2014)

2.- planta desalinzadora en peru

La empresa británica Biwater informó que planea invertir unos 45 millones de

dólares en el desarrollo de una planta de desalinización para proveer una

solución a la producción de agua potable, suministro, distribución y

almacenamiento para la población del sur de Lima hacia el año 2011.

“Llevamos un año trabajando en el diseño de este proyecto en Perú para poder

entender la forma como podemos desarrollarlo, y sabemos ahora que

necesitaríamos unos 45 millones de dólares de inversión”, afirmó el presidente

de directorio y accionista mayoritario de Biwater, Adrian White.

Explicó que la Agencia de Promoción de la Inversión Privada (ProInversión) se

encuentra evaluando dicha iniciativa, que fue admitida en agosto del año

pasado, a fin de determinar su viabilidad.

El proyecto contempla la construcción de una planta desalinizadora de ósmosis

inversa de agua de mar con capacidad de producción de 100 mil metros

cúbicos diarios, y se construiría en terrenos ubicados en el distrito de Santa

María del Mar.

Desalación en México: económicamente viable

26 de octubre de 2012

El abastecimiento de agua en territorio mexicano es y será un tema categórico

en nuestro país, dadas las condiciones de escases que existen en la

actualidad. La desalación es un método alternativo para generar agua potable,

que consiste en desmineralizar el agua de mar a través de diversos métodos

que permiten que el agua resultante sea apta para el uso agrícola, industrial e

incluso para consumo humano.

Existen diversos métodos para desalación, mismos que van desde la

destilación, cristalización (congelación o formación de hidratos), osmosis

inversa (filtración), electrodiálisis (filtración selectiva), hasta absorción, mejor

conocido como cambio iónico. Actualmente en México sólo existe una planta

desaladora ubicada en la ciudad de Los Cabos Baja California Sur, misma que

trabaja bajo el método de ósmosis inversa.

Llama la atención el hecho de que sea sólo una (la planta que opera en

México), dado que existen estudios de viabilidad técnica y económica que han

demostrado que la desalación es un método que, con el paso de los años y el

desarrollo de nuevos métodos y tecnologías, ha llegado a ser costeable y

eficiente en términos económicos y energéticos respectivamente.

Desde que se construyeron las primeras plantas desaladoras en el mundo -a

principios de los años cincuenta- solía decirse que pese a que la desalación

parecía ser una solución innovadora, ésta resultaba incosteable en términos

económicos. En ese sentido, vale la pena preguntarse ¿la desalación es, en la

actualidad, realmente un método económicamente viable en México?

Como en otras industrias, las plantas desaladoras dependen para su

funcionamiento de la energía. Aunado al importe y disponibilidad de dicho

recurso, el costo de producción de agua desalada varía dependiendo de la

capacidad de producción de la planta, así como del método que se utilice.

El costo promedio de un metro cúbico de agua desalada en el mundo es

alrededor de $0.52 dólares, lo que equivale a $6.6 pesos mexicanos. En

términos de la disponibilidad energética que existe en nuestro país, se puede

afirmar que incluso suponiendo un costo de $2.0 dólares por metro cúbico de

agua desalada, este método resultaría mucho más eficiente que otros que

tienden a solucionar el problema de abasto de forma inmediata, pero no de

manera sostenida en el tiempo.

También es importante tomar en cuenta que, como se comentaba, la capacidad

instalada influye sobre el costo. Se ha comprobado que los proyectos a gran

escala son más eficientes en términos de consumo energético ya que permiten

la utilización de equipos y motores de gran capacidad que representan una

eficiencia eléctrica más grande.

Por otro lado, dado que las plantas desaladoras son instalaciones que

requieren de un gran consumo de energía, y ante la creciente necesidad de

garantizar el abasto de agua a la población de nuestro país, la Reforma

Energética, constituye, en este sentido, una tarea inaplazable para la LXII

Legislatura del Congreso de la Unión. Más incentivos para la generación de

energía por parte de la iniciativa privada, impulsarían la inversión y rentabilidad

de plantas desaladoras.

Mejor tecnología, políticas públicas adecuadas y el correcto aprovechamiento

de los recursos de nuestro país, implican la expansión en la construcción de

nuevas alternativas como la desalación. Lo que en el largo plazo se traduce en

mayor abastecimiento de agua potable en regiones que lo demandan.

En suma, si bien es cierto que en materia de desarrollo científico y tecnológico

todavía queda mucho por hacer –sobre todo cuando se trata de diversificar las

fuentes de energía que nos permitan reducir el consumo de la misma-, lo cierto

es que hoy en día la desalación se presenta como una alternativa de

potabilización eficiente: una opción económicamente viable en nuestro país.

(HA vision, 2012)

La mayor planta desalinizadora (SWRO) del mundo ya está en pleno

funcionamiento

Sorek, la planta desalinizadora de IDE y Hutchison Water produce agua de

alta calidad a bajo costo

KADIMA, Israel, 21 de octubre de 2013

IDE Technologies anunció hoy que la planta desalinizadora de agua de mar

por ósmosis inversa (SWRO) más grande del mundo ya está en pleno

funcionamiento. La planta de Sorek tiene capacidad para producir 624 000

m³/día (con posibilidad de ampliación futura) de agua potable, de los cuales

540 000 m³/día se suministran actualmente al sistema de distribución de agua

de Israel. La planta establece un punto de referencia significativo en materia de

capacidad de desalinización y costo de agua, lo que permite un ahorro

sustancial para el mercado de agua local, a la vez que alivia el problema de la

escasez de agua en el país.

Con un alcance financiero de $400 millones y construida bajo el modelo

construir-operar-transferir (BOT), la planta de Sorek está localizada al sur de

Tel Aviv, Israel. La planta utiliza la avanzada tecnología de desalinización por

membrana de IDE e incluye, por primera vez en una instalación a gran escala,

membranas de 16″ en arreglo vertical. Esto reduce los costos de inversión al

disminuir la cantidad de recipientes a presión, colectores, equipos de control e

instrumentación a la vez que incrementa la capacidad de la planta y reduce su

tamaño. Por otra parte, el diseño del centro de presión de la planta reduce el

consumo de energía debido a la mayor eficiencia de las grandes bombas de

alta presión y los dispositivos de recuperación de energía. Se han

implementado medidas adicionales tales como el hincado de tuberías largas y

de gran diámetro, así como el tratamiento de lodos y su eliminación en

determinadas áreas autorizadas que han sido habilitadas para minimizar el

impacto en el medio ambiente terrestre y marítimo.

“Al imponer un nuevo estándar en la industria global de desalinización, la planta

de Sorek refuerza nuestra posición de liderazgo en el área de las mega-plantas

SWRO” expresó Avshalom Felber, CEO de IDE Technologies. “Esta planta se

suma a otros emprendimientos conjuntos exitosos en materia de

desalinización, entre ellos nuestros proyectos SWRO a gran escala en Hadera

y Ashkelon, lo que demuestra nuestra experticia y capacidad como socio

confiable en el suministro de tecnología de punta, administración de proyectos,

solvencia financiera y conocimientos especializados en ingeniería y

construcción.” (technology, 2013)

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