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    MDULO DESALACIN

    Introduccin a la Desalacin porsmosis inversa. Conceptos Bsicos

    Profesor: Carlos Tejedor

    Edicin 2008

    :Quedan reservados todos los derechos. (Ley de Propiedad Intelectual del 17 de noviembre de 1987 y RealesDecretos).Documentacin elaborada por EOI.

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    Pg. 2

    NDICE:

    1. PRINCIPIOS DE LA SMOSIS INVERSA1.1. INTRODUCCIN: LA IMPORTANCIA DEL AGUA COMO RECURSO ESCASO

    1.2. COMPONENTES DEL AGUA

    1.3. UNIDADES DE MEDIDA DE LA COMPOSICIN DEL AGUA

    1.4. FUENTES DE OBTENCIN DE AGUA

    1.5. TRATAMIENTOS ASOCIADOS AL ABASTECIMIENTO

    1.6. CALIDAD DEL AGUA POTABLE R.D. 140/2003

    1.7. INTRODUCCIN A LOS PROCESOS DE DESALACIN.

    2. OSMOSIS INVERSA.

    2.1 CONCEPTO

    2.2 VARIABLES DEL PROCESO

    2.3 ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS

    2.2.1.1 CONFIGURACIN DE LAS MEMBRANAS

    2.2.1.2 MONTAJE DE LOS MDULOS

    2.3 CRITERIOS DE OPERACIN

    2.3.1 INDICE DE FOULING

    2.3.2 CONCENTRACION DE SALES EN EL AGUA DE ALIMENTACIN CON TENDENCIA A

    PRECIPITAR

    2.3.3 PRESIN DIFERENCIAL

    2.3.4 OTROS PARMETROS DE CONTROL

    2.4 ENSUCIAMIENTO DE LAS MEMBRANAS DE R.O. Y SU ELIMINACIN

    2.4.1 ELEMENTOS QUE ORIGINAN FOULING EN LAS MEMBRANAS DE R.O.

    2.4.2 ELIMINACIN DE FOULING

    2.4.3 SOLUCIONES DE LIMPIEZA

    2.4.4 LIMPIEZA Y DESPLAZAMIENTO DE LAS MEMBRANAS

    3. DISEO DE PLANTAS DE SMOSIS INVERSA

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    1. PRINCIPIOS DE LA SMOSIS INVERSA1.1. La importancia del agua como recurso escaso.

    La mayor parte de la gente es consciente de la importancia del agua para la vida. Los mltiples usos aque se destina el agua (consumo urbano, agricultura, ganadera, produccin de energa, industria, etc ) yla creciente demanda, la han convertido en un recurso limitado cuando no escaso, especialmente ennuestro pas, lo que se ha puesto de manifiesto en las campaas promovidas en los ltimos aos pordiversos organismos tratando de convencer a la poblacin de este hecho. En los lugares con escasosrecursos hdricos, se hace necesario la bsqueda e incorporacin de nuevas fuentes de agua aptas para elconsumo, es por ello que el hombre ha puesto el ojo en el mar como fuente de agua dulce y ha

    desarrollado las tecnologas necesarias para poder desalar su agua.

    Por otra parte, todo ello ha significado una creciente intervencin de los gobiernos en la gestincuantitativa y en su regulacin cualitativa. La incorporacin de Espaa a la CEE supuso la necesidad deequiparar nuestra reglamentacin a la europea, para alcanzar los niveles de calidad, tanto en elsuministro como en los vertidos, teniendo este aspecto gran importancia en el desarrollo de lasdiferentes tecnologas para el tratamiento del agua.

    La capacidad total actual de agua desalada entre todas las tcnicas en Espaa se encuentra entorno a los300 Hm3/ao. Actualmente, existe una proporcin similar entre el agua producto desalada obtenida defuentes marinas y salobres. No obstante, est proporcin va a inclinarse haca la desalacin de aguasmarinas ya que las aguas salobres se encuentran ms explotadas y la profundidad a la que se encuentranen muchos casos, compromete la explotacin de esta agua.

    El 95% de produccin de agua desalada procedente del mar se utiliza para abastecimiento urbano y el5% en agricultura.

    Del agua salobre un 20% se emplea para abastecimiento urbano, un 50 % en agricultura y un 30 % enindustria.

    Un 30% del total del agua desalada es utilizada para riegos agrcolas, con una extensin de riegos quesupera las 10.000 ha.

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    PRINCIPALES PLANTAS DE DESALACIN DE AGUA DE MAR EN ESPAA

    Nombre Capacidad (m3/da) Ao

    Carboneras (Almera) 125.000 2.002

    Cartagena (Murcia) 65.000 2.002

    Palma de Mallorca 63.000 1.998-2.001

    Marbella (Mlaga) 55.000 1.997Las Palmas III (Gran Canaria) 53.000 1.990-2.001

    Almera 50.000 2.002

    Alicante 50.000 2.002

    Las Palmas Telde (Gran Canaria) 35.000 2.002

    Cdad Reg Mazarrn (Murcia) 30.000 1.997-2.000

    Sureste G.Canaria 25.000 1.995-2.000

    Adeje Arona (Tenerife) 20.000 1.998-2.000Sta Cruz de Tenerife 20.000 2.001

    Lanzarote III 20.000 1.992-1.996

    Inalsa IV (Lanzarote) 20.000 1.999

    Maspalomas II (Gran Canaria) 18.500 1.988-1.998

    Ceuta 16.000 1.998

    Agragua (Gran Canaria) 15.000 1.991-1.998

    Telde (Gran Canaria) 10.000 1.998

    Galdar II (Gran Canaria) 8.000 2.002

    S. Antonio (Ibiza) 8.000 1.997

    Tirme (Mallorca) 2.680 2.000

    Fuente: AEDYR (Asociacin Espaola de Desalacin y Reutilizacin)

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    1.2. Composicin del agua

    A todos nos han explicado casi desde nios que el agua est formada por dos tomos de hidrgeno yuno de oxgeno. Sin entrar en las consideraciones de la forma de unin entre esos elementos qumicos,el agua tiene otros componentes que, si bien intuimos, a veces no somos conscientes de su importancia.

    Unas veces el contenido de contaminantes slidos (TSS) es elevado, lo que implica que hay que aplicarprocesos de separacin y filtracin ms o menos selectivos (ver la tabla anterior) antes de su utilizacin.

    Otras el contenido de sales disueltas (TDS) es elevado o el tipo de sales es perjudicial para su usoposterior, lo que implica procesos fsicos y qumicos de separacin (intercambio inico, reactivosprecipitantes, membranas semipermeables, etc).

    En general es tpico que el agua procedente de fuentes naturales contenga tanto materias en suspensincomo disueltas, por lo que se requerir aplicar una mezcla de procesos tanto fsicos como qumicosantes de su utilizacin.

    Los slidos en suspensin ms comunes son: Algas, arena, limos, arcilla, polen, coloides, materiaorgnica, restos de vegetales, bacterias. Virus,

    Los materiales en disolucin suelen ser sales minerales, como carbonatos, bicarbonatos, sulfatos,cloruros, nitratos, silicatos, en menor proporcin fluoruros y a veces nitritos.

    Estas sales estn mezcladas con metales alcalinos y alcalino-terreos, como potasio, sodio, magnesio ycalcio. En menor proporcin puede haber estroncio, bario, boro y metales pesados.

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    1.3. Unidades de medida

    La cantidad de estas sustancias en el agua se expresa en ppm, mg/l, g/m3 o meq/l.

    Una unidad de medida relacionada con la salinidad del agua es el S/cm, que es un ndice de cmo conduceel agua la electricidad, dado que las soluciones con sales disueltas son conductoras de la electricidad.

    La relacin aproximada es de 1 microS/cm es 0,62 mg/l, pero esta es una relacin nada exacta, comoveremos en los ejemplos de anlisis que se exponen ms adelante.

    El pH del agua es un parmetro importante a al hora de disear un tratamiento, ya que los reactivos que seutilizan en los procesos requieren un rango de pH determinado para ser efectivos.

    1.4. Fuentes de obtencin del agua.

    Las fuentes de las que se obtiene el agua en la naturaleza son las siguientes:

    - Manantiales.- Pozos.- Embalses,- Ros.- El mar.

    Todas estas fuentes casi nunca permiten el consumo directo en su estado natural, con lo cual el agua esnecesario tratarla.

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    1.5. Tratamientos asociados al abastecimiento del agua

    El abastecimiento de agua para cualquier uso supone unos costes que, de forma muy resumida, sepueden concretar, dependiendo de la calidad del agua bruta, de su fuente de suministro y del uso alque se destina.

    En funcin de la calidad del agua bruta, de su fuente de suministro y del destino para el que se va aemplear se definen unos tratamientos que se aplican a dicho agua. Bsicamente son los siguientes:

    Bombeo (energa elctrica) Tratamientos: - Coagulacin

    - Floculacin- Decantacin- Filtracin

    - Microfiltracin- Ultrafiltracin- Nanofiltracin- Osmosis inversa- Electrodilisis- Desinfeccin.

    La mayora de estos tratamientos se estudian en otros mdulos del master. En este mdulo hablaremosde la smosis inversa bsicamente, aplicada a la desalacin para producir agua potable. Con objeto dehacernos una idea de la calidad del agua potable, en el apartado siguiente se mencionan los parmetrosque debe cumplir todo agua potable segn la normativa aplicable en nuestro pas. Dicha normativaviene definida en el Real Decreto 140/2003, que supera y anula al previo R.D. 1138/1990.

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    1.6. Calidad De las aguas de consumo humano R.D. 140/2003

    A continuacin se incluye la tabla con los parmetros mximos de calidad segn el R.D. 140/2003 relativo aaguas potables para consumo humano.

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    1.7. Introduccin a los procesos de Desalacin

    El proceso de separar las sales del agua se llama desalinizacin y a las aguas continentales con salesdisueltas en general se les llama salobres. El nombre de desalacin se aplica al proceso de separar las salesdel agua, tanto del mar como de las aguas salobres.

    La cantidad y tipo de sales en el agua salobre vara enormemente, siendo las combinaciones casi infinitas.Sin embargo la cantidad y tipos de sales en el agua de mar, aun cuando varan de unos mares a otros eincluso en el mismo mar difieren de unos lugares a otros, son ms predecibles, encontrndose en manualesdel ramo las composiciones del agua del mar de muchos sitios del planeta. A continuacin, mostramosalgunos anlisis de aguas salobres y de aguas marinas, para que nos sirvan de comparacin.

    Algunos ejemplos de anlisis de agua de diferentes fuentes:

    Cationes Pozo Pozo Mediterrneo Mar Rojo

    Na+ 759 1250 11086 13505K+ 51 43 398 485Ca++ 263 7,21 433 527Mg++ 275 19,5 1330 11620Sr++Ba++B+++ 4 4,9

    AnionesCO3= 0 113 0 0CO3H- 305 1061 146 178Cl- 2184 504 19960 24315F- 0 0,1 1 1,2NO3- 8 2,2 0 0SiO2 28 38 1 1,2SO4= 168 526 2787 3395

    TDS (mg/l) 4013 4063 36.120 42.021PH 6,9 8,6 7,9 8,1C (microS/cm) 7.260 4.690 54.000 65.000

    Ms tarde veremos la importancia de estos anlisis.

    Aunque los procesos de separacin de sales es la misma para el agua salobre que para el agua de mar, porsu importancia, nos limitaremos solo al agua de mar, que, es una fuente inagotable de agua.

    Resumimos los principales procesos de desalacin, en orden creciente al nmero de plantas instaladas,tomando como medida la cantidad de m3 producidos por cada uno de los procesos:

    - Intercambio inico- Electrodilisis.- Destilacin

    - Membranas (Osmosis inversa y electrodilisis)

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    Intercambio inico: Se realiza por medio de columnas de resinas cambiadoras de iones. La ms simple esun sistema formado por una columna conteniendo resina tipo catinica, que intercambia los cationes delagua por iones asociados al grupo funcional que constituye la base de la resina y una columna conteniendoresina tipo aninica que intercambia los aniones del agua por iones asociados al segundo grupo funcional.Cuando se saturan hay que regenerarlas para volverlas a su estado inicial reponiendo el correspondiente inasociado, mediante cido y sosa. El inconveniente de este sistema es que los productos procedentes de laregeneracin de las columnas, si no se neutralizan antes de enviarlos al vertido son muy contaminantes. Laelectrodilisis es un proceso parecido, lo que ocurre es que las resinas van en unas placas cargadaselctricamente una de las cuales retiene los aniones y otra los cationes.

    No se emplean para desalar agua de mar.

    Destilacin: Desde muy antiguo se ha tratado de usar el agua de mar en aquellos lugares donde no tienenotra opcin. Uno de los mtodos ms utilizados es la evaporacin, dado que calentando agua de mar yrecogiendo y enfriando el vapor se consigue agua con un contenido mnimo de sales disueltas.

    Aprovechando esta tcnica, se han construido grandes plantas de evaporacin de agua de mar, que estnfuncionando actualmente. Sin embargo, la instalacin y uso de las plantas de evaporacin para desalacin ensus diversas formas:

    - Evaporacin Sbita Mltiple- Evaporacin Multiefecto- Compresin de Vapor

    Cada una con diversas variantes, ha quedado restringida a los pases con grandes recursos energticos, comoson los productores de petrleo, dado el alto consumo de energa necesario para este proceso o eninstalaciones con vapor sobrante. A continuacin mostramos la comparacin de los consumos energticos en

    cada tipo de tecnologa.

    Membranas: La tecnologa de la membranas ha experimentado grandes progresos en los ltimos aos, lo queha hecho la desalacin del agua del mar se realice casi exclusivamente por este procedimiento.

    3,42 kWh/m3 (2.000)Planta de smosis inversa 2etapas

    3,77 kWh/m3 (desde aos 80)Planta de smosis inversa 1etapa.

    6,5 kWh/m3 (desde aos 70)Planta de MSF (Flushingmltiple por etapas)

    9,2 kWh/m3 (desde aos 60)Planta de CMV(Compresin mecnica

    CONSUMO ELCTRICO ESPECFICOTIPO DE PROCESO

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    2. OSMOSIS INVERSA.

    2.1. CONCEPTO

    La osmosis inversa tiene su origen en la comprobacin de la reversibilidad del fenmeno natural desmosis. La osmosis directa natural se conoce desde hace ms de 200 aos como un proceso natural elcual implica el flujo de un fluido a travs de una membrana semipermeable. Las membranas sonselectivas: habitualmente, el disolvente puede pasar a travs de ellas pero los slidos disueltos no. Ladireccin del flujo del disolvente se determina por su potencial qumico, el cual depende de la presin,temperatura y concentracin en slidos disueltos.

    Tomemos un recipiente y dividmoslo por medio de una membrana semipermeable (ejemplo la piel deun animal) de forma que entre las dos partes del recipiente no exista comunicacin. Pongamos en una

    parte agua destilada, que podemos comprar en una gasolinera. En la otra parte del recipiente pongamosagua en la que hemos disuelto alguna sal (sal comn, azucar, bicarbonato sdico, etc). Aseguremos queambas partes del recipiente tienen el mismo nivel. Al cabo de un tiempo observaremos que el nivel en elrecipiente del agua destilada ha bajado en la misma cantidad que ha subido el nivel del recipiente consal. Este desequilibrio de niveles de detiene cuando la presin que ejerce la columna de lquido del ladode la sal impide que pase ms agua destilada al otro lado.

    La medida de la presin causada por la diferencia de niveles se llama presin osmtica y serepresenta por .Si se analiza el agua de ambos recipientes se observar que al agua destilada no ha cambiado decomposicin, mientras que el agua con sal se ha diluido por efecto de la mezcla con el agua que hapasado a travs de la membrana. Esto nos lleva a la conclusin que a travs de la membrana solo hapasado agua y que la sal se ha quedado en su lado del recipiente

    Para comprender el mecanismo mejor, se pueden ver los dibujos siguientes 3-1, 3-2 y 3-3

    Dibujo 3-1 Osmosis directa

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    En el dibujo 3 1 estn separados con una membrana semipermeable, dos soluciones acuosas, agua pura o unadisolucin muy diluida y otra concentrada. Podemos ver que un flujo de agua se establece desde la solucindiluida a la solucin concentrada.

    Dibujo 3-2 Equilibrio osmtico

    Tal y como se indica en el dibujo 3 2, el flujo de agua continua hasta que la altura alcanzada en la solucinconcentrada equilibra su presin osmtica. En este momento, se alcanza un equilibrio osmtico y el flujo de aguaneto a travs de la membrana es nulo.

    Si, siguiendo, la solucin concentrada est bajo una presin hidrosttica por encima de su presin osmticanatural, el agua se mueve en la direccin contraria, tal y como se indica en el dibujo 3 3. La concentracin de lasolucin ms rica en sales se incrementa, mientras en el otro lado de la membrana, se obtiene agua ligeramentesalobre. Este fenmeno es conocido como smosis inversa.

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    Dibujo 3-3 Osmosis inversa

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    La smosis inversa aprovecha este fenmeno para desalar agua. Para ello, siguiendo con el ejemplo, side alguna forma aplicamos una presin en el lado del nivel alto, conseguiremos invertir el proceso,pasando agua del lado concentrado al lado diluido, con lo que tenemos un esbozo de plantadesaladora.

    Avancemos un poco ms en el proceso. Sigamos ejerciendo presin hasta que observemos que hay pasode sales del lado concentrado al lado diluido, deteniendo en este momento el proceso. Recogemos elagua desalada, que llamaremos permeado y tiremos el resto del agua concentrada, que llamaremosconcentrado o salmuera.

    Si realizamos varias veces el proceso habremos conseguido una cantidad de permeado proporcional alnmero de veces que hayamos realizado la operacin. Con esto tendremos una planta de OI muyprimitiva.

    Por ltimo, tratemos de establecer un sistema que permita la alimentacin en continuo de agua salada enel recipiente 1, recoger de forma continua el permeado del recipiente 2, retirar de igual forma elconcentrado o salmuera y tendremos el embrin de una planta desaladora. De esta forma habremosseparado el agua salada en dos corrientes:

    - Permeado con bajo contenido en sales, que aprovechamos

    - Salmuera con alto contenido en sales, que enviamos al vertido.

    Aplicando este proceso al agua de mar en una planta desaladora industrial, podremos establecer unbalance de masas simple:

    Supongamos un caudal de agua de mar de 100 m3 con un contenido total de sales de 38.000 mg/l.

    45 m3

    400 mg/l

    Q= 100 m3

    TDS= 38000 mg/l

    55 m3

    68.764 mg/l

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    En la OI se necesita una apreciable cantidad de energa, traducida en bombeo para vencer la presinosmtica y la prdida de carga a travs de la membrana.

    2.2. VARIABLES DEL PROCESO

    Del estudio de las tablas de composicin qumica del agua vemos que el agua de mar tiene un elevadocontenido de sales fundamentalmente Cl- y Na+ , lo que induce a pensar que ser necesaria un presinelevada para conseguir la separacin de las sales.

    La presin osmtica del agua de mar suele estar entre 24 y 28 bar. Sin embargo, la presin necesariapara conseguir permear agua de mar suele estar en la industria entre 60 y 70 bares, que es la presin quevence la suma de la presin osmtica y las prdidas de carga a travs de las membranas, tuberas yvlvulas incrementada lo suficientemente para conseguir la produccin necesaria de las membranas.

    Conceptos fundamentales de la smosis inversa:

    Caudal de alimentacin a la OI: Caudal necesario para obtener la cantidad de permeado especificada(Qa).

    Concentracin de alimentacin a la OI: Calidad del agua bruta de alimentacin (Ca).

    Presin de alimentacin a la OI (P): Presin necesaria para impulsar el caudal de alimentacin a travsde las membranas de OI ( Pa, entre 60 y 70 bar)

    Caudal del perneado (Qp): Caudal de agua osmotizada que sale de la smosis para so posteriorutilizacin. Es uno de los datos fundamentales para el diseo (entre el 43 y 58,5% del Qa)

    Concentracin de permeado: Calidad del agua permeada o producida en la OI (Cp).

    Presin del permeado: Presin a la que sale el permeado a la salida de la OI. No es relevante. (0.5 bartpico. Depende del circuito o recipiente receptor)

    Caudal del rechazo: Caudal de salmuera que no atraviesa la membrana (entre el 55% y el 41,5% del Qr).

    Concentracin de rechazo: Calidad del agua de rechazo en la OI (Cr).

    Presin del rechazo: Presin a la que sale la salmuera de la OI (entre 1 y 3 bar menos que la Pa).

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    Tasa de recuperacin o conversin: Relacin en % entre el caudal de permeado y el de alimentacin(entre 43% y 58,5%)

    Factor de concentracin: Nmero de veces que la salmuera se concentra respecto al agua dealimentacin.

    Las membranas usadas en osmosis inversa retienen del 90% al 99,5% de las sales minerales disueltas,desde el 95% al 99% de la material orgnica y el 100% de los pequeos materiales coloidales (bacterias,virus, slice coloidal, ... ). Se dice que la eficiencia de las membranas, como opuesto a la de las sales,vara desde el 90% al 99,5%, o que su paso de sales est dentro del 10% al 0,5%.

    Para indicar la frmula, la cual da el flujo de agua y sales el cual pasa a travs de una membrana,previamente definiremos las siguientes frmulas:

    Permeabilidad : P ( l/m2 da ).

    Flujo perneado medio : Flux ( l/m2 h ).

    Conversin : y = 100100 =A

    P

    Q

    Q

    entradadeCaudal

    permeadodeCaudal

    Porcentaje de rechazo : R = yQ

    Q

    radaFlujodeent A

    R== 100100100

    rechazodeFlujo

    Paso de sales : PS = 100100.

    .=

    A

    P

    C

    C

    entradaensalesconcentrac

    permeadoensalesdeconcentr

    Rechazo de sales : RS = 100 PS

    Factor de concentracin : FC =y

    100

    100

    ACRC

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    Grfico 3-4 Diagrama de un modulo de smosis inversa.

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    El grfico 3-4 representa un modulo de smosis inversa en el cual:

    a ) Qp = Ka e

    S ( p - ) Kt Kc

    Siendo :

    Qp = Flujo de agua a travs de la membrana

    Ka = Coeficiente de permeabilidad de la membrana

    S = Superficie de la membrana

    e = Espesor de la membrana

    p = Presin diferencial hidrulica a travs de la membrana

    = Diferencial de presin osmtica a travs de la membrana

    Kt = Coeficiente de temperatura

    Kc = Coeficiente de prdida del flujo de membrana

    b ) QS = KS e

    S c Kt Kc

    Siendo :

    QS = Flujo de sales a travs de la membrana

    KS = Coeficiente de permeabilidad de la membrana para sales

    S = Superficie de la membrana

    e = Espesor de la membrana

    c = Diferencia de concentracin a travs de la membrana

    Kt = Coeficiente de temperatura

    Kc = Coeficiente de prdida de flujo a travs de la membrana

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    c ) Dividiendo la expresin b) por la expresin a) Cp, se obtiene la concentracin de sales en el aguapermeada.

    Cp =( )

    =

    pK

    cK

    Q

    Q

    aP

    S

    Es necesario indicar, que en el mismo mdulo, la concentracin de sales a lo largo de las membranasvara desde la concentracin de entrada CA a la mxima concentracin (concentracin de rechazo,coeficiente de polarizacin X). Hay una capa lmite prxima a la membrana donde se produce unaacumulacin y una difusin de sales simultneamente.

    d ) La energa necesaria para separar el agua, en la prctica, es ligeramente superior a la indicada en la tabla3-3, as como la presin de operacin necesaria es superior a la presin osmtica, debido a las siguientescircunstancias:

    1. A mayor presin de operacin, se produce un caudal mayor por unidad superficial de membrana.

    2. Es necesario vencer las prdidas de carga del agua al pasar a lo largo de la membrana.

    3. Es necesario sobrepasar el incremento de presin osmtica debido al fenmeno de polarizacin.

    2.2.1. ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA Y TIPOS DE MEMBRANAS

    Forma y tipos de membranas:

    Tipo plano: Fue la primera que se utiliz. Estn constituidas por una lmina colocada dentro de unbastidor para darle consistencia y hacer de enlace con la siguiente, ya que se colocan una encima o allado de las otras. Esta configuracin representa una superficie pequea y por tanto poca capacidadproductiva. Su uso en plantas desaladoras es casi testimonial.

    Fibra hueca: Hasta hace poco tiempo eran las membranas que ms se utilizaban en las plantasdesaladoras. Estn constituidas por un haz de miles de tubos capilares, del tamao de un cabello

    humano, interiormente huecos, empaquetados dentro de un tubo cilndrico, que constituye la carcasaprotectora y es adems el camino por el que circula el agua a desalar. Desafortunadamente dejaron defabricarse, por lo que no nos detendremos en ms explicaciones acerca de ellas.

    Arrollamiento en espiral: Son el tipo de membrana que se usa actualmente. Estn formadas por variaslminas ( membranas) rectangulares enrolladas alrededor de un eje cilndrico provisto de perforaciones,por donde se recoge el permeado. Entre cada membrana se colocan un separador impermeable, paraevitar la comunicacin entre dos membranas contiguas y una malla que constituye la va de paso delagua a tratar y el rechazo.

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    Separador

    Malla

    Membrana

    Alimentacin y rechazo

    Permeado

    A todas las membranas de smosis inversa se les llama asimtricas, dado que hay una capa superficialextremadamente densa y fina la cual se conoce como capa activa en la parte exterior en contacto conel agua que va a ser desalada.

    Esta capa superficial es la barrera la cual previene el paso de las diferentes sales, permitiendo, a la vez,el paso de agua.

    En la parte inferior de la capa activa, hay una estructura porosa la cual acta como soporte mecnico ala capa activa, esta estructura puede ser del mismo material o no. En el caso que los materiales seandiferentes, las membranas se denominan compuestas.

    Los grficos 3-5 A y B muestran la estructura de algunos tipos de membranas.

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    Grfico 3 5 A Estructura de las membranas

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    Grfico 3 5 B Estructura de la membrana

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    2.2.1.1 Configuracin de las membranas. Mdulos

    Con objeto de soportar altas presiones de operacin (15 80 Kg/cm 2) y permitir su uso industrialconsiguiendo el mximo rendimiento por unidad de superficie en un diseo compacto, las membranasse configuran modularmente. Hay cuatro grandes familias de membranas, como ya hemos explicadoanteriormente:planos, tubulares, espirales y de fibra hueca. Estos mdulos se instalan dentro de tuboso recipientes los cuales facilitan su manejo y transporte.

    Actualmente la configuracin ms extendida de mdulos de membranas es del tipo espiral, por lo tantoa partir de ahora nos referiremos nica y exclusivamente a las membranas de arrollamiento en espiral.

    Las membranas de arrollamiento en espiral se obtienen, como se indica en el grfico 3 6, enrollandoen torno a un tubo central dos membranas separadas por un soporte poroso el cual drena el permeadohacia el tubo central. Un separador hecho de plstico asegura la separacin de las membranas durante elenrollado de la misma.

    El caudal de agua a ser tratada es axial, de manera, que el agua a tratar circula en paralelo al eje delmodulo, mientras que el flujo de permeado es radial, (circula alrededor del eje de la membrana).

    El conjunto de membranas, mallas y separadores se pegan por uno de sus lados al tubo, permitiendo lasalida del permeado por las perforaciones de este. Los otros tres lados de sellan, se enrollan alrededordel tubo y se recubren por una envuelta exterior de polister reforzado con fibra de vidrio, con lo que seconsigue una gran hermeticidad.

    El material de las membranas que nos ocupa es poliamida aromtica, aunque existen en el mercadomembranas de otros materiales. El tamao del elemento as constituido, que en el argot del sectorllamamos membrana, se fabrica en varios tamaos, aunque los que se usan en las desaladorasindustriales o de abastecimiento suelen se de 8 (200 mm) de dimetro y 1 metro de longitud.

    Como acta una membrana en el proceso de OI?

    Alimentacin Rechazo

    Membrana

    Permeado

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    El dibujo simplificado representa la superficie de la membrana en contacto con el agua que se pretendedesalar. Como puede observarse el flujo del agua con respecto a la superficie de la membrana sigue unadireccin paralela con respecto a ella, en lugar de perpendicular como podra pensarse. A este tipo deseparacin se llama Tangencial.

    La explicacin a este tipo de separacin es la siguiente:

    El agua bruta de alimentacin es impulsada por una bomba a travs del elemento, fluye en direccinparalela a la superficie de la membrana a una presin suficiente para que una porcin del agua pase atravs de ella. Las sales y partculas diluidas en el agua o en suspensin en ella se van acumulando en lasuperficie de la membrana, con lo que en cierta forma estn impidiendo el paso de otras partculas quevienen detrs, pero una parte del agua y una pequea porcin de los iones ms pequeos tienen la

    suficiente energa para atravesar la retcula que constituye la membrana, con lo que pasan a la corrientede permeado. A este lado de la membrana el agua se ha quedado sin presin. Las partculas e iones demayor tamao quedarn retenidas en el lado de la membrana donde hay presin, acumulndose sobre susuperficie.

    Si el diseo ha sido correcto, la velocidad del agua de alimentacin ser lo suficiente como paraarrastrar las partculas que quedaron retenidas en la superficie, realizando un efecto de limpieza de lamisma, incorporndolas a la corriente restante que constituye el rechazo o salmuera.

    El efecto de autolimpieza no tiene una eficiencia del 100%, por lo que siempre queda algunaincrustacin en la retcula de la membrana, restndole poco a poco eficiencia.

    Si no hay otra causa externa que deteriore la membrana, esta es la causa de la prdida de eficiencia de lamisma a lo largo del tiempo. Cuando una membrana (o una instalacin) llega a un grado deatascamiento que impide su funcionamiento eficiente, mediante una limpieza con productos qumicos,se puede casi volver a sus condiciones iniciales. El casi es porque siempre queda alguna incrustacinpermanente que su acumulacin hace que a lo largo del tiempo, la membrana pierda eficiencia y elelemento deba ser sustituido.

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    1 - Agua bruta

    2 - Rechazo

    3 - Salida del permeado

    4 - Direccin del caudal de agua bruta

    5 - Direccin del caudal de permeado

    6 - Material de proteccin.

    7 - Junta de sellado entre el modulo y el recipiente

    8 - Taladros de paso del permeado

    9 - Espaciador

    10 - Membrana

    11 - Colector del permeado

    12 - Membrana

    13 - Espaciador

    14 - Lnea de unin soldada de las dos membranas

    Grfico 3 6 Membrana de arrollamiento en espiral

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    Este tipo de membranas se ensamblan juntas, en series dentro de una caja de presin, tal y como se indica en elgrfico 3 7. El nmero de unidades por tubo suele ser de 6 7 membranas. La longitud de las cajas de presinalcanza unos 6 metros para las cajas de presin de 6 membranas y de 7 metros para las cajas de presin de 7membranas.

    El agua bruta a tratar, cuando pasa a travs de una caja de presin instalada, se va concentrando, saliendo elrechazo por el extremo opuesto de la caja de presin.

    Grfico 3 7 Montaje de las membranas dentro de una caja de presin.

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    2.2.1.2 Disposicin de las lneas de smosis

    Los mdulos de osmosis inversa se pueden montar en paralelo (sistema denominado una etapa) o enseries (2 o ms etapas) con o sin bombeo intermedio.

    Grfico 3-8 muestra dos esquemas del tipo de disposicin.

    Grfico 3 8 Tipos de disposicin

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    Grfico 3 8 bis Foto bastidores de una desaladora de doble etapa

    Grfico 3 8 - 1 Foto bastidores de una desaladora de una etapa

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    Foto 3 8 - 2 Lado de permeado de una desaladora de una etapa.

    Foto 3 8 - 3 Foto carga de membranas.

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    2.3 CRITERIOS DE OPERACIN

    Los principales parmetros de operacin desde el punto de vista qumico, de una planta de smosisinversa, son los siguientes:

    Indice de Fouling (SDI) o turbidez del agua a ser procesada Concentracin de sales en el agua a ser tratada y su tendencia a precipitar. Presin diferencial.

    2.3.1. INDICE DE FOULING

    El SDI o ndice de fouling es un parmetro que mide la capacidad de atascamiento de un agua a laentrada de una planta de smosis inversa. Su valor se calcula con la siguiente frmula experimental100/15 (1 T0/T15). Siendo T0 y T15 unos valores de tiempo para llenar una probeta de 500 ml.

    El SDI debe estar siempre dentro del rango recomendado por el suministrador de las membranas ( < 5 ).

    Existen sustancias, como la materia orgnica de alto peso molecular, los coloides, el fango y los xidosmetlicos, los cuales pueden ensuciar las membranas, estas sustancias son las que ocasionan un ndicede SDI alto.

    2.3.2. CONCENTRACION DE SALES EN EL AGUA DE ALIMENTACIN CON TENDENCIA APRECIPITAR

    En la corriente de rechazo, las concentraciones de las sales deben ser mantenidas por debajo de suslmites de solubilidad (carbonato clcico, fluoruro clcico, slice y sulfatos de calcio, bario, estroncio yzinc), para lo cual se ajustar el caudal de rechazo, se ajustar el caudal de alimentacin o ajustando elpH.

    Los cambios del agua bruta a ser procesada pueden afectar a la operacin de la smosis inversa, as esnecesario llevar un control continuo del pretratamiento.

    2.3.3 PRESIN DIFERENCIAL

    La presin diferencial entre la alimentacin y el rechazo de las membranas se debe mantener por debajodel mximo rango de diseo.

    Un incremento de la presin diferencial del sistema indica un ensuciamiento fsico de las membranas.Habitualmente es debido a los depsitos formados en los canales de flujo de las membranas porsustancias con esa tendencia. Un incremento de la presin diferencial puede o no ser acompaado deuna reduccin del caudal de permeado producido o una prdida en el rechazo de sales, es decir, unareduccin de la calidad del agua producida.

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    2.3.4 OTROS PARMETROS DE CONTROL

    En una planta desaladora por smosis inversa, los siguientes parmetros bsicos y todos losrecomendados por el suministrador de la planta deben ser controlados.

    Anlisis qumicos rutinarios Composicin del agua bruta a ser tratada Eficiencia del pretratamiento Parmetros bsicos calculados Evolucin de los slidos disueltos Caudal normalizado de permeado

    a ) Anlisis qumico rutinarioEl anlisis y las medidas indicadas en la siguiente Tabla deben ser tomados con la frecuenciarecomendada.

    ParmetroAgua de

    alimentacin Permeado Concentrado Frecuencia

    pH X d

    Slidos disueltos y conductividad X X d

    Temperatura X d

    Presin X X d

    Caudal X X d

    SDI ( Indice de fouling ) X d

    Bacterias X s

    Carbono orgnico total (TOC) X X m (1)

    Residuo seco X X X t

    Silice X X t

    Sulfatos X X t

    Partculas en suspensin X t

    d : diariamente, s : semanalmente, t : trimestralmente

    (1) : Analizar semanalmente hasta que se vea la tendencia

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    TABLA - ANLISIS QUMICO EN SMOSIS INVERSA

    Corrientes Paso(mg/l como in)

    Concentrado PermeadoNombre Alimentacin Alimentacin ajustada

    Etapa 1 Etapa 2 Etapa 1 Etapa 2 Total

    NH4 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

    K 418.38 418.38 700.97 992.41 1.97 4.13 2.62

    Na 12194.90 12195.1620437.8528942.33 49.58 103.04 65.78

    Mg 1388.27 1388.27 2329.59 3302.82 1.23 2.53 1.62

    Ca 449.41 449.41 754.14 1069.20 0.39 0.81 0.52

    Sr 3.00 3.00 5.04 7.14 0.00 0.01 0.00

    Ba 0.10 0.10 0.17 0.24 0.00 0.00 0.00

    CO3 16.62 16.62 29.84 42.28 0.00 0.00 0.00

    HCO3 158.58 158.58 262.24 369.62 0.95 1.84 1.22

    NO3 1.00 1.00 1.66 2.33 0.03 0.06 0.04Cl 21552.73 21552.7336124.6151162.23 81.13 168.60 107.63

    F 1.00 1.00 1.68 2.37 0.01 0.01 0.01

    SO4 3199.66 3199.66 5370.33 7615.32 1.18 2.42 1.56

    SiO2 5.00 5.00 8.37 11.84 0.03 0.07 0.04

    Boro 5.01 5.01 7.93 10.72 0.70 1.28 0.87

    CO2 0.91 0.91 1.77 2.81 1.08 1.98 1.35

    STD 39417.27 39417.5266071.8293581.33 140.49 290.84 186.03

    pH 8.00 8.00 7.99 8.16 6.15 6.15 6.15

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    La mayora de sistemas de smosis inversa tienden a ensuciarse y perder eficiencia. El rango deensuciamento depende de la composicin del agua bruta, de la efectividad de su pretratamiento y de losparmetros de diseo del sistema. Esto, habitualmente no es un problema si las membranas se limpiande acuerdo a las instrucciones del fabricante. Si esas instrucciones no son seguidas, puede ocurrir undeterioro de las membranas irreversible.

    Una vigilancia eficiente puede detectar, aislar y corregir cualquier fallo mecnico, qumico o ataquebiolgico en las membranas antes de que ocurra, simplificando los problemas y reduciendo los tiemposde parada.

    b ) Composicin del agua bruta

    Los componentes que pueden afectar a la efectividad de la osmosis inversa sern peridicamenteanalizados en el agua bruta.

    Al menos, todos los meses, esos elementos con baja solubilidad o los cuales tienden a formar depsitossobre las membranas sern analizados.

    c) Vigilancia del pretratamiento.

    Cada etapa o proceso del pretratamiento ser controlada para asegurar una operacin adecuada.

    La smosis inversa debe ser operada coordinadamente con el pretratamiento. La mayora de losproblemas en las plantas de smosis inversa son causado por una operacin incorrecta de la planta.

    Se debe medir el SDI (ndice de fouling) a la salida de los filtros de arena y filtros de cartuchos.

    El pH del agua de alimentacin a la smosis inversa tambin debe ser controlado de una maneracontinua.

    El cloro residual cuando se realicen cloraciones y la concentracin del antiincrustante dosificado deberser controlada.

    d ) Parmetros bsicos calculados

    La medida de tres parmetros bsicos: % de rechazo, presin diferencial y caudal de permeadonormalizado, permite conocer el estatus de la smosis inversa en cualquier momento.

    1. El % de rechazo indica el porcentaje total de slidos disueltos rechazados por la smosis inversa. El % de

    rechazo puede ser medido en continuo a travs de la conductividad o puede ser calculado mediante lasiguiente frmula:

    % rechazo =brutaAguaTDS

    permedoTDSbrutaAguaTDS 100

    TDS = Slidos disueltos totales

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    Una reduccin del % de rechazo puede ser una indicacin de fuga de agua a travs de las juntas,ensuciamiento, formacin de depsitos o incrustacin, hidrlisis de las membranas, pH incorrecto, rango deconversin demasiado alto, presin del agua de entrada muy baja o cambio en la composicin del agua a serprocesada.

    2. La presin diferencial es la diferencia entre la presin del agua de alimentacin y la del concentrado. Es unamedida de la prdida de carga hidrulica a travs de los elementos de las membranas y de los colectores.Cuando los canales de flujo dentro de las membranas comienzan a ensuciarse, el diferencial de presin seincrementa. El diferencial de presin tambin depende del caudal de agua de alimentacin y del porcentajede conversin.

    Caudal de alimentacin = Caudal de permeado + Caudal de rechazo

    % rechazo =entradaCaudal

    permeadoCaudal 100

    Para comparar las diferentes lecturas de presin tomadas a lo largo del tiempo con precisin, stas deben serreferidas al mismo % de conversin y flujo de alimentacin.

    3. Uno de los indicadores de problemas ms grficos que hay en una planta de smosis inversa, es el caudal deagua permeada o agua purificada. El caudal de permeado puede reducirse por ensuciamiento o puedeincrementarse por la degradacin de las membranas. Se ha de aadir que slo la medida del caudal depermeado no es suficiente, porque vara con la temperatura, presin de agua de alimentacin, presin de

    permeado y slidos disueltos del agua de alimentacin. Con objeto de evaluar la influencia de estosparmetros en el caudal de perneado se emplea un parmetro llamado caudal normalizado de perneado. Elclculo del caudal normalizado de permeado corrige las lecturas diarias las cuales deberan ser, si elsistema est operando a la presin neta de operacin en el arranque inicial y 25 C. Esto permite al operadorcomparar la operacin diaria de la planta de smosis inversa.

    Para el clculo del caudal normalizado de permeado, se requieren los siguientes datos:

    La presin neta de operacin en el arranque inicial: sta es la presin a la descarga de las bombas dealta presin cuando las membranas operan en su primer arranque. Se calcula deduciendo la presindel permeado a la presin del agua de alimentacin en el arranque (medido o valor de diseo).

    Factor de correccin de temperatura: Es un factor de conversin para una temperatura del agua dada.

    Ajusta el caudal producido a la temperatura de servicio al correspondiente a una temperatura de 25C.Caudal de permeado: Es el medido directamente en el caudalmetro de permeado.

    El caudal normalizado se calcula de la siguiente manera:

    Caudal Normal de permeado =diariaoperacinnetaesin

    inicialarranqueenoperacinnetaesin

    Pr

    Pr

    Factor relativo de correccin de temperatura Caudal de permeado

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    Ejemplo: Lecturas del primer arranque :Presin de agua alimentacin : 21 bar

    Presin de permeado : 1,3 bar

    Lecturas en un da especfico :

    Presin agua alimentacin : 19 bar

    Presin permeado : 1 bar

    Temperatura agua alimentacin : 18 C

    Caudal permeado ; 44 m3/h

    Factor de correccin de temperatura : 1,28

    Caudal normalizado de permeado :119

    1.321

    1,28 44 m3/h = 61,6 m3/h

    e ) Evolucin de los slidos disueltos.

    Se debe mantener un grfico de los valores de TDS del permeado en cada mdulo.

    La vigilancia individualizada de estos valores da al operador suficientes datos para aislar la fuente deprdidas en el rechazo de sales.

    f ) Caudal normalizado de permeado.

    Como regla general (excepto por indicacin del suministrador), ser necesario lavar las membranascuando el caudal de permeado disminuya un 10% (caudal normalizado). Con una adecuada limpieza,este valor se recuperar completamente.

    Habitualmente, el agua a ser tratada no cambia repentinamente: un control diario da la tendencia y lasacciones correctivas debern ser tomadas antes de alcanzar la reduccin de flujo indicada.

    Las formulaciones de las soluciones de limpieza sern las indicadas por el suministrador.

    g ) Sistema de presin diferencial.

    La causa de un incremento de presin diferencial desde el 10% al 20% sera diagnosticada y corregida

    tan pronto como sea posible.

    Una de las condiciones garantizadas, habitualmente fijada por los fabricantes de las membranes, es quesean limpiadas antes de que la presin diferencial se incremente en un % determinado (20%). Si esevalor se excede, el fouling o ensuciamente ser parcialmente acumulativo. Ver grfico 3 9.

    Se debern medir las presiones diferenciales de los mdulos de smosis y aquellos con problemas depresin diferencial, debern ser aislados, abiertos e inspeccionados visualmente. En algunos casos, sernecesario analizar ms en profundidad las causas de ensuciamiento y proceder, por el Fabricante, a otrotipo de inspeccin.

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    Grfico 3 9 Resultados tpicos de Mantenimiento

    h ) Acondicionamiento de las membranas en las paradas.

    Durante los perodos de paradas, las membranas debern ser mantenidas en una conservacin siguiendolas recomendaciones del suministrador, para prevenir ataques biolgicos o formacin de depsitos. En

    cada parada se debe realizar un desplazamiento del agua de mar/salmuera mediante agua permeada y sila parada es prolongada se preparar una solucin con bisulfito sdico al 1,5%, la cual ser introducidaen el bastidor. Con esta solucin se podr conservar el bastidor de membranas hasta 1 mes. Al mes sedebera cambiar la solucin de conservacin.

    i ) Criterio para el reemplazo de las membranas.

    Las membranas debern ser sustituidas al final de su vida til garantizada, o cuando su ensuciamiento seairreversible o no sean capaces de producir agua permeada en la cantidad suficiente y/o calidad. Se deber realizarun seguimiento conjunto con el fabricante de las mismas.

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    MEMBRANAS DE ARROLLAMIENTO EN ESPIRAL. PRINCIPALES PROBLEMAS Y SU

    QP CP dP

    INCREMENTOINCREMENTOIMPORTANTE CONSTANTE

    VERIFICACIONES

    A. Oxidacin de la membrana A.1 Agua pretratada libre de cloro 1. SustitA.2 Agua pretratada con ozono 2. CorreA.3 Agua pretratada con KMNO4A.4 Autopsia de la membrana

    B. Rotura de la membrana B.1 Contrapresin de permeado 1. SustitB.2 Abrasion 2. Contr

    3. Revis

    C. Rotura de juntas C.1 Modo de instalacin 1. SustitC.2 Movimiento del paquete de membranas 2. Comppresi

    QP CP dPFALLO

    IMPORTANTE INCREMENTO INCREMENTOVERIFICACIONES

    A. Precipitacin de sales A.1 Verificar el control del ndica de Langelier 1. Lavad2. Ajust

    B. Ensuciamiento coloidal B.2 Verificar el pretratamiento 1. Lavad2. Ajust

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    QP CP dP

    FALLO CONSTANTE INCREMENTOIMPORTANTE

    VERIFICACIONES

    A. Biofouling A.1 Comprobar la contaminacin del agua bruta 1. Desin

    2. Lavad

    A.2 Verificar la operacin del pretratamiento 3. Desin

    QP CP dPFALLO

    IMPORTANTE CONSTANTE CONSTANTEVERIFICACIONES

    A. Ensuciamiento orgnico A.1 Comprobar la presencia de aceites 1. Lavad

    A.2 Comprobar dosificacin de reactivos (polielectrolito) 2. Ajust

    A.3 Comprobar el pretratamiento

    QP CP dPFALLO

    IMPORTANTE FALLO CONSTANTVERIFICACIONES

    A. Alta temperatura A.1 Comprobar las condiciones de operacin y lavado 1. Reem

    2. Veriftuber

    B. Golpe de ariete A.2 Comprobar la presencia de aire en las tuberas

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    2.4 ELEMENTOS DE ENSUCIAMIENTO DE LAS MEMBRANAS DE SMOSIS INVERSA Y SUELIMINACIN DE LAS MEMBRANAS DE POLIAMIDA AROMTICA

    Este apartado suministra informacin general en cuanto a los elementos que ensucian las membranas y que

    afectan al rendimiento de las membranas de poliamida aromtica y su eliminacin.

    Nota: Las membranas de osmosis inversa fabricadas con material composites de poliamida aromtica nodeben ser expuestas nunca a agua clorada bajo ninguna circunstancia. Cualquier exposicin puede

    causar un dao irreparable a la membrana. Se debe llevar un absoluto cuidado cuando se realice unadesinfeccin de las tuberas o equipos de preparacin de limpieza qumica o soluciones dealmacenamiento para asegurar que no hay trazas de cloro presentes en el agua de alimentacin a lasmembranas de RO. Si hay alguna duda de la presencia de cloro, realizar un muestreo qumico paraestar seguros. Neutralizar cualquier cloro residual con una disolucin de bisulfito sdico y asegurar eltiempo de contacto adecuado para completar una decloracin.

    Nota: Se recomienda que todas las operaciones de limpieza qumica de las membranas de RO deben sercoordinadas con el fabricante de las membranas durante el perodo de garanta de los elementos de RO.

    2.4.1 ELEMENTOS QUE ORIGINAN FOULING A LAS MEMBRANAS DE RO

    Durante la operacin normal de una planta de OI, los elementos de OI sufren el ensuciamiento por materias

    en suspensin o en disolucin que pueden estar presentes en el agua de alimentacin. Ejemplos comunes de

    elementos que originan fouling en las membranas son los siguientes: incrustaciones por carbonato clcico,

    incrustacin por sulfato clcico, incrustacin por xidos metlicos, slice, depsitos orgnicos o biolgicos.

    La naturaleza y rapidez del ensuciamiento depende de las caractersticas del agua bruta de aporte a la planta.

    El fouling es progresivo, y si no se controla pronto, reducir el rendimiento de las membranas de smosis

    inversa en un perodo de tiempo relativamente corto.

    El seguimiento y monitorizacin del rendimiento y funcionamiento de una manera regular es esencial para

    reconocer el ensuciamiento de las membranas. El rendimiento se afecta de una manera progresiva y en gradovariable, dependiendo de la naturaleza de los elementos que originan el ensuciamiento. La Tabla 1 indica un

    resumen de los efectos esperados que los elementos ensuciadores ms comunes tienen en el rendimiento de la

    planta.

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    2.4.2 ELIMINACIN DEL FOULING

    La eliminacin del ensuciamiento se controla mediante la limpieza qumica y el desplazamiento o con un

    cambio de las condiciones de operacin. Como una gua general, la eliminacin del fouling se requiere

    cuando las siguientes condiciones concurren:

    1. El caudal de permeado ha cado a un 10 15 por ciento por debajo del caudal a la presin

    normal de operacin.

    2. La presin del agua de alimentacin corregida por la temperatura se ha incrementado un 10

    15% para mantener el caudal de agua producida.

    3. La calidad del agua permeada ha cado un 10 15%; el paso de sales se ha incrementado en la

    misma cantidad.

    4. La presin aplicada se ha incrementado en un 10 15%.

    5. La presin diferencial en una etapa de RO se ha incrementado notablemente (10%).

    Los siguientes prrafos indican los elementos que originan ensuciamiento ms comunes y su eliminacin.

    Incrustacin por Carbonato Clcico

    El Carbonato Clcico puede originar depsitos en la mayora de las aguas de alimentacin, si hay un fallo en

    el sistema de dosificacin de antiincrustante o en la inyeccin de cido o sistema de control de pH que

    originen un agua de alimentacin con un pH alto. Una pronta deteccin de la incrustacin por carbonato

    clcico es absolutamente esencial para prevenir el dao que los cristales de carbonato clcico puede causar a

    las capas activas de las membranas. La incrustacin por carbonato clcico que ha sido detectada de una

    manera temprana puede ser eliminada disminuyendo el pH del agua de alimentacin a un valor entre 3 y 5 por

    una o dos horas. Acumulaciones ms largas de carbonato clcico pueden ser eliminadas recirculando una

    solucin de cido ctrico al 2 por ciento y a un pH de no menos de 4 a lo largo de las membranas.

    Nota: Asegurar que el pH en cualquier solucin de limpieza no cae por debajo de 4. De otra manera, se pueden

    daar las membranas, particularmente a temperaturas elevadas. El mximo pH nunca debera superar

    10. Emplear hidrxido amnico para elevar el pH y cido sulfrico o cido clorhdrico para reducirlo.

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    Incrustacin de sulfato clcico

    La solucin 2 (ver tabla pg. 46) es el mejor mtodo conocido para eliminar la incrustacin de sulfato clcico

    de las membranas de RO.

    Incrustacin de xidos metlicos

    Los hidrxidos precipitados (por ejemplo hidrxido frrico) pueden habitualmente ser eliminados empleando

    tcnicas descritas para la incrustacin de carbonato clcico arriba descritas.

    Slice

    Un recubrimiento por slice no asociado con otros hidrxidos metlicos o materia orgnica respondernicamente a mtodos de limpieza qumica muy especializados.

    Depsitos orgnicos

    Los depsitos orgnicos se eliminan empleando la Solucin 3. Para inhibir el crecimiento de depsitos

    orgnicos, recircular y lavar las membranas con soluciones biocidas aprobadas por los fabricantes de las

    membranas. Estas requieren exposiciones largas para ser efectivas.

    2.4.3 SOLUCIONES DE LIMPIEZA QUMICA

    Las siguientes soluciones para limpieza qumica son las recomendadas para la limpieza de las membranas desmosis. La solucin apropiada puede ser determinada por anlisis qumico del material que origina el

    fouling. Un examen detallado de los resultados del anlisis dar las pistas necesarias para decidir el mejor

    mtodo de limpieza. Realizando registros de los mtodos empleados anteriormente y los resultados obtenidos

    se tendrn datos tiles en el desarrollo de mtodos y soluciones que funcionen bien bajo las condiciones de

    agua de alimentacin de la planta.

    La solucin 1 se recomienda para ensuciamiento inorgnico. La solucin 2 se recomienda especficamente

    para las incrustaciones por sulfato clcico y orgnicos. La Solucin 3 se recomienda para ensuciamiento

    orgnico. Todas las soluciones se usarn a la ms alta temperatura disponible es decir hasta 40 C (30 C para

    LFC1) hasta 60 minutos de limpieza. Las cantidades indicadas son para 100 galones U.S. , es decir para 379

    litros de agua. Preparar las soluciones proporcionales a esa cantidad de agua. Emplear agua permeada libre decloro para la preparacin de la disolucin y realizar una mezcla cuidadosa.

    2.4.4 LIMPIEZA DE LAS MEMBRANAS Y DESPLAZAMIENTO

    Las membranas de OI dentro de las cajas de presin se limpian haciendo una recirculacin de la solucin de

    limpieza por el lado de alta presin de la membrana a baja presin y un flujo relativamente alto. Para ello se

    necesita un sistema de limpieza qumica.

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    Un procedimiento general para la limpieza de los elementos es el siguiente:

    1. Barrer los tubos de presin bombeando agua permeada limpia y libre de cloro, desde el tanque

    de limpieza qumica (o fuente equivalente), drenndolo despus.

    2. Mezclar la solucin de limpieza a ser empleada, en el tanque de limpieza, con agua permeada.

    3. Circular la solucin de limpieza por las cajas de presin una hora aproximadamente o el

    perodo de tiempo deseado, a un rango de caudal de 35 a 40 gpm (133 a 151 l/min.) por cada

    caja de presin de 8.0 y para 4 pulgadas, 15 a 20 gpm (57 a 76 l/min.).

    4. Despus de completar la limpieza, drenar y desplazar el tanque de limpieza qumica; entonces

    llenarlo con agua limpia para aclarar.

    5. Mojar las cajas de presin con agua permeada libre de cloro durante el tiempo suficiente.

    6. Despus de que el sistema de RO est aclarado, operar con las vlvulas de permeado a desvo

    hasta que el agua producto fluya limpia y libre de cualquier espuma o residuos de los agentes

    de limpieza qumica (habitualmente de 15 a 30 minutos).

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    Table 1. Sntomas de ensuciamiento de las membranas de RO

    ELEMENTO GENERADORDE FOULING

    SNTOMAS GENERALES RESPUESTA

    1. Precipitados de calcio(carbonatos y fosfatos,generalmente encontradosen el lado de rechazo del

    sistema

    2. Oxidos hidratados(hierro, niquel, cobre, etc.)

    3. Coloides varios(hierro, orgnicos ysilicatos)

    4. Sulfato clcico(generalmente encontradoen el lado de rechazo delsistema)

    5. Depsitos orgnicos

    6. Fouling bacteriolgico

    Una reduccin importante en el rechazo de sales yun incremento moderado en el diferencial depresin de las cajas de presin. Tambin una ligerareduccin en la produccin del sistema.

    Una rpida reduccin del rechazo de sales y unrpido incremento en el diferencial de presinentre la alimentacin y concentrado. Tambin unaligera reduccin en la produccin del sistema.

    Una ligera reduccin en el rechazo de sales y unincremento gradual en el diferencial de presinentre alimentacin y rechazo. Tambin, unagradual reduccin a lo largo de las semanas en laproduccin del sistema.

    Una reduccin significativa en el rechazo de salesy un incremento de ligero a moderado en eldiferencial de presin entre alimentacin yrechazo. Tambin, una ligera reduccin en laproduccin del sistema.

    Posible reduccin en el rechazo de sales y unaumento gradual en el diferencial de presin entrealimentacin y rechazo. Tambin, una reduccingradual en la produccin del sistema.

    Posible reduccin en el rechazo de sales y unincremento acusado del diferencial de presinentre alimentacin y rechazo. Tambin, unamarcada reduccin en la produccin del sistema.

    Limpieza qumica consolucin 1.

    Limpieza qumica consolucin 1.

    Limpieza qumica consolucin 2.

    Limpieza qumica consolucin 2.

    Limpieza qumica consolucin 2. Para unensuciamiento grando,emplear la solucin 3.

    Limpieza qumica concualquiera de lassoluciones, dependiendode los componentes delensuciamiento.

    Nota: Todos los problemas requieren una determinacin de la causa concreta del fouling oensuciamiento y una correccin de la misma. Se deber contactar con el fabricante para asistenciatcnica.

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    Tabla 2. Resumen de las soluciones de limpieza recomendadas.

    Solucin Ingrediente Cantidad por 100 galones(379 Litros)

    Ajuste de pH

    1 Acido Ctrico 17.0 libras (7.7 kg) Ajuste a pH 4 con

    hidrxido amnico

    (NH4OH)

    Permeado RO (Libre de cloro) 100 galones (379 litros)

    2 Tripolifostato sdico 17 libras (7.7 kg) Ajuste a pH 10.0 con

    cido sulfrico (H2SO4)

    EDTA 7 libras (3.18 kg)

    Permeado de RO (Libre de cloro) 100 galones (379 litros)

    3 Tripolifosfato sdico 17 libras (7.7 kg) Ajuste a pH 10.0 con

    cido sulfrico (H2SO4)

    Sulfonato de dodecilbenceno sdico 2.13 libras (0.97 kg)

    Permeado de RO (Libre de cloro) 100 galones (379 litros)

    3. DISEO DE PLANTAS DE SMOSIS INVERSA

    Programa de clculo R.O.S.A. (DOW CHEMICAL).

    Referencias:

    DOW, ver pgina web www.filmtec.comHYDRANAUTICS, ver pgina web www.hydranautics.comTORAY, ver pgina web www.toray.com

    Hay tres datos fundamentales a considerar para disear una planta desaladora por OI:

    - Anlisis del agua

    - Cantidad de agua producto

    - Calidad del agua producto

    El anlisis del agua: Es de suma importancia disponer de un anlisis completo del agua dealimentacin a la OI, ya que de este depender:

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    - Del pre-tratamiento- La eleccin del tipo de membrana

    - La configuracin de la planta

    - El postratamiento

    Como se dijo anteriormente, la composicin del agua del mar es ms predecible que las aguas salobres.No obstante, dependiendo del lugar de la toma de agua el tratamiento puede variar.

    3.1. Formas de captacin

    La captacin de agua de mar, en un mismo lugar, puede hacerse de las siguientes maneras:

    Toma abierta dentro del mar, construyendo una torre de toma anclada en el fondo marino o a travs dedifusores, a una distancia de la costa variable en funcin de las condiciones del fondo, oleaje, corrientes,etc, y conduciendo el agua por medio de una tubera anclada al fondo marino, que conduce el agua hastaun depsito prximo a la planta, desde donde por medio de bombas se impulsa el agua hasta la misma.

    La distancia de la torre de toma a la costa puede oscilar entre 300 a 1000 m, aunque siempre dependerde las condiciones antes enunciadas.

    Si las condiciones del terreno lo permiten, de podra realizar una cntara de captacin en la playa , con osin pozos perforados en su fondo. El agua llega a la cntara debido a la permeabilidad del terreno, quehace la funcin de filtro. Desde la cntara , el agua se bombea hacia la planta. El fondo de la plantadeber quedar por debajo del nivel del mar y su disposicin habitualmente es paralela a la lnea de costa.La profundidad depender de la permeabilidad del terreno, el nmero de bombas que aspiren, etc.

    Otra opcin es realizar la cntara y comunicarla directamente con el mar. Esto, como siempredepender, de la calidad del agua que llega a la cntara.

    Pozos playeros: Se perforan varios pozos en terrenos prximos a la costa, tantos como se requiera paraasegurar el caudal de alimentacin a la planta, si el terreno tiene la suficiente permeabilidad, y seinstalan en su interior bombas sumergibles adaptadas al caudal de los pozos. El agua impulsada por lospozos se conduce a un depsito de regulacin o directamente a la planta.

    La profundidad de los pozos estar determinada, entre otras circunstancias, por la permeabilidad delterreno y la forma del perfil geolgico de la intrusin marina.

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    Cada una de las formas de captacin requiere un tratamiento diferente antes de alimentar con esta agua

    al bastidor de membranas, ya que aunque la composicin qumica no vare apreciablemente, aunquenunca se puede asegurar hasta tener una serie de anlisis, es prcticamente seguro que las sustanciasinsolubles influirn en gran medida en el pretratamiento.

    La capacidad de la planta desaladora es por tanto un factor importante a la hora de realizar la captacin ,ya que no todas las formas de captacin garantizan el caudal necesario. Se han de realizar detenidosestudios previos para fijar el emplazamiento de una planta, de forma que se establezca un equilibrioentre la forma y lugar de la captacin y el lugar de utilizacin, puesto que el coste energtico es el quems pesa en el coste final del agua.

    Caudal de produccin: Hasta hace muy poco tiempo la mxima tasa de conversin con membranas dearrollamiento en espiral era del 45%, aunque con membranas de fibra hueca se conseguan tasassuperiores al 50% ( a una presin ms elevada), lo que influye en el caudal de captacin. De cada 100m3 de alimentacin solo se aprovechan 45 m3, sin considerar el agua necesaria para el lavado de filtros,en el caso que se prevea utilizar agua bruta para este fin. En la actualidad se pueden conseguir tasasprximas al 60% mediante la recuperacin del rechazo.

    Calidad de la produccin: La calidad exigida habitualmente en este tipo de plantas es que la salinidadtotal del agua producida sea inferior a 400 ppm. Con las membranas existentes en el mercado esta cifrano representa una dificultad. Cualquiera de los fabricantes ofrecen configuraciones de membranas quecumplen esta exigencia sin mayores problemas. La verdadera competencia entre ellos est enconseguirlo con el menor nmero de membranas, dando mayor superficie de filtracin y, lo que es

    ms importante, fabricar membranas que tengan la misma produccin especfica, pero que requieranmenor consumo de energa.

    3.2. Pretratamientos.-

    Como se dijo anteriormente, es necesario realizar una serie de pretratamientos al agua de alimentacinantes de impulsarla hacia el bastidor de membranas, ya que suele haber en suspensin algunas o todasde las partculas insolubles, tales como:

    - Algas

    - Arena

    - Limos

    - Arcilla

    - Polen

    - Coloides

    - Materia orgnica

    - Restos de vegetales

    - Pequeos crustceos

    - Peces

    - Sales escasamente solubles que pueden afectar al sistema de OI.

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    Tratamientos fsicos:

    La mayor o menor cantidad y calidad de partculas insolubles se mide por la turbidez del agua y mejoran por el SDI (Silt Density Index).

    Los tipos de ensuciamiento de las membranas son:

    - Biolgico

    - Orgnico

    - Coloidal

    - Sedimentos

    - Oxidos metlicos

    Describimos sucintamente cada uno de estos tipos:

    Biolgico: Provocado por microorganismos que se adhieren a la superficie de la membrana y forman unbiofilm

    Orgnico: Provocado por sustancias hmicas en concentraciones entre 0,5 y 20 mg/l o por compuestosorgnicos de alto peso molecular hidrofbicos.

    Coloidal: provocado por coloides, generalmente de slice (SiO2) y por xidos de hierro, aluminio ymanganeso.

    Sedimentos: No requiere explicacin

    Tratamientos fsicos:

    Cada tipo de ensuciamiento tiene su correspondiente pretratamiento:

    Biolgico: El tratamiento ms comn empleado es la cloracin mediante la inyeccin de hipocloritosdico, en cantidad entre 0,5 y 1 ppm por encima del break point, en caso que se hayan podido realizarensayos previos.

    Orgnico: Lo ms habituales dosificar un coagulante y retener en los filtros, aunque a veces es precisorealizar una ultrafiltracin previa.

    Coloides: En general, con coagulante y ultrafiltracin en casos especiales.

    Sedimentos: Con filtros de arena o multimedia.

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    Filtros:

    Despus de realizar la dosificacin de cloro y coagulante, se hace pasar al agua por filtros de arena desilex de granulometra media de 0,5 mm. Estos filtros son capaces de retener partculas de hasta 0,1mm. La forma de filtrado es a equicorriente, es decir de arriba hacia abajo del lecho, con lo que laspartculas quedan en la parte superior. La velocidad de lavado suele ser pequea para que la retencinsea eficiente, entre 7 y 15 m/s. Cuando loe filtros se colmatan, lo que se detecta por la prdida de cargaa su travs, deben lavarse para eliminar la suciedad acumulada y devolverlos a su estado de mximaeficacia. Un diseo correcto debe permitir que, cuando un filtro se est lavando, la velocidad en el restono sobrepase los 16 m/s.

    Microfiltros:

    El grado de filtracin que se obtiene de los filtros de arena no es suficiente para que el agua llegue a lasmembranas, por lo que se le somete a un segundo proceso de filtrado a travs de una segunda batera defiltros. Estos estn constituidos por una carcasa o depsito en cuyo interior se alojan cartuchos filtrantescon una selectividad de 2 a 5 micras.

    El tamao del cartucho est entre 25 y 215 mm de longitud y en cada carcasa puede haber hasta 215 deellos. Cuando los cartuchos se colmatan deben cambiarse por unos nuevos.

    De igual forma que con los filtros de arena, el diseo debe tener en cuenta que cuando en un microfiltrose est realizando la operacin de sustitucin de cartuchos, el resto deber soportar el caudal total de laplanta sin que esta sufra disminucin en sus prestaciones.

    Tratamientos Qumicos:

    Se entiende por tratamientos qumicos la inyeccin de ciertos productos que protegen o favorecen elsistema de OI. Como caracterstica general se dosifican en por medio de bombas dosificadoras y lascantidades que se utilizan son ppm del caudal sobre el que se inyectan

    Desinfeccin.- Para evitar la proliferacin o crecimiento bacteriano se suele dosificar cloro (ozono uotros oxidantes). El producto ms empleado es el hipoclorito sdico, que se almacena en un depsitoque tenga una autonoma de 3 a 4 semanas y la inyeccin se realiza mediante una bomba dosificadora.Lo habitual en plantas grandes es que se instale una segunda dosificadora en reserva de la primera.

    La desinfeccin se puede realizar en continuo en dosis de mantenimiento, o bien en dosis de choquems elevadas, que se realizan cada dos o tres das, siendo los periodos entre dosis ms o menos largosen cada caso. A veces es preciso la mezcla de ambos procedimientos, dado que las bacterias puedenacomodarse a dosis continuadas.

    El lugar de la inyeccin suele ser en el mismo sitio de la captacin o en un lugar muy prximo, de formaque la mayor parte de la instalacin quede protegida por la accin del hipoclorito.

    Regulacin de pH.- El agua de mar tiene un pH por encima de 7,6. Determinados aditivos, como elhipoclorito y el coagulante, reaccionan mejor en medio neutro o ligeramente cido. Por esta razn se

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    suele dosificar cido sulfrico, que es un producto relativamente barato. Adems, al reaccionar con loscarbonatos reduce el riesgo de incrustaciones.

    El equipo dosificador de cido sulfrico es similar al de hipoclorito, salvando las diferencias en cuanto atipo de materiales empleados en el depsito, bombas y conducciones, que son de acero, ya que el cidoque se emplea es del 98% y la diferencia de caudal a inyectar.

    Coagulante.- Se instalar un equipo de dosificacin similar a los mencionados anteriormente. Ladosificacin de un aditivo coagulante se hace precisa cuando la cantidad de slidos en suspensin delagua de la captacin es elevada, lo que se da cuando se realiza una toma abierta. El coagulante msempleado es cloruro frrico y la accin que ejerce es la de agrupar las partculas slidas para facilitar suretncin en los filtros. Por este motivo, la inyeccin de coagulante se realiza antes de los filtros de arena.

    Reductor.- El producto generalmente empleado es el bisulfito sdico o metabisulfito sdico, que al serun producto slido es necesario diluirlo previamente en agua para poder dosificarlo con una bomba.

    La accin del bisulfito es doble por su accin bacteriosttica, constituyendo una segunda barrera a las

    bacterias. Por su accin reductora frente a la accin oxidante del cloro. Si una alta concentracin decloro llega a las membranas podra destruirlas en un corto periodo de tiempo. Igual ocurrir si laconcentracin de cloro es pequea pero continuada. De igual forma la accin oxidante del clorodestruir la membrana. Por eso es muy importante controlar en todo momento que la dosificacin debisulfito sea algo mayor que la estequiomtrica para neutralizar al cloro.

    El punto de inyeccin debe ser despus de los filtros de cartucho, aunque para mayor seguridad se sueleinstalar un segundo punto de inyeccin antes de estos filtros.

    Antiincrustantes.- Son productos que se utilizan para evitar el riesgo de incrustaciones en lasmembranas y en las conducciones del rechazo. Al concentrarse las sales en la corriente de rechazo,algunas de estas pueden sobrepasar su producto de solubilidad, llegando a precipitar. Para evitar lasprecipitaciones es preciso reducir la tasa de conversin o se aadir estos aditivos.

    3.3. Programas de clculo. Proyecciones.

    Llamamos proyecciones a los clculos que se realizan con los programas que facilitan los diferentesfabricantes de membranas para determinar la configuracin de los bastidores de OI, el nmero demembranas necesarias, el tipo de membrana a utilizar, los parmetros de funcionamiento del bastidor (presiones, caudales, paso de sales, etc. ) y la composicin esperada del agua de salida.

    Para llegar a la configuracin o configuraciones aceptables, se realizan varios ensayos, siguiendo elsiguiente procedimiento:

    Datos a introducir en el programa:

    Anlisis del agua.

    Caudal requerido de perneado.

    Tasa de conversin.

    Temperatura del agua.

    Origen del agua (SDI).

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    El programa permite elegir:

    Tipo de membrana, en este caso SW.

    GFD (litros/h.m2).

    Fouling factor.

    Nmero de pasos y/o etapas.

    Con estos datos el programa calcula:

    Presin de entrada al bastidor.Caudal de permeado en cada membrana del tubo contenedor.

    Caudal y composicin del perneado.

    Caudal y composicin del rechazo.

    Indices LSI y S& DSI.

    Otros parmetros.

    Hay que realizar varios ensayos antes de llegar a la configuracin definitiva, ya que:

    Las membranas funcionan de una manera diferente a temperaturas diferentes

    Las condiciones varan a lo largo del tiempo

    En todos los casos hay que tener en cuenta el consumo de energa.

    Para ello se realizan proyecciones realizando las combinaciones posibles entre:

    Temperaturas desde la mnima a la mxima esperadas con los Fouling factor desde el primer al tercero(a veces al quinto) ao, para tener todas las gamas de funcionamiento del sistema, es decir verificar quela configuracin elegida funciona correctamente tanto en las condiciones ms favorables como en las

    ms adversas.

    Lo habitual es realizar todos estos pasos con diferentes programas, es decir, con membranas dediferentes fabricantes, y elegir la ms adecuada en cada caso. Es preciso puntualizar que las diferenciasentre ellos son poco significativas en la mayora de los casos.

    Se han mencionado varios trminos, que creemos necesario definir:

    GFD: Caudal especfico de la membrana. En unidades anglosajonas se expresa en Galones por piecuadrado y da. En unidades mtricas en litros/hora.m2. Es un dato del fabricante de la membrana.

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    Hay un lmite mnimo por debajo del cual no se debe funcionar, ya que la velocidad del agua en la capalmite es muy pequea con lo que no se podra arrastrar la suciedad temporal de la superficie de la

    membrana.

    Si se sobrepasa el lmite mximo, adems de aumentar la prdida de carga (aumento del consumoenergtico) estaramos forzando la membrana.

    En todo caso, la mayora de los programas avisan de estas circunstancias mediante Warning.

    Fouling Factor: Es una medida del grado de deterioro de la membrana a lo largo del tiempo. Se estimaque una membrana pierde por ao un 5% de efectividad. Por tanto el Fouling del primer ao es 1mientras que el del tercero es 0,85.

    SDI (Silt Density Index ): Es una medida del grado de atascamiento del agua de alimentacin sobre lamembrana. Mientras ms bajo sea, menos se ensuciar la membrana y se podrn espaciar los periodosentre lavados. Valores menores de 3 son los deseables.

    Indices de Langelier (LSI) y de Stiff and Davis (S &DSI) : Son indicadores del poder incrustante delagua, dando una informacin del tipo de pretratamiento qumico necesario.

    Para agua salobre se utiliza el LSI ( TDS < 10.000 mg/l) /Incrustacin del CO3Ca)

    Para agua muy salobre y de mar se utiliza el indice de Stiff & Davis (TDS > 10.000 mg/l).

    Configuracin.- Las membranas se colocan dentro de tubos de presin.

    Un tubo de presin tiene un dimetro interior igual al exterior de la membrana.

    Su longitud depende del nmero de membranas obtenido por el diseo.

    Este nmero va desde una membrana hasta siete, siendo este el mximo que suelen contener.

    Las presiones de diseo de los tubos son 300 , 400, 600, 900 y 1.200 psi, y mayores para aplicaciones

    especiales. Para desaladoras de agua de mar el tubo utilizado es el de 1.000 psi.

    Los tubos se colocan en bastidores ordenados en filas y columnas. Se entender mejor con un ejemplo:

    Supongamos una planta desaladora para una produccin de 30.000 m3/da.

    Habitualmente esta produccin se distribuye en mdulos de capacidad menor por necesidadesconstructivas, de mantenimiento, operacin, etc.

    En este caso, seran aceptables varias modulaciones, de las que se exponen algunas de las posibles.

    6 bastidores de 5.000 m3/da

    4 7.500

    3 10.000

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    Elijamos una de las modulaciones, por ejemplo, la de 7.500 m3/da

    Cada bastidor estara compuesto por 96 tubos de 7 membranas cada uno distribuidos en 8 columnas por12 filas. Esta distribucin permite una distribucin equilibrada del flujo en el bastidor, la colocacin delas membranas ( que ha de hacerse a mano, tubo a tubo y membrana tras membrana) y un layoutrazonable, teniendo en cuenta el conjunto de los equipos y las tuberas generales de la planta.

    Foto 5. Bastidor de una planta de smosis inversa doble etapa (Rambla de Morales).

    El programa permite decidir si el proceso permite la configuracin en dos etapas o en dos o variospasos.

    Cul es la diferencia entre etapa y paso?

    Se dice que una configuracin es de doble etapa cuando el rechazo de un bastidor se aprovecha paraalimentar un segundo bastidor, con o sin bomba "booster.

    Una configuracin tiene doble paso cuando el permeado de un bastidor se utiliza como alimentacin de

    un segundo.

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    Se utiliza la doble etapa cuando se trata de conseguir una mayor cantidad de agua producto

    Se utiliza el doble paso cuando se trata de conseguir una mayor calidad, en el sentido de menor nmerode sales, en el agua producida.

    La presin de alimentacin al segundo bastidor, en caso de doble etapa es mayor que la presin dealimentacin del bastidor principal, como consecuencia de la gran concentracin de sales del rechazo, loque aumenta la presin osmtica.

    En el segundo paso, al contrario, la presin para osmotizar el agua ya permeada en el primero, (sucontenido de sales es bajo) es muy pequea en comparacin con la de alimentacin. Es ms, el rechazodel segundo paso se suele recircular y mezclar con el agua de alimentacin, con la ayuda de una bomba,

    ya que es un agua con poca salinidad.

    En las plantas desaladoras hasta ahora, debido a la alta salinidad del agua del mar, solo se utilizaba unaconfiguracin de una sola etapa.

    El rechazo tiene una elevada presin residual, entre 1 y 2 bares menos que la presin de alimentacin, ysiendo esta bastante alta, entre 60 y 70 bares, es posible aprovechar la energa del rechazo en unrecuperador, que habitualmente es una turbina Pelton instalada coaxialmente con el motor y la bomba.Las turbinas que se fabrican en la actualidad tienen rendimientos del 88,55 lo que permite un ahorro deenerga alrededor de un 35%.

    Actualmente se fabrican membranas especiales que permiten una segunda etapa de recuperacin delrechazo en plantas desaladoras, ya que admiten una presin de trabajo hasta 84 bares y algunas hastaincluso 90 bares.

    En este caso, la energa que se recupera es la del rechazo de la segunda etapa.

    Tambin se estn desarrollando en la actualidad sistemas de recuperacin de la energa del rechazo conmayor rendimiento que las turbinas, ya que se alcanzan rendimientos del 92%. Ya hay algunas plantasempleando este sistema, llamado de cmaras isobricas, aunque es necesario instalar varias en paralelopor cada bastidor.

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  • 7/28/2019 planta osmosis inversa criterios de operacion.pdf

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    BIBLIOGRAFA:

    - MANUAL DEL AGUA (Degremont).

    - DESALACIN DE AGUAS SALOBRES Y DE MAR. OSMOSIS INVERSA (Juan Antonio Medina).

    - MANUAL PRCTICO DE OSMOSIS INVERSA (UOP Fluid Systems).

    - DOW FILMTEC TECHNICAL BULLETINS.

    - HYDRANAUTICS TECHNICAL BULLETINS.

    - TORAY TECHNICAL BULLETINS.