Trabajo de Investigación

Tema:

Ósmosis Inversa y UV

Componente:

Tecnologías Alternativas en la Ingeniería de

Abastecimientos

Integrantes:

Chamba Villa Roni Rider

Peralta León Mónica del Cisne

Alvarado Orellana Paola Gabriela

Docente:

Ing. Sonia Gonzaga Vallejo

Periodo:

Abr/2014 – Agos/2014

Índice

1. Intrducción

Concepto de Ósmosis

Concepto de Ósmosis Inversa

2. ¿Qué elimina la Ósmosis Inversa?

3. Aplicaciones de la Ósmosis Inversa

4. ¿Cuándo se utiliza Ósmosis Inversa?

5. Tipos de membrana

Configuración de las membranas usadas en ósmosis inversa

Materiales de con los que se fabrica las membranas de ósmosis inversa

6. Requisitos que debería cumplir una membrana de calidad

7. Ósmosis Inversa en el Ecuador

Empresas que suministran equipos de ósmosis inversa en el Ecuador

Costos de los equipos

Ejemplos destacados a nivel mundial de la utilización de ósmosis Inversa

8. Tabla de retención y rechazo de elementos con ósmosis inversa

9. ¿Cómo funciona un equipo de ósmosis inversa?

10. Ventajas y desventajas de la ósmosis inversa

1. Introducción

2. ¿Qué es la desinfección UV?

3. Funcionamiento

4. Efectos biológicos

5. Factores a considerar en la dosificación

6. Comparativa con la desinfección por cloración

7. Ejemplo destacado del uso de desinfección UV

8. Aplicaciones de la desinfección UV

9. Empresas que proveen equipos de desinfección UV

A nivel de Latinoamérica

A nivel nacional

10. Ventajas y desventajas de la desinfección UV

Introducción

Tema: Ósmosis Inversa y Desinfección UV

Objetivos:

Conocer conceptos, principios, funcionamiento y aplicaciones de la ósmosis

inversa y la desinfección UV

Investigar costos y empresas que suministren equipos de ósmosis inversa y

desinfección UV en el Ecuador

Poder plantear ventajas y desventajas a partir del conocimiento adquirido sobre

el tema investigado

Justificación:

El siguiente trabajo de investigación es de gran importancia en el seminario de

Tecnologías Alternativas en la Ingeniería de Abastecimientos ya que nos permite

ampliar nuestro conocimiento sobre estas nuevas técnicas aplicadas en la filtración y

desinfección de agua potable como agua residual y a la vez conocer sobre las distintas

aplicaciones en los ámbitos industriales. Para poder lograr esto primero es necesario

conocer que es la ósmosis inversa y la desinfección UV, sus principios y cómo funcionan.

La importancia de este trabajo también se ve reflejada en el uso de estos nuevos

conocimientos en el transcurso de la carrera de Ingeniería Civil.

Al realizar este trabajo hemos buscado informarnos de la mejor manera sobre los temas

investigados para de esta manera ser capaces de reconocer las ventajas y desventajas

del uso de ósmosis inversa y desinfección UV en sus distintas aplicaciones y así poder

tener un criterio claro sobre la viabilidad del uso de estas nuevas tecnologías a nivel

nacional.

1. Introducción

Para poder entender lo que es la ósmosis inversa primero es necesario conocer lo que es

la ósmosis.

Ósmosis: La ósmosis es un proceso natural que busca el equilibrio entre fluidos

con distintas concentraciones de sólidos disueltos a través de una membrana

semipermeable desde un nivel de baja concentración de solidos disueltos a un

nivel de alta concentración. Este paso de solvente se realizará hasta llegar a un

equilibrio. La diferencia de alturas entre los solventes se denomina presión

osmótica1. La ósmosis se manifiesta en la naturaleza, por ejemplo, en las

membranas de algunas células fundamentalmente en el mundo vegetal y se

utiliza principalmente para la absorción de agua.

Con el concepto claro de los que es la ósmosis podemos adentrarnos a lo que es la

ósmosis inversa.

Ósmosis Inversa: Es un proceso de membranas contrario a la ósmosis natural.

Para lograrlo se aplica una presión mayor a la presión osmótica al lado de mayor

concentración de solidos disueltos logrando así que el agua pase del lado de

mayor concentración al de menor concentración. Debido al tamaño del poro de

la membrana este método de filtración es considerado una desinfección ya que

elimina virus, bacterias y sólidos disueltos y suspendidos.

1 Presión osmótica.- Aquella presión que es necesaria para detener el flujo del solvente a través de una

membrana

Fuente: http://www.lenntech.es/biblioteca/osmosis-inversa/que-es-osmosis-inversa.htm

2. ¿Qué elimina la ósmosis inversa?

Como antes mencionado la ósmosis inversa es un proceso de filtración considerado como proceso de desinfección ya que elimina en su totalidad virus y bacterias que son

los causantes de las enfermedades que se transmiten por beber agua contaminada.

Pero también elimina otros compuestos que son dañinos para nuestro organismo y dan

un mal sabor al agua.

El proceso de ósmosis en sí sin considerar sus previos filtros elimina:

Iones y Metales como: arsénico, aluminio, bario, cadmio, calcio, cloruro, cromo, cobre, fluoruro, hierro, plomo, magnesio, manganeso, mercurio, nitrato, potasio, radio, selenio, plata, sodio, sulfato, zinc.

Partículas: asbestos y quistes protozoarios

Pesticidas: endrina, heptacloro, lindano, pentaclorofenol.

3. Aplicaciones de la Ósmosis Inversa

La ósmosis inversa tiene muchas aplicaciones actualmente entre las que podemos destacar:

Desalinización de aguas salobres2.

Desalinización de agua de mar.

Producción de agua ultra Pura.

2 Agua salobre: es aquella que tiene más sales disueltas que el agua dulce, pero menos que el agua de mar. Técnicamente, se considera agua salobre la que posee entre 0,5 y 30 gramos de sal por l itro, expresados más

frecuentemente como de 0,5 a 30 partes por mil.

Tratamiento de aguas residuales.

Industria alimentaria

Industria farmacéutica

Industria cosmética

Sodas y plantas de embotellamiento

En el ámbito de la industria alimentaria podemos señalar el enriquecimiento de jugos,

zumos y lácteos.

En la industria farmacéutica se la utiliza para la eliminación de virus, separación de proteínas, almacenamiento de vacunas, diálisis y hemodiálisis.

4. ¿Cuándo se utiliza la Ósmosis Inversa?

Cuando las partículas a separar son muy pequeñas en un rango de 2nm - 3Å ya que el tamaño del poro de la membrana de ósmosis inversa es de 0,0001 µm

Cuando el peso molecular de las partículas a separar es 2000 a 3000

Para aguas duras3 con gran cantidad de sales. Para eliminar el calcio y el magnesio se los puede precipitar combinándolos con iones de carbonato, sulfatos e hidróxidos; pero estos precipitados provocan obstrucciones en las tuberías. Con la ósmosis inversa se reducen estos precipitados.

Eliminación del color y de los precursores de trihalometanos.

5. Tipos de Membrana

Para realizar la ósmosis inversa se debe tener en cuenta que existen configuraciones y materiales de las membranas.

3 Agua dura.- Es aquella que contiene un alto nivel de minerales como calcio y magnesio

Material de la Membrana

Acetato de celulosa

Polisufónico Cerámica Poliamida Acrílica

Para los equipos de ósmosis inversa la configuración más usada es la espiral debido a sus bajos costos.

Los materiales de acetato de celulosa son recomendables para caudales grandes y el de poliamida para caudales pequeños.

En la práctica se utiliza mucho la poliamida; pero hay que tener en cuenta que esta se degrada en presencia del cloro por lo que la utilización de pre – filtros para la

eliminación de este componente es esencial.

6. Requisitos que debe cumplir una membrana de calidad

Configuración de Membrana

Espiral Tubular Hueca Plana

Antes de mencionar estos requisitos hay que tener presente que una membrana tiene

un promedio de vida útil de entre 2 a 4 años dependiendo del fabricante y el uso que le demos. Además para que lo dicho anteriormente se cumpla se debe cambiar los pre – filtros anualmente.

Los requisitos para que una membrana sea considerada de calidad son:

Alta retención de sales minerales y compuestos orgánicos

‰ Alta permeabilidad al agua pura

‰ Poco espesor

‰ Elevada inercia química4

‰ Margen de pH amplio

‰ Buena resistencia mecánica

‰ Buena estabilidad en el tiempo

7. Ósmosis Inversa en el Ecuador

En el Ecuador la norma INEN 1108 nos dice que para la desinfección del agua en la red pública se debe usar cloro.

A nivel nacional no se cuenta con empresas que suministren equipos de ósmosis inversa

para la magnitud de una planta de tratamiento de agua potable o residual.

Sin embargo existen empresas que distribuyen los mencionados equipos para un uso doméstico, en oficina, en laboratorios o para una pequeña industria.

Estas empresas son:

Hidro Ecuador

PurePro

4 Inercia Química.- Es la propiedad de especies químicas de no reaccionar químicamente con otras.

AquaClean

Los costos de estos equipos dependen de la marca del mismo y oscilan entre $600 a $1600 teniendo en cuenta que son para caudales pequeños.

A nivel mundial si se utiliza la ósmosis inversa y se destacan dos ejemplos:

a) La planta desalinizadora de agua de mar en Ashkelon (Israel): Considerando

que el agua dulce es escasa sobre la superficie de la Tierra y que muchos países no la poseen la idea de utilizar el agua de mar se plantea, pero para

esto es necesario desalinizarla; es por esto que en Ashkelon se ha construido la mayor planta de desalación en el mundo, con una capacidad de tratamiento de 100 millones de m3/año, esta planta produce agua de calidad a un precio de 0,50 €

b) La planta de tratamiento de aguas en eMalahleni (Sudáfrica): Esta planta es

un gran ejemplo para el mundo y además un llamado para hacer conciencia sobre la contaminación. En eMalahleni las minas de carbón a cielo abierto han contaminado el agua de Sudáfrica es por esto que Peter Gunther con la ayuda de la ONU han diseñado y construido una planta de Tratamiento de Aguas operada por las Minas Anglo Americanas para de esta manera contrarrestar la contaminación ambiental causada por la minería; de esta manera 30 millones

de litros de agua contaminada son tratados al día y convertidos en agua potable para el consumo local.

8. Tabla de retención y rechazo de elementos con ósmosis inversa

En la siguiente tabla se muestra en porcentajes la eliminación de elementos con un equipo de osmosis inversa.

Fuente: Captura de pantalla del video https://www.you tube.com/watch?v=cr5qWhaogK s en el minuto 1:44

9. ¿Cómo funciona un equipo de ósmosis inversa?

El procedimiento para la purificación del agua en un hogar con un equipo de ósmosis

inversa es el siguiente:

Primero se conecta el equipo al grifo de agua, esta baja a presión hasta una válvula de solenoide5 y pasa al primer filtro.

El primer filtro tiene una porosidad de 5µ y está diseñado para atrapar restos de barro,

sedimentos y materiales que se encuentran disueltos en el agua, este filtro asegura que no lleguen a las demás partes del equipo para evitar que lo dañen.

Después pasa al segundo filtro compuesto por carbón activado de alta calidad GAC, este material permite eliminar el cloro que contiene el agua y compuestos químicos que pueden dar mal sabor u olor al agua. Hay que tener presente que el cloro daña la membrana de ósmosis.

Luego pasa al tercer filtro que al igual que el segundo filtro es de GAC, en este filtro se continua con el proceso de filtrado de agua para asegurar la llegada de agua de buena calidad al filtro de RO6 y así lograr un menor rechazo de agua que al desagüe.

El agua pasa a una bomba de presión con el fin de que llegue a la membrana de RO con

suficiente presión para que se realice la ósmosis.

La membrana de RO es la parte más importante del equipo, tienen una porosidad de 0,0001µm y es capaz de eliminar todos los componentes dañinos para la salud como son

sales minerales, metales pesados, virus y bacterias.

Después de esto pasa a un filtro post – reminalizador cuya función es eliminar el posible sabor residual que puede quedar después del paso por la membrana de RO y regular el pH de salida.

Finalmente el agua purificada pasa ala acumulador para ser usada cuando se la necesite.

10. Ventajas y desventajas de la ósmosis inversa

Esta técnica de filtración como cualquier otra tiene sus ventajas y desventajas que deben de ser analizadas para ver si es conveniente adquirir un equipo de RO

dependiendo de las necesidades que se tenga.

VENTAJAS:

Son respetuosos con el medio ambiente.

5 Válvula de solenoide.- Funciona como un electroimán y sirve para controlar el cerrado y abierto de la válvula. 6 RO.- Reverse Osmosis en español ósmosis inversa

Requieren una cantidad mínima de energía y funcionan bien en los sistemas

hogareños.

El sabor del agua purificada.

La extracción de minerales disueltos, metales y otras partículas beneficia los sistemas de plomería.

DESVENTAJAS:

Requieren una enorme cantidad de agua.

El agua que entra al sistema de ósmosis inversa también debe estar libre de

bacterias.

Aunque dichos sistemas quitan casi todos los microorganismos, el riesgo de

contaminación por pequeñas fugas o partes de deterioradas impiden que se los utilice para eliminar las bacterias.

1. Introducción

La luz ultravioleta (UV) representa un método de desinfección alternativo al uso del

cloro y el ozono que comúnmente se usa. Se lo puede aplicar en tratamientos tanto de

agua potable como de aguas residuales. La UV brinda una desinfección efectiva sin

generar subproductos de desinfección problemáticos ya que este método es físico y no

se necesita la adición de sustancias químicas. Además una gran ventaja de la

desinfección UV es la eliminación de ciertos organismos como Cryptosporidium y Giardia

que no pueden ser eliminados con el método tradicional de la cloración.

2. ¿Qué es la desinfección UV?

Consiste en transferir energía electromagnética desde una lámpara de vapor de

mercurio al material genético del organismo. La radiación UV penetra en material

genético de los microorganismos y retarda su habilidad de reproducción.

La eficacia del sistema de desinfección con luz ultravioleta depende de las

características del agua residual, la intensidad de la radiación, el tiempo de exposición

de los microorganismos a la radiación y la configuración del reactor.

Fuente: http://www.drinking-water.org/html/es/Treatment/Chemical-Disinfection-Oxidants.html

3. Funcionamiento

Los componentes principales del sistema de desinfección con luz UV son las lámparas de

vapor de mercurio, el reactor y los balastros electrónicos (ballasts).

La generación artificial de la luz UV se realiza a través de un emisor (lámpara) de cuarzo

puro.

El ADN es responsable de dirigir las actividades dentro de todas las células vivas

Cuando los microorganismos son expuestos a una dosis adecuada de radiación

ultravioleta el ADN de las células absorben los fotones UV causando una reacción

fotoquímica irreversible, la cual inactiva y destruye las células.

Fuente: http://esterilizacionaguaultravioleta.fadecen.com/index.php/desinfeccion -uv-sin-cloro/piscinas-y-spas-

colectivos/

Se debe de tener en cuenta que algunos elementos como el amoniaco, nitritos y

nitratos, DBO7, dureza, pH, SST8 reducen la efectividad de la desinfección UV.

4. Efectos Biológicos

La propiedad que tiene el ADN, presente en el núcleo de las moléculas de todos los

microorganismos de absorber la radiación UV produce el efecto de rompimiento de las

7 DBO.- Demanda bioquímica de oxígeno 8 SST.- Solidos suspendidos totales

cadenas de los aminoácidos de proteínas, causando una disrupción metabólica

afectando su mecanismo reproductivo y logrando así su inactivación

Fuente: http://agua-purificacion.blogspot.com/

5. Factores a considerar en la desinfección UV

No se ha llegado a un acuerdo general acerca de la dosis mínima de UV requerida para la

reducción de patógenos ni tampoco se pretende que lo haya.

Los factores por considerar deben estar previstos conforme a una previa caracterización

del agua he incluyen la calidad de agua de la fuente y el nivel de contaminación

microbiana, el impacto que tienen sobre la contaminación microbiana los procesos de

tratamiento de agua localizados antes de la unidad de desinfección UV.

Los requerimientos de dosis UV pueden determinarse usando ya sea un dispositivo de

haz colimado en un laboratorio o una unidad piloto de desinfección UV in situ.

6. Comparativa con desinfección por cloración

En la siguiente tabla de destacan las ventajas de la desinfección UV sobre la desinfección

por cloro:

Fuente: http://trojanuv.com/es/aplicaciones/aguasresiduales

7. Ejemplo destacado con desinfección UV

En la isla caribeña de Aruba, se han instalado diez sistemas UV: ocho para desinfectar el

agua potable y dos para tratar aguas residuales.

Cinco unidades se han instalado en la planta Balashi de tratamiento de agua, que

suministra agua potable y energía eléctrica, también cuenta con una planta

desalinización. Como el clima de Aruba es semiárido, la desalienación es necesaria para

poder suministrar agua, después del proceso de desalinización, el agua pasa por los

sistemas UV antes de ser trasladada a siete depósitos situadas en lugares de altura en

diferentes partes de la isla.

En américa Latina este ejemplo es muy importante teniendo en cuenta que solo el 2% de

agua residual se le da un tratamiento adecuado.

8. Aplicaciones de la desinfección UV

La desinfección UV tiene muchas aplicaciones entre las más importantes tenemos la

desinfección de aguas potables y de aguas residuales.

Pero también es necesario destacar su aplicación en el ámbito comercial como es el caso

de: criadero de peces, hidrocultivos, laboratorios, acuarios, restaurantes.

En el ámbito de la industria tenemos: cervecerías, farmacéuticas, embotelladoras,

electrónicas, conservas, productos lácteos, alimentos, productos marinos, destilerías,

petróleo, textiles, cosméticos, imprenta.

9. Empresas que proveen equipos para la desinfección UV

A nivel nacional no se cuenta con una empresa que provea este tipo de equipos a

una gran magnitud como para emplearlos en las plantas de agua potable y agua

residual.

Pero si se cuenta con empresas que distribuyen los equipos de desinfección UV

para uso doméstico, de oficina, en laboratorios y en pequeñas industrias.

Estas empresas son:

Ultravileta S.A

PureTec

A nivel de Latinoamérica existen dos empresas que distribuyen al Ecuador

equipos de desinfecciób UV para un uso industrial a gran escala. Estas dos

empresas son mexicanas:

Agua latinas Mexico

Global Preventus

10. Ventajas y desventajas de la desinfección UV

Este método de desinfección como los otros métodos conocidos tiene sus ventajas y

desventajas por lo que es importante tenerlas en cuenta.

VENTAJAS:

Es eficaz para la desactivación de la mayoría de los virus, esporas y quistes.

La desinfección con luz UV es más un proceso físico que una desinfección

química.

La desinfección con luz UV es de uso fácil para los operadores.

El equipo de desinfección con luz UV requiere menos espacio que otros métodos.

DESVENTAJAS

La baja dosificación puede no desactivar efectivamente algunos virus, esporas y

quistes.

Algunas veces los organismos pueden reparar o invertir los efectos destructivos

de la radiación.

La turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) en el agua residual hacen que

la desinfección con luz UV sea ineficaz.

Conclusiones

Al realizar esta investigación pudimos conocer en que consiste la ósmosis inversa

y la desinfección UV, sus principios y como funciona cada una de ellas, además

sus distintas aplicaciones.

Se pudo informar sobre empresas que suministran equipos de ósmosis inversa y

desinfección UV a nivel nacional como a nivel de Latinoamérica, además el costo

de estos equipos.

Al final de esta investigación estamos en la capacidad de analizar las ventajas y

desventajas de la ósmosis inversa y la desinfección UV para de esta manera

opinar la utilización de estas nuevas tecnologías en el país.

Desafortunadamente, la situación caótica que atraviesa nuestro planeta nos da

un panorama poco alentador. La carencia de agua potable, y las condiciones

ambientales peligrosas e insalubres se encuentran a la orden del día. Por este

motivo, la prevención de enfermedades está orientada a todos los grupos

sociales mediante la mejora de la calidad de este preciado recurso. Por esta razón

el mundo ha puesto la mirada en la luz ultravioleta, debido a los extensos

beneficios y ventajas que ofrece. En efecto, podemos concluir que

evidentemente esta tecnología cumple con las condiciones y requerimientos

actuales, siendo el método de desinfección idóneo para el futuro.

En nuestro país los sistemas de agua potable tienen muchas carencias por lo que

significan un peligro para nuestra salud. Por esta razón es importante considerar

la adquisición de equipos de osmosis inversa para nuestros hogares ya que con

ello garantizamos un agua de excelente calidad.

Ya que en nuestro país la norma INEN 1108 nos dice que para la desinfección del

agua se debe de usar cloro, en las plantas de agua potable es necesario que

exista un personal preparado para controlar la dosificación de cloro, y de esta

manera evitar los subproductos que afectan gravemente a los seres humanos.

Se debe considerar que en la cloración puede existir la presencia de

subproductos por el mal tratamiento que se le da al agua previo a la

desinfección, es por esto que la desinfección UV es una alternativa viable ya que

se evitan estos subproductos problemáticos.

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