Planta de Desalinizacion Del Agua

8/16/2019 Planta de Desalinizacion Del Agua

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Instituto Tecnológico de la Laguna

Departamento deIngeniería Química

SIMULACIÓN DE!"CES"S

!"#ECT"$ % LANTA DEDESALINI&ACIÓN DEL A'UA(

Paulina Camacho Contreras 10131142Miguel Ángel Jasso 11130310


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María Fernanda Lópe de la Fuente111311!"

#a$riela Morales %spino a 11130&11

'en( Fernando )*nche )il+a 1213030&Miguel Ángel ,ern*nde #óme 11130302

INT!"DUCCI"N

La sequía amenaza a cada vez más países, en parte, debido alcalentamiento global. México es uno de esos países y entre los métodospara combatir este problema ambiental se recurre a la potabilización delagua marina mediante plantas desalinizadoras. Puede ser una opciónviable y rentable, aunque algunos expertos advierten de que tambiéntiene e ectos ambientales negativos.

!n México existen cerca de "#$ cuerpos de agua, de estos %" estánsometidos a sobreexplotación y abastecen el #&' del agua necesariapara los diversos usos del país. La sobreexplotación (a provocadoproblemas de intrusión salina en algunos acuí eros ubicados en )a*a+ali ornia orte y -ur, -inaloa, -onora, uevo León, +oa(uila, +olima,

eracruz, +ampec(e y /uintana 0oo. 1ctualmente en México existenalgunas plantas desalinización, sin embargo parte de estas 2que estánoperadas por los municipios3 no uncionan por alta de personalcapacitado o por el alto costo de operación y mantenimiento.

!ste tipo de tecnologías es adecuado para regiones con ba*adisponibilidad de agua potable que tengan acceso al mar o a zonas deagua salobre. -on, pues, una oportunidad para zonas costeras con unclima árido o semiárido, como (a reconocido el 4epartamento de

+iencias del 1gua y Medio 1mbiente del 5nstituto 6ecnológico de -onora25tson3.

Para experimentar con ese método, se (a creado el +entro 0egional de5nvestigación y 4esarrollo del 1gua y la !nergía, cuyo ob*etivo principales instalar plantas desalinizadoras. México su rió, en 7&87, una


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persistente sequía que a ectó a una gran extensión, entre el centro y elnorte del país. La sequía per*udicó a la agricultura, a la ganadería y, engeneral, al bienestar de muc(as comunidades.

!l agua marina contiene cloruro, sodio, sul ato, magnesio, calcio ypotasio. !n el mundo (ay 8#.%99 plantas de desalinización que pueden:ltrar unos "" millones de metros c;bicos diarios y dan servicio a másde $&& millones de personas.

!l proceso de desalinización es un medio para disminuir el contenidosalino de las aguas salobres y de mar, para su posterior utilización, es unmedio complementario muy e:caz. Permite aumentarconsiderablemente los recursos de agua o me*orar su calidad de ormamuy importante, y también resolver el problema de escasez cuando noes posible solucionarlo de manera total.

Pero la desalinización también tiene consecuencias ecológicas. !n elproceso, se genera una salmuera que se debe tratar adecuadamente yel proceso requiere consumir energía. Por otra parte, si la sal que quedaseparada se vierte en el océano, se pueden da


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-eparación en solvente y soluto@• Procesos que separan el agua de la solución tales como M-A,

M!4, compresión térmica de vapor, compresión mecánica devapor y Bsmosis inversa.

• Proceso que separan la sal de la solución, tales como

electrodiálisis e intercambio 5ónico.!n general, los procesos de desalación, pueden ser clasi:cados en doscategorías@

a3 Los procesos que separan el agua del agua de mar@• Los procesos de destilación• Los procesos de membrana

b3 Los procesos que separan la sal del agua de mar@• !lectrodiálisis• 5ntercambio iónico.

4espués de C& a


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• c3 +ontaminación

La ba*a en los niveles de disponibilidad del agua en el país tendrá queser detenida a través de la abricación y el uso de plantas desaladorasen di erentes puntos del país, esto se debe a que por el crecimiento dela población y el turismo (a aumentado el consumo de agua ydisminuido se distribución.

1ctualmente en México existen C$# plantas desaladoras de las cuales lamás grande se encuentra en Los cabos, )a*a +ali ornia -ur.

Los métodos para la desalinización de agua de mar y agua salobre sonrelativamente nuevos y el mayor inconveniente que se presentaba era elcoste que el proceso requería, lo que actualmente se ve superadogracias a las nuevas tecnologías que el mundo en renta. 6!B05+D

Los métodos pueden clasi:carse en tres@

4estilaciónProcesos de membrana 2Bsmosis y !lectrodiálisis3

+ongelación ano :ltración

-i se aplica una presión mayor a la solución más concentrada, elsolvente comenzará a >uir en el sentido inverso. -e trata de la Dsmosis5nversa.

)*) rocesos de destilación

!n los procesos de destilación, el agua de mar es calentada (astaevaporación, para así obtener agua pura, la cual es subsecuentementecondensada. !stos procesos son operados mediante vapor a ba*atemperatura como uente de calor, el cual puede ser suministrado poruna central térmica.


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=sualmente, la e:ciencia termodinámica de la planta de destilación, esexpresada en Eg de agua producida por Eg de vapor utilizado. !starazón es llamada com;nmente FD0 2FainGDutput 0atio3. =sualmente, elFD0 tiene valores de entre "' y 87' para plantas de destilacióncomerciales de Alas(ing en M;ltiple !tapa 2M-A3 y por arriba de 7&'para plantas de 4estilación en M;ltiple ! ecto 2M!43.

)*)*) Destilación +as,ing en m-ltiple etapa .MS/0*)*)*)*1 Descripción general*!sta técnica de destilación está ormado por una serie de etapas ocámaras de condensación 28#G7C secciones seg;n el diseuye a través de cadaetapa de evaporación, mediante tubos. 4ado que en las etapas (ayagua caliente el agua dentro de los tubos va calentándose poco a poco amedida que se van pasando secciones. 1l :nal del recorrido el agua demar precalentada por este proceso llega a la uente de calor principal,utilizando principalmente el vapor de una central térmica asociada, paraaumentar la temperatura del agua entre H&G88&I+.

!l agua una vez calentada de esta orma, retorna por las mismassecciones en orden inverso pero por uera de los tubos. 4ado que encada etapa es mantenida ligeramente por deba*o de la presión desaturación del >uido entrante, se tiene como resultado, una peque


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Aigura 8.8

La salmuera restante, pasa a través del resto de las etapas, que estánsubsecuentemente a ba*as presiones, donde el proceso es repetido.Los undamentos para el dise


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!n el proceso de reciclado de salmuera 2M-AG)03, el vapor de la ;ltimaetapa es condensado por el agua de mar de alimentación, tomando solouna peque


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La temperatura y el vacío de cada cámara decrecen en el sentido del>u*o del agua, lo que permite la reducción del punto de ebullición delagua de mar de alimentación sin necesidad de calentarla después delprimer e ecto. Las ;ltimas plantas M!4 construidas operan a unatemperatura máxima de H& I+, lo que reduce la posibilidad deincrustaciones dentro de la planta, pero requiere disponer de mayorsuper:cie de trans erencia de calor.!ste sistema consiste en un n;mero de evaporadores de tubos verticalesu (orizontales que constituyen los di erentes e ectos, 2Aigura 7G83además de una uente de calor, que para este propósito se utilizanormalmente, vapor suministrado por alguna central térmica, que entra

al primer e ecto donde condensa pudiéndose devolver el condensado ala caldera, o bien mezclarse con el agua producto. !l agua se evaporasobre los tubos donde circula el vapor.-obre ellos se produce la evaporación. !sto produce a su vez lacondensación del vapor

4entro de los tubos. 1dicionalmente, se produce también una cierta

cantidad de vapor por el e ecto >as( dentro de cada cámara.!l vapor que se genera en la primera etapa pasa a los tubos de lasiguiente etapa donde condensa internamente al ser rociado con agua,produciéndose a su vez vapor en la etapa.!l agua no evaporada dentro de las etapas se alimenta al siguientee ecto en el que nuevamente se vierte sobre el (az de tubos quecontienen el vapor de agua producido en la etapa anterior. !l vapordentro de los tubos condensa trans ormándose en agua producto y así sucesivamente.!l vapor producido en el ;ltimo e ecto se introduce en el condensador:nal donde condensa y se mezcla con el producto ó destilado. !n estecaso no (ay e ecto >as(. La salmuera del ;ltimo e ecto se descarga


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como rec(azo al mar. !l destilado de cada e ecto se va uniendo a losanteriores para ormar el total del producto.!l paso de agua de un e ecto a otro, va acompaas(3 debido a la reducción de presión. 1sí, la parte de agua queabandona un e ecto a la temperatura de ebullición correspondiente, seevapora por >as( cuando se encuentra expuesta en el siguiente e ecto auna presión de vapor menor. !l e ecto multi>as( se consigue uniendo losprocesos.

Aigura 7G8 Planta M!4 mediante tubos verticales de evaporación

Los undamentos para el dise


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8G Pretratamiento 2control del desarrollo biológico, :ltración, p(,tratamiento antiGincrustantes, desgasi:cación3

7G !vaporador m;ltie ecto. $G -istema de evacuación de gases no condensables.

)3 retratamiento*!l agua de mar que alimenta a una planta M!4 debe pasar por una seriede tratamientos antes de introducirse en el evaporador. !stos procesosestán encaminados a reducir la contaminación y deterioro de los tubosintercambiadores, así como los problemas de corrosión. !s de se


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de las sales poco solubles, principalmente los carbonatos y los sul atosde calcio, se realiza una acidi:cación al agua de alimentación al sistema,generalmente mediante la adición de ácido sul ;rico concentrado.Tratamiento Anti3incrustante*Los sólidos en suspensión y disueltos contenidos en el agua de marpueden precipitar en los tubos de los intercambiadores. !stos depósitos,pueden ser blandos del tipo lodoso, o duros de tipo alcalino porprecipitación del sul ato de calcio. Los aditivos in(ibidores consisten enun preparado a base de poli os atos que permiten traba*ar a unastemperaturas de (asta %& I+.Desgasi6cación 7 Descar4onatación*

!l equipo de eliminación de los gases disueltos en el agua dealimentación suele consistir en una torre con una purga de aire. !l aguase alimenta en cascada sobre el lec(o empacado. 1 la salida de la torre,se coloca un condensador del cual se extraen los gases mediante uneyector de vapor.

13 E8aporador MED*+omo ya se indicó, el sistema de evaporación M!4 consiste en un

n;mero de e ectos 2etapas3, los más calientes se denominan derecuperación de calor y las más rías de rec(azo de calor, al igual que enlas M-A.La sección de rec(azo de calor se re rigera directamente con agua demar sobre los tubos donde condensa el vapor producido en las etapasanteriores.!l vapor de la uente exterior es alimentado a la primera etapa derecuperación de calor, que es la más caliente. !l agua que se evapora enlas etapas de recuperación de calor está a una temperatura superior alas de rec(azo ya que se (a calentado en éstas.E2ectos de !ecuperación de Calor*+omo se (a mencionado anteriormente, cada e ecto consiste en unacámara de evaporación en la que se encuentra el sistema de tubos por


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los que circula el vapor. !n la cámara se produce un cierto grado devacío lo que permite que la evaporación tenga lugar a una temperaturamás ba*a. !l vacío en cada cámara se mantiene por medio de un cierre(idráulico.!l agua de alimentación es introducida en orma de lluvia ormando unapelícula delgada y continua sobre la super:cie exterior de los tubos porlos que circula el vapor. !n cada uno de los e ectos, parte del líquido seevapora al entrar en contacto con la super:cie caliente de los tubos yotra peque


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!stos gases no condensables 2F +3 son evacuados de cada e ecto a uncolector com;n que se une al condensador de la planta M!4. 4elcondensador de la unidad, los gases no condensables son evacuados pormedio de un sistema de eyectores de vapor y condensadores a laatmós era.Los eyectores de vacío consisten en un enturi por el que al circularvapor crea una depresión en el ori:cio de salida de la cámara por la quecircula la corriente de líquido extrayendo los gases del interior de lamisma. !n las instalaciones industriales se suele colocar un eyector cada8 o 7 grupos de e ectos.!l vacío en cada etapa está de:nido por la temperatura del agua de

circulación y por la pérdida de presión. La di erencia de vacío entreetapas se mantiene mediante un cierre (idráulico en el circuito de aguasalada que se está evaporando.)*1 roceso de compresión de 8apor .C;0*)*1*) Descripción general*!l proceso de compresión de vapor es una variante de los sistemas dedestilación. !n él se produce la evaporación y condensación de agua, en

una o dos etapas. 1 di erencia de los otros procesos, el vapor decale acción es el propio vapor producido por el sistema. !ste vapor secomprime (asta alcanzar el nivel energético requerido en laevaporación.Por tanto el sistema incluye un elemento clave que es el compresor devapor. La aportación energética al proceso no es vapor, sino energíaeléctrica para accionar el motor del compresor.!l agua de alimentación, una vez en la planta, se trata con una peque


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=na vez precalentada el agua, se alimenta como re rigerante a uncondensador auxiliar en el que se eliminan los gases no condensables dela corriente de circulación. Posteriormente, se introduce en elevaporador cayendo en orma de lluvia sobre los tubos por los quecircula vapor. !l agua se calienta (asta su ebullición y se evaporaparcialmente por el calor latente del vapor que circula en el interior delos tubos. 2Aigura 7G83 !ste vapor, una vez que (a cedido su calor,condensa en el interior de los tubos, al otro lado de la super:cie delintercambiador de calor a la temperatura de saturación.!l vapor, generado en la cámara principal, es aspirado por el compresory descargado nuevamente al evaporador como medio de uente de calor

en el interior de los tubos intercambiadores. !l vapor en la descarga delcompresor se encuentra como vapor recalentado a una presión mayorque en la succión. !ste vapor sobrecalentado y comprimido, pierdenuevamente su calor sensible por en riamiento (asta la temperatura desaturación, y condensa por el intercambio de calor con el líquidoalimentado en el exterior de los tubos.La parte de la alimentación que no (a evaporado, orma la salmuera o

rec(azo que se recoge en la parte in erior de la cámara del evaporador.!sta corriente se separa en dos, una peque


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/igura 13) Arreglo de una planta de compresión de 8apor

6anto el producto como la salmuera que se descargan del evaporador,

van al intercambiador de calor de multi>u*o para precalentar laalimentación. sta puede también precalentarse mediante unaaportación auxiliar de calor 2descarga de grupo diésel, vapor disponible,o cale acción eléctrica en unidades pequeuido compensa laspérdidas de calor. La temperatura máxima alcanzada por el agua de maren la planta es de "C I+ rente a otros sistemas donde la temperatura esmuy superior. !sto supone que la carga térmica movida en losintercambiadores de agua de mar de entrada sea pequeu*o de un sistema de compresión de vapor comprendelas siguientes secciones@G Pretratamiento.G 5ntercambiadores de calor.G !liminación de gases no condensables.G !vaporador@ +ámara principal, 6ubos de evaporación G condensación.G +ompresor.G Postratamiento.


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"


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+on la :nalidad de a rontar con éxito todos estos inconvenientes, eldise


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8. !liminar los sólidos en suspensión.7. !vitar la precipitación de óxidos metálicos.$. !vitar la precipitación de sales minerales.C. 0educir el contenido de materia orgánica del agua.#. !liminar o reducir la actividad biológica del agua de entrada.". Presencia de gases disueltos

)* Sólidos en suspensión

Las partículas en suspensión pueden provocar el atascamiento de las

membranas al ser retenidas en su super:cie por :ltración mecánica.Índice de fouling o Índice de atascamiento (SDI SDI 15 ). Es una medida

indirecta de la presencia de materia particulada o coloidal en el aguacapaz de colmatar o atascar las membranas. Se obtiene de formaempírica mediante la f rmula!

Siendo t " t los tiempos de #ltraci n inicial (t ) " despu$s de 15 minutos(t )% para pasar 5&& m' de agua a tra $s de un filtro de &% 5 *m a +%1bares de presi n.

El SDI es una medida ,ue indica el potencial de atascamiento de unagua% debido a las partículas coloidales ma"ores de &% 5 *m% " ,ue secorrelaciona con el ensuciamiento de las membranas empleadas endesalaci n% teniendo en cuenta ,ue por cada unidad de incremento delSDI% se corresponde a un incremento geom$trico de la masa de materiasdepositadas capaces de ensuciar las membranas.


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para ,ue no -a"a problemas de atascamiento por coloides en lasmembranas% este índice -a de ser lo m s ba/o posible. El SDI del aguasubterr nea es normalmente m s ba/o ,ue en el agua super#cial.

Dtras causas de atascamiento se deben a la presencia de ciertasmaterias orgánicas en el agua, o porque contenga aceites o grasas.

2- ./idos metalicosLos óxidos metálicos que se encuentran con más recuencia en el aguason los óxidos de (ierro, manganeso y aluminio.

!l (ierro puede encontrarse en el agua en las ormas errosa yérrica, siendo lo más probable que coexistan ambas. !l (ierro erroso es

soluble y no causará problemas ya que será rec(azado por lasmembranas como cualquier otro catión. !l (ierro érrico suele procederde la oxidación de la orma errosa o de la corrosión de estructurasmetálicas degradadas. Por ser insoluble es susceptible de acumulaciónque atascaría las membranas, siendo lo más adecuado eliminarlo en el

pretratamiento mediante oxidación total con cloro y :ltración.!l manganeso puede encontrarse en el agua en los estados de

oxidación 55 y 5 . !l primero es soluble y será rec(azado por lasmembranas sin causar problemas, sin embargo, el Mg 5 es insoluble ycausaría problemas de acumulación y atascamiento de membranas, porlo que se deberá eliminar en el pretratamiento.!l aluminio es un metal an ótero cuya solubilidad en el agua es mínima a

un pJ de ",". La presencia del aluminio en el agua puede ser debida ados causas distintas. La primera es que se encuentre disuelto en el aguade orma natural, y la segunda y más (abitual que proceda del uso decoagulantes de este metal en el pretratamiento de la propia planta,indicando, en tal caso, un uncionamiento incorrecto de la coagulaciónG:ltración. !l aluminio puede precipitar como (idróxido si se supera su


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producto de solubilidad o si se modi:ca el pJ del agua. !n combinacióncon sílice da lugar a aluminosilicatos y también orma una capaimpermeable sobre la membrana.

3- )ales mineralesLa precipitación de sales en las membranas se produce cuando suconcentración en el agua de rec(azo supera el producto de solubilidad.Las sales que normalmente pueden crear problemas de precipitacionesson los sul atos de calcio, bario y estroncio, el carbonato de calcio, el>uoruro de calcio y la sílice. Para conocer el riesgo de precipitación deuna sal determinada, (ay que tener en cuenta su concentración en el

agua de entrada, la conversión de la planta de membranas y el productode solubilidad.

3- Control por anti incrustantes

Para evitar la precipitación de sales, tales como los sul atos, carbonatos,>uoruro cálcico, sílice y óxidos metálicos, que pueden precipitar alaumentar su concentración en el interior de las membranas, se utilizanproductos anti incrustantes. !ste tipo de sustancias act;a sobre la


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ormación de crista les limitándolo, al mantener los iones ensobresaturación en el agua concentrada.Para calcular las dosis de anti incrustante (ay que consultar con los

abricantes, que recomendarán el tipo de productos a utilizar y la dosisadecuada.

4- Materia organica!l atascamiento de los elementos de membranas por materia orgánica,ocurre cuando queda ad(erida en sus di erentes super:cies. La materiaorgánica que puede provocar este atascamiento puede ser de origennatural procedentes del (umus vegetal 2lavado de turbas, ácidos(;micos y tánicos, etc.3 que suelen trasmitir color o proveniente de la

contaminación, como sería el caso de los aceites, grasas y otroscompuestos orgánicos. !stas sustancias se deben eliminar en elpretratamiento.

- cti+idad $iológicaLos crecimientos microbiológicos en las membranas ocurren cuando elagua de aportación contiene los microorganismos y los nutrientesnecesarios para permitir un rápido desarrollo sobre la super:cie del

elemento. -i las membranas no son biodegradables, esta proli eraciónmicrobiológica produce e ectos similares a un atascamiento provocadopor sustancias coloidales. +uando son biodegradables, losmicroorganismos son capaces de destruir la capa activa de estasmembranas, que de este modo pueden llegar a perder sus propiedades.

"- Presencia de gases disueltos

Dtras causas de atascamiento de las membranas, aunque pocorecuentes, son la ormación de azu re elemental y sul uros metálicos.

!n e ecto, como consecuencia de la ba*a concentración de oxígenodisuelto característica de las aguas subterráneas, pueden contenersul uro de (idrógeno soluble que pasará a azu re elemental insoluble


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como consecuencia de procesos de oxidación naturales o aplicados en elpretratamiento. -i el agua que contiene sul uro de (idrógeno no se oxidaen el pretratamiento, no se producirá atascamiento alguno ya que el gasse di unde a través de las membranas, pudiéndose eliminar en el postratamiento.

retratamientos 2ísico3>uímicosLos pretratamientos ísicoGquímicos de las aguas que alimentan a lasplantas de desalación con membranas, son procesos unitarios detratamiento muy similares a los empleados en las !61P, aunque losrequerimientos de ciertos valores paramétricos del agua pre tratada, sonmás exigentes que los demandados para el tratamiento convencional delas aguas de consumo (umano.Los procesos de pretratamiento más utilizados en las plantas demembranas son los siguientes@

)3 Acidi6cación ? dosi6cación de in,i4idores de laincrustaciónPara evitar la precipitación del carbonato cálcico se puede acidi:car elagua, ya que la disminución del pJ aumenta la solubilidad de esta sal.Dtra alternativa es la dosi:cación de anti incrustantes, especialmente enlas instalaciones de tratamiento de aguas salobres. 1demás de evitar laprecipitación de carbonatos, estos productos son también e ectivos en laprevención de otras incrustaciones, como son las debidas al sul atocálcico, sul ato de bario, sul ato de estroncio y sílice. 1sí mismo, sone ectivos para evitar la ormación y acumulación de óxidos metálicos2(ierro y manganeso, undamentalmente3 en la super:cie de las

membranas.13 "@idaciónLa oxidación es un proceso que se utiliza para eliminar los elementos ycompuestos reductores que pueden estar presentes en el agua, sobretodo si es de origen subterráneo. !n particular se emplea para eliminar


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sustancias orgánicas, (ierro erroso y manganeso divalente y el sul urode (idrógeno. Los oxidantes com;nmente más utilizados son el(ipoclorito sódico y el permanganato potásico. 6ras este proceso deoxidación siempre se realiza una :ltración para eliminar las ormasinsolubles oxidadas. Por ;ltimo, y en el caso de utilizar membranassensibles a los oxidantes, se aoculación es un proceso que sirve, con*untamente conla decantación 243 y la :ltración 2A3, para la eliminación de sustanciascoloidales tanto inorgánicas como orgánicas que podrían llegar a atascarlas membranas. -e basa en la neutralización de la carga asociada a laspartículas coloidales mediante la adición al agua de una sal metálica ocoagulante. +omo coagulante se emplean generalmente sales dealuminio o de (ierro.!xisten diversos tipos de >oculantes y coagulantes que deberán seraconse*ados por el diseoculaciónprevios a la selección de los aditivos.

3 Decantación+uando tras la coagulaciónG>oculación el agua presente unaconcentración de materia >oculada superior a $&G#& mg?L se deberá

decantar el agua. !sta etapa se podría omitir y :ltrar directamente, si elcontenido en materia >oculada uese in erior a 7&G$& mg?L.Los decantadores eliminan materia en suspensión y la materia >oculadapor sedimentación gravitatoria.


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!xisten muc(os tipos de decantadores. Los más avanzados estándotados de un sistema de recirculación de angos y lamelas 2placas3.

6ambién existen >oculadoresGdecantadores que en ocasiones seemplean con adición de (idróxido cálcico o (idróxido sódico para regularel pJ y?o incrementar carga, como por e*emplo en los procesos de descarbonatación con la adición de cal por vía (;meda.!n cada caso se instala el más conveniente en razón de la carga y tipode materia a eliminar, así como en unción de las condiciones de espaciodisponibles.

B3 /lotación!sta técnica se emplea para la eliminación de determinado tipo desólidos capaces de >otar mediante la inyección de micro burbu*as deaire. La >otación puede considerarse como un procedimiento alternativoa la decantación que, en su caso, estará emplazado siempre antes de la:ltración.

3 /iltraciónLa etapa de :ltración es obligatoria en el pretratamiento del agua bruta,salvo en casos muy especiales cuando el agua captada tiene un -458#

in erior a $, y se mantiene constante a lo largo del aoculada pero no decantada se deberámantener una velocidad de :ltración de #G8& m$? (? m7 y será pre eribleusar :ltros de lec(os o capas m;ltiples, con el :n de evitar la sobrecargay rápida saturación de los :ltros y me*orar su rendimiento. !n cualquiercaso, y en lo que a velocidad de :ltración respecta, siempre se deberán

seguir las instrucciones del abricante.Los :ltros deberán estar dotados de un sistema de reparto de >u*o quegarantice un régimen de circulación lo más laminar posible, así comocon un sistema de aire a ba*a presión a contracorriente que acilite ellavado del material :ltrante.


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!n ocasiones, se emplea el agua de rec(azo de osmosis para (acer retrolavados con el :n de a(orrar agua en este servicio.!n general, para conocer las necesidades y composición delpretratamiento es aconse*able conocer cuál es el recuento de partículasy su distribución porcentual.

3 /iltración por cartuc,o .6ltración de seguridad0La :ltración por cartuc(o es el mínimo pretratamiento necesario parauna planta de membranas. !l poro nominal de los cartuc(os(abitualmente está comprendido entre 8 y # Nm nominales 2equivalentea unos 7& Nm absolutos3 para asegurar la protección de las membranasante la posibilidad de que el agua arrastre macropartículas ensuspensión.Los :ltros de cartuc(o son elementos de seguridad inmediatamenteanteriores a las membranas y no deben utilizarse para una eliminaciónsistemática de partículas en suspensión. Por tanto, a la salida deprocesos ísicoGquímicos previos a la :ltración por cartuc(os, las aguasdeben presentar una turbidez in erior a 8 = A y los valores de -458#obtenidos deben ser adecuados para las membranas usadas en

desalación3 Desin2ección

La desin ección del agua es un proceso destinado a reducir al máximo elposible atascamiento de las membranas por crecimientosmicrobiológicos. La desin ección se puede llevar a cabo por dosi:caciónde un oxidanteGdesin ectante químico 2cloro o sus derivadosnormalmente3 o mediante procedimientos ísicos como puede ser la

radiación ultravioleta. !ste ;ltimo sistema se puede utilizar cuando sedesea evitar la adición de oxidantes al agua.+omo se indicó anteriormente, cuando se emplean desin ectantes en elagua en sistemas con membranas sensibles a los oxidantes, se a


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agente oxidante alcance las membranas. !n estos casos, puede sernecesario repetir la desin ección en el pos tratamiento.

F3 Adsorción

!n el caso de que el agua contenga una concentración importante demateria orgánica, ya sea de origen natural o por contaminación, sepuede reducir por adsorción utilizando :ltros de carbón activo. 4ebetenerse presente que los lec(os de carbón activo, que también eliminae:cazmente el cloro libre, son susceptibles de albergar colonias demicroorganismos 2de di ícil desarraigo3 que provocarán problemas debioensuciamiento en las membranas de D5. !l dise


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-eg;n una regla undamental de la naturaleza, este sistema intentaráalcanzar el equilibrio, es decir, intentará alcanzar la mismaconcentración a ambos lados de la membrana. !l >u*o de agua desde lasolución más diluida (acia la más concentrada se detendrá cuando sealcance un equilibrio entre ambas concentraciones. La uerza queprovoca ese movimiento se conoce como presión osmótica y estárelacionada con la concentración de sales en el interior de ambassoluciones.La ósmosis inversa consiste en invertir este proceso aplicando unapresión superior a la presión osmótica correspondiente, en el lado de lasolución más concentrada. +on esto se consigue que la dirección del

>u*o del agua vaya del lado de la solución más concentrada a la soluciónmás diluida.

Con6guración de mem4ranas de osmosis in8ersa

La membrana de ósmosis inversa está estructurada y empaquetadacuidadosamente para su integración en las unidades de proceso. 6antoel soporte como el empaquetado tienen como ob*etivo maximizar el >u*ode agua a través de la membrana, minimizando el paso de sales. 1sí mismo, el empaquetado debe reducir las pérdidas de carga, así como


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evitar en lo posible lo que se conoce como polarización porconcentraciónQ, que se deriva de la acumulación de sales sobre lasuper:cie de la membrana. Dtro actor que se tiene en cuenta en eldiseu*os y alto paso desal.

+omercialmente se consideran cuatro con:guraciones básicas@O lato ? Marco*O Tu4ular*O /i4ra ,ueca*

O Arrollamiento en espiral*

Con6guración lato3Marco ? con6guración tu4ular

!stas con:guraciones corresponden a los inicios de la tecnología de laosmosis inversa. -on las con:guraciones que se consideraron en losprimeros momentos.1mbas presentan menor densidad de empaquetado de membrana, con

el consiguiente mayor coste económico, en comparación con las másmodernas con:guraciones de arrollamiento en espiral y :bra (ueca.

o obstante, este tipo de con:guraciones tienen aplicación en laindustria alimentaria, por e*emplo para la concentración de zumos de

ruta o en tratamiento de aguas residuales.La con guración Plato Marco56 que es la primera que se utilizó, usauna membrana plana que se coloca dentro de un marco, circular o

rectangular, que act;a de soporte. Las membranas se disponen a amboslados de un plato por el que se recoge el permeado producido.


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La con guración tu$ular representa una alternativa a la de plato ymarco.La membrana va alo*ada dentro de un tubo, normalmente de P +, quesoporta la presión. !l agua alimenta a la membrana por su interior y elpermeado se obtiene por la parte exterior de la misma de manera que eltubo, así dispuesto, produce 2 sudaQ3 el permeado por su exterior quese recoge en el ondo del recipiente en el que va dispuesto dic(o tubo.Con guración Fi$ra huecaLa :bra (ueca se produce con su propia estructura soporte. !stas :brasson tan inas como el tamau*o dentro de la ca*a de presión se reparte de orma radial, a través

del con*unto de :bras, de modo que el permeado penetra a través de lasparedes de la :bra y >uye por el (ueco recogiéndose a través delextremo opuesto de la ca*a de presión. !l agua que no (a pasado através de la membrana, arrastra las sales (acia la salida del concentradodispuesto en el extremo opuesto.


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este con*unto, se sellan mediante unos cordones o líneas de pegamentopara ormar un con*unto de varias capas a modo de sobreQ. !l extremoabierto 2no pegado3 está conectado con el tubo encargado de recoger elpermeado, alrededor del cual se arrolla el sobre para ormar la espiral.

Runto al sobre, se enrolla también una red plástica 2espaciador3, de modoque queden separadas las super:cies de membrana y se mantenga deese modo su:ciente espacio libre para el >u*o de agua de alimentación.!l elemento así constituido se completa con unas piezas plásticas en losextremos para evitar un posible e ecto telescópicoQ 2 telescopingQ3 yse cubre exteriormente con un recubrimiento a base de epoxyG:bra devidrio que asegura el con*unto.

!stos elementos se disponen en recipientes cilíndricos conocidos comocaHas de presión , capaces de soportar las elevadas presiones deoperación. La alimentación se sit;a en un extremo y >uye en paralelo ala dirección del tubo que recoge el permeado. Parte del agua >uye através de la membrana, recorre un camino espiral y es recogida en eltubo de permeado. !l agua que no pasa a través de la membrana circulaa lo largo del elemento paralelamente al tubo de permeado, arrastrando

las sales (acia la salida de concentrado situada en el extremo opuestode la ca*a de presión.!l permeado recogido en el tubo central puede extraerse por cualquierade los extremos seg;n necesidades del dise


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Las 2órmulas de la ósmosis in8ersa

Las siguientes órmulas comentadas ayudan a comprender losenómenos relacionados con la ósmosis inversa.

Modelo de solución di2usión

Las órmulas usadas en los cálculos de ósmosis inversa están basadasen el modelo de soluciónGdi usión a través de la membrana, en donde(abrá un paso de un >u*o de sales, Rs, y un >u*o de agua, RS.

La ecuación de di usión del >u*o de agua, o solvente, es la siguiente@

0 T 2U 2V3 W VX 3

4onde RS T Alu*o de agua en litros por metro cuadrado y por (ora.

1 T +oe:ciente de permeabilidad de la membrana en L?m 7?bar

VP T Presión di erencial transmembrana, bar.


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4onde@/ T +audal de alimentación, m $?(.

/ p T +audal de permeado, m $?(.

/ c T +audal de concentrado o rec(azo, m $?(.

c T +oncentración de soluto en la alimentación, Eg?m $

cp T +oncentración de soluto en el permeado, Eg?m $

cc T +oncentración de soluto en el concentrado o rec(azo, Eg?m $

!squema de balance de materia

/actor de con8ersión ? 2actor de concentración!l actor de conversión o recuperación 2 recoveryQ3, es el porcenta*e depermeado que se obtiene a partir de determinado caudal dealimentación.!s el cociente, expresado en tanto por ciento, entre el caudal depermeado y el caudal de aportación que llega a las membranas@

4ónde@

/ p T es caudal de permeado

/ T es caudal de alimentación.

/ c T es caudal de concentrado o rec(azo

La mayor conversión de un sistema implica, además, una mayorconcentración en la salmuera. !l actor de concentración de un sistema


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de ósmosis inversa está relacionado con el actor de conversiónmediante la órmula siguiente@

4onde@

A+ T actor de concentración.

Z T actor de conversión en tanto por uno.

Por e*emplo, un sistema de ósmosis inversa dise


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FLD-105D1n ótero@ que presenta a la vez propiedades ácidas y básicas.pE T G log E , siendo E , la constante del producto de solubilidad.

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