Estudio técnico-económico de una planta desaladora de agua de mar por ósmosis inversa

1 2. PROCESOS DE SEPARACION POR MEMBRANAS 2.1 ANTECEDENTES Y DEFINICIONES En es e pun o desc ibi emos el uso de los p ocesos de sepa ación que u ilizan memb anas; es o es impo an e debido al econocimien o de la ascendencia ecien e de los p ocesos de sepa ación basados en el uso de memb anas a escala indus ial. 2.1.1. VENTAJAS DE LA SEPARACIÓN POR MEMBRANAS. Todos los p ocesos de sepa ación po memb anas ienden a se bajos consumido es de ene gía en eo ía, no así en la p ác ica. Ope an median e un mecanismo di e en e a o os mé odos de sepa ación, po lo que p esen an un pe il único de o alezas y debilidades. En la mayo pa e de los casos ealizan la sepa ación a más bajo cos e, p opo cionan p oduc os más aliosos y conlle an menos e ec os secunda ios que los mé odos de sepa ación más iejos. La memb ana in e pone una nue a ase en e la alimen ación y el p oduc o, y con ola la ans e encia de masa en e ellos. Es un p oceso ciné ico, no de equilib io. En una sepa ación, la memb ana se á selec i a po que pe mi e el paso de algunos componen es mucho más ápidamen e que o os. Muchas memb anas son muy so is icadas en lo que hacen; po ejemplo, cada día se p oducen miles de oneladas de agua po able en muchas zonas cos e as median e el paso de agua de ma p esu izada a a és de una memb ana muy delgada que deja pasa el agua p ác icamen e lib e de sales disuel as. 2.1.2. ECUACIONES BÁSICAS. Las sus ancias se mue en a a és de las memb anas median e a ios mecanismos. Pa a las memb anas po osas, el lujo iscoso domina el p oceso. Pa a odas las memb anas, la di usión de Fick es impo an e, sob e odo en la pene ación de gas y en la ósmosis in e sa. 2 La ue za impulso a pa a el anspo e de Fick de una sus ancia es un g adien e del po encial químico: N i (kmol/ m 2 ) es la masa del componen e i anspo ado. D i ( m 2 / s ) es la di usi idad del componen e i. C ( kmol / m 3 ) es la concen ación. ∆A i ( J / kmol K ) es el po encial químico de la sus ancia que se di unde. X (m) es la dis ancia. En la mayo ía de los casos, los coe icien es de ac i idad es án p óximos a 1, y la p ime a ley de Fick se esc ibe como: Conside ando D i cons an e e independien e de C i , y que las concen aciones en las ases luidas es án en equilib io con la memb ana, la ley de Fick puede esc ibi se como: donde z es el espeso de la capa ac i a de la memb ana y C y C p son las concen aciones de la alimen ación y del il ado, espec i amen e. La concen ación de un componen e en la ase de memb ana se á ex emadamen e di e en e de su concen ación en la ase de luido aunque es én en equilib io. Si la ley de Hen y es aplicable, las concen aciones en las ases del luido y de la memb ana se elacionan median e: C i = S p i S ( kmol / m 3 Pa) es un ac o de p opo cionalidad especí ico pa a una memb ana y un pene an e. ( ) χ ∂ ∂ ⋅⋅−= RTAA CDN i ii / χ ∂ ∂ −= i ii C DN ( ) z C D z CC DN i p ii ∆ = − = 3 p i ( Pa ) es la p esión pa cial del componen e i. Si la memb ana y sus al ededo es inmedia os son iso é micos y si S es unción solamen e de la empe a u a, en onces : En es e caso D i se e ie e como la pe meabilidad, p i ( kmol / m s Pa ).La elocidad de paso del ma e ial a a és de una memb ana se e ie e como el lujo, con símbolo J i . J i es igual a N i en las ecuaciones dadas an e io men e. En gene al, J i iene dimensiones de elocidad (m /s ). Una conside ación impo an e es que la “bondad” de la sepa ación es casi independien e del espeso de la memb ana, z, y la elocidad del p oceso es in e samen e p opo cional a z, dando luga a que se p es e un mayo én asis en log a que la capa de sepa ación de la memb ana sea muy delgada. 2.1.3. TIPOS DE MEMBRANAS. Las memb anas pueden cons ui se de sólidos ísicos ( me al, ce ámica, e c.), películas homogéneas ( políme os, me al, e c.), sólidos he e ogéneos ( mezcla de políme os, id ios mezclados, e c.), soluciones ( usualmen e políme os ), es uc u as asimé icas y líquidos. Las memb anas de ce ámica son de g an impo ancia debido a que las ce ámicas mic opo osas son la p incipal ba e a en la sepa ación de UF 6 . Las películas homogéneas se ans o man en elemen os mic opo osos median e, po ejemplo, la dila ación. Las memb anas líquidas ep esen an una especialidad, an o adso bidas en capila es como emulsionadas, aunque encuen an una aplicación p ác ica pequeña. Las memb anas polimé icas dominan el campo de sepa ación po memb anas po que es án muy desa olladas y son muy compe i i as desde el pun o de is a económico y de compo amien o. Su o ma usual es la del ipo de ib as con huecos, o capila es o como lámina plana, inco po adas a un módulo g ande. ( ) p i ipp z DS N− ⋅ = 4 2.1.4. TIPO DE MÓDULOS. Un módulo se de ine como el elemen o más simple de la memb ana que puede u iliza se en la p ác ica; su diseño debe cumpli cinco obje i os p incipales: • Economía de ab icación. • El módulo debe p o ee de sopo e y cie es pa a man ene la in eg idad de la memb ana con a a e ías y ugas. • Debe desplega la co ien e de alimen ación pa a log a un ín imo con ac o con la memb ana. • Debe pe mi i la salida ácil del il ado. • Debe pe mi i la limpieza de la memb ana cuando sea necesa ia. Fib as huecas-capila es Las ib as huecas se e ie en a memb anas de diáme o muy pequeño, y los capila es son memb anas de diáme o más g ande usadas pa a sepa aciones de líquidos. Tubula Las memb anas ubula es se sopo an median e una asija a p esión usualmen e pe o ada o po osa. Todas uncionan con alimen ación po ubo la e al. Monolí icos Las memb anas de ce ámica son usualmen e monolí icas de capila es ubula es. Los amaños de los canales es án en el ango milimé ico. Po de inición es ic a, un monolí ico se con ie e en un módulo median e la conexión de acceso ios e minales y un medio de ecolección de il ado. Espi al La memb ana de lámina plana puede adap a se a un módulo ba a o y compac o median e en ollado espi al. Es á hecho con un diáme o g ande, de unos 400 mm, que u iliza muchas láminas. Se u iliza pa a ósmosis in e sa y ul a il ación. 5 La siguien e igu a nos mues a un módulo en ollado espi al usado en muchos p ocesos de memb ana: FIGURA 1. MODULO ENROLLADO ESPIRAL 2.1.5. ECONOMÍA. Los aspec os económicos de cada p oceso de memb anas son dis in os; sin emba go, hay un concep o a sub aya que es casi uni e sal. Lo que odos los p ocesos de memb ana ienen en común es un disposi i o de memb ana, que iene una economía ca ac e ís ica de cos e de escala = ( á ea ) a , así como pe i é icos del equipo y sopo e de la memb ana con una economía de cos o de escala = s ( amaño) b , donde y s son cons an es empí icas y a>b pa a odo el equipo. La siguien e igu a es un esquema ca ac e ís ico del balance en e el á ea de la memb ana y el equipo auxilia pa a una plan a pa icula . 6 GRÁFICO DE ECONOMÍA 2.2 ELECTRODIALISIS 2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. La elec odiálisis (ED) es un p oceso de sepa ación de memb ana en el cual las especies iónicas se sepa an del agua, mac osolu os y odos los solu os sin ca ga. Los iones son inducidos a mo e se po un po encial iónico, y la sepa ación se acili a median e memb anas de in e cambio iónico. Las memb anas son al amen e selec i as, pe mi iendo el paso de aniones o ca iones y muy poca can idad de o os. El p incipio de la ED se mues a en la siguien e igu a. FIGURA 2. DIAGRAMA ESQUEMATICO DE LA ELECTRODIALISIS La solución de la alimen ación que con iene iones en a en un compa imen o cuyas pa edes son memb anas de in e cambio ca iónico y de in e cambio aniónico. Si la memb ana de in e cambio aniónico es a en la di ección del ánodo, como se mues a en el compa imen o in e medio de alimen ación, los aniones pueden pasa a a és de esa memb ana en espues a a un po encial eléc ico. Los ca iones pueden mo e se asimismo hacia el cá odo. Los iones llegan a los compa imen os adyacen es; sin emba go, su p og eso adicional hacia los elec odos se in e umpe po una memb ana que iene la misma ca ga eléc ica que el ión. Los dos compa imen os de alimen ación a la 7 izquie da y de echa del compa imen o cen al son de concen ado. Los iones que en an a es os dos compa imen os, an o de alimen ación o los que pasan a a és de la memb ana, son e enidos po una memb ana de igual ca ga, o po la FEM ( ue za elec omo iz) que maneja la ope ación. La Figu a mues a dos celdas (cua o memb anas) en e ánodo y cá odo. Pa a una aplicación indus ial, un apilado de memb anas puede es a compues o de cien os de celdas, donde los iones mó iles es án siendo con inuamen e ago ados y concen ados. Muchos p ocesos a ines usan memb anas ca gadas y/o FEM. La disociación del agua po elec odiálisis (descomposición del agua), la diálisis de di usión, la diálisis de Donnan y la elec ólisis son p ocesos elacionados. La elec ólisis (clo o-sosa) es un p oceso de eno me impo ancia, la mayo ía del cual se p ocesa a a és de memb anas muy especiales. 2.2.2. EJEMPLOS PRINCIPALES. La elec odiálisis iene su mayo uso en la ex acción de sales a pa i de agua salob e, donde la salinidad de la alimen ación es á al ededo de 0,05-0,5 po 100. Pa a la p oducción de agua de al a pu eza, la ED puede, de o ma económica, educi los ni eles de solu o a ni eles ex emadamen e bajos como un p oceso híb ido en combinación con un lecho de in e cambio iónico. La ED no esul a económica pa a la p oducción de agua po able a pa i de agua de ma . Pa adójicamen e, ambién se usa pa a la concen ación del agua de ma desde 3,5 a 20 po 100 de sal. La concen ación de iones mono alen es y la ex acción selec i a de iones bi alen es a pa i del agua de ma emplea memb anas especiales. Es e p oceso es único en Japón, donde po ley se usa pa a p oduci esencialmen e oda la sal de mesa domés ica. La ED es ampliamen e u ilizada en sue os, donde el p oduc o desalado es un adi i o ú il en alimen ación, especialmen e pa a alimen o de los niños. Muchos p ocesos elacionados con la ED se lle an a cabo a pequeña escala o en aplicaciones únicas. La elec odiálisis puede deci se que ealiza bien lo siguien e: sepa a elec oli os de no elec oli os y concen a elec oli os a al os ni eles. Es o puede hace lo incluso cuando el pH es muy bajo. La ED no hace bien: la ex acción de las úl imas azas de sal (aunque el p oceso híb ido, elec odionización, es una excepción), abaja a un pH al o, ole a su ac an es o abaja bajo condiciones donde 8 los lími es de solubilidad pueden es a excedidos. El ión hid oxilo y especialmen e el ión hid ógeno il an ácilmen e a ambos ipos de memb ana ED. Po eso, los p ocesos que gene an un g adien e de pH a a és de una memb ana son limi ados en su alcance. La descomposición del agua, un p oceso muy a ín, es ú il pa a la econs i ución de un ácido y una base a pa i de una sal. Se usa pa a educi sales p oducidas du an e la neu alización. 2.2.3. MEMBRANAS. Las memb anas de in e cambio iónico son geles muy hinchados que con ienen políme os con una ca ga iónica ija. En los in e s icios del políme o es án los con aiones mó iles. Un diag ama esquemá ico de una memb ana de in e cambio iónico se mues a en la FIGURA 3. FIGURA 3. DIAGRAMA ESQUEMATICO DE UNA MEMBRANA DE INTERCAMBIO CATIONICO LA FIGURA es un diag ama esquemá ico de una memb ana de in e cambio ca iónico. Las líneas cu adas pa alelas ep esen an la ma iz compues a de un políme o iónico enlazado ans e salmen e. Se mues an en la ma iz polimé ica las ca gas nega i as ijas del políme o, comúnmen e de g upos sul ona o. Los espacios en e la ma iz polimé ica son los in e s icios hinchados de agua. Los iones posi i os son mó iles en es a ase, pe o los nega i os son epelidos po la ca ga nega i a de las ca gas ijas del políme o. Además de la al a selec i idad de il ado, la memb ana debe ene baja esis encia eléc ica. Eso signi ica que es conduc o a pa a las ca gas opues as y no o ece es icción a su paso. También se equie e su es abilidad ísica y química. Las memb anas deben se mecánicamen e ue es y obus as, no deben hincha se ni con ae se ap eciablemen e con los cambios de la o aleza iónica y no deben a uga se o de o ma se debido a a iaciones de empe a u a. En el cu so de uso no mal, las 9 memb anas pueden encon a una gama de pH, po lo que deben se es ables pa a alo es de pH comp endidos en 0<pH<14 y en p esencia de oxidan es. La op imización de una memb ana de in e cambio iónico implica impo an es equilib ios. Las p opiedades mecánicas mejo an con la densidad de en ec uzamien o ans e sal, pe o es o hace que aumen e su esis encia eléc ica. La al a concen ación de ca gas ijas a o ece la baja esis encia eléc ica y la al a selec i idad, pe o es o inc emen a la de o mación y de aquí su es abilidad mecánica se educe. Los in es igado es de memb anas a an de combina la cadena p incipal polimé ica es able con los g upos uncionales iónicos es ables. Los políme os son usualmen e hid ó obos e insolubles. El polies i eno es el políme o más usado y el polie ileno y el polisul a o encuen an aplicaciones limi adas. La mayo pa e de las memb anas de in e cambio iónico come ciales son homogéneas, p oducidas median e polime ización de monóme os uncionales y agen es de en ec uzamien o, o po modi icación química de los políme os. Se han p epa ado muchas memb anas he e ogéneas po usión y p esión de una mezcla de esina de in e cambio iónico y un políme o no uncional, o median e la solución o dispe sión de esinas uncionales y de un sopo e en un sol en e y su undición en una memb ana. Se han hecho memb anas mic ohe e ogéneas median e polime ización po bloque e inje o. Ninguna memb ana y ningún conjun o de p opiedades de memb anas ienen aplicación uni e sal. Los ab ican es que p es an se icio a múl iples aplicaciones ienen una a iedad de memb anas come ciales. Una i ma lis a 20 memb anas di e en es que ienen un amplio espec o de p opiedades. 2.2.4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. La FIGURA 4 o ece una is a esquemá ica de una pa eja de celdas ED, mos ando el pe il de concen ación salina. 16 salinidad, ue on de $1.210.000 pa a odo el equipamien o del p oceso, incluyendo bombas, memb anas ins umen ación, e c. La edi icación y p epa ación del si io supuso un cos e adicional de $600.000. La base del edi icio es de 300 m 2 . Po ejemplo, pa a plan as po encima del ni el umb al de ce ca de 40 m 3 /día, los cos es de equipamien o del p oceso se escalan usualmen e de acue do con un exponen e 0.7,no demasiado di e en e de o os equipamien os de p ocesos. Sob e es a base, el equipamien o del p oceso (excluyendo la edi icación) pa a una plan a de 2000 m 3 /día end á un cos e es imado de $665.000 en 1993. El componen e de los cos os de ope ación más g ande y el más al amen e a iable lo cons i uyen los in e eses pa a amo iza el capi al. Muchas i mas indus iales usan in e eses sob e el capi al supe io es al 30 po 100. Algunos municipios asignan g andes pe íodos de amo ización y bajos in e eses, e lejando sus cos os de capi al. Incluyendo a los edi icios y a la p epa ación del si io, el ango de cos es de capi al asignables a 1000 m 3 de p oduc o es de $90 a $350. Sob e la base de 1000 m 3 de agua p oduc o, los elemen os de cos os de ope ación (según mues a la Tabla siguien e) puede an icipa se que sean: $66 Cos o de cambio de memb ana (suponiendo 7 años de ida) 32 Po encia de la plan a 16 Fil os y eac i os de p e a amien o 11 Mano de ob a 8 Man enimien o $133 To al Tabla. Cos es de ope ación de elec odiálisis Es os elemen os son al amen e especí icos del si io. El cos e de po encia es bajo po que la salinidad ex aída median e la plan a seleccionada es baja. La calidad del agua de alimen ación, su salinidad, u bidez y concen ación de solu os iónicos p oblemá icos 17 y de solu os ensucian es son a iables de g an impo ancia en el p e a amien o y en la con e sión. 1. CONSIDERACIONES SOBRE EL AGUA 3.1. TEMPERATURA El da o más impo an e pa a pode p edeci co ec amen e la p esión de ope ación de diseño de una plan a de ósmosis in e sa es la empe a u a. Es o se debe a que según aumen a la empe a u a, el agua puede pe mea a a és de la memb ana ácilmen e. La p esión de ope ación disminuye un 4% po cada g ado cen íg ado que aumen a la empe a u a. Como puede e se en la FIG 7, una equi ocación de a ios g ados cen íg ados esul a ía en un e o eno me en la selección de la bomba del p oceso y en el diseño gene al de la plan a de ósmosis. FIGURA 7. EFECTO DE LA TEMPERATURA DEL AGUA SOBRE LA PRESION No lo podemos ecalca lo su icien e: el da o más impo an e pa a pode p edeci co ec amen e la p esión de ope ación y el diseño de una plan a de ósmosis in e sa es la empe a u a. 3.2. CLORACION DE LA FUENTE DE AGUA 18 El ab ican e de memb anas iene que sabe si el agua es de ío (supe icial) y nunca ha sido clo ada, o si es municipal y ha sido clo ada. Es o es undamen al po que la clo ación de agua o ma de i ados del clo o y o os oxidan es secunda ios que se e i an muy di ícilmen e y a acan a odas las memb anas de poliamida. EL FACTOR DETERMINANTE DEL DISEÑO PUEDE SER LA TENDENCIA INCRUSTANTE DEL AGUA Muchas impu ezas, al concen a se en el echazo, pueden causa p oblemas de inc us ación si el diseño no se e ec úa co ec amen e. Po es o, es indispensable sabe el con enido en el agua de los siguien es iones: • CALCIO (Ca) Es e mine al se puede c is aliza al combina se con los iones de sul a o y ca bona o y o ma inc us aciones sob e las memb anas. Dichas inc us aciones se e i an ácilmen e, pe o una ez o madas son enaces, y di íciles (a menudo imposibles) de emo e . • MAGNESIO (Mg) El magnesio iene un compo amien o simila al del calcio, pe o es un poco más soluble. Calcio y magnesio en conjun o, cons i uyen la du eza del agua. • CARBONATO (CO 3 ) En aguas muy alcalinas (pH 8.3), es undamen al de e mina la can idad de ca bona o en el agua, po qué según la ósmosis a concen ando el agua de alimen ación, los ca bona os eaccionan y combinan, el calcio con el magnesio y o man ca bona os de calcio y magnesio, los cuales se pegan a la memb ana como inc us aciones du as. La o mación de es as inc us aciones se e i a inyec ando ácido (no malmen e ácido sul ú ico) al agua de alimen ación. El ácido eacciona con los ca bona os y los con ie e en sul a os. Los bica bona os, si p ecipi an, son blandos y se e i an ácilmen e. Po es o, es impo an e que las aguas que con engan ca bona os no se alimen en a las plan as de ósmosis 19 in e sa sin que p ime o hayan sido dosi icadas con ácido, o con uno de los nue os poliac ila os, políme os que e i an la o mación de depósi os de ca bona o cálcico. MINIMIZAR LA TURBIDEZ DEL AGUA CON LA NATURALEZA COMO ALIADA Exis en plan as, en Méjico y A gen ina, que abajan con agua que alimen an di ec amen e de un pozo salob e a la plan a de O.I., sin p e a amien o p e io ninguno. Lo más in e esan e es que no sólo lo hacen así, sino que han ope ado exi osamen e de es a mane a po muchos años. El sec e o es que el agua es c is alina al ob ene se de un buen pozo y no necesi a il ación. También ayuda que el agua no es al amen e inc us an e, y ampoco a an de ex ae demasiada agua como p oduc o y poca como concen ado. De hecho, unciona, po que en es as plan as, se u iliza la O.I. pa a hace lo que puede hace mejo - e i a sales disuel as. Si noso os dispusiésemos de agua dulce, c is alina, lib e de sales inc us an es y de ma e ia coloidal, no necesi a ía ósmosis. El sec e o es sabe usa la ósmosis pa a hace solamen e lo que és a puede hace más e icien emen e-desala agua. El con lic o con la ealidad p ác ica en la indus ia de a amien o de agua se o igina po el hecho de que la ósmosis emue e odo ipo de o gánicos, no signi ica que se debe alimen a a la plan a de ósmosis un agua sin p e a a que con enga odo ipo de impu ezas y de ma e ia en suspensión. Si su uen e es supe icial (lago, ío, canal o ma ), y no se le da un pe a amien o adecuado al agua an es de la alimen ación a la ósmosis, hay una g an p obabilidad de que la limpieza de las memb anas de ósmosis se uel a una labo cos osa, y se aco e la ida de las memb anas. Lo an e io , no impide que con buen p e a amien o, no se le pueda alimen a a la ósmosis has a agua de cloaca, lo que se hace en es g andes plan as, en los Es ados Unidos: O ange Coun y que se puso en ma cha en 1979, O ay y Den e . El sec e o es sabe como hace lo sin en a en di icul ades mayo es. POR DONDE EMPEZAR P ime o, debe ob ene se una buena mues a ep esen a i a del agua a a a . Cuan o más iable y ep esen a i a sea su mues a de agua, más p edecibles y segu os an a se los esul ados de ope ación. Si se iene un pozo debemos bombea lo du an e 20 a ios días an es de oma la mues a. Si es una oma abie a, se debe oma la mues a a la p o undidad y condiciones de ubicación y/o ma ea p oyec adas pa a su oma abie a. En la selección del p oceso de pu i icación, el ac o undamen al es el ipo de sales y con aminan es disuel os en el agua que enemos disponible pa a a a . Con el in de es ablece los pa áme os de e aluación del p oceso, ealiza emos análisis iables de una mues a ep esen a i a del agua que a a alimen a la plan a de O.I.. Se ecomienda que dichos análisis los ealice un buen labo a o io especializado de amo. Es e análisis del agua debe conside a los siguien es ac o es. AVISO IMPORTANTE : Si se sospecha que las memb anas es án inc us adas con ca bona os debido a una alla en la dosi icación de ácido o po o o mo i o, no se puede pone a unciona la bomba de ácido, en caso con a io la inc us ación de ca bona o en la supe icie de las memb anas al eacciona con ácido sul ú ico se a a con e i en sul a o. Se a a pa a la plan a y enjuaga las memb anas con la solución de ácido o gánico ecomendada po el ab ican e y así se e i an los ca bona os como ci a os. Es e p oblema no ocu e en plan as que dosi iquen ácido mu iá ico en ez de ácido sul ú ico pa a con ola el pH del agua de alimen ación a la ósmosis, pe o es o son casos excepcionales ya que no malmen e se dosi ica sul ú ico. BICARBONATO (HCO 3 ) Las aguas na u ales en acuí e os ubicados en zona de caliza suelen ene un al o con enido de ca bona o y de bica bona o. Cuando se dosi ica ácido sul ú ico, pa e de los bica bona os en el agua se con ie en en sul a os y dióxido de ca bono. SULFATOS (SO4) El ni el de sul a os del agua, jun amen e con el calcio y el magnesio, es no malmen e ac o limi an e de la ecupe ación que se puede ob ene en la plan a de osmosis sin inc us a las memb anas. La azón es que como acaba de e se los ca bona os, siemp e se pueden e i a con ácido o gánico o mu iá ico. No es así con los 21 sul a os. La inc us ación con sul a os es muy enaz y se emue e despacio y di ícilmen e. Pa a e i a es as inc us aciones se u ilizan adi i os como el hexame a os a o de sodio. Es os adi i os in e ie en con la o mación de c is ales de sul a os y, po lo an o, pe mi en ope a has a dos eces el lími e de sa u ación de los sul a os sin su i p ecipi ación. Exis en nue os p oduc os en el me cado ales como Flocon 100 y o os simila es ab icados po B.F. Good ich, Nalco y Calgon. Es os nue os p oduc os pe mi en ope a a ni eles de sul a os en la salmue a supe io es a los que pe mi e el hexame a os a o. En el caso de uso de memb anas de poliamida con aguas de cie o ipo de análisis, la adición de es os inhibido es puede hace innecesa io la dosi icación de ácido. En A gen ina se diseñan las plan as de al mane a que no excedan el lími e de p ecipi ación de sul a o de calcio, y an i-inc us an e se u iliza como segu idad adicional. En el No e de Méjico, las aguas son an sul a adas que muy pocas plan as pueden pe mi i se ese lujo. Po es o casi odas ope an po encima del lími e de sa u ación del sul a o de calcio. Que emos en a iza que la ope ación de plan as de ósmosis in e sa con concen aciones de sul a o de calcio y la salmue a po encima de su lími e de sa u ación (dosi icando an i-inc us an e con inuamen e) no solo es ac ible, sino que se ha p ac icado con g an éxi o en docenas de plan as en el No e de Méjico, en Chile y en España. Al mismo iempo, ecalcamos que es e ipo de ope ación no pe mi e descuidos en la dosi icación o calidad del an i-inc us an e. Si no se dosi ica an i-inc us an e esco, o del ipo no suscep ible a en ejece se, con inuamen e, las ul imas memb anas del sis ema, en é minos de pocas ho as, se pueden con e i en unas columnas pe i icadas muy cos osas. Como los sul a os son sumamen e insolubles, una ez inc us adas las memb anas con sul a os, emo e es o es un p oceso muy len o. Como única posibilidad se pueden emo e ci culando pe meado o agua des ilada po las memb anas po a ias semanas has a que poco a poco se disuel an las sales. SÍLICE (SIO2) 22 El agua, como sol en e uni e sal a disol iendo poco a poco las ocas del acuí e o en donde se encuen a. Los acuí e os an iguos o mados en ocas silíceas ienden a disol e la ma iz i da aguas con al o con enido en sílice. La p esencia de al o ni el di sílice en agua, al con a io del amoniaco y ni a o, implica que enemos una agua mine al an igua, ósil y p obablemen e muy baja en con aminación bac e iana. En hecho de sabe que enemos un agua ósil y mine al no es g an consuelo sino que emos bebe la y lo que p e endemos es usa la pa a un p oceso indus ial. La sílice es el enemigo nume o uno de los p ocesos indus iales ya que ocasiona odo ipo de p oblemas en calde as, álabes de u bina, p ocesos de pin u a y aguas ul apu as pa a enjuaga mic oci cui os. La sílice ambién es un p oblema po encial pa a la osmosis, ya que si la plan a de osmosis no se daña con cuidado, según se a concen ando la sílice, se puede polime iza y o ma depósi os gela inosos en las ul imas memb anas del equipo. Se conside a que hay dos ipos undamen ales de sílice: la coloidal y la eac i a o iónica. La sílice coloidal a ec a poco a las memb anas de osmosis in e sa del ipo espi al, ya que es a en a po un lado y sale con el echazo siemp e que se man engan los limi es de caudal y elocidades mínimos. En las memb anas del ipo espi al, cualquie sílice coloidal que quedase sedimen ada se puede e i a con un simple la ado con de e gen e os a ado. El o o ipo de sílice, la eac i a, puede o ma inc us aciones di íciles de la a cuando su concen ación en la salmue a excede de 110 mg/l a 25 º C y exis e un ni el ele ado en el agua de iones hie o o aluminio con los que o ma compues os del ipo silicoalumina os. En ausencia de es os iones la concen ación puede excede en las memb anas ipo espi al has a 220mg/l (25 ºC ) sin p oblemas . pa a e i a inc us aciones de sílice con iene cuida los caudales de echazo, man ene los al os, y ba e la salmue a del sis ema e ec uando un enjuague de cinco minu os, cada día, y cada ez que pa emos la plan a. 23 FIGURA 8. SATURACION DE SILICE EN AGUA SEGÚN PH Y TEMPERATUTA Hacemos no a , que como indica la g a ica an e io , el p ecalen amien o del agua a 45 º C hace posible ope a con 240 ppm de sílice en la salmue a sin ene que dosi ica an i-inc us an es especiales , ya que a es a empe a u a, el limi e de p ecipi ación de la sílice es dos eces mas al o que a 25 ºC. Las memb anas de TFC pe mi en ope a con inuamen e a 45 ºC. Sin emba go, no se ecomienda ope a po encima de 45 ºC po dos azones: 1. po encima es a empe a u a, los plás ico u ilizados en la ab icación de los elemen os se ponen muy blandos y puede habe de o mación plás ica de los componen es de los ca uchos de osmosis in e sa a las al as p esiones que abaja la osmosis. 2. La química de la sílice, en la écnica de la ósmosis con memb anas espi al es a basada en que aunque el agua que en a se concen a, es a sale an es de que engan iempo de p ecipi a y eacciona los componen es. ESTRONCIO (SR) Sul a o o Ca bona o de es oncio son muy insolubles y la expe iencia es que pueden c ea p oblemas de inc us ación en las memb anas de ósmosis ipo ib a hueca, aun en can idades de 6 mg/l. El p oblema del es oncio es que con el lujo lamina y pun os mue os hid áulicos de las memb anas de ib a hueca, es e elemen o puede o ma núcleos de c is alización y hace que se p ecipi en las demás sales sob esa u adas que aca ea el concen ado de ósmosis ( sul a os, ca bona os). Si hay es oncio en el agua en can idades ap eciables, se les ecomienda lo siguien e: - Limi a la ecupe ación de la plan a 24 - Si no se puede hace lo an e io , po que el agua a a a es ca a o escasa, se ecomienda conside a memb anas del ipo espi al pa a ba e el es oncio con lujos u bulen os. - En odos los casos, se debe ce cio a de que el hexame a os a o es é siemp e esco. BARIO( Ba). El sul a o o ca bona o de Ba io es aún más insoluble que el de es oncio. Se sa u a a concen aciones del o den de 0,1 mg/l, y o man núcleos de c is alizaciones que inducen la p ecipi ación de o os compues os en el agua, y se deben segui las mismas ecomendaciones que se hicie on pa a el es oncio. ÁCIDO SULFHÍDRICO (H 2 S) Es e gas a eces se encuen a en solución en pozos de agua. No p esen a g an p oblema pa a las memb anas de ósmosis si se man iene odo el sis ema sin con ac o con el ai e. En con ac o con el ai e, el ácido sul híd ico o ma azu e coloidal, el cual es di ícil de e i a de las memb anas. Se ecomienda no in en a qui a el ácido sul híd ico, sino sella odo el sis ema p e is o a la ósmosis pa a elimina in il ación de ai e y así e i a que es e gas se oxide y o me azu e. El ácido sul híd ico ac úa como p ese a i o de las memb anas de poliamida y puede ala ga su ida conside ablemen e. OXIDANTES. Los oxidan es, a la la ga, dañan a odas las memb anas de ósmosis in e sa. Es sumamen e impo an e de e mina si el agua de alimen ación ha sido clo ada. Si es a agua ha sido clo ada, puede con ene clo aminas y o os oxidan es secunda ios, que pueden daña a sus memb anas. Po azones de oxidación del hie o y del ácido sul híd ico, se debe e i a ae ación p e ia an es de la ósmosis. Además, se debe con ola cuidadosamen e si hay clo o lib e p esen e en el ácido mu iá ico, dado que és e daña á las memb anas, si son de ipo poliamídico, TFC. 3.3. CLORUROS.(Cl) 25 El ión clo u o es uno de los más pequeños y po consiguien e de los más di íciles de echaza po ósmosis in e sa. El ión clo u o no se debe con undi con el clo o lib e que puede ae el agua, sob e odo la municipal. El ión clo u o no es dañino pa a las memb anas, mien as que el clo o lib e sí lo puede se . 3.4. FLUOR.(F) Al igual que el clo u o, el ión luo u o es un ión pequeño y di ícil de echaza . EL luo u o en pequeñas can idades ( 1,0 mg/l) es bueno pa a e i a ca ies den ales, mien as que si su concen ación excede 1,5 mg/l puede enneg ece el esmal e de los dien es a las pe sonas que consumen es a agua al a en luo u o. Si el luo u o es á p esen e en concen aciones mayo es que 1,8 mg/l y se bebe el agua du an e muchos años, hay una al a p obabilidad de que se p oduzca agilidad den al y ósea, llegando a p oduci se ac u as espon áneas. La ósmosis echaza has a el 99 % del ión luo u o. 3.5. PH El pH es simplemen e una indicación de la acidez o alcalinidad na u al del agua. Aguas con al o pH son inc us an es. Las aguas con muy bajo pH son co osi as. Exis en dos azones pa a cuida el pH. Las aguas con mucha du eza de ca bona o de calcio equie en que se baje pH con ácido, pa a e i a que las memb anas se inc us en con ca bona os, a medida que es os se concen an en la salmue a. El e ec o de acidi ica el agua pa a lle a la desde condiciones no malmen e inc us an es has a condiciones lige amen e co osi as se log a dosi icando una can idad su icien e de ácido que baje el pH a al ededo de 6,5, lo que no malmen e es su icien e pa a las memb anas de poliamida como la TFC. En el caso de ene memb anas de ace a o de celulosa, se equie e una can idad adicional de ácido pa a minimiza el p oblema de hid ólisis. En el caso especí ico de que se u ilice memb anas de ace a o de celulosa, es ecomendable dosi ica el agua con una can idad adicional de ácido pa a baja el pH 5,6 y, así e a da la hid ólisis de las memb anas y ex ende su ida ú il. La can idad de ácido pa a cada caso y el pH óp imo de ope ación pueden se ácilmen e calculados po el dis ibuido de memb anas. 32 En el apa a o de la ilus ación an e io , al medi la di e encia de al u a de las columnas podemos de e mina la p esión ne a de abajo. La p esión ne a de abajo (P ne ) es la p esión hid os á ica o al (P o ) menos la con ap es ación eje cida po la p esión osmó ica π. Es a p esión osmó ica es la ue za que enemos que ence pa a que haya caudal de agua pu a, al como lo de inimos en el caso an e io . En un sis ema de la ida eal, pa a ob ene p esión ne a de abajo, ambién enemos que ene en cuen a y sus ae la p esión di e encial DELTA P (DP) que ocu e en el sis ema po la icción del agua en codos, ube ías memb anas y po ensuciamien o. Es o se puede exp esa como: ECUACION 1. PRESION NETA DE TRABAJO P ne = ( P o – DP -π ) LA PRESION DE TRABAJO DEPENDE DE LA PRESION OSMOTICA Con el in de de e mina si la ósmosis in e sa es o no un p oceso ac ible pa a la sepa ación de sólidos disuel os en líquidos, es necesa io sabe la p esión osmó ica de la solución que se a a sepa a . La p esión osmó ica de muchas soluciones ya se ha de e minado expe imen almen e. 33 FIGURA 13. DEFINICION PRACTICA DE LA PRESION NETA DE TRABAJO Po ejemplo, la p esión osmó ica de un agua salob e ípica de no e de Méjico con 3000 SDT es del o den de 30 PSI, lo cual hace la ósmosis muy en able, incluso a p esiones bajas de ope ación del o den de 200 a 300PSI. La p esión osmó ica del agua de ma es de ap oximadamen e 400 PSI. Es o signi ica que una plan a de agua de ma iene que ope a como mínimo a 600 PSI pa a ence la p esión osmó ica y ene una p oduc i idad acep able, y con más ecuencia ope a a 800-1000 PSI pa a log a se aún más en able. 4.1.5. PASO DE AGUA A TRAVES DE LA MEMBRANA Como ya imos expe imen almen e, el paso de agua a a és de la memb ana, (Q a ) es una unción de la p esión ne a aplicada, P ne . Si doblamos la p esión ne a doblamos la p oduc i idad de la plan a. También puede se muy in e esan e conside a lo que ya sabemos in ui i amen e: el hecho de que si ins alamos más memb anas en el apa a o, po ejemplo, si doblamos el á ea supe icial de memb ana (a), en onces podemos dobla el caudal de agua (Q a ) a una p esión cons an e. Es o se ilus a con el esquema de la FIGURA 14. En el caso que se ilus a, al dobla el á ea supe icial ins alada de memb ana se dobla el caudal de p oduc o. La aplicación p ác ica de es e caso es que si po una azón u o a la plan a de ósmosis no puede da el caudal eque ido, siemp e se puede conside a la ins alación de supe icie adicional de memb anas pa a inc emen a el 34 caudal de pe meado. FIGURA 14. DOBLAR EL AREA DE MEMBRANAS DOBLA LA PRODUCTIVIDAD También, debemos ene en cuen a que si doblamos el á ea supe icial ins alada de memb anas, pe o man enemos el lujo de p oduc o cons an e, la p esión eque ida se disminui á a la MITAD. Es e caso es ambién muy in e esan e desde el pun o de is a p ác ico, po que como e emos después, es una o ma de baja la p esión de ope ación. Po consiguien e, podemos exp esa ma emá icamen e la ecuación que egula el caudal de agua a a és de un apa a o de memb anas de ósmosis in e sa y se de ine como: ECUACION 2. FLUJO DE AGUA Q a = A x a x (P o – DP - π ) La exp esión en e pa én esis ya la conocemos, es la ecuación ne a de abajo de las memb anas, que de inimos en la ECUACION 1. La cons an e A es la cons an e de pe meabilidad de agua de la memb ana y es unción del ipo de políme o que se u iliza en su ab icación y del g ueso de la memb ana. Mien as más delgada sea la memb ana, mayo es el alo de A. Lo que nos dice la ecuación es que: la p oduc i idad de una plan a de ósmosis in e sa es unción di ec a de la p esión ne a aplicada y del á ea supe icial ins alada de memb anas. 4.2. CRITERIOS DE COMPARACION Y SELECCIÓN DEL PROCESO DE OSMOSIS INVERSA 4.2.1. FACTORES DE EVALUACION DE LA OSMOSIS INVERSA CONTRA OTROS PROCESOS La ósmosis in e sa, no es necesa iamen e la solución pa a odos los p oblemas de desalación, pe o puede ene muchas en ajas sob e o os p ocesos. Algunos de es os aspec os se a an a con inuación: • FLEXIBILIDAD DEL PROCESO DE OSMOSIS La g an en aja de la ósmosis sob e o as ecnologías como el in e cambio iónico y la elec odiálisis e e sible, es que a un cos e p ác icamen e cons an e, la ósmosis puede emo e has a el 99.5% de las sales que le llegan, sin a ec a le mucho 35 que el agua se ome más salob e de lo que se conside ó en el diseño. Pa a ilus a es o, podemos ela a un caso: una plan a de ósmosis en Mexicali, Méjico, o iginalmen e ue diseñada pa a alimen a agua po abilizada a unos apa a os indus iales pa a p oduci hielo, pa iendo de agua de ío con un p omedio de 800 ppm de sales. El p oceso equie e agua con 200 ppm SDT. Pos e io men e, se io la necesidad de cambia la uen e y se comenzó a u iliza agua de un pozo que explo a el acuí e o salado de la zona. La salinidad del agua se cuad iplicó a 3200 ppm de sales. El e ec o de es e cambio epe cu e como sigue según el p oceso que uno haya seleccionado: CALIDAD PRODUCTO Osmosis in e sa PROCESO In e cambio Iónico Elec odiálisis ANTES (800 PPM) 30 PPM 0 PPM 200 PPM DESPUES (3200 PPM) 120 PPM 0 PPM 200 PPM AUMENTO en P +50 PSI ---- ---- AUMENTO en kWh/m 3 +0.3 +0.3 +2.3 INCREMENTO REACTIVOS ---- ---- ---- EUROS/m 3 0.02 4.00 0.02 • LA HIPERFILTRACIÓN AVALA LA PUREZA DEL PRODUCTO O a en aja de la ósmosis sob e los demás p ocesos, es que solamen e es a emue e p ác icamen e el 100% de odos los i us y bac e ias pa ógenas que se encuen en en la alimen ación. Po eso, la ósmosis ha sido an acep ada a escala mundial pa a po abiliza aguas con aminadas, incluso aguas de desecho. • AHORRO DE ENERGIA Cuando se e alúa la ósmosis con a los p ocesos de e apo ación, hay que ene en cuen a que la ósmosis de agua salob e u ilizando memb anas de baja p esión log a ene un consumo de ene gía de 1 a 1.5 kWh po m 3 y la ósmosis de agua de ma con ecupe ación de ene gía, iene un consumo de ene gía eléc ica de 4 a 5 kWh po m 3 . 36 Sin emba go, la e apo ación iene un consumo de ene gía o al de unos 15 kWh po m 3 de p oduc o. • COSTE DE INVERSION COMPETITIVO El cos e especí ico (po me o cúbico p oducido po día) de las memb anas de ósmosis in e sa de agua de ma , en é minos eales, a disminuido a azón de 15% po año du an e los úl imos diez años. El cos e especí ico de las memb anas de agua salob e ha disminuido conside ablemen e desde 1978. Es o epe cu e en cos es más a ac i os; no sólo en una educción en el cos e de in e sión de las plan as de ósmosis in e sa, sino ambién en el cos e de eposición de memb anas se ha hecho más accesible. En gene al, hoy día, una plan a po abilizado a de agua po p oceso de e apo ación esul a en e un 50% y un 200% más ca a que una plan a de ósmosis in e sa y se jus i ica solamen e en luga es donde la ene gía eléc ica sea cos osa y en el caso especí ico de que se dis u e de amplio p esupues o de in e sión. • COMO EVALUAR SI LA OSMOSIS ES EL PROCESO MAS INDICADO PARA NUESTRA AGUA Los siguien es elemen os son los más impo an es de de e mina , eniendo en cuen a que cuan a más in o mación engamos sob e nues a agua, más p eciso se á el diseño: 1. Qué calidad y can idad de p oduc o equie e nues o p oceso. 2. Qué clase de agua b u a enemos pa a p ocesa . • USO DEL AGUA PRODUCTO Es undamen al conside a el uso que se le a a da al p oduc o de ósmosis in e sa. Es mucho más ácil p oduci agua pa a iego de cul i os que a eces pueden ole a has a 3,000 mg/l (ppm) de sólidos disuel os, que p oduci agua ul apu a pa a calde as. En gene al, debe conside a se la ósmosis in e sa bajo las siguien es condiciones: A. AGUA ULTRAPURA. La ósmosis como p e a amien o an es del in e cambio iónico es un concep o ya muy econocido po sus bené icos e 37 impo an es aho o en los cos es de ope ación. Cuando se necesi a ob ene un agua ul apu a pa a p oceso y la conduc i idad del agua de alimen ación es supe io a 100 mic oohms, o sea, el agua b u a iene una salinidad mayo de 60 ppm SDT, el uso de la ósmosis es muy indicado pa a aho a cos es de egene ación de esina. La elec odiálisis no malmen e no se aplica pa a p oduci agua ul apu a, po que a un cos e pa ecido al de la ósmosis, le baja el con enido de sales al agua po un ac o de sólo cua o eces. Sin emba go, incu iendo en los mismos cos es, con la ósmosis in e sa puede educi el con enido de sales del agua po un ac o de 100. B. AGUAS DE RIOS TROPICALES, AGUAS ALTAMENTE SALOBRES, AGUAS FOSILES MINERALIZADAS CON SILICE REACTIVA. La ósmosis es idónea si el agua b u a iene al o con enido de compues os o gánicos o de sílice, ya que la ósmosis echaza casi odos los compues os o gánicos y has a el 98% de la sílice que se encuen e en el agua de alimen ación. Sin emba go el echazo de compues os o gánicos y de sílice en la elec odiálisis es 0.0% ya que la sílice no iene ca ga iónica pa a que la elec odiálisis pueda e ec ua la sepa ación. De igual mane a, cuando el p oceso es sensible al con enido de sílice o de ma e ia o gánica del agua, el in e cambio iónico como a amien o único puede da p oblemas po que la sílice es uno de los p incipales componen es que sa u an a las esinas, y los que p ime o se escapan al p oceso. El p oblema ocu e debido a que como los medido es de conduc i idad no de ec an la uga de sílice al p oceso, se puede llega a no a cuando ya es muy a de pa a el p oceso. C. DESALACION POR ETAPAS. Como se mencionó an e io men e, si se equie e agua ul apu a y la única uen e es á con aminada con muchas sales, es ac ible ins ala una segunda e apa de ósmosis y/o un pulido de esinas después de la ósmosis. Es muy impo an e acla a que los p ocesos de ósmosis in e sa i de in e cambio iónico en muchos casos an a se complemen a ios. La aplicación idónea de los es di e en es p ocesos, se puede e de la siguien e mane a: 1. Hoy en día, el in e cambio iónico como p oceso pa a se u ilizado sin desalación p e ia, iene aplicación si el agua de alimen ación iene menos de 60 a 38 100 ppm SDT. Si el con enido de sales en el agua es supe io a 100 ppm, y necesi a agua desionizada de ósmosis como p e a amien o an es del in e cambio iónico, se paga sólo en aho os de eac i os de egene ación de esinas y p ecisa cálculos demos a i os de es e hecho. 2. La elec odiálisis es idónea cuando no se necesi a agua ul apu a, cuando la sílice( que la elec odiálisis concen a como p oduc o) no impo a, y cuando el con enido de compues os o gánicos del agua p oduc o no a ec a a su p oceso. Es o puede se el caso de agua de pozo sin ma e ia o gánica con 1000 ppm SDT que se u ilice pa a ab icación de e escos con 250 ppm SDT. El consumo de ene gía eléc ica de la elec odiálisis y el cos e de los ec i icado es sube signi ica i amen e si los sólidos disuel os o ales del agua de alimen ación suben po encima de los 1000 ppm SDT, o si el ni el de sales del p oduc o iene que se in e io a 250 ppm SDT. 3. Hoy en día, el p oceso de e apo ación pa a desala agua salob e casi no se u iliza po que el cos e ene gé ico es diez eces mayo que el cos e con ósmosis in e sa de agua salob e. Tal y como amos a e con de alle más adelan e, pa a desalación de agua de ma , el consumo ene gé ico de una plan a de ósmosis in e sa equipada con una u bina de ecupe ación de ene gía es un e cio del consumo ene gé ico de la e apo ado a mul ie apas. El consumo ene gé ico de la ósmosis, aún si se quie e aho a el cos e de la u bina de ecupe ación de ene gía es del o den de la mi ad del consumo de ene gía de las e apo ado as mul ie apas lash. 5. OSMOSIS INVERSA 5.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO La ecnología de la ósmosis se basa en el p oceso de ósmosis, que es un enómeno na u al que se p oduce en las células de los se es i os, po el cual dos soluciones de dis in a concen ación salina pues as en con ac o a a és de una memb ana semipe meable ienden a iguala sus concen aciones. 39 Pa a ello se p oduce un mo imien o desde la solución más diluida hacia la más concen ada, que se de iene cuando se alcanza un equilib io en e ambas concen aciones. La ue za que p o oca ese mo imien o se conoce como p esión osmó ica y es á elacionada con la concen ación de sales en el in e io de ambas soluciones. Cuando dos soluciones de di e en e concen ación o salinidad es án colocadas en dos ecipien es sepa ados po una pa ed impe meable, cada una de ellas alcanza en el depósi o co espondien e una al u a que es unción únicamen e del olumen de la solución y del diáme o del depósi o. Si igualamos la al u a de las soluciones en los dos ecipien es, end íamos la igu a 15. FIGURA 15. PRINCIPIO DEL PROCESO DE ÓSMOSIS. Si sus i uimos la ci ada pa ed po una memb ana semipe meable ( pe meable al agua, no a las sales) se p oduce un mo imien o a a és de la memb ana desde la solución más diluida a la más concen ada, al como el que apa ece ep esen ado en la igu a 16, que se de iene cuando se alcanza un desni el en e ambos ubos, ∆h, que co esponde a la p esión osmó ica de la solución más concen ada, o más p opiamen e a la di e encia de p esiones osmó icas en e ambas soluciones. 40 FIGURA 16. PRINCIPIOS DEL PROCESO DE ÓSMOSIS. Es e alo de ∆h es la p esión di e encial que impulsa el agua a a és de la memb ana. Si in e imos el p oceso aplicando una p esión en el ubo de la solución más concen ada, igu a 17, el mo imien o se p oduce desde és a hacia la más diluida. FIGURA 17. PRINCIPIOS DEL PROCESO DE ÓSMOSIS INVERSA Finalmen e se alcanza una posición de equilib io como el de la igu a 18. La al u a que alcanza la solución en el nue o equilib io es unción de la p esión aplicada, de las ca ac e ís icas de la memb ana y de las concen aciones de ambas soluciones. 41 FIGURA 18. PRINCIPIOS DEL PROCESO DE ÓSMOSIS INVERSA. Es e p oceso es lo que cons i uye la ósmosis in e sa. Se le llama así po que pa a consegui un lujo de sol en e a a és de le memb ana hay que eje ce al menos una p esión su icien e pa a ence la p esión osmó ica de la solución. En la p ác ica, sin emba go, no es necesa io ence la p esión osmó ica de la solución de alimen ación, sino sólo la di e encia de p esión osmó ica en e las soluciones de alimen ación y p oduc o. Es a p esión depende del lujo de agua a a és de la memb ana y cambia de ce o has a un lími e dado po las ca ac e ís icas de la memb ana. Con las memb anas eales puede p oduci se lujo con di e encias de p esión que son pequeñas compa adas con la p esión osmó ica de la solución de alimen ación, pe o la desalación, o mejo dicho el caudal desalado, es en es as ci cuns ancias, p ác icamen e desp eciable. Si analizamos las dis in as ases de es e p oceso emos que los elemen os undamen ales pa a pode ep oduci es e enómeno a escala indus ial lo cons i uyen la bomba necesa ia pa a aplica la p esión y la memb ana capaz de ealiza la sepa ación de sales. 48 C p = concen ación de sales en el agua p oduc o, en g/cm 3 . La pola ización aumen a la concen ación de sales en el agua de alimen ación, C a , a medida que el caudal a anza a lo la go de la memb ana. Po an o aumen a el lujo de sales F s y hace empeo a la calidad del p oduc o. En es a ecuación se e que no exis e dependencia di ec a en e la p esión y el lujo de sales; es deci , al aumen a la p esión no mejo a el anspo e de sales, ni po an o el echazo de sales. Sí mejo a en cambio el caudal de pe meado, po lo que el e ec o esul an e es una mejo a de la calidad, dado que la misma can idad de sales se disuel en en un olumen mayo . 5.4.2. RECHAZO DE SALES. RS (%) = (1 – C p / C a )* 100 Es el pa áme o más impo an e de la memb ana y se basa en el p oceso de ab icación y en los políme os que o man la memb ana, cons i uye el know-how de cada ab ican e. Sin emba go, es e alo pa a cualquie memb ana a ía pa a los dis in os iones. Los iones i alen es, po ejemplo, son echazados mejo que los di alen es y es os a su ez mejo que los mono alen es. El disminui el peso molecula en es e sen ido es lo que ha lle ado a eces a conside a la ósmosis in e sa como una especie de il ación a escala molecula . 5.4.3. PASO DE SALES. PS (%) = C p / C a *100 Po an o ambién RS = 100 – PS La de e minación de odos es os pa áme os se hace en condiciones especí icas de e minadas po cada ab ican e, aunque suelen es anda iza se en cuan o a p esión, empe a u a, salinidad del agua p epa ada a i icialmen e, y en ocasiones ecupe ación. 5.4.4. RECUPERACIÓN. 49 También conocida como con e sión o ecob o del sis ema ( eco e y ), es el po cen aje de p oduc o que se ob iene a pa i de un de e minado olumen de agua de alimen ación: R (%) = F p / F a * 100 F p y F a medidos en las mismas unidades, m 3 /ho a o m 3 /día. Es e ac o es muy dis in o según se a e de memb anas indi iduales o de módulos en los que in e ienen más memb anas colocadas en se ie. En las memb anas espi ales, po ejemplo, dicho ac o no suele se supe io al 12-15 % si se a a de memb anas de agua salob e y del 10 % en caso de agua de ma . En memb anas de ib a hueca, sin emba go, dicho ac o se ele a has a el 85 % en agua salob e y al 60 % en agua de ma . Pa a ele a la con e sión de un sis ema de memb ana es necesa io inc emen a el núme o de pasos o escalones de p oducción. 5.4.5. CONCENTRACIÓN DEL PRODUCTO. C p = (1-RS) ( C a - C ) /2 5.4.6. CONCENTRACIÓN DEL RECHAZO. C = RS C a / (1-R) Es e pa áme o es impo an e conoce lo en el diseño, pa a es ablece la o ma de eliminación de un caudal, que según los casos puede se impo an e y po encialmen e con aminan e. En los casos de aguas salob es de salinidad mode ada, puede incluso se ap o echado eci culándolo a la cabece a del sis ema. A a és de es a ecuación se e ambién cla amen e cómo se puede in lui en la calidad del echazo pa a que no se c ee p oblemas en su eliminación, decidiendo desde el diseño de la ins alación, el ipo de memb ana a elegi y la con e sión del sis ema. 5.4.7. PROPORCIÓN (RATIO) DE REDUCCIÓN. 50 C a /C p = 1/(1-RS) Es e ac o es muy indica i o de la calidad de la memb ana y sob e odo pe mi e e cla amen e la di e encia en e unas y o as. Po ejemplo, si una memb ana iene un echazo de sales del 98,5 % end íamos: C a /C p = 1/(1-0,985 ) = 66,6 L 6. MEMBRANAS 6.1. HISTORIA DE LA DESALACIÓN POR MEMBRANAS. Las in es igaciones sob e las memb anas de desalación se emon an a p incipios de es e siglo cuando apa ecen di e sos abajos de in es igación en que se ealizan p uebas de sepa ación de sales median e memb anas. En 1936 Fe y hace una impo an e ecopilación de ales abajos, en la que apa ecen ma e iales muy di e sos como e ocianu o de cob e, mallas me álicas, memb anas de cob e po osas, memb anas na u ales, celo án, colodión ( ni a o de celulosa) y ace a o de celulosa. Sin emba go en odas es as memb anas, aunque el anspo e de agua e a acep able, el echazo de sales esul aba muy pequeño. Las p ime as expe iencias de que las memb anas que echazan sales podían se empleadas en desalación ue on ealizadas po Reid y B e on en 1953 en la Uni e sidad de Flo ida. U iliza on en sus in es igaciones memb anas planas de di e en es ma e iales y comp oba on que las de ace a o de celulosa, con echazos supe io es al 98 %, e an las más p ome edo as. Los lujos, sin emba go, e an pequeños. También en los años 60 Loeb y Sou i ajan, en la Uni e sidad de Los Ángeles, ealiza on abajos simila es, llegando a desa olla memb anas de ace a o de celulosa de mayo lujo, a pa i de soluciones que con enían sales de pe clo a o. Es e abajo ue epe ido y con i mado en a ios labo a o ios, especialmen e po un g upo en Gene al Dynamics y o o en Ae oje Gene al. 51 Es as memb anas p oducían caudales de 7-10 l/m 2 /h, pe o as sucesi as mezclas de ace a o y iace a o de celulosa se consiguie on memb anas con impo an es echazos, y caudales de 17-22 l/m 2 /h, que pe mi ían su u ilización come cial con endimien os económicos acep ables. Sin emba go, desde el pun o de is a químico las memb anas enían cie as limi aciones, siendo la p incipal su acilidad pa a hid oliza se, lo que obligaba a abaja en unos má genes muy es echos de pH. En la década de los 70 se cambia el ma e ial base, de celulosa a poliamida a omá ica, y se consigue una mejo a sus ancial de la memb ana, aumen ando el echazo de sales has a el 99 %. Es as nue as memb anas que sopo aban amplias a iaciones en el pH ( 4-11 ), se p oduje on inicialmen e en o ma de ib a hueca, con caudales de 6- 7 l/m 2 /h, pe o no e an esis en es al clo o. La mayo supe icie de la ib a en e a la memb ana plana que se había u ilizado an e io men e, pe mi ía unas p oducciones impo an es con elación al espacio ocupado, y su come cialización ue muy ápida. Po aquellos años se empeza on ambién a ab ica memb anas de ib a hueca con ma e iales celulósicos, sin emba go las p es aciones de es e ipo de memb anas no espondie on a lo espe ado, y ue on abandonándose, has a años ecien es en que se han conseguido p og esos impo an es po al menos un ab ican e. En 1970 apa ece la p ime a memb ana de poliamida a omá ica pa a agua salob e, en ib a hueca, desa ollada a pa i de memb anas que se es aban u ilizando pa a la sepa ación de gases, y en el año 1972 se desa olla la p ime a memb ana de agua de ma de ib a hueca con es e ma e ial. La poliamida a omá ica ue u ilizada poco después pa a la p oducción de memb anas de lámina plana, con caudales de has a 34 l/m 2 /h. A pa i de es e momen o puede deci se que se p oduce el inicio eal de la expansión de la ecnología de memb anas a g an escala. La búsqueda de nue os ma e iales que mejo a an las p es aciones de los an e io es y especialmen e la esis encia al clo o, ha con inuado en años sucesi os. Los p og esos écnicos conseguidos han sido impo an es en cuan o a caudal y echazo, no 52 an o espec o al clo o. Más ecien emen e la u ilización de pipe azinamidas pe mi ió el desa ollo de o o ipo de memb anas conocidas como de nano il ación. Po an o el p oduc o que hoy enemos en el me cado y que se ha ex endido de o ma no able a nume osos sec o es y países es el esul ado de más de 25 años de in es igaciones. Los a ances más no ables se han p oducido sin emba go en los úl imos cinco años, de o ma que el g an u u o que se adi ina a la desalación po memb anas es consecuencia de los a ances más ecien es, que han pe mi ido ob ene memb anas de mayo caudal y más al o echazo de sales, uncionando a p esiones in e io es a las de an es; en de ini i a memb anas de cos es de ope ación in e io es. 6.2. CONFIGURACIONES. La memb ana que ealiza la sepa ación es una lámina delgada que po sí sola no sopo a ía los es ue zos a que hay que some e la en el p oceso de sepa ación. Además, po su educido caudal uni a io, p ecisa ía eno mes desa ollos pa a pode a a olúmenes impo an es. Po ello necesi a se in eg ada en una es uc u a mecánica que le pe mi a an o sopo a los es ue zos como ocupa el meno espacio posible. Las memb anas de ósmosis in e sa que se han desa ollado a lo la go de los años se han es uc u ado en su con igu ación en o no a cua o ipos p incipales: 6.2.1. MEMBRANAS DE TIPO PLANO. Es el ipo más sencillo y el que p ime o se u ilizó. Es án cons i uidas po una lámina que se coloca den o de un ma co, ci cula o ec angula , que ac úa de sopo e de la memb ana y le con ie e igidez y esis encia. La supe icie de es as memb anas es pequeña, po lo que pa a aumen a la p oducción de los equipos que disponen de es as memb anas, se colocan unas encima de o as, cons i uyendo una especie de pilas o columnas de memb ana. 53 La sujeción de unas memb anas con o as ( los discos o ma cos co espondien es) se ealiza median e pasado es que p ensan ex e io men e desde su pa e ex e na las memb anas y le con ie en un aspec o más compac o o monolí ico. La película empleada como memb ana no di ie e de las que se emplean en o o ipo de con igu aciones, po lo que sus ca ac e ís icas uni a ias de echazo y caudal son simila es a las o as. El p incipal incon enien e de es e ipo de memb anas es su pequeña capacidad p oduc i a, po lo que pa a u iliza las en ins alaciones de amaño medio se equie en nume osas memb anas colocadas en pilas, que esul an oluminosas, pesadas e incómodas pa a ope a y que enca ecen eno memen e su cos e. Ello ha mo i ado el que no hayan enido demasiado éxi o en el a amien o de aguas po ables, en el que los olúmenes a a a son g andes y que se empleen undamen almen e en el sec o indus ial, especialmen e el alimen a io, pa a ins alaciones de pequeño caudal. Su p incipal en aja es que la sepa ación en e memb anas, de 1 a 3 mm, es amplia, po lo que se obs uyen menos que o as y además en caso de ensuciamien o se limpian ácil y e icazmen e con ai e o agua o, en caso de ensuciamien o pe sis en e, desmon ando las co espondien es pilas. En el sec o del agua su mayo aplicación es á en aguas muy con aminadas, esiduales o con ele ada ca ga o gánica. 6.2.2. MEMBRANAS TUBULARES. Rep esen an una al e na i a a las an e io es, buscando consegui una mayo supe icie uni a ia, pe o sin enuncia a las en ajas de di icul ad de ensuciamien o y ácil limpieza. La memb ana, gene almen e de ½” de diáme o, a alojada en el in e io de un ubo de PVC, que sopo a la p esión del p oceso. En algunos casos se colocan a ias memb anas en el in e io de un ubo de 1,5 a 2” de diáme o. El ubo a p o is o de los o i icios necesa ios pa a en ada y salida de los lujos de agua que in e ienen en el p oceso. 54 El agua alimen a a la memb ana po su in e io y el pe meado se ob iene po la pa e ex e io de la misma. Pa a aumen a la capacidad de la ins alación se colocan a ios ubos en pa alelo, pe o aún en es os casos esul a pequeña. Aunque algo más compac as que las an e io es siguen siendo demasiado oluminosas en elación con su capacidad p oduc i a. Su acilidad de ab icación pe mi ió du an e algún iempo su u ilización en ins alaciones pequeñas indus iales pa a el a amien o de agua. En la ac ualidad sus aplicaciones se limi an al campo indus ial. 6.2.3. MEMBRANAS DE FIBRA HUECA. Es án cons i uidas po un haz de millones de ubos capila es del amaño de un cabello humano, huecos in e io men e. Las p ime as ib as que se desa olla on de es e ipo e an de ace a o de celulosa y p oducían un caudal muy pequeño. Sin emba go, se conside ó que podían se ú iles pa a desalación pues o que e an muy ba a as de ab ica y muy delgadas. Al comp oba se que la esis encia de la ib a no dependía an o del espeso de la pa ed como de la elación en e los diáme os ex e io e in e io , se pensó que educiendo su amaño se podía consegui una pa ed ex emadamen e delgada, que pe mi i ía aumen a su caudal. Es a delgadez pe mi e su empaque amien o en poco espacio, den o de un ubo cilínd ico que cons i uye la ca casa p o ec o a y pe mi e la ci culación de la solución a desala . Es e ubo, pa a e i a la co osión, es de un ma e ial plás ico de al a esis encia como el PRVF. El agua a a a en a po el ex emo de es e ubo o ca casa y se dis ibuye a a és de un ubo cen al p o is o de pe o aciones en di ección hacia las pa edes del ubo. Las ib as se colocan pa alelas al ededo de es e ubo cen al, doblándose uno de los ex emos y e o nando al o o, de o ma que la longi ud de cada ib a es ap oximadamen e el doble que la del ubo. 55 Po ambos ex emos del ubo las ib as quedan inc us adas en una masa de ma e ial epoxi, pa a da les igidez. Pos e io men e se co a uno de los ex emos de o ma que cada ib a queda abie a en uno de los lados del ubo, po ambos ex emos, acili ando la salida del p oduc o mien as que el o o ex emo en el que es á si uada la pa e doblada queda ígidamen e suje a. El conjun o esul an e se suele llama módulo o pe mea o, ambién memb ana, y la g an can idad de ib as que con iene da al conjun o una g an compac ación, que ayuda a esis i las p esiones aplicadas. El agua a p esión se aplica a la memb ana desde el ex e io del capila y la pa ed de la ib a ac úa como lámina o memb ana sepa ado a e eniendo las sales, mien as que po el in e io o “alma” ci cula el agua p oduc o que ha a a esado la memb ana. La salmue a se desplaza de una mane a adial hacia los bo des del ubo siendo ecogida median e un colec o pa a su e acuación. La supe icie de es as memb anas es muy g ande dado que es á cons i uida po el desa ollo de millones de ubos capila es. Su caudal uni a io es muy pequeño, pe o ex endido al haz de ib as que cons i uyen la memb ana, de e minan un caudal p o memb ana impo an e. El espeso de la pa ed de la ib a es muy g ande en elación con su diáme o, lo que le pe mi e sopo a las al as p esiones u ilizadas. Las memb anas de ib a hueca son ab icadas en la ac ualidad po sólo dos i mas, Dupon y Toyobo. Dupon , que ue la p ime a en desa olla es e ipo de memb ana, la ab ica an o pa a agua salob e como de ma , con las denominaciones gene ales de Pe masep, B-9 y B-10 espec i amen e. La segunda ha p es ado más a ención a la memb ana de agua de ma , Hollosep, se ies HR y HM. Su composición es ambién dis in a, pues si la p ime a es á ab icada en poliamida a omá ica, la segunda lo es á en una mezcla de ace a o y iace a o de celulosa. Respec o a sus dimensiones, en la memb ana Dupon las ib as ienen un diáme o in e io de 42 mic as y el ex e io de 85, mien as que en la de Toyobo dichos diáme os son 65 mic as y 165 mic as espec i amen e. 56 6.2.4. MEMBRANAS DE ARROLLAMIENTO EN ESPIRAL. Es án o madas po a ias láminas ec angula es, que cons i uyen las memb anas p opiamen e dichas, en olladas al ededo de un eje cilínd ico p o is o de pe o aciones que pe mi en ecoge el agua p oduc o. Pa a el en ollamien o de las láminas desalado as se disponen és as al e nadas con un sepa ado impe meable y una malla, de o ma que en una memb ana a ollada en espi al exis en an as láminas como sepa ado es y mallas. La malla plás ica de e mina los canales hid áulicos po los que ci cula el agua a a a y po su o ma cuad iculada ga an iza un égimen de uncionamien o u bulen o lo que educe las posibilidades de obs ucción po elemen os ex años. El sepa ado impe meable pe mi e aisla el caudal que pasa po cada una de las láminas o memb anas y sepa a lo de la salmue a. El conjun o de memb anas, mallas y sepa ado es se sella median e un pegamen o po es de lados, mien as que po el cua o lado que cons i uye la única salida posible pa a el agua que ha a a esado las memb anas, se une al eje pe o ado. Finalmen e, se cie a el conjun o con una en uel a ex e io de poliés e con ib a de id io, que pe mi e log a una g an es anqueidad. El en ollamien o pe mi e in oduci una g an supe icie de memb ana en un espacio educido. Con es os dos úl imos ipos de con igu aciones se ha conseguido educi conside ablemen e el espacio ocupado po las memb anas, aumen ado la capacidad del módulo y educido su p ecio. 57 FIGURA 20. MEMBRANA DE FIBRA HUECA Y VISTA MICROSCÓPICA DE LA FIBRA. En los a amien os de desalación de agua, an o salob e como de ma , pa a abas ecimien os u banos y ag ícolas, sólo se emplean es os dos úl imos ipos, po lo que en adelan e, al e e i nos a memb anas, se a a á siemp e de ib a hueca o a ollamien o en espi al. Los ab ican es de memb anas o iginales exis en es en el mundo son ambién escasos, dado que únicamen e se a a de dos japoneses y cinco no eame icanos. O os ab ican es de memb anas que pueden encon a se en el me cado, no son sino licencia a ios de alguno de los an e io es. Se a a en de ini i a de los siguien es: - To ay, Hyd anau ics, Fluid Sys ems, Film ec-Down, Desal Ni o- Denko y T isep. 64 Es a es uc u a con el conjun o de ubos y colec o es, que o man la unidad de p oducción ípica de cada ins alación, y que se alimen an desde una bomba, cons i uye el bas ido o en de ósmosis in e sa. En el caso de las memb anas de a ollamien o en espi al, cada unidad o mada po el conjun o de láminas a ecubie a ex e io men e de una película de poliés e e o zado con ib a de id io y alojadas en un ubo de p esión, gene almen e ambién es e ma e ial, con capacidad pa a aloja 6 o 7 elemen os, aunque ambién se cons uyen pa a aplicaciones especí icas, de 2, 3 ó 4 memb anas. Las memb anas en el in e io del ubo de p esión se conec an unas con o as, pa a que o men un conjun o es anco y esis en e a los mo imien os longi udinales y ans e sales, median e los co espondien es in e conec o es, ambién de ma e ial plás ico y al a esis encia. De es a o ma se e i an ugas de salmue a que con amina ían el p oduc o y de o maciones como consecuencia de los sucesi os golpes de a ie e que se p oducen cada ez que se a anca la ins alación. Los ubos de p esión, de uno y o o ipo, es án ce ados po ambos ex emos con sendas apas que disponen de o i icios pa a la conexión de las ube ías de alimen ación, p oduc o y echazo. Recien emen e en los ubos de p esión pa a memb anas de a ollamien o en espi al han apa ecido unidades en que an o la alimen ación como el echazo se conec an la e almen e, acili ándose conside ablemen e los mon ajes en el conjun o del bas ido . 6.6. COLOCACIÓN DE MEMBRANAS. Las memb anas ienen una supe icie limi ada y ambién una p oducción de e minada. Como po o a pa e el po cen aje de ecupe ación po elemen o es ela i amen e pequeño, 10-15%, si colocá amos un solo elemen o en la ins alación, una g an pa e del caudal de agua a a a se ía despe diciado como salmue a, con la consiguien e ine iciencia del sis ema. 65 Pa a ap o echa mejo el caudal de salmue a ya hemos indicado an e io men e que las memb anas se colocan en se ie, pa a que el echazo de una memb ana sea u ilizado como alimen ación de la siguien e. Los ubos de p esión con capacidad de 6-7 memb anas pa a memb anas de a ollamien o en espi al y la colocación po pa ejas de los pe mea os de ib a hueca, mejo an es a ecupe ación, pe o aun así su capacidad sigue siendo limi ada. Pa a adap a se a la p oducción deseada deben coloca se po an o los dis in os módulos en pa alelo. De aquí su gen los dis in os ipos de es uc u as de p oducción en que se colocan las memb anas. Pa a comp ende su explicación es necesa io conoce p e iamen e dos concep os impo an es: • E apa. Es cada una de las unidades de p oducción que son alimen adas desde una uen e única ( bomba de p esión). Es deci , un conjun o de ubos de p esión o de memb anas de ib a hueca colocadas en pa alelo y alimen adas po una bomba cons i uye una e apa. Si pa a aumen a la e iciencia de la ins alación, el echazo de los ubos de p esión o pe mea os, que sale a una de e minada p esión, se in oduce en o o ubo de p esión o memb ana, es os ubos o pe mea os cons i uyen o a e apa. Se comp ende que al aumen a el núme o de e apas de una ins alación, se ele a el caudal ecupe ado como p oduc o. Sin emba go, como al pasa el agua de alimen ación de una memb ana a o a, se a inc emen ando su salinidad y el echazo de sales de la memb ana no a ía, aumen a el lujo de sales y po an o empeo a la calidad. Es deci , que al aumen a el núme o de e apas empeo a la calidad del agua p oduc o. •Paso. Es el conjun o de ubos de p esión o memb anas que siendo alimen adas con los caudales de agua que salen de las memb anas de la p ime a e apa de la ósmosis p ecisan de o a uen e de ene gía dis in a de la an e io pa a ecupe a un nue o caudal. Resumiendo, si el caudal de agua p oduc o o el caudal de echazo de una ins alación de ósmosis es ebombeado median e o a bomba que ele a su an e io p esión, pa a 66 alimen a a o o conjun o de memb anas, es amos hablando de un paso. A pa i de aquí end íamos las siguien es es uc u as de p oducción. 6.6.1. SIMPLE Es un conjun o de memb anas indi idualmen e o en ubos de p esión, colocadas en pa alelo, que son alimen adas desde una bomba. Como hemos dicho, es e ipo de es uc u a, demasiado ine icien e, sólo se usa en ins alaciones pilo o o expe imen ales, o en la indus ia pa a ex acción de jugos o líquidos o sólidos de g an alo . También las ins alaciones de agua de ma , po su baja ecupe ación, admi en es e ipo de es uc u a. FIGURA 22. INSTALACIÓN DE SIMPLE ETAPA. 6.6.2. ETAPAS DE SALMUERA. Es la es uc u a más ecuen e de p oducción y consis e en una se ie de ubos colocados en pa alelo y o os en se ie, de o ma que la salmue a de los p ime os es u ilizada como alimen ación de los segundos. Como puede e se, dado que en cada e apa se ecupe a una pa e de p oduc o, el caudal de salmue a que llega a la segunda e apa es meno que el inicial y así sucesi amen e. Po lo que en cada e apa disminuye el núme o de ubos. 67 FIGURA 23. INSTALACION DE ETAPAS DE SALMUERA De acue do con las ca ac e ís icas de ecupe ación de la memb ana, el po cen aje máximo de ecupe ación po ubo de p esión de 6 elemen os es del 50 %, po lo que el máximo de e apas que se suelen coloca son es. Median e la p ime a se ecupe a ía el 50 %, median e la segunda un 25 %( 50 % del caudal de salmue a de la p ime a) y median e la e ce a un 12,5 & ( mi ad del caudal de salmue a de la segunda e apa). En o al se ía un 87,5 %. Recupe aciones supe io es son di íciles y no jus i ica ían una cua a e apa; se ía p e e ible ecupe a algo más del lími e del 50 % en cada una de las es e apas. En cualquie caso es e lími e del 50 % no es absolu o, sino sólo una e e encia p uden e que dan los ab ican es de memb ana y que se u iliza en el diseño. El diseña una ins alación con dos o es e apas no depende sólo de los gus os del p oyec is a y de la necesidad de ecupe a un g an po cen aje del agua a ada, sino sob e odo de la composición química del agua. A medida que se ecupe a un po cen aje mayo la salmue a a inc emen ando su concen ación, y son las solubilidades de los iones p esen es los que de e mina án la capacidad de ecupe ación de la ins alación y po an o el núme o de e apas. 6.6.3. ETAPAS DE PRODUCTO. 68 Es e ipo de ins alación se emplea cuando se quie e mejo a la calidad del agua p oduc o y pa a ello se pasa de nue o po o o conjun o de memb anas, u ilizando pa a ello una bomba independien e. Su u ilización es cada ez meno , inicialmen e se empleaba en las ins alaciones de agua de ma en las que e a imposible consegui un agua de su icien e calidad con un sólo paso, especialmen e en zonas de al a salinidad como en los países del Gol o Pé sico. FIGURA 24. INSTALACION DE ETAPAS DE PRODUCTO La pos e io apa ición de agua de ma con echazos supe io es al 99,3 %, que pe mi en ob ene agua po able en un solo paso, ha hecho innecesa io es e ipo de ins alaciones. Hoy día se siguen u ilizando sin emba go en la indus ia, cuando se p ecisan aguas de calidad supe io , o en o as ins alaciones, pa a p olonga la ida de las memb anas de p ime a e apa. En es e úl imo caso sólo una pa e del caudal p oduc o de la p ime a e apa se pasa po es a segunda e apa, mezclándose el conjun o de ambas e apas pa a ob ene un pe meado in e medio en e ambas. 6.7. LIMPIEZA EFICAZ DE MEMBRANAS Si abajamos con memb anas de ib a hueca y es án padeciendo p oblemas de aponamien o o inc us aciones, que aco an la ida de las memb anas a menos de 3 69 años, la p ime a ecomendación es cambia al ipo espi al. El cambio comple o es an ácil que se puede ealiza en un u no de 8 ho as y a un cos o muy azonable. Se ecomienda es o po una azón muy sencilla: se ha demos ado que las memb anas del ipo espi al, en la mayo ía de los casos se la an y eg esan al 100% de su capacidad de diseño. Las de ipo ib a hueca nunca eg esan al 100% y an pe diendo p oduc i idad has a que esul a incos eables ope a las. 6.7.1. COMO LIMPIAR P ime o de odo, necesi amos un equipo de limpieza. Es e consis e en un anque de ib a de id io, un il o de ca ucho de plás ico de 25 mic as, una bomba cen í uga de plás ico o inoxidable, una ál ula de con ol, un o áme o de plás ico, una mangue a pa a las memb anas y o a de e o no. Pa a la a las memb anas lo más impo an e es ene una bomba de limpieza que desca gue el CAUDAL co ec o pa a alimen a cada ubo. Si el caudal no es lo su icien emen e al o, no puede ba e las impu ezas y es amos pe diendo iempo. Rei e amos que lo más impo an e de una limpieza es ene el caudal co ec o pa a ba e las impu ezas. La mane a más económica de e i ica el caudal es con un pequeño o áme o en línea. Dependiendo de la capacidad de la bomba pod emos la a en banco comple o, o ubo po ubo. Con memb anas espi al, po ejemplo, po cada ubo de 8’’ necesi amos un caudal de 35 a 40 GPM mien as que po cada ubo de 4’’ necesi amos un caudal de 8 GPM. La p esión de la ado debe se meno de 60 PSI pe o és a no es muy impo an e en el caso de elemen os en espi al, mien as que la p esión pueda con a es a la obs ucción po las impu ezas. No es así en el caso de memb anas de ib a hueca, las cuales según los écnicos- ab ican es ienen que la a se en un ango de 60-75 PSI po su g an caída de p esión hid áulica. 6.7.2. TEMPERATURA DE LIMPIEZA Lo segundo más impo an e es la empe a u a. Los la ados son más e icaces a empe a u as ele adas. En onces, oma emos la empe a u a máxima indicada po el ab ican e y calen a emos el agua has a dicha empe a u a máxima que és as ole an. Muchos equipos de la ado es án equipados con una esis encia eléc ica de las que u ilizan los calen ado es esidenciales de agua po able. Es o ayuda a inc emen a la empe a u a de la ado a la empe a u a máxima de ole ancia de nues as memb anas. 70 Después de es o, es undamen al ajus a el pH de la solución de la ado al ni el co ec o. Hay que eco da que las memb anas de ace a o ienen una ida que se mide en ho as, a pH ex emo, mien as que las de poliamida, como la TFC, no malmen e ole an un pH de 4 a 11. Las memb anas de TFC son al amen e esis en es a los la ados alcalinos. En algunas plan as se la an po 24 ho as con inuas a pH 11.5. 6.7.3. CON QUE LIMPIAR Cada plan a iene que encon a su solución de la ado óp ima, ya que, li e almen e no exis en dos aguas con condiciones idén icas, y la disponibilidad de eac i os a ía en cada caso. Sin emba go, la expe iencia de 25 años es ablece cie as eglas gene ales que pueden aco a la búsqueda de la solución óp ima. Es as eglas son las que siguen. PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE LIMPIEZA La solución de limpieza se p epa a con agua p oduc o (pe meado) y la can idad de eac i os que indique el ab ican e. Nunca se ha de u iliza agua de ma pa a p epa a la solución. La solución más común que se u iliza pa a limpia memb anas es la solución ipo de e gen e uni e sal, pa a ma e ia o gánica y ma e ia coloidal. Es a se puede p epa a como sigue: En un anque de más de un me o cúbico mezcla emos: 1. Un me o cúbico de pe meado (264 galones). 2. 20 kilos de os a o isódico o hexame a os a o (de e gen e). 3. 8 kilos de EDTA en pol o. Es a es un agen e que ayuda a secues a y emo e el hie o y o os me ales. Si enemos memb anas de TFC o TFCL podemos añadi 10 kilos de bó ax y limpia las memb anas al pH na u al alcalino de la solución (pH de 11.0). Ad e encia: no pod emos u iliza es e la ado a pH al o con memb anas de ace a o. NOTA: Si las memb anas son de ace a o de celulosa podemos añadi 1 li o de TRITON-X-100 pe o asegu ándonos de educi el pH con ácido a 8.0, pa a las memb anas SD y LP de ace a o y a pH 7.0 pa a las memb anas HR de ace a o. 71 6.7.4. RECOMENDACIONES GENERALES SOBRE LIMPIEZA DE MEMBRANAS - Limpia emos las memb anas lo menos posible. Si es amos la ando más de 4 eces al año, a a emos de mejo a el p e a amien o, pa a e i a an as sucesi as limpiezas. Los la ados cues an dine o, i umpen la p oducción, y pueden aco a la ida ú il de las memb anas. - Segui emos las ecomendaciones de los ab ican es de las memb anas. Los eac i os que ellos ecomiendan son los más adecuados pa a cada ipo de memb ana. ENSUCIAMIENTO CON HIERRO O MANGANESO Si enemos p oblemas de ensuciamien o con hie o, se ecomienda uni e salmen e un la ado con solución al 1% de ácido cí ico, la cual se le ajus a el pH a 4.0 con amoníaco (solución acuosa de hid óxido de amonio). Es e la ado cí ico es muy ag esi o pa a odas las memb anas, sob e odo po qué puede queda un esidual de c is ales de ácido en el ondo del anque de limpieza el que se disuel e inmedia amen e después de a anca la bomba de limpieza y puede baja el pH a 2, o menos, dañando las memb anas. En onces, e i ica emos el pH eal du an e la limpieza después de a anca la bomba y ajus a emos de nue o el pH con amoníaco, si es necesa io. El la ado cí ico siemp e se sigue inmedia amen e con un la ado con de e gen e. Si el p oblema es de ma e ia o gánica o ma e ia coloidal, no se necesi a ni se ecomienda la a con ácido cí ico sino solamen e con de e gen e. INCRUSTACIONES CON SULFATOS DE ESTRONCIO, BARIO, CALCIO O POLIACRILATOS Si el p oblema es inc us ación de es oncio, ba io o sul a o de calcio, la a emos con la misma solución de 2% de ácido cí ico, pe o ajus ando el pH a 8.0 con amoníaco. Es a misma solución ha sido u ilizada con éxi o pa a emo e depósi os gela inosos que 72 a eces se o man cuando se dosi ica una can idad excesi a de poliac ila o (FLOCON 100), o cuando es e compues o se polime iza po ope a al a empe a u a. La o a mane a de qui a es as inc us aciones es ci culando pe meado o agua des ilada po las memb anas du an e semanas pa a edisol e las inc us aciones len amen e. Es e p ocedimien o es an len o que no es ac ible hace lo en los EEUU debido al al o cos o de mano de ob a, pe o puede se in e esan e en o os luga es. MATERIA COLOIDAL Ma e ia coloidal en memb anas de ace a o. Si disponemos de es e ipo de memb ana y no encon amos los eac i os ecomendados po el ab ican e, es as se pueden la a con una solución 1% de de e gen e que no enga blanqueado de hipoclo i o, o ninguna o a o ma compues a de clo ado. El BIZ, po ejemplo, que se consigue en cualquie supe me cado de EEUU, con iene una combinación de 17.6% de ós o o como os a o isódico, ipolis os a o, enzimas, y pe bo a o, la cual es muy e icaz, además, no con iene clo o. Ma e ia coloidal en memb anas de TFC. Si disponemos de memb anas del ipo de TFC, no se ecomienda un de e gen e del ipo come cial, ya que los ab ican es cambian las o mulaciones más seguido y es os pueden lle a blanqueado que a aque a las memb anas. Si no encon amos el TSP ( os a o isódico) lo podemos sus i ui po la misma can idad de hexame a os a o. Si enemos memb anas de ace a o, igual podemos la a con un 1% de hexame a os a o, pe o cuidando el pH a 7.5. Si enemos que la a memb anas de ace a o de celulosa menos de cua o eces al año, pe o enemos depósi os de ma e ia o gánica que sean enaces, podemos in en a la a con EDTA de sodio a pH de 10.0 po 45 minu os. El EDTA, aunque muy cáus ico, es una molécula g ande la cual di ícilmen e pene a la memb ana. Si po el con a io, deseamos p oba algo menos d ás ico pa a la ados ecuen es, a a emos con 1% de hexame a os a o sólo, o mezclado con enzimas p o eolí icas. Las enzimas deben de se mezcladas con su ac an es no-iónicos, ya que los su ac an es ca iónicos deg adan a las enzimas. Si disponemos de memb anas TFC, es in e esan e eco da el caso de Codelco, Chile, donde se han e ec uado limpiezas de 73 memb anas TFC con solución de EDTA a pH 11.0 po casi diez años, con buenos esul ados y sin daños a las memb anas. ENSUCIAMIENTO CON BACTERIAS En OTAY, ope a alimen ando con aguas neg as sin p e a amien o a memb anas TFC. La an po 24 ho as con una solución 1-1-1 la cual consis e en 1% de TSP ( os a o isódico), 1% de ipoli os a o, y 1% de EDTA. El pH co espondien e a es a solución es de 11.5, el cual des uye a g an can idad de bac e ias y i us sin ene que u iliza clo o o o maldehído. Bac e ias con memb anas de ace a o. Si enemos p oblemas de bac e ias y memb anas de ace a o, podemos es e iliza con 0.5 mg/l de clo o o de yodo. Con cualquie ipo de memb ana podemos es e iliza con un 1% de o mol. Después de la a con o mol, es con enien e hace un la ado con de e gen e os a ado y al a anca la plan a, ce cio a nos de que es é desechado el p oduc o po las p ime as dos ho as. SILICE Con memb anas de TFC, la sílice se puede la a con hid óxido de sodio a pH 11 al cual se le añade 0.5% de hexame a os a o. Con memb anas de celulosa el pH no puede se an al o; in en a lo a pH 7.5. Los la ados se e ec úan du an e 45 minu os a no se que el ab ican e de memb anas nos indique lo con a io. 7. MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA 7.1. ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA. La es uc u a que cons i uye la base de ab icación de las memb anas es compleja y a lo la go de los años ha ido su iendo modi icaciones, pe o sin emba go esponde a dos ipos bas an e di e enciados, que se han man enido desde el p incipio. Es os ipos co esponden a lo que se ha quedado de inido an e io men e como memb anas espi ales y memb anas de ib a hueca, pe o que en ealidad se a a de dos es uc u as que pod íamos de ini como es uc u a ib ila y es uc u a lamina , siendo 80 Las sus ancias ambién son e enidas en gado di e en e. Las moléculas o gánicas con mayo peso molecula son e enidas mejo que las de peso molecula pequeño, pe o además el g ado de e ención ambién es á in luenciado po el amaño de la molécula y la es uc u a dimensional, según és a sea o no iónica. En gene al, los compues os o gánicos solubles de bajo peso molecula , como los ácidos o gánicos y las aminas, pasan a a és de las memb anas en mayo p opo ción que los iones. Muchos de los compues os de mayo in e és como los enoles, hid oca bu os clo ados de bajo peso molecula , o os de i ados halogenados, como los pes icidas e incluso alcoholes de bajo peso molecula ienen coe icien es de echazo muy bajos, po lo que apa ecen en el pe meado casi en la misma concen ación que el agua que se a a. Sin emba go, o as sus ancias complejas, como las que o iginan el colo de las aguas son eliminadas en su o alidad. Las ligninas y los ácidos húmicos y úl icos ambién. Algunos compues os o gánicos pueden a aca y deg ada las memb anas. Po ejemplo, de e minados políme os apa en emen e no ienen e ec o alguno en bajas concen aciones como los usados en los p e a amien os químicos, pe o deben igila se pues o que pequeños aumen os en su concen ación esul an dañinos. El echazo de compues os o gánicos solubles depende además del ma e ial cons i uyen e de la memb ana siendo más e icien es las memb anas de poliamida que las de ace a o de celulosa, como puede e se en el siguien e cuad o: CUADRO •Resis encia al clo o. 81 El clo o es un ue e oxidan e u ilizado po sus e ec os desin ec an es en los a amien os de agua, an o en o ma de hipoclo i o ( sódico o po ásico) como en o ma de gas. La ole ancia de las memb anas de desalación al clo o lib e disuel o en el agua a a a , es muy dis in a según el ipo de memb anas. Las memb anas de ace a o de celulosa admi en dosis de clo o mode adas du an e pe íodos la gos de iempo, pe o a medida que aumen a la dosis la esis encia de la memb ana es meno . Po es a azón, exis e muchas eces la idea de que es as memb anas son o almen e esis en es al clo o. Las especi icaciones de los ab ican es indican que las memb anas de ace a o de celulosa CA sopo an dosis de clo o en con inuo de has a 1 ppm. Du an e b e es pe íodos pueden sopo a dosis incluso supe io es. Es o les da la posibilidad de se some idas a desin ección en el caso de aguas con aminadas. Las memb anas de iace a o de celulosa CTA, o mezclas de ace a o y iace a o, son algo más esis en es, pe o siemp e den o de lími es mode ados. Po el con a io las memb anas de poliamida no son con ca ác e gene al esis en es al clo o, aunque ambién den o de ellas exis en g adaciones. En cuan o a las memb anas de a ollamien o en espi al, las de poliamida ali á ica, TFC, son des uidas po el clo o de o ma casi ins an ánea, mien as que las de poliamida a omá ica, TFCI, sólo sopo an dosis muy pequeñas de 0,1 ppm y du an e b e es pe íodos. A pesa de ello, algunos ab ican es es ablecen en sus especi icaciones que las memb anas de poliamida, TFCI, sopo an dosis de clo o de 1.000 ppm-h; es deci , 1.000 ppm du an e una ho a o 1 ppm du an e 1.000 ho as. Den o de los dis in os ab ican es de memb anas de poliamida a omá ica, pueden exis i ambién algunas pequeñas di e encias en cuan o a su esis encia al clo o, que suele se unción del espeso de la capa de echazo de sales de cada memb ana. Las memb anas de ib a hueca de poliamida, aunque deben ene la misma esis encia al clo o lib e que las espi ales, y de hecho los ab ican es de las mismas no 82 especi ican esis encias supe io es, en la p ác ica se ha comp obado que son algo más esis en es, debido a dos ci cuns ancias: - El espeso de la pa ed sepa ado a espec o al diáme o de la ib a es mayo . - Son memb anas dinámicas, en que su pode de sepa ación se man iene a a és de un aplicación pe iódica de una capa de ecub imien o , que es aplicada po el clo o, mien as que la es uc u a de la memb ana queda p o egida en pa e. Pese a ello se ecomienda las mismas p ecauciones en su uso que en las o as. Es a dis in a esis encia es la que ha pe mi ido que las memb anas de ace a o de celulosa se sigan oda ía ab icando, a pesa de se menos e icien es en cuan o a su caudal, echazo de sales o p esión de uncionamien o. Cuando se a a de desala aguas esiduales, o aguas supe iciales con aminadas, las memb anas de celulosa o ecen una ga an ía de esis encia a la clo ación que no o ecen las o as, y además su supe icie es mucho más lisa, po lo que ambién se ensucian menos. Su campo de aplicación se cen a undamen almen e en las aguas salob es de es as ca ac e ís icas, con excepción de una memb ana de iace a o de celulosa en con igu ación de ib a hueca, que se u iliza pa a agua de ma . Las memb anas de poliamida han expe imen ado un desa ollo espec acula en los úl imos años, que las han hecho imp escindibles an o en desalación de aguas salob es o de ma , como en algunas aplicaciones especiales como las nue as memb anas de ablandamien o de aguas ( nano il ación). Cuando se emplean con aguas con aminadas esul a imp escindible la clo ación de és as, pa a e i a el desa ollo biológico sob e la p opia memb ana que cons i uye un alimen o excelen e pa a bac e ias y mic oo ganismos. En es os casos debe ga an iza se su declo ación median e algún educ o , pa a e i a el de e io o i e e sible de la memb ana. •Condiciones hid áulicas. 83 Los pe meado es o memb anas uncionan en condiciones óp imas cuando las elocidades de ci culación del agua cumplen unas de e minadas condiciones. Pa a consegui un a as e adecuado de las sales que se an deposi ando sob e las memb anas, es con enien e que el lujo de salmue a sea cons an e y uni o me, y que el caudal de alimen ación se man enga ambién den o de unos alo es, lo que implica ija unos lujos mínimos de és a. En unción del amaño, cada pe mea o end á po an o un caudal óp imo de uncionamien o. Las es condiciones que no malmen e se es ablecen pa a las memb anas de a ollamien o en espi al, con obje o de ob ene una buena ci culación hid áulica a a és de las memb anas, son: - Man ene un caudal de ba ido de la salmue a mayo de 10 lpm en memb anas de 4” y mayo de 40 lpm en memb anas de 8”. - Man ene una elación en e el caudal de salmue a y p oduc o supe io a 5. - Man ene un caudal de alimen ación a las memb anas que debe se meno de 50 lpm pa a memb anas de 4” y meno de 200 lpm pa a memb anas de 8”. Pe o a su ez el lujo a a és de la memb ana iene egido po una combinación de cua o ac o es: - P esión osmó ica - Pe meabilidad de la memb ana. - Espeso de la memb ana. - La di usión o di e encia de concen aciones. El lujo a a és de una memb ana se mide en unción del olumen que la a a iesa ( ansmi ido) po unidad de á ea de memb ana en un pe íodo de e minado y bajo una p esión ambién de e minada. 84 Como unidad en la li e a u a anglosajona se emplea el GFD, galon/ oo .day, ( galón po pie cuad ado y día). En el sis ema decimal la unidad co espondien e es el li o po me o cuad ado y ho a. La equi alencia en e ambas unidades es la siguien e: 1 GFD = 40,74 m 3 /m 2 día = 1,6975 l/m 2 /h Es a magni ud es impo an e a la ho a de hace el diseño de una ins alación pues in luye en el núme o de memb anas a coloca . Un agua de buena calidad pe mi e p oyec a la ins alación con alo es de GFD ele ados, ya que los únicos e ec os sob e la memb ana son p ác icamen e : - La compac ación que se a p oduciendo como consecuencia de la p esión aplicada, y - La p ecipi ación de sales. A medida que el agua empeo a de calidad, an o en cuan o a los sólidos en suspensión como a los con aminan es, es p eciso educi el índice GFD, lo que supone aumen a el núme o de memb anas, pues o que en el p oceso de desalación una pa e de esos elemen os ex años que lle a el agua y que no pueden se e enidos comple amen e po los dis in os p e a amien os, se an deposi ando sob e las memb anas, obs uyéndolas o ensuciándolas y disminuyendo po an o su capacidad p oduc i a. El caudal especí ico po memb ana a ía en cada p oyec o en unción de los condicionan es del mismo y las p ecauciones que ome el diseñado . Los dis in os ab ican es de memb anas de a ollamien o en espi al es ablecen unos alo es aconsejables, muy pa ecidos en e unos y o os. La de e minación del coe icien e GFD exige conoce la supe icie de cada memb ana. En el caso de las memb anas de ib a hueca, sólo exis en dos ab ican es y las memb anas son de amaños especiales po lo que no son sus i uibles. En las memb anas de a ollamien o en espi al, como la supe icie de memb ana es muy impo an e en elación con la p oducción de la misma, una de las ías que los ab ican es han u ilizado pa a mejo a el caudal de la memb ana y en de ini i a educi 85 los cos es, es el aumen o de la supe icie de lámina sepa ado a en el in e io de cada unidad. En unos casos ese aumen o de supe icie se consigue median e sis emas mecánicos de en ollado, que pe mi en ealiza de una mane a comple amen e homogénea un mayo ap ie e, haciéndola más compac a. En o os casos se han p obado mallas sepa ado as más delgadas. Po úl imo, algunos ab ican es han op ado po la cons ucción de memb anas del mismo diáme o pe o más anchas, con lo que se educe el espacio que ocupan los in e conec o es y en de ini i a se inc emen a la supe icie de memb ana po ubo de p esión. En el cuad o siguien e se ecogen las supe icies de una se ie de memb anas de amplio uso en la ac ualidad y que pueden se i de e e encia pa a el cálculo o dimensionado de ins alaciones. CUADRO PAG 93 •Ca ga elec o o é ica. La supe icie de odas las memb anas iene una ca ga eléc ica o elec o o é ica que es la consecuencia de los elemen os químicos que in e ienen en su ab icación. Es as ca gas e ienen la ma e ia o gánica y los coloides del agua, así como los adicales de los p oduc os químicos del p e a amien o. 86 Las memb anas de ace a o de celulosa ienen meno ca ga supe icial, pe o ambién meno e ención. La memb ana ideal debe ía ene la ca ga de las de ace a o de celulosa y la obus ez y las cualidades de las de TFC. La memb ana de TFCL es ela i amen e esis en e al clo o, pe o iene ca ga elec o o é ica. El conocimien o de la ca ga eléc ica supe icial de las memb anas es impo an e a e ec os de su u ilización en aguas que pueden p esen a p oblemas. También es muy necesa io su conocimien o pa a pode elegi an o el p e a amien o químico más adecuado como los p oduc os de limpieza con enien es, pa a que no se p oduzca a acciones en e unos y o os que de e io en las cualidades de pe meabilidad de la memb ana. • Concen ación de pola ización. Las memb anas de ósmosis ienen un echazo de sales limi ado po lo que la concen ación de és as en el p oduc o depende de la concen ación que posee el agua de alimen ación a la en ada de la in e ase. Las sales disuel as en el agua de alimen ación son anspo adas con ec i amen e hacia la memb ana. Como su di usión a a és de la misma no se ealiza en la misma p opo ción, se p oduce una acumulación de sales en la supe icie de la memb ana. Su eliminación po an o, sólo puede ealiza se po di usión median e un p oceso de ans e encia de masa, así como po una elocidad de mo imien os hid odinámicos, incluido el mo imien o de di usión de Eddy cuando el luido es u bulen o ( Béna d). Según la eo ía de Béna d, la ines abilidad que se p oduce en una capa de luido es más pesada en la pa e supe io que en el ondo, que es la si uación que se p oduce en el p oceso de sepa ación de sales, es á ocasionada po un g adien e de empe a u a en el luido. En consecuencia, jun o a la memb ana se desa olla una capa lími e de disolución no agi ada, es ancada, de la que se ex ae cons an emen e agua y en la que las sales echazadas se an acumulando en concen aciones excepcionalmen e al as. Es e e ec o se conoce como pola ización de la concen ación. 87 Se a a de un enómeno complejo que depende po an o de di e sas causas y que ha sido es udiado con bas an e p o undidad po Me en y She wood que han p opues o dis in as eo ías al espec o. Las p ime as in es igaciones sob e pola ización ue on desa olladas po Me en e al y suponían la exis encia de una capa lími e adyacen e a la memb ana en la cual el lujo de luido es desp eciable. She wood y colabo ado es desa olla on pos e io men e un es udio más so is icado en un canal en el que el luido puede se lamina o u bulen o, y en el que sus pa edes echazaban comple amen e las sales pe o e an pe meables al agua, comp obando que la pola ización de la concen ación e a dis in a según cual ue a el égimen de uncionamien o hid áulico. La concen ación de la pola ización es á in luenciada po : - La compe encia en e el mo imien o de con ección de las sales hacia la memb ana y su di usión ue a de la misma. - El echazo de sales. - Las in e acciones en e los dis in os componen es del agua de alimen ación. Como es lógico es e enómeno iene una se ie de e ec os nega i os: - El aumen o de sales en la in e ase ambién aumen a la p esión osmó ica en la misma, y po an o, disminuye la p esión e ec i a que impulsa el agua a a és de la memb ana - Dado que las memb anas siemp e dejan pasa algunas de las sales p esen es en el agua de alimen ación, la concen ación de sales en el agua p oduc o aumen a. - Pueden p oduci se p ecipi aciones de los componen es disuel os. Es os e ec os se deducen cla amen e del análisis de las dos ecuaciones básicas de ósmosis: 88 F a = A ( P m – ∆Ø m ) F s = K s ( C a – C p ) De la p ime a se deduce que la concen ación de la pola ización aumen a la p esión osmó ica Ø m que se opone a la “ il ación”, y como en la di e encia de p esiones e ec i a la concen ación del disol en e es la de los luidos más ce canos a la memb ana, el p ime e ec o nega i o es que se educe el lujo de la memb ana. Si pa a con a iamen e aumen amos la p esión de ope ación, como exis e una elocidad máxima de lujo po unidad de á ea pa a cada memb ana, si és a se ebasa, cualquie inc emen o ul e io de la p esión aplicada no p oduce un lujo de disol en e más g ande sino que sólo p o oca un aumen o de la p esión osmó ica. Po an o, el g ado de pola ización de la concen ación aumen a ambién p opo cionalmen e al lujo del disol en e, y además es p opo cional a la p esión aplicada. De la segunda se e que ambién aumen a C a y po an o, al se mayo C a -C p aumen a al mismo iempo el paso de sales. Po úl imo, en muchas memb anas el echazo de sales disminuye al aumen a la concen ación de la solución de alimen ación. Además, una concen ación de pola ización excesi a p oduce una supe sa u ación de de e minadas sales y su p ecipi ación, que pueden p oduci el de e io o i e e sible de las memb anas. Es deci , que el enómeno in luye undamen almen e en el lujo y en el echazo de sales. La pola ización de la concen ación no puede elimina se po comple o en los p ocesos de ósmosis in e sa, pe o al menos puede educi se: a) Haciendo la solución u bulen a pa a man ene dicha capa lími e lo más delgada posible. b) Es ableciendo mecánicamen e en la memb ana canales de lujo pa a educi los e ec os de en ada. c) Además se puede ambién ac ua en la ope ación de la ins alación, pa al o cual es necesa io ajus a el lujo y limi a el ecob o. 89 El espeso de es a capa depende de la agi ación o de la elocidad del agua de alimen ación y del g ado de pe meación. El g ado de pola ización de la concen ación aumen a p opo cionalmen e al lujo del disol en e y ambién es p opo cional a la p esión aplicada. En consecuencia, exis e una elocidad máxima de lujo po unidad de á ea pa a cada memb ana, más allá de la cual un inc emen o de la p esión no p oduce un aumen o en el lujo del disol en e sino que sólo p o oca un aumen o de la p esión osmó ica. Aunque el enómeno de o mación de la capa lími e es independien e del anspo e de la memb ana “pe se”, sus e ec os son signi ica i os, especialmen e en las memb anas que ienen un al o lujo po unidad de supe icie. Es o limi a la con e sión de las memb anas espi ales. Como quie a que exis en dis in as opiniones sob e la mayo sensibilidad de las memb anas de ib a hueca a la pola ización, como consecuencia de la pequeña dis ancia en e las ib as que aumen an el e ec o de di usión y al ela i amen e bajo lujo de es as memb anas, hay que des aca ambién que, según un análisis de allado p esen ado po algunos au o es, la acumulación de sales mic oscópicas en la supe icie de la ci ada memb ana, no iene e ec os signi ica i os sob e la misma. Es o quie e deci que, en un pun o de e minado del haz de ib as, no debe habe una di e encia ap eciable en e la concen ación del solu o en la supe icie ex e io de la ib a y la exis en e en la solución en e ib as adyacen es. Sin emba go, hay que des aca que la no uni o midad del empaque amien o del haz de ib as puede p oduci egiones en que la di e encia in e ib ila sea muy in e io a la media de 25 mic as, y pueda po an o p oduci se una pola ización de ipo local. 7.2. PARÁMETROS TÉCNICOS. Una memb ana de desalación iene de inida po una se ie de pa áme os écnicos que son las he amien as que se u ilizan a la ho a de hace un diseño de una ins alación, con obje o de hace una es imación o p oyección de la calidad del agua que se a a ob ene . 96 FIGURA 28. INFLUENCIA DE LA PRESION La máxima caída de p esión en los elemen os espi ales es de 0,55-0,8 Kg/cm 2 ( 8-12 psi) po elemen o ó 2,7-4,2 Kg/cm 2 ( 40-60 psi) po ubo de seis elemen os. En ib a hueca pueden pe mi i se 3,5 Kg/cm 2 ( 50 psi) sin p oblemas mecánicos. Sin emba go, pa a ambas con igu aciones es bueno limi a la caída a 1,7 Kg/cm 2 ( 25 psi). Aunque ni el lujo (paso) de sales, ni el g adien e de concen ación a a és de la memb ana es án di ec amen e a ec ados po un cambio en la p esión de alimen ación, exis e un e ec o indi ec o de la p esión en la concen ación de sales del agua p oduc o. Si la p esión se educe, pasa menos agua a a és de la memb ana mien as el paso de sales pe manece cons an e, con lo que hay más sal po unidad de olumen de agua p oduc o y en consecuencia mayo salinidad de és a. Con los a ances log ados en el campo de la in es igación han ido apa eciendo memb anas que abajan cada ez a meno p esión, pe o p opo cionando un caudal y un echazo de sales acep able. 97 Tan o el ensuciamien o como la p ecipi ación es án muy elacionados con el lujo de la memb ana y se acele a ampliamen e po e ec o de la pola ización de la concen ación en la supe icie de la memb ana. Al o za la p esión pa a aumen a el lujo, se no a al poco iempo un descenso en és e que puede se del 25 %. 7.3.3. CON EL PH. El echazo de sales de las memb anas depende en cie a medida del pH, pues cada ma e ial iene un pH al que el echazo es máximo. No odas las memb anas eaccionan de igual o ma a la a iación del pH del agua de alimen ación. Las memb anas de ace a o de celulosa son muy sensibles a es as a iaciones, de o ma que sólo pueden ac ua en e alo es de pH de 4 a 7 de una o ma con inua, y du an e pe iodos educidos, como ocu e du an e el la ado, pueden sepa a se lige amen e de es os pH. Fue a de esos alo es ecomendados de pH las memb anas se hid olizan y pie den po an o de o ma i e e sible sus ca ac e ís icas. La memb ana de poliamida, menos sensible, unciona sin mayo es p oblemas en e alo es del pH de 4 a 11 y du an e pe iodos co os sopo a alo es de pH de 3 o de 12. La lexibilidad de ambas memb anas es pues bas an e dis in a y po an o los cuidados que hay que ene con una y con o a son ambién di e en es. Pe o el que una memb ana pueda unciona den o de un ango de alo es de pH de e minados, no signi ica que sea igualmen e e icien e a odos ellos. No malmen e hay un alo óp imo de pH al que la memb ana iene el mayo echazo de sales y po an o con iene abaja lo más ce ca posible de es e alo . A medida que nos sepa amos de es e alo el echazo de sales se de e io a y, po an o, en igualdad de las es an es condiciones de empe a u a o p esión la calidad del agua p oduc o es in e io . 98 Sin emba go, a pesa de ello, po las ca ac e ís icas del agua de alimen ación, en de e minadas ci cuns ancias puede in e esa abaja a un pH dis in o del óp imo de la memb ana. Una e aluación económica de los cos es que ello conlle a debe decidi si se puede abaja a ese pH aun sac i icando un poco la calidad del agua p oduc o. Pe o además del pH y conjun amen e con él, ambién la a iación de empe a u a in luye en el echazo de sales. Po ejemplo, una memb ana de ace a o de celulosa cuyo pH óp imo de uncionamien o es de 5, pa a empe a u as no males en e 15 y 35 ºC, puede hid oliza se a ese mismo pH si la empe a u a se ele a a 80 ºC. Po ello el ab ican e de memb anas suele da ambién una empe a u a máxima po encima de la cual no es con enien e ope a con la memb ana. FIGURA 29. INFLUENCIA DEL PH EN EL RECHAZO DE SALES 99 8. CONSIDERACIONES MEDIOAMBIENTALES 8.1. EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL DE INSTALACIONES DESALADORAS La legislación exis en e en cuan o a la necesidad de ealiza una E aluación de Impac o Ambien al (EIA) pa a un p oyec o elacionado con la desalación se puede esumi en los siguien es pasos: - La legislación básica, en es e caso el Real Dec e o Ley 9/2000, iene a inc emen a los supues os some idos a E aluación de Impac o Ambien al. En su Anexo I de es a disposición (p oyec os some idos en odo caso a EIA), no se ecogen p oyec os elacionados con la desalación ma ina o salob e aunque sí la ex acción de aguas sub e áneas igual o supe io a 10 hm 3 /año. En el Anexo II, que cons i uyen la lis a de p oyec os que deben some e se a EIA cuando así lo decida el ó gano ambien al, no apa ecen ampoco los p oyec os de desalación aunque sí los que supongan una ex acción supe io a los 300.000 m 3 /año de aguas sub e áneas. - Po lo an o, ha de consul a se la no ma i a co espondien e a cada comunidad au ónoma. Si dicha comunidad iene incluidas en su lis a de EIA las plan as desalado as (como po ejemplo la Comunidad Au ónoma Mu ciana), y de acue do con la disposición Adicional Te ce a del Real Dec e o Ley 9/2000, co esponde ía ealiza la EIA al ó gano ambien al del Es ado, es deci , el Minis e io de Medio Ambien e (MIMAM). Se es ablece á un p ocedimien o ab e iado pa a su ealización. 8.2. PROBLEMÁTICA MEDIOAMBIENTAL DE LOS VERTIDOS DE SALMUERA En odo p oceso desalado , enemos una po ción del agua p e iamen e in oducida que es echazada y de uel a no malmen e al ese o io o iginal de donde se apo ó el agua b u a a desala . 100 El p oblema de es os e idos debe a a se cuidadosamen e dependiendo del ipo de p oceso u ilizado, y de las ca ac e ís icas del ese o io donde se i a la salmue a de echazo. En es e apa ado se an a analiza dos si uaciones especialmen e in e esan es: La si uación en el Gol o Pé sico y la española (en el Ma Medi e áneo). Si hablamos de aguas desaladas del Gol o Pé sico, con una media de 45.000 ppm de TDS, la salmue a echazada de uel a al ma (BD) en plan as MSF suele ene una concen ación de 60-65.000 ppm y un caudal meno de la mi ad que el apo ado, eniendo en cuen a que an sólo la décima pa e del agua b u a in oducida se desala y que exis e eci culación del agua b u a. El es o de caudal que equilib a el balance de masa de la ins alación es el agua b u a p ecalen ada en la sección de echazo, que no es concen ada espec o a la inicial. En esumen, la conjunción de la con aminación é mica ( an o el BD como el CW de la g an can idad de plan as desalado as MSF se i an con 3-4 y 7-10 ºC de calen amien o con espec o al Gol o) y con aminación química de los e idos de salmue a y de pe óleo de la zona (el 20% de la p oducción mundial discu e po es a u a) en es e ma ce ado de an sólo 35 me os de p o undidad media, 239.000 km 2 de ex ensión y un iempo de esidencia medio de 2-5 años (la ci culación a a és del es echo de O muz es bas an e di icul osa), hace pensa que el Gol o Pé sico a a ene se ios p oblemas medioambien ales en un u u o p óximo. Ello se ag a a po sus especiales condiciones: una empe a u a media de 18-35 ºC, un al ísimo índice de e apo ación (excede en un ac o de 10 el apo e de los íos) y po lo an o una salinidad de 36.000 a 50.000 ppm, dependiendo de la ce canía a la desembocadu a de los g andes íos que ie en en él (Tig is y Eú a es). Pe o es e no es a o unadamen e el caso de España, con un in en a io de plan as mucho más educido al de O ien e Medio, donde la mayo ía son plan as de O.I. que ie en sus echazos a ma es más abie os como el Medi e áneo o el Océano A lán ico, a una empe a u a p ác icamen e idén ica a la apo ada. 101 De odas o mas, es necesa io abo da de o ma sepa ada la desalación de aguas ma inas y de aguas salob es, po que son dos p oblemá icas comple amen e di e en es ya que a ec an a medios na u ales dis in os. 8.2.1. AGUAS SALOBRES Las plan as desalado as de agua salob e gene almen e se nu en de acuí e os cuya calidad se ha ido deg adando paula inamen e con su ex acción pa a el iego. En gene al, la deg adación de los acuí e os se debe al uso de e ilizan es ni ogenados y o os agen es ag ícolas, in il ación de aguas esiduales, disolución de e enos salinizados, in e comunicación de di e en es acuí e os es a i icados e incluso la in usión ma ina en los acuí e os ce canos al ma . Desala agua salob e pe mi e a es e ipo de aguas su uso ag ícola e incluso humano, en gene al aguas de 4.000 ppm de uel en el echazo en o no a los 16.500 ppm conside ando una conse ación media (Y) del 75 % en es e ipo de plan as. A con inuación se desc iben las di e en es soluciones apo adas ac ualmen e pa a la e acuación de es e ipo de salmue as (La o e, 2000), haciendo una alo ación cuali a i a de cada una de ellas: - Ve ido di ec o a amblas o cauces ce canos. Es una solución común pe o poco ecomendable po que puede saliniza dichos cauces y los suelos adyacen es, a ec ando incluso a la población asen ada aguas debajo de dicho cauce. - Ve ido al ma en el caso de ce canía al mismo. Debe es udia se en cada caso ya que en es e caso la salinidad es meno que la ma ina y puede a ec a a la di e sidad biológica en ese amo cos e o. - Inyección en acuí e os más p o undos incluso que el de apo e. Es una solución al amen e pelig osa, ya que puede a ec a a acuí e os ce canos y además los con ie e en inse ibles pa a su uso u u o. - Ins alación de balsas de e apo ación o incluso salinas (como las de To e ieja o San a Pola) pa a ob ene sal. La ex ensión necesa ia pa a es e 102 ipo de solución suele disuadi a los p opie a ios de las explo aciones, pe o es de las más adecuadas aunque desapa ece odo caudal posible de e o no a la cuenca hid og á ica. - C eación de colec o es de e ido o “salmue oconduc os” que ecojan los echazos de una o a ias plan as desalado as p óximas has a el ma . Pa ece la solución más acep able, aunque con cos e algo supe io a o as opciones, y además debe es udia se el pun o exac o de e ido en el ma , al igual que en el segundo pun o, pa a no al e a las condiciones biológicas de la auna y lo a ma inas. Debe ene se en cuen a ambién que excep o la segunda y úl ima opciones, los e idos de salmue a e o nan inalmen e a la cuenca hid og á ica de donde se ex ajo el agua salob e, con lo que debe ían echaza se a p io i. 8.2.2. AGUAS MARINAS Respec o al e ido de echazos de agua ma ina, una plan a de con e sión media del 45% y un agua ma ina de apo e de 38.000 ppm debe e e al ma una salmue a con al ededo de 70.000 ppm. Se sabe que la auna ma ina no queda a ec ada signi ica i amen e po la exis encia de emisa ios de es a agua (g acias po supues o a su mo ilidad), incluso hay expe iencias de una mayo cuo a de cap u a pesque a al ededo de desagües de plan as desalado as. Sin emba go hay que a a con especial a ención la lo a ma ina exis en e en el li o al medi e áneo, en conc e o las p ade as de “Posidonia Oceánica”, una ane ógama ma ina que ecub e los ondos de un calado de 5 a 30 me os (dependiendo de la anspa encia del agua y la g anulome ía de los ondos) de ex ao dina ia p oduc i idad y di e sidad, pe o a su ez de ex ao dina ia a eza. Tan o es así que apa ece en la lis a de hábi a s na u ales de in e és comuni a io que es p eciso p o ege (Di ec i a del Consejo 92/43/CEE del 21 de Mayo de 1992). Aunque no se sabe a ciencia cie a el e ec o de los e idos de salmue a en las p ade as de Posidonia Oceánica, lo que sí es cie o es que es necesa io ealiza una se ie 103 de medidas de p o ección pa a no daña dichas p ade as, con una capacidad de p oducción de oxígeno incluso mayo que la sel a amazónica. De en e las posibilidades de ac uación en cuan o a la e acuación de la salmue a al ma , no hay soluciones concluyen es, sob e odo en cuan o a la cuan i icación del e ec o de cada una de ellas sob e la lo a ma ina, se mues an aquí las soluciones comúnmen e adop adas: - Ve ido di ec o al ma a a és de amblas y cauces. Es a posibilidad puede se la más adecuada en zonas de co ien es y ien os conside ables, ya que en zonas ce canas a la cos a, los oleajes y la mayo empe a u a de la aguas a o ecen la mayo dilución de las desca gas de salmue a. - Cons ucción de emisa ios subma inos que sob epasen la p ade a de Posidonia. No es á muy cla o si el e ec o de la ob a necesa ia pa a cons ui el emisa io a a se más pe judicial pa a la p ade a que su e ido en la cos a. Además, se han ealizado es udios sob e la dilución de los emisa ios subma inos cons uidos especí icamen e pa a una mejo mezcla con el agua ma ina, pe o la expe iencia de labo a o io ha demos ado g andes di e encias con espec o a la dilución eal en los ondos ma inos, debido undamen almen e al e ec o de las co ien es ma inas, oleaje, condiciones del ondo, e c., di ícilmen e ep oducibles en condiciones de labo a o io. - U ilización de emisa ios ya exis en es de aguas esiduales. Se sabe que las aguas esiduales u banas (ARU) ienen un e ec o más pe nicioso pa a la lo a ma ina que los echazos de plan as desalado as. Po lo an o un mal meno puede se e e dichos echazos a colec o es esiduales o luga es anejos a ellos, en zonas ya p e iamen e deg adadas po el e ec o de las ARU. 8.3. OTROS VERTIDOS Aunque no ienen la misma impo ancia que los e idos de salmue a, g acias a la ín ima elación de olúmenes e acuados (la suma o al de ellos no supone más del 1% del o al), exis en o o ipo de e idos en una plan a desalado a po O.I., que se esumen aquí: 104 - Agua de la ado de los il os de a ena: cons i uyen un agua muy ca gada de a enas y ma e ia o gánica, en gene al se ie e no malmen e una ez al día. - P oduc os de limpieza de las memb anas. Su ecuencia depende mucho del ipo de memb ana, pe o en gene al al menos se ealiza una ez al año con de e gen es de na u aleza biodeg adable. - Adi i os p o enien es del p e/pos - a amien o del agua b u a/p oduc o. No malmen e no deben apa ece en los e idos ya que se u ilizan pa a inclui se en el agua pa a consumo (sólo en caso de ugas, pe o en odo caso es posible encon a en meno medida loculan es, an iinc us an es, an ico osi os y biocidas en las aguas de echazo. Su ca ác e poco deg adable hacen que deban se con olados pe iódicamen e. 8.4. OTROS IMPACTOS Y CONSIDERACIONES FINALES. Las plan as desalado as consumen g an can idad de ene gía. Tan o si consumen ene gía eléc ica como si ex aen ene gía é mica en el caso de una plan a dual, las emisiones de CO 2 , NO X y o os componen es de i ados de la combus ión de es as cen ales é micas deben asocia se a la plan a desalado a. Sólo en el caso de que la ene gía eléc ica u ilizada en p ocesos desalado es ( O.I., ED, CV, bombeo de las MSF y MED) sea de o igen eno able, no debe asigna se es e impac o ambien al al p oceso desalado . Finalmen e, ambién hay que des aca la con aminación acús ica de una plan a desalado a, que no suele menciona se debido a su ela i a lejanía de poblaciones y zonas habi adas. Pe o debe ene se en cuen a sob e odo en pequeñas islas o zonas con muy escaso e eno edi icable, si uación desg aciadamen e muy común en el Le an e Español y nues os a chipiélagos. Resumiendo, el impac o ambien al de i ado de la ins alación de una plan a desalado a iene a ias a ecciones des acables: e ido de salmue as, emisiones y uidos. Es de o a na u aleza que una g an ob a hid áulica, y po lo an o di ícilmen e compa ables. 105 9. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN Una ins alación desalado a puede se más o menos compleja según sea el amaño y el ipo de agua a a a y debe con empla odos los elemen os desde la oma de agua has a el depósi o inal pa a el almacenamien o de pe meado, pa a que esponda a las p es aciones que deben exigi se a un sis ema so is icado y po an o ca o. En dicha ins alación pueden es ablece se cua o zonas o pa es, do adas de equipos que po su come ido e impo ancia son muy dis in os. Dichas pa es son: - Cap ación o oma de agua. - P e a amien o ísico-químico. - P oceso (OI). - Pos - a amien o. 9.1. TOMA DE AGUA El diseño de la ins alación se inicia con la oma o pun o de cap ación del agua que a a alimen a el sis ema. Se puede habla de omas de agua “abie as o supe iciales” y “ce adas, o a a és de pozo”. 9.1.1. TOMA CERRADA La oma de agua median e pozo es la más a o able y la que siemp e hay que in en a cons ui . Sin emba go, ello implica la pe meación de caudales, a eces impo an es, a a és de los dis in os es a os del e eno, que no siemp e es posible log a . Las en ajas p incipales que o ece una oma ce ada o en pozo son: - Limpieza del agua como consecuencia de su il ado en el e eno, lo que se aduce con unos índices de u bidez (NTU) y de colma ación (SDI) bajos. - Ausencia de ac i idad o gánica y biológica. 112 de inc us ación, aunque delgadas, son muy impe meables y o ecen g an esis encia al paso del p oduc o. No malmen e, la calidad del p oduc o su e algo al baja la p oduc i idad. Si el p oblema que es á ocasionando la inc us ación no se de ec a y esuel e opo unamen e, el depósi o de sales inc us an es en las úl imas memb anas, las cuales es án expues as a la salmue a más concen ada, puede c ece lo su icien e como pa a comenza a obs ui los canales de salmue a de los elemen os. Una ez que es o ocu e, la p esión di e encial sube no ablemen e y se co e el pelig o de daña los elemen os. Como ya mencionamos, la inc us ación se localiza en los úl imos elemen os del sis ema y p og esa len amen e de a ás hacia delan e has a los p ime os. La inc us ación se de ec a ab iendo la apa de los ubos de p esión en la salida del sis ema, e inspeccionando y pesando los elemen os en una báscula. Una ez ob enidos los pesos de los elemen os, los podemos compa a con el peso o iginal del elemen o húmedo y d enado. 10.1.2. ENSUCIAMIENTO El ensuciamien o con a ena, ma e ia o gánica, o ma e ia coloidal ambién puede epe cu i en una obs ucción ísica de los canales hid áulicos de los elemen os. Si se de e mina opo unamen e que las memb anas han su ido ensuciamien o, el 99% del iempo es posible pa a , e ec ua una limpieza con de e gen e, y es au a la plan a de ósmosis a su condición o iginal. Sin emba go, dicho bloqueo de los canales hid áulicos de los elemen os, si no se co ige a iempo, se aduce en p esiones di e enciales excesi as y de o mación mecánica del ollo espi al de memb anas que o ma a los elemen os. Al con a io de la inc us ación, el ensuciamien o no malmen e comienza po el ex emo de la alimen ación y p og esa hacia la pa e pos e io del sis ema. El ensuciamien o se puede de ec a inspeccionando y de e minando el peso de las p ime as memb anas del sis ema. Excepción a es a egla es el ensuciamien o po sedimen ación de ma e ia coloidal en el sis ema, lo cual suele ocu i en las úl imas memb anas, pe o se dis ingue ácilmen e la inc us ación, po que en ez de c is ales blancos o ama illos, se obse a pol illo coloidal o algas e des en los úl imos elemen os. 113 El ensuciamien o a ec a en especial a las memb anas de ib a hueca, y a las nue as memb anas de poliamida a omá ica como la TFCL y la FT-30, las cuales ienen que se la adas con más ecuencia que las o as memb anas. 10.1.3. ATAQUE BACTERIANO O QUIMICO A LAS MEMBRANAS Los sín omas de un a aque bac e iano o química a alas memb anas son o almen e opues os a los que e idencian po ensuciamien o o po inc us ación. Es os a aques en e ec o dañan i e e siblemen e a la capa de echazo de sales de la memb ana y pe mi en el paso ela i amen e lib e de sales y de agua. Podemos de ec a el a aque a las memb anas y dis ingui es e ipo de cambio de un p oblema de a osellos (jun as ó icas), po que un a aque a las memb anas no malmen e ocu e en las p ime as memb anas del sis ema, empeo a, g adualmen e y uni o memen e en odos los ibos de un mismo paso, y se a p opagando hacia las memb anas ubicadas en la desca ga del sis ema.. El o o ac o que dela a un a aque a las memb anas es la disminución g adual en la p esión de ope ación NORMALIZADA del sis ema en condiciones cons an es de p oduc i idad al mismo iempo que a subiendo la conduc i idad del p oduc o. Una mane a cla e pa a con i ma que se a a de un p oblema de a aque a las memb anas, consis e en hace un análisis de la du eza del p oduc o. La memb ana echaza más del 99% de la du eza aunque es é bas an e dañada. Si se de ec a mucha du eza en el p oduc o, sospecha emos una uga mecánica (a osellos). Una alla mecánica de las memb anas como puede se un a osello (jun a ó ica) dañado, no malmen e ocu e en un solo pun o, ocu e epen inamen e (po lo no mal dobla la conduc i idad de un solo ubo de un día pa a o o), y lo que es undamen al, no a ec a mayo men e a la p esión de ope ación de un sis ema de agua salob e. Se puede e i ica el pun o del p oblema, e i ando la mangue a de p oduc o e in oduciendo un ubi o sonda. Lo undamen al es que los daños químicos o bac e ianos a las memb anas son no malmen e i e e sibles y hay que de ec a los, diagnos ica los, y a aca los an es que se de e io en ue a de su ango ú il. 114 10.1.4. TURBIDEZ La u bidez se mide u ilizando el índice de aponamien o (SDI) e índice de u bidez-Jackson. Se ecomienda que la u bidez no exceda una unidad Jackson pa a las memb anas espi al y SDI=3 pa a las de ib a hueca. 10.1.5. HIDRÓLISIS La hid ólisis no es más que un a aque químico po cambio de pH y empe a u a que a ec a exclusi amen e a las memb anas de ace a o de celulosa. Las memb anas de poliamida no su en hid ólisis. Igual que la piel humana, las memb anas de poliamida se hinchan a pH meno de 3.0. Una ez que se es au a el pH al ni el no mal de ope ación, la memb ana se ecupe a pe o no siemp e o almen e. Po es o, hay que ene mucho cuidado con los la ados ácidos, en lo que el pH nunca debe se meno de 3.5. 10.1.6.OXIDACIÓN Con o me el conocimien o del p e a amien o en la ósmosis in e sa se hace más comple o y so is icado, las memb anas cada día allan menos po los p oblemas desc i os a iba, y ienden a mo i de ejez (po oxidación) después de cinco o diez años de es a expues as a un ambien e húmedo, co osi o y oxidan e. Todas las memb anas de ósmosis in e sa es án suje as a oxidación, pe o algunas son más esis en es que o as. La oxidación po clo o se mide en pa es po millón-ho a de clo o esidual. Una pa e po millón de clo o esidual ac uando du an e un día, ep esen a 24 pa es po millón-ho a. Es a dosis de clo o comenza ía a daña las memb anas de TFC en menos de 30 días; a las memb anas de poliamida a omá ica como la TFCL, en 3 meses, a pH 8, y 6 meses a pH 6; y a las memb anas de ace a o de celulosa, en dos o es años. La ida ú il de una memb ana se ala ga educiendo el ni el esidual de clo o en agua. Es a educción no malmen e se e ec úa con il os de ca bón o con exceso de me asul i o de sodio, como e emos a con inuación. Los oxidan es a la la ga dañan a odas las memb anas de ósmosis in e sa, y po lo an o, con iene con ola el exceso de es os como pa e del p e a amien o. En las memb anas de película delgada TFC, la oxidación de las memb anas puede ompe la 115 columna e eb al de la cadena molecula del políme o, empleado en su ab icación. Una ez o a la cadena del políme o, un pequeño pedazo de memb ana a ni el molecula se desp ende y deja un po o que pe mi e el paso de sales. Lo mismo ocu e, pe o oda ía más len amen e, en las memb anas de ace a o de celulosa. El e ec o de la oxidación en es as memb anas se mani ies a en un aumen o conside able en la salinidad del p oduc o y una disminución de la p esión de ope ación a un caudal cons an e de p oduc o. En las memb anas de poliamida, ipo ib a hueca delgada, el ácido ánico y la pa ed más g uesa de la memb ana p o egen has a cie o pun o a la memb ana con a oxidación. En e ec o el ácido ánico ac úa como un an ioxidan e sac i icial que se pie de según lo a a acando el clo o y el oxídeno. Una ez que se pie de el pa che de ácido ánico, el oxidan e a aca a la a imida de la ib a hueca la cual, al oxida se, cambia sus p opiedades supe iciales. La g an a inidad al agua de las a amidas se puede in e i al oxida se. Una ez a acada po oxidan e, la supe icie de la memb ana ipo a amida puede deja de se hid o ílica pa a con e i se en hid o óbica. Es o se de ec a como un aumen o en la salinidad del p oduc o con un co espondien e aumen o en la p esión de ope ación. Po lo an o, en las memb anas de ib a hueca que u ilizan ma e ial de a amida, el e ec o en la ope ación de la plan a de un a aque po oxidan e es di ícil de dis ingui de un p oblema de ensuciamien o o de inc us ación. 10.1.7. PRETRATAMIENTO-PREFILTRACIÓN NATURAL DE AGUAS SUPERFICIALES El mejo p e a amien o es el que no se iene que hace . En ocasiones nos puede in luencia la selección de la uen e de agua más p opicia pa a su plan a de ósmosis. En ese caso, se debe u iliza el agua p o enien e de la uen e más limpia que dispongamos. En el caso conc e o de las uen es supe iciales (como son lagos, íos, o ma ) la pe o ación de un pozo playe o puede simpli ica emendamen e el cos o de in e sión y ope ación del sis ema de p e a amien o. Un pozo playe o bien diseñado y bien desa ollado, equipado con ejillas, simplemen e u iliza el lecho de g a a y a ena de la playa como un gigan e y e icaz il o de a ena. 116 Una de las p ime as plan as en demos a es e concep o ue la plan a pilo o de la UOP-Fluid Sys ems en la bahía de San Diego, Cali o nia. El pozo iene 10’’ de diáme o, y 120 pies de p o undidad y ue diseñado pa a 40 li os po segundo con un cos o o al de menos de $20.000 dóla es incluyendo la bomba sume gible. El p e a amien o pa a la plan a pilo o consis e nada más que en un il o de ca ucho pa a p o ege la bomba, y en la inyección de un poco de ácido pa a baja el pH ap oximadamen e a 7.0. La plan a ha ope ado sin a ención humana con inua, po más de quince meses. Las memb anas de ipo espi al de TFC es án oda ía nue as y se han enido que la a una sola ez. La ecnología de pozos playe os pa a alimen a plan as de ósmosis po abilizado as de agua de ma se han ans e ido a a ias plan as indus iales con mucho éxi o como en las Islas Cana ias y en A gen ina. En Chile, se ha desa ollado la ecnología de pun e as Johnson. Las pun e as son u ilizadas pa a ob ene agua cla i icada de íos o lagos u bios cuando se quie e e i a el cos o de pe o a pozos p o undos. En la ibe a del ío o lago se ma illan las pun e as o si la o mación es muy angosa, se pe o a un aguje o de 4-6’’ en el cual se coloca la pun e a y se ellena con g a a y a ena. En algunos casos, de sis emas g andes, se u iliza una se ie de pun e as conec adas con mangue as a un cabezal de bombeo. También, se ha u ilizado el esquema de conec a las pun e as con un si ón a una cis e na ins alada debajo del ni el eá ico, la cual se bombea con una bomba sume gible. En Chile, se ob iene ípicamen e 6 li os/segundo po cada pun e a de 2’’x 5 me os. En las Cana ias, se ha desa ollado con mucho éxi o el sis ema de gale ías ce ca del ma , pa a in e cep a agua salob e sub e ánea p o enien e de las mon añas que se es á ugando al ma . También se u iliza con mucho éxi o en España, “pozos a esanales” del ipo an iguo, de 2 a 4 me os de diáme o y p o undidad a iable. En e ec o, lo que se es á p oponiendo es que en ez de gas a dine o du an e los p óximos 20 años en coagulación y sedimen ación del agua, deja que la na u aleza abaje pa a noso os al e ec ua la il ación del agua con el lecho del man o acuí e o en odos los casos posibles. 117 La ecomendación es, pues, hace el pozo lo más p o undo posible pa a minimiza la posible in usión de oxidan es. 10.1.8. MEMBRANAS EN ESPIRAL.VENTAJAS. • PARA AGUAS SUPERFICIALES CON ALTO SDI LA CONFIGURACION IDONEA DE MEMBRANA ES LA ESPIRAL Pa a cualquie agua que enga un índice de aponamien o (SDI) supe io a 3, la con igu ación espi al es idónea. La expe iencia en miles de plan as de ósmosis ha demos ado que la memb ana del ipo espi al ole a aguas con mucho más ma e ia coloidal y sales inc us an es que el ipo de ib a hueca delgada. Es a ole ancia a al os ni eles de ma e ia o gánica y de ma e ia coloidal explica la azón po la cual la memb ana espi al se eligió exclusi amen e pa a la plan a de ósmosis in e sa con capacidad de 300.000 me os cúbicos po día en YUMA. Incluso la pione a en memb anas de ib a hueca, la p es igiosa i ma DuPon ecomienda sus nue as memb anas del ipo espi al pa a aguas “di íciles”. La azón es que las memb anas ipo espi al pueden abaja a caudales de alimen ación po elemen o has a es eces más al os que las de ib a hueca. Es os caudales se aducen en elocidades hid áulicas de ope ación an al as y u bulen as que log an ba e g an pa e de la ma e ia coloidal. En el caso de la memb ana espi al, igual se pueden u iliza al os caudales de la ado los cuales con de e gen e log an ba e ma e ia o gánica y pequeñas pa ículas de sólidos que se acumulen en la ope ación. La ib a hueca delgada no puede abaja , ni la a se a es os caudales an al os po pe meado, que a al as elocidades, los caudales u bulen os ompen las delicadas ib as huecas, las cuales son del diáme o del cabello humano. • LA CONFIGURACION ESPIRAL ES IDONEA PARA AGUAS INCRUSTANTES Si el agua es al a en ca bona os, sul a os, sílice, es oncio, ba io o calcio; ambién se ecomienda u iliza la memb ana espi al. Es o se debe a que a al os y u bulen os caudales de la memb ana espi al le dan a las sales escaso iempo pa a inc us a se. La u bulencia ompe las al as concen aciones de sales en la capa mic oscópica lími e adyacen e a la memb ana, en donde con inuamen e se es á e i ando 118 p oduc o. Con un diseño co ec o, la con igu ación espi al pe mi e la más al a ecupe ación de agua como p oduc o sin pelig o de inc us aciones de sales . La memb ana de ib a hueca, con su bajo lujo lamina , su e de un la go iempo de esidencia y al ísimas concen aciones de sales inc us an es en la capa lími e. Po consiguien e, iene una al a endencia a inc us a se, si se ope a con aguas de al a du eza o con cualquie a de las sales disuel as que a iba se mencionan. • LA MEMBRANA TIPO ESPIRAL CASI NUNCA REQUIERE SUAVIZACION PREVIA Es o se puede ilus a más ácilmen e con casos especí icos. En Laguna del Rey, Cohauila, en Gómez Palacio, Du ango, y en Baja Cali o nia, en Méjico exis ían plan as de ósmosis in e sa del ipo ib a hueca delgada, las cuales enían di icul ades se ias en su ope ación con agua du a. La solución inicial ue ins ala sua izado es como p e a amien o an es de la ib a hueca. Aunque es o mejo ó la ope ación, duplicó el cos o de p e a a el agua. Al in, e i a on los sua izado es, con i ie on la plan a a memb anas en espi al y se e mina on los p oblemas de inc us ación y de al o cos o de agua. En is a de lo an e io , pa a aho a nos al os cos os de equipo de p e a amien o, y de los eac i os químicos acondicionado es del agua, debemos conside a cuidadosamen e la uen e de agua, y u iliza el ipo de memb ana que haya enido más éxi o con aguas simila es a la nues a. En pocas palab as, si el agua es supe icial conside a emos se iamen e un pozo playe o. Si el agua iene al a u biedad, es du a e inc us an e, conside a emos se iamen e la memb ana ipo espi al. 10.2 FILTROS DE CARTUCHO Todas las plan as de ósmosis in e sa iene y deben ene il os de ca ucho an es de la bomba de al a p esión. Los il os de ca ucho p o egen a la bomba de al a p esión con a cualquie pa ícula ab asi a p o enien e del pozo o de la línea que pueda ocasiona daños a los impelen es. También p o ege a las memb anas con a el aponamien o u obs ucción de los canales hid áulicos. 119 El amaño de los il os de ca ucho que se debe u iliza depende de la calidad de agua, y nue amen e, del ipo de memb ana. Las memb anas del ipo de ib a hueca, no malmen e, necesi an un il o de cinco mic as de ape u a, pe o en muchos casos hay que ins ala il os de una mic a. Las memb anas del ipo espi al equie en il os de solamen e 25 mic as, pe o cuando el p e a amien o an e io es de icien e, a eces hay que cambia los a il os de 10 mic as. Pa a las memb anas en espi al, no malmen e se especi ica un ac o de diseño de 10 li os/minu o po cada ca ucho de 25 cm. de la go. O a mane a de especi ica el sis ema de il os de ca ucho es que enga una caída de p esión máxima de 2 PSI, cuando es án limpios. 10.3. REJILLAS DE ARENA Si enemos p oblemas de exceso de a ena en el agua de alimen ación se debe conside a ins ala ejillas o ampas pa a e i a la. También se han u ilizado con éxi o pa a es e p opósi o hid ociclones, y il os la ables de ipo calce ín. La idea es minimiza el consumo de il os de ca ucho. Se conside a y ei e a, que odo lo an e io , iene un cos o conside able, y que si la plan a es g ande y enemos la uen e ce ca, debemos conside a la pe o ación de un pozo ce ca de la playa pa a cap a el agua. Si po el con a io es amos en una pla a o ma ma ina, se ecomienda deja la oma a media agua con ejillas ipo Johnson de ace o inoxidable y segui con a ias e apas de il ación. 10.4. FILTROS DE MATERIA COLOIDAL En muchos casos, sob e odo con aguas supe iciales, se ía cos oso a a de ope a con il os de ca ucho que se an aponando cons an emen e con ma e ia coloidal. En es as plan as, se ecomienda ins ala il os de a ena (o mejo de a ena/an aci a) an es de los il os de ca ucho. Los il os de es e ipo an es de la ósmosis, se diseñan con un ac o de diseño de no más de 200 li os po minu o po me o cuad ado de agua ans e sal del il o (5GPM/pié cuad ado). No malmen e se diseñan dos o es unidades pa a que quede la plan a en ope ación mien as se e ola a uno de los il os. 120 10.5. COAGULACION En el caso de ene ma e ia muy ina en suspensión, o azos de acei e mine al, o en el caso de ene mucho hie o oxidado en el agua, se ecomienda inyec a un eac i o loculan e, como los polielec oli os, an es de los il os de ma e ia coloidal. Es o ayuda a que las pequeñas pa ículas se aglome en. En el caso especí ico del hie o, es ecomendable dobla el á ea de il ación pa a e i a que se ompa los ágiles lóculos de hie o. Si se iene acei e o mucho hie o, el ac o de diseño de los il os debe se de 2.5 a 3 GPM/pie cuad ado. En el caso de ene mucho hie o, ambién se puede u iliza a ena il an e del ipo BIRM, o “a ena e de”. En algunos casos, se u iliza alumb e como coagulan e en p ocesos de cla i icación an es de la ósmosis in e sa. Es o NO SE RECOMIENDA. La ecomendación nega i a es á basada en que e en ualmen e ocu i á una alla en el p e a amien o y es as sales de aluminio se i án pa a las memb anas; es sabido el p oblema de la sílice cuando se asocia con el ión aluminio. El o o p oblema ocu e po qué si se es á dosi icando ácido en la plan a de ósmosis, las sales aluminio su en una caída e iginosa en su solubilidad a bajo pH que p e alece en la plan a de ósmosis in e sa. Es o se ilus a en la siguien e igu a: FIGURA 23 MANUAL Como podemos e , al some e se al bajo pH de la ósmosis in e sa, las sales de aluminio salen de solución y p ecipi an sob e las memb anas. Es o epe cu e en los la ados más ecuen es que si se usa o o ipo de coagulan e. La expe iencia y ecomendaciones que la emp esa UOP-Fluyd Sys ems sob e el uso de coagulan es, se puede esumi en un pá a o: si enemos la opción du an e el diseño, especi ica los il os mul imedida más g andes (3 galones/minu o pié cuad ado) de mane a que engamos que dosi ica coagulan e con poca ecuencia o nunca. Con las memb anas ipo espi al es p e e ible ope a con un SDI de 5 sin usa coagulan e que baja la u bidez a un SDI de 2 o 3 u ilizando coagulan e. La expe iencia p ác ica es que se ensucian menos en el p ime caso, aunque la eo ía dice lo con a io. 121 10.6. ANTI-INCRUSTANTE (INHIBIDOR) Todas las plan as de ósmosis in e sa deben ope a se con adición con inua de an i-inc us an e. La única excepción es el caso de pla as que ope en a baja ecupe ación, con aguas que engan bajo con enido de du eza (po ejemplo plan as de agua de ma al 30% de ecupe ación). El hexame a os a o de sodio es el más conocido y el más económico de es os eac i os. Se ecomienda pa a odas las memb anas con aguas que lleguen en la salmue a has a dos eces el lími e de sa u ación de las sales. Es impo an e que el hexame a os a o que se ob enga come cialmen e es é esco, seco y en en ase sellado, ya que la humedad del ambien e lo con ie e en o o os a o, el cual no es e icaz como an i-inc us an e. Po es a misma azón, se ecomienda que la solución de hexame a os a o que enga más de es días de p epa ación se e i e y el ope ado p oceda a mezcla solución esca. En cualquie caso, la solución de hexame a os a o debe se eemplazada una ez po semana. Si enemos memb anas de ace a o, es imp escindible es e p ocedimien o ya que exis e e idencia que la pseudomona ae oginosa, bac e ia que a aca a las memb anas de ace a o, se mul iplica ápidamen e en la solución de hexame a os a o. De odas o mas, el anque de haxame a os a o debe es a limpio, ene cubie a, y es a do ado de un pequeño agi ado que ope e con inuamen e. Exis en en el me cado an i-inc us an es que pe mi en excede el lími e de p ecipi ación de las sales. El hexame a os a o si es á esco, pe mi e excede el lími e po un ac o de 2. Hay o os p oduc os que pe mi en lími es mucho más al os. Cuando se ope a con agua du as en calcio y al os ni eles de ecupe ación, es impo an e la inyección con inua de an i-inc us an e esco, o de al a e iciencia. El écnico u ope ado debe ene en cuen a en odo momen o y es a plenamen e conscien e que el hexame a os a o no de iene el p oceso de c is alización, sino que solamen e lo hace más len o. Po es o es con enien e enjuaga las plan as a baja p esión con agua de alimen ación o con p oduc o, cada ez que se pa a la plan a po más de una ho a. Si el agua de alimen ación con iene al os ni eles de es oncio, ba io, o es á sob esa u ada en sul a o de calcio en la salmue a po un ac o muy ce ca del lími e de 128 - Índice de a ascamien o (SDI) : < 3. Caudales de diseño adop ados Los caudales de diseño adop ados son: ACTUAL FUTURO Cap ación de agua de ma : - Pa a p oducción de agua desalada 2 x 500 m 3 /h 4 x 500 m 3 /h - Pa a la ado de il os de a ena ( caudal máx.) 567 m 3 /h 567 m 3 /h Alimen ación a acks de O.I. 2 x 500 m 3 /h 4 x 500 m 3 /h P oducción de ósmosis in e sa 2 x 210 m 3 /h 4 x 210 m 3 /h Rechazo de ósmosis in e sa 2 x 290 m 3 /h 4 x 290 m 3 /h 12.2. SOLUCIÓN ADOPTADA La solución adop ada, en lo que a la con igu ación de la plan a desalado a se e ie e, es la siguien e: - Núme o de acks de O.I. : 2. - P oducción nominal po ack : 5.000 m 3 /día. - Tipo de memb anas : FILMTEC, SW30HR-380. - Núme o de e apas : 1. - Núme o de ubos de p esión po ack : 58. - Núme o de memb anas po ubo : 7. - Núme o de memb anas po ack : 406. - Núme o o al de memb anas : 812. 129 Las condiciones eó icas de ope ación, pa a dis in as empe a u as, son: 19ºC 20ºC 21ºC Caudal de alimen ación po ack 500 m 3 /h 500 m 3 /h 500 m 3 /h P esión ope ación 67,5 ba 66,8 ba 66,1 ba Con e sión 42,0 % 42,0 % 42,0 % Caudal de pe meado po ack 210,01 m 3 /h 210,11 m 3 /h 210,25 m 3 /h 19ºC 20ºC 21ºC P oducción dia ia p o ack 5.040 m 3 /día 5.042 m 3 /día 5.046 m 3 /día P oducción dia ia o al 10.080 m 3 /día 10.084 m 3 /día 10.092 m 3 /día Salinidad eó ica en pe meado 278 mg/l 287 mg/l 297 mg/l 12.3. LÍNEA DE TRATAMIENTO La línea de a amien o p e is a es : - Cap ación y bombeo de agua de ma . - Dosi icación de hipoclo i o sódico. - Dosi icación de ácido sul ú ico. - Dosi icación de coagulan e. - Fil os de a ena a p esión. - Equipos de la ado de il os. - Dosi icación de bisul i o sódico. - Dosi icación de dispe san e. 130 - Fil ación sob e ca uchos. - Bombeo de al a p esión y ecupe ación de ene gía. - Racks de ósmosis in e sa. - Depósi o de equilib io osmó ico. - Equipos de la ado de módulos. - Dosi icación de cal (ajus e de pH). - Dosi icación de hipoclo i o sódico (desin ección). A con inuación se p esen a el diag ama de p oceso co espondien e: 131 12.4. DESCRIPCIÓN DE LA INSTALACIÓN Se desc ibe a con inuación los elemen os que componen la ins alación. Cap ación de agua de ma Dosi icación ácido sul ú ico coagulan FILTROS DE ARENA FILTROS DE CARTUCHOS Dosi icación Hipoclo i o Sódico Dispe san e Limpieza De Fil os Dosi icación bisul i o sódico Bombeo a al a p esión ÓSMOSIS INVERSA DEPÓSITO INTERMEDIO Bombeo del p oduc o Recupe ación de ene gía RECHAZO AL MAR Dosi icación de cal ( ajus e pH ) Dosi icación Hipoclo i o sódico 132 12.4.1. CAPTACIÓN Y BOMBEO DE AGUA DE MAR En la cán a a de agua de ma , se ha p e is o un ansmiso de ni el y un ansmiso de empe a u a, que pe mi i án egis a en el o denado cen al las luc uaciones de ni el debidas a las ma eas y las a iaciones de empe a u a del agua de ma . También se incluye un in e up o de ni el, como medida de segu idad, pa a p o ección de bombas. Se han adop ado cua o bombas de agua de ma con la siguien e inalidad: - 2 bombas pa a p oducción de agua desalada. - 1 bomba pa a la ado de il os. - 1 bomba de ese a. Las ca ac e ís icas de las bombas adop adas son: - Núme o de bombas : 3+1 ese a. - Caudal uni a io : 500 m 3 /h. - P esión : 6,5 Kg/cm 2 . T es bombas an equipadas con a iado de elocidad. La p esión de impulsión de las bombas se ha calculado pa a el caso más des a o able (caudal u u o, il os a ena a ascados y il os de ca uchos sucios). Los a iado es de elocidad pe mi en ajus a la p esión de ope ación al alo eque ido en cada momen o. Las p esiones de ope ación necesa ias son: 133 CAUDAL CAUDAL ACTUAL FUTURO Pé dida de ca ga en impulsión de cada bomba 0,25 Kg/cm 2 0,25 Kg/cm 2 Pé dida de ca ga en ube ía gene al de impulsión 0,11 Kg/cm 2 0,29 Kg/cm 2 Pé dida de ca ga máxima en il os de a ena ( il os a ascados) 0,8 Kg/cm 2 0,8 Kg/cm 2 Pé dida de ca ga máxima en il os de ca uchos ( il os a ascados) 1,2 Kg/cm 2 1,2 Kg/cm 2 Pé dida de ca ga en ube ías de in e conexión den o de la plan a 0,48 Kg/cm 2 0,57 Kg/cm 2 P esión necesa ia pa a ence la al u a geomé ica 1,2 Kg/ cm 2 1,2 Kg/cm 2 CAUDAL CAUDAL ACTUAL FUTURO P esión necesa ia en aspi ación de u bobombas 2 Kg/cm 2 2 Kg/cm 2 P esión máxima necesa ia en bombeo a p e a amien o 6,04 Kg/cm 2 6,31 Kg/cm 2 P esión mínima necesa ia en bombeo a p e a amien o ( il os de a ena y il os de ca uchos limpios) 4,39 Kg/cm 2 4,71 Kg/cm 2 134 P esión media de ope ación 5,2 Kg/cm 2 5,5 Kg/cm 2 P esión máxima de bomba ( dimensionada pa a el caso más des a o able 6,5 Kg/cm 2 Pa a el caudal ac ual, los a iado es de elocidad pe mi en un aho o de ene gía de 1.060 kWh/d, co espondien es a la di e encia en e la p esión máxima de bomba y la p esión media de ope ación (6,5-5,2= 1,3 Kg/cm 2 ). Pa a impulsión de agua de ma a p e a amien o, se ha p e is o una ube ía de 600 mm de diáme o, cons uida en poliés e e o zado con ib a de id io. Las elocidades esul an es son: CAUDAL CAUDAL ACTUAL FUTURO Funcionamien o no mal 0,98 m/s 1,96 m/s Du an e el la ado de il os de a ena: - Fase de la ado 1,29 m/s 2,27 m/s - Fase de acla ado 1,54 m/s 2,52 m/s La pé dida de ca ga en la ube ía gene al de agua de ma se ha calculado conside ando el caudal máximo de la ado. Pa a hace en e a las sob ep esiones que se p oducen du an e los a anques y pa adas de las bombas, se ha p e is o un balón an ia ie e de 6.000 l. El cebado de bombas du an e los a anques se ealiza median e dos bombas de acío (una en ese a) y un depósi o de cebado pa a cada bomba. Las bombas de acío y los depósi os de cebado se conec an el cue po de las bombas median e un juego de ál ulas au omá icas. 135 Las bombas de cap ación de agua de ma incluyen los siguien es elemen os de con ol: - Medida de p esión en la impulsión - Ala ma de al a empe a u a en de anados y cojine es de mo o es. - Resis encia de caldeo en mo o es. 12.4.2. DOSIFICACIÓN HIPOCLORITO SÓDICO EN PRETRATAMIENTO La dosi icación de hipoclo i o sódico se e ec ua á di ec amen e en la cán a a de agua de ma o en la ube ía de impulsión de agua de ma . La dosis habi ual oscila en e 1,5 y 3 ppm. Se han p e is o dos bombas dosi icado as de hipoclo i o sódico (una en ese a) de 30 l/h de caudal máximo uni a io ( álidas pa a el u u o). La dosi icación de hipoclo i o sódico se almacena á en un depósi o de 1.000 l que se á común pa a el p e a amien o y pos a amien o. El llenado del depósi o se ealiza á con la bomba del camión de anspo e. 12.4.3. DOSIFICACIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO La dosi icación de ácido sul ú ico pa a ajus e de pH se e ec ua á an es de los il os de a ena. La dosis necesa ia oscila en e 34 ppm (pa a pH = 7) y 52 ppm (pa a pH = 6,8). Se han p e is o dos bombas dosi icado as de ácido, una en ese a, de 44 l/h de caudal máximo uni a io (dimensionadas pa a el u u o). La dosi icación de ácido se ealiza á de o ma au omá ica, en unción del pH medido en la salida de los il os de ca uchos. El ácido sul ú ico se almacena á en un depósi o de 10.000 l, lo que supone, pa a la dosis media, una au onomía de 22 días (11 días en el u u o). Pa a llena el depósi o, se u iliza á la bomba del sis ema de anspo e. 136 12.4.4. DOSIFICACIÓN DE COAGULANTE La dosi icación de coagulan e se ealiza an es de los il os de a ena. La dosis habi ual es de unos 3 a 5 ppm. Se han p e is o dos bombas dosi icado as, una en ese a, de 30 l/h de caudal máximo uni a io (dimensionadas pa a el u u o). La dosi icación de coagulan e se ealiza á au omá icamen e, en unción del caudal del agua de ma . El coagulan e se almacena á en un depósi o de 10.000 l, lo que supone una au onomía de 47 días a consumo medio ac ual y 23 días pa a el u u o. Pa a llena el depósi o se u iliza á la bomba del sis ema de anspo e. 12.4.5. FILTROS DE ARENA Pa a la il ación sob e a ena, se han p e is o es il os ce ados ho izon ales, ipo FH-S de Deg emon , de las siguien es ca ac e ís icas: - Núme o ac ual de il os : 3 - Diáme o : 3.200 mm - Longi ud cilínd ica : 9.500 mm - Supe icie uni a ia : 31,5 m 2 - Núme o de boquillas po il o : 1.733 - Al u a de la a ena : 900 mm - Volumen de a ena po il o : 28,4 m 3 - P esión de diseño : 8 Kg/cm 2 - Espeso de i ola y ondos : 16 mm Las elocidades ac uales de il ación se án: - Con 3 il os en se icio: 10,6 m/h - Con 2 il os en se icio (uno en la ado) : 15,6 m/h 137 Los il os se cons ui án en ace o al ca bono e i án engomados in e io men e pa a e i a p oblemas de co osión con el agua de ma . Pa a ampliación u u a, se ins ala án es il os más (se p e é espacio en implan ación) de las mismas dimensiones. El la ado de los il os de a ena se ealiza á au omá icamen e median e ai e y agua, ya que es el que mejo e icacia de limpieza p opo ciona. Las elocidades de la ado que se ecomiendan son: - Ai e: • Velocidad : 55 Nm/h • Caudal necesa io : 1.732,5 Nm 3 /h - Agua : • Velocidad : 10/18 m/h • Caudal necesa io : 315/567 m 3 /h Pa a el suminis o de ai e de la ado se ha p e is o una soplan e de 1.750 Nm 3 /h a 4 m.c.a. El agua de la ado de il os se oma á de la ube ía de llegada de agua b u a. Pa a ello, se ha p e is o una bomba más en la ob a de cap ación de agua de ma . En la ube ía de agua de la ado se ha p e is o una ál ula de con ol y un ansmiso de caudal, pa a egula au omá icamen e los caudales de agua de ma eque idos en cada ase de la ado. Pa a el con ol de los il os de a ena, se han p e is o los siguien es elemen os : - Medida de p esión en la en ada y la salida. - Medida de caudal en cada il o con con ac o de ala ma po bajo caudal. - Vál ulas au omá icas en: 144 El con ol de los acks de ósmosis es á compues o p incipalmen e po los siguien es elemen os: - Medida de p esión en la alimen ación a cada ack de ósmosis in e sa, con ala ma po al a p esión. - Medida de p esión en el echazo de cada ack. - Medida de pé dida de ca ga en módulos de O.I., con ala ma po al a pé dida de ca ga. - Medida de la conduc i idad, con indicación y ala ma, en el p oduc o de cada ack. - Medida de conduc i idad en el p oduc o o al (mezcla de los dos acks). - Medida de pH en el p oduc o o al (mezcla de los dos acks). - Medidas de los caudales, con indicación y ala ma po bajo caudal, en la alimen ación, en el p oduc o y en el echazo de cada ack. - Indicación de la con e sión de cada ack. - Vál ula de con ol con posicionado elec oneumá ico, en la alimen ación a cada ack. - Vál ula mo o izada en el inyec o de la u bina. Cada ack de O.I. es gobe nado po dos lazos de con ol: - El p ime lazo de con ol ac úa sob e la ál ula de alimen ación al ack de O.I. pa a man ene la p oducción en el alo p e ijado. - El segundo lazo de con ol ac úa sob e la ál ula del inyec o de la u bina, pa a man ene la con e sión en el alo p e ijado. Pa a conoce la e olución de los módulos de ósmosis in e sa , se han p e is o omas de mues as en los siguien es pun os: 145 - Alimen ación al ack. - Rechazo del ack - Pe meado o al - Pe meado a cada módulo. 12.4.11. DEPÓSITO EQUILIBRIO OSMÓTICO Es e depósi o se p e é pa a pode hace en e a las pa adas de la ins alación po allo de ene gía eléc ica y e i a que se queden secas las memb anas al p oduci se la ósmosis di ec a. Es un depósi o esencialmen e de eme gencia, ya que, en pa adas no males, se p oduce un desplazamien o ins an áneo con los equipos p e is os a al e ec o. Se han p e is o dos depósi os de equilib io osmó ico (uno po ack de O.I.) de 11.500 l de olumen uni a io si uados encima de los acks de O.I. Pa a la ampliación u u a, se ins ala án o os dos depósi os del mismo olumen. El agua en a á a los depósi os po la pa e in e io y sald á po la pa e supe io , lo cual pe mi e man ene siemp e lleno el depósi o y que, cuando sea necesa io, el agua e o ne, po g a edad, a a és de la ubulado a de en ada. 12.4.12. EQUIPOS DE LAVADO DE MÓDULOS Pa a el la ado de módulos de ósmosis in e sa, se han p e is o los siguien es equipos: - Dos bombas de la ado y desplazamien o de 240 m 3 /h de caudal uni a io a 5,5 Kg/cm 2 de p esión. El agua de desplazamien o se oma á del depósi o de almacenamien o de agua a ada. - Un depósi o de 12.000 l de capacidad, cons uido en poliés e e o zado con ib a de id io y p o is o de elec oagi ado , pa a p epa ación de eac i os de limpieza. Dicho depósi o dispond á de e mos a o y esis encia de caldeo pa a los casos en que haya que e ec ua la ados ene gé icos a una empe a u a ele ada (30 a 35 ºC). 146 - Un il o equipado con 120 ca uchos il an es de 1.250 mm de longi ud. 12.4.13. POSTRATAMIENTO. AJUSTE DE PH. El ajus e de pH del agua a ada se ealiza dosi icando lechada de cal. La dosis habi ual oscila en e 25 y 35 ppm. Pa a la p epa ación y dosi icación de lechada de cal se han p e is o los siguien es equipos: - Un o nillo dosi icado de cal en pol o de 25 Kg/h, p o is o de a iado de ecuencia. - Una cuba de p epa ación de lechada de cal de 2.000 l, p o is a de agi ado . - Dos bombas de lechada de cal (una en ese a) de 3 m 3 /h de caudal uni a io a 1 Kg/cm 2 de p esión. El almacenamien o de cal se ealiza á en los sacos de 1.000 Kg u ilizados pa a el anspo e. La alimen ación de cal en pol o al o nillo dosi icado se ealiza á di ec amen e desde el saco. Pa a ello se han p e is o los acceso ios necesa ios. La dosi icación de lechada de cal se ealiza á a caudal cons an e y concen ación a iable au omá icamen e, en unción del caudal de agua p oduc o. En la salida de agua a ada del depósi o se incluye un medido de pH con con ac os de ala ma po al o y bajo pH. 12.4.14. DESINFECCIÓN La desin ección del agua a ada se ealiza dosi icando hipoclo i o sódico. La dosis habi ual oscila en e 1 y 2 ppm. Pa a la dosi icación de hipoclo i o sódico en pos a amien o se ha p e is o una bomba dosi icado a de 30 l/h. La bomba de ese a y el depósi o de almacenamien o son comunes con el p e a amien o. La dosi icación se á p opo cional al caudal de agua a ada. 147 12.4.15. ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA El depósi o de agua a ada es á di idido en dos compa imen os: - Depósi o de desplazamien o. Cons i uye una ese a de agua, exen a de eac i os, pa a ealiza los desplazamien os. - Depósi o de almacenamien o p opiamen e dicho del cual aspi an las bombas de agua a ada. El paso del depósi o de desplazamien o al depósi o de bombeo de agua a ada se ealiza a a és de un e ede o de 1 m de longi ud, sob e el cual se dosi ican los eac i os. Las dimensiones adop adas pa a cada uno de los depósi os son: Depósi o Depósi o Desplazamien o bombeo - Longi ud 12 m 12 m - Anchu a 2,5 m 7,5 m - Al u a ú il 5 m 4,7 m - Al u a o al 5,5 m 5,5 m - Volumen ú il 150 m 3 423 m 3 En el depósi o de agua a ada se han p e is o los siguien es ins umen os: - T ansmiso de ni el en depósi o de bombeo. - In e up o de ni el mínimo como medida de segu idad pa a p o ección de bombas. - In e up o de ni el mínimo en depósi o de desplazamien o. 148 12.4.16. BOMBEO A DEPÓSITO DE NAREAS El agua a ada se ele a di ec amen e desde la plan a has a el depósi o de Na eas. El caudal ac ual a ele a es 210 x 2 = 420 m 3 /h. Pa a el caudal ac ual, se ha p e is o una ube ía de impulsión de 350 mm de diáme o, lo que supone una elocidad de 1,21 m/s. Pa a la ampliación u u a se ins ala á una segunda ube ía. La pé dida de ca ga en la ube ía gene al de impulsión es : - Caudal : 420 m 3 /h - Diáme o : 350 mm - Velocidad : 1,213 m/s - Rozamien o (K= 0,5 mm) : 0,0047 - Longi ud de ube ía : 5.500 m - Pé dida de ca ga po ozamien o : 0,0047 x 5.500 = 25,85 m - Pé didas de ca ga singula es (5%) : 1,3 m - Pé dida o al de ca ga : 27,15 m La al u a de ele ación necesa ia se á: - Pé dida de ca ga en la impulsión de cada bomba (Ø 200) : 1,05 m - Pé dida de ca ga en la ube ía gene al de impulsión (Ø 350 mm) : 27,15 m - Pé dida o al de ca ga : 28,20 m - Co a máxima en depósi o de Na eas : 122,00 - Co a media en depósi o de plan a desalado a : 11,00 - Al u a geomé ica : 111,00 m 149 - Al u a de bombeo necesa ia : 139,20 m Adop amos : 140 m C.A. Pa a ele a el caudal ac ual has a el depósi o de Na eas, se han p e is o es bombas cen í ugas ho izon ales (una en ese a) de 210 m 3 /h de caudal uni a io a una al u a manomé ica de 140 m.C.A. En el edi icio, se p e é un espacio pa a ins ala en el u u o dos bombas más del mismo caudal. Las bombas es án p e is as en ace o inoxidable AISI-316 e incluyen sondas de empe a u a en cojine es y bobinados de mo o es y esis encias de caldeo. En la impulsión de las bombas, se han p e is o los siguien es ins umen os : - Manóme os en la impulsión de cada bomba. - Medido de pH. - Medido de conduc i idad. - Medido elec omagné ico de caudal. En la impulsión de las bombas se ha p e is o un balón an ia ie e de 3.000 l, pa a hace en e a las sob ep esiones que se p oducen du an e los a anques y pa adas. 12.4.17. SERVICIOS AUXILIARES • Agua de se icios Pa a suminis o de agua de se icio se ha p o is o un g upo de p esión, ab icado en ace o inoxidable AISI-316 y compues o po dos bombas, una en ese a, de 10 m 3 /h de caudal uni a io a 3 Kg/cm 2 de p esión. 150 • Ai e de se icios Pa a el suminis o de ai e de se icios se ha p e is o un comp eso de 380 l/min a 7 Kg/cm 2 de p esión, mon ado sob e calde ín de 300 l. Pa a el a amien o del ai e se incluye un sis ema de il ación y secado con capacidad pa a 500 l/min. • Equipos de ele ación En la plan a se incluyen los siguien es equipos de ele ación : - 1 polipas o de 1.600 Kg en la ob a de oma. - 1 puen e g úa de 8 en el edi icio de u bo-bombas. - 1 polipas o de 1.000 Kg en il os de ca uchos. - 1 polipas o de 1.000 Kg en sis ema de limpieza de memb anas. - 1 polipas o de 1.000 Kg en bombeo de agua a ada. - 1 polipas o de 1.600 Kg en dosi icación de cal. 12.5. INSTRUMENTACIÓN Se incluye a con inuación un esumen de di e en es indicaciones, egis os y ala mas que o man pa e de nues a ins alación. 12.5.1. CAPTACIÓN DE AGUA DE MAR • Indicación en pan alla y egis o en imp eso a. - Medida de ni el en : - Cán a a de agua de ma . - Medida de empe a u a en : - Cán a a de agua de ma . 151 • Indicación local. - Medida de p esión en impulsión de cada bomba de cap ación • Ala mas. - Bajo ni el en can a a de agua de ma . - Al a empe a u a de bobinados y cojine es de mo o es de cada g upo mo obomba. - Al o ni el en el sis ema de cebado. 12.5.2. PRETRATAMIENTO DE ÓSMOSIS INVERSA • Indicación en pan alla y egis o en imp eso a. - Medida de caudal en : - Agua de la ado de los il os de a ena. - Medida de pH en : - Salida de il os de ca uchos. - Medida de po encial édox en : - Salida de il os de ca uchos. - Medida de p esión en : - Salida de il os de ca uchos. - Medida de p esión di e encial en : - Fil os de ca uchos. • Indicación local. - Medida de caudal en : - En ada a cada il o de a ena. 152 - Medida de p esión en : - En ada a il os de a ena. - Salida de il os de a ena. - Medida de ni el en : - Depósi o de ácido sul ú ico. • Ala mas. - Bajo caudal en en ada a cada il o de a ena. - Al a pé dida de ca ga en il os de ca uchos. - Al o y bajo pH en salida de il os de ca uchos. - Al o y bajo po encial édox en salida de il os de ca uchos. - Bajo y muy bajo ni el en depósi o de hipoclo i o. - Bajo y muy bajo ni el en depósi o de coagulan e. - Bajo y muy bajo ni el en depósi os de bisul i o. - Bajo y muy bajo ni el en depósi os de dispe san e. - Al o, bajo y muy bajo ni el en depósi o de ácido. 12.5.3. TURBO-BOMBAS Y RACKS DE O.I. • Indicación en pan alla y egis o de imp eso a. - Medida de caudal en : - Aspi ación de cada u bo-bomba. - Rechazo de cada ack. - Pe meado de cada ack. 153 - Medida de p esión en : - En ada a cada ack de ósmosis in e sa. - Rechazo de cada ack de ósmosis in e sa. - Medida de p esión di e encial en : - Cada ack de ósmosis in e sa. - Medida de con e sión en : - Cada ack de ósmosis in e sa. - Medida de conduc i idad en : - Pe meado de cada ack de ósmosis in e sa. - Pe meado o al de los dos acks. - Medida de pH en : - Pe meado o al de los dos acks. • Indicación local - Medida de p esión en : - Impulsión de cada u bo-bomba. - En ada a cada ack de O.I. - Rechazo de cada ack de O.I. - En ada y salida de il o de ca uchos de limpieza. - Impulsión de cada bomba de limpieza. - Medida de caudal en : - Limpieza de memb anas. 256 A ículo 4 El agua po able de consumo público se ob end á, en lo posible, del o igen más adecuado, conside ando la calidad y can idad de los ecu sos híd icos disponibles, así como la ga an ía de la u ilización de los mismos. En odo caso, queda á asegu ada la adecuada p o ección sani a ia de acuí e os, cauces, cuencas y zonas de cap ación. A ículo 5 Las aguas des inadas al abas ecimien o de aguas po ables de consumo público debe án se ales que, después de some idas a los a amien os ap opiados, alcancen las ca ac e ís icas exigibles a las po ables, de acue do con la p esen e Reglamen ación. A es os e ec os se p ocu a á cap a aguas de la mejo calidad posible pa a educi al mínimo los a amien osnecesa ios. A ículo 6 Todo asen amien o humano debe á se suminis ado, median e el co espondien e sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público, con una do ación de agua po able su icien e pa a el desa ollo de su ac i idad. Es a do ación, en condiciones de no malidad, no debe á se in e io a 100 li os po habi an e y día. A ículo 7 Los p oyec os de cons ucción o de modi icación del sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público debe án some e se a in o me p ecep i o de la Adminis ación Sani a ia compe en e. Es e in o me end á ca ác e inculan e en los supues os en los que se haga cons a de ec os o de iciencias que impliquen algún iesgo pa a la salud pública. La pues a en uncionamien o de cualquie sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público, de nue a cons ucción, o que haya pe manecido o al o pa cialmen e ue a de se icio po azones de modi icación o epa ación del mismo, eque i á el in o me p ecep i o de la Adminis ación Sani a ia compe en e, el cual se á inculan e en los supues os en los que se hagan cons a de ec os o de iciencias que impliquen algún iesgo pa a la salud pública. 257 La Adminis ación Sani a ia compe en e, en el eje cicio de sus unciones, end á acceso a oda clase de documen ación elacionada con los aspec os higiénico-sani a ios inhe en es al sis ema, que ob e en su pode , de los O ganismos y Emp esas p o eedo as y/o dis ibuido as. Los esul ados de la inspección y igilancia sani a ias eje cidos sob e cualquie sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público en explo ación se án e lejados en los co espondien es in o mes emi idos po la Adminis ación Sani a ia compe en e. A ículo 8 Todos los elemen os in eg an es de un sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público es a án cons uidos y, en su caso, impe meabilizados o p o egidos con ma e iales que no in oduzcan en el agua del sis ema sus ancias, mic oo ganismos o o mas de ene gía que deg aden las condiciones de po abilidad. A ículo 9 En odo sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público debe án exis i , con la dis ibución écnicamen e aconsejable, pun os de oma adecuados pa a que puedan e ec ua se las opo unas omas de mues as al obje o de con ola las condiciones de las aguas en los dis in os amos del sis ema. A ículo 10 En odo sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público se dispond á pe manen emen e y en pe ec o es ado de uncionamien o de las ins alaciones de a amien o necesa ias pa a que el agua des inada al consumo público pueda se ans o mada en agua po able, p e iamen e a la en ada de la misma en la ed de dis ibución. En odo caso, el sis ema de abas ecimien o debe á es a do ado de las ins alaciones necesa ias pa a que odo el agua des inada al consumo público haya sido some ida al a amien o de desin ección. TITULO IV TRATAMIENTO Y PROHIBICIONES 258 A ículo 11 Pa a que las aguas cap adas con des ino al abas ecimien o de agua po able de consumo público alcancen las ca ac e ís icas de po abilidad indicadas an e io men e debe án, en la medida de lo pe mi ido, se some idas a dis in os p ocesos de a amien o, en conco dancia, en su caso, con lo p e is o en la O den del Minis e io de Ob as Públicas y U banismo de 11 de mayo de 1988, que pe mi an p oduci un agua que se ajus e, de modo cons an e, a las exigencias an e io men e es ablecidas. En odo caso, las aguas des inadas al consumo público se án some idas p e iamen e a su dis ibución, al a amien o de desin ección. A ículo 12 La u ilización de sus ancias o p oduc os en los dis in os p ocesos de a amien o de agua des inada al consumo público se ajus a á a lo p e is o en la lis a posi i a de adi i os y coadyu an es ecnológicos au o izados pa a a amien o de las aguas po ables de consumo público, ap obada po Resolución de 23 de ab il de 1984, de la Subsec e a ía del Minis e io de Sanidad y Consumo ("Bole ín O icial del Es ado" de 9 de mayo). A ículo 13 Las sus ancias o p oduc os, a que se e ie e el a ículo an e io , debe án euni las condiciones de pu eza exigidas legalmen e pa a las sus ancias o p oduc os au o izados. A ículo 14 Queda p ohibida la dis ibución y consumo a a és de un sis ema de abas ecimien os de aguas po ables de consumo público de aguas no po ables. TITULO V SUMINISTRO Y DISTRIBUCION DE LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO 259 A ículo 15 Las licencias pa a implan ación de ac i idades debe án ga an iza las do aciones de agua po able necesa ias pa a el desa ollo de las mismas, con o me a lo p e is o en la p esen e Reglamen ación. A ículo 16 En oda uen e pública no conec ada hid áulicamen e a un sis ema de abas ecimien o de agua po able de consumo público igu a á el ó ulo «Agua po able» o «Agua no po able», según la cali icación del agua que suminis e, acompañado del g a ismo co espondien e, que se á pa a el p ime caso un g i o blanco sob e ondo azul, y pa a el segundo, el mismo g a ismo c uzado po un aspa de colo ojo. A ículo 17 Todas las ins alaciones domicilia ias, de aguas po ables deben es a p o egidas con a e o nos de agua o cualquie o a causa de con aminación. A ículo 18 La es anqueidad de las conducciones y depósi os debe se al que las condiciones de las aguas en los pun os de consumo sean simila es a las exis en es en el o igen de las mismas y, en odo caso, conse en los ca ac e es de po abilidad iniciales. A ículo 19 En lo posible se p ocu a á que la ed de dis ibución sea mallable, debiendo limi a se las ami icaciones, conducciones con bajo consumo, ondos de saco, cambios de di ección ue es, ál ulas y o os pun os singula es que en la p ác ica son pun os con lic i os de posible de e io o de la calidad del agua po la acción de la ed, a los imp escindibles pa a la conducción del agua al consumido . A ículo 20 Las aguas po ables de consumo público debe án con ene a lo la go de oda la ed de dis ibución del sis ema de abas ecimien o y, en odo momen o, clo o esidual 260 lib e o combinado, u o os agen es desin ec an es, en las concen aciones que de e mine la Adminis ación Sani a ia compe en e. A ículo 21 El anspo e y dis ibución de es as aguas po ables median e con enedo es, cubas, cis e nas mó iles, así como el suminis o de aquéllas en los medios de anspo e público, debe á ealiza se de al modo que se cumplan, pa a las aguas así dis ibuidas, los equisi os exigidos en el a . 18 de es a Reglamen ación, además de con ene , en odo momen o, clo o esidual lib e o combinado, u o os agen es desin ec an es, en las concen aciones que de e mine la Adminis ación Sani a ia compe en e. La au o ización adminis a i a de es e ipo de suminis o debe á con a con el p e io in o me, p ecep i o y inculan e, de la Adminis ación Sani a ia compe en e. Los con enedo es, cubas o cis e nas mó iles u ilizados pa a el anspo e desde el pun o de o igen has a los depósi os del consumido , debe án euni las condiciones de aislamien o, p o ección e inocuidad adecuados pa a no al e a la calidad sani a ia del agua. Se emplea án exclusi amen e pa a es e in y debe án se iden i icados, en el ex e io y en su o alidad, median e colo azul cla o y luci án el g a ismo indicado de agua po able, desc i o en el a . 16 de es a Reglamen ación. A ículo 22. Requisi os higiénico-sani a ios de las ins alaciones y pe sonal 22.1 De las ins alaciones. 22.1.1 Todo sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público, y, en pa icula , la zona limi ada po el pe íme o de p o ección de la cap ación, se man end á con las medidas adecuadas pa a e i a posibles con aminaciones del agua del sis ema. 22.1.2 Las ins alaciones des inadas al a amien o, manipulación y con ol del agua de un sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público con a án con locales, se icios, de ensas y u ensilios adecuados en su cons ucción y emplazamien o pa a e i a la con aminación del agua del sis ema po causa de p oximidad o con ac o con cualquie clase de esiduos o aguas esiduales, humo, suciedad y ma e ias ex añas, o po la p esencia de insec os, oedo es y o os animales. 261 22.1.3 Los locales que albe guen ob as e ins alaciones in eg an es de un sis ema de abas ecimien o de agua po able de consumo público euni án las siguien es condiciones: - Debe án se idóneos pa a el uso a que se des inen, con emplazamien os y o ien aciones adecuados y con accesos áciles y amplios. Es a án si uados a su icien e dis ancia de cualquie causa de suciedad, con aminación o insalub idad y aislados de cualesquie a o os locales ajenos a su come ido especí ico. - En su cons ucción o epa ación se emplea án ma e iales idóneos y que en ningún caso sean suscep ibles de o igina in oxicaciones o con aminaciones. Los pa imen os se án impe meables, esis en es, la ables e igní ugos y es a án do ados de los sis emas de desagüe p ecisos. Los desagües end án cie e hid áulico y es a án p o egidos con ejillas o placas me álicas pe o adas. - Las pa edes, echos, suelos y sus uniones se cons ui án con ma e iales y o mas que pe mi an su conse ación en adecuadas condiciones de limpieza. - La en ilación e iluminación, na u ales o a i iciales, se án ap opiadas a la capacidad y olumen del local y a la inalidad a que se des ine. - Dispond án, en su caso, de agua po able en can idad su icien e pa a la a ención de los se icios que p es en. El agua que se u ilice en gene ado es de apo , bocas de incendio y se icios auxilia es pod á se dis in a de la des inada al consumo público, pe o en al caso la ed pa a el suminis o de es e agua debe á se o almen e independien e de la ed de suminis o de agua po able, debiendo es a ambas edes con enien emen e señalizadas en odo el eco ido. - Es a án do ados de los se icios higiénicos adecuados, man enidos en el es ado de pulc i ud y limpieza necesa ios pa a e i a la con aminación del agua del sis ema. 22.1.4 Las ins alaciones in eg an es de un sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público debe án con a con los disposi i os adecuados pa a e ec ua la limpieza y desin ección sis emá ica de las mismas. 22.1.5 Las ins alaciones in eg an es de un sis ema de abas ecimien o de aguas po ables de consumo público debe án cumpli , además, cualesquie a o as condiciones 262 higiénico-sani a ias es ablecidas en sus espec i as es e as de compe encia po los O ganismos de la Adminis ación Pública. 22.2 Del pe sonal.- El pe sonal que abaje en a eas de cap ación, a amien o, conducción y con ol de las aguas obje o de es a Reglamen ación debe á cumpli lo dispues o en el Real Dec e o 2505/1983, de 4 de agos o, po el que se ap ueba el Reglamen o de Manipulado es de Alimen os. TITULO VI VIGILANCIA DE LAS AGUAS A ículo 23 Pa a el con ol analí ico de la po abilidad de las aguas dis ibuidas se es ablecen cinco modelos de análisis- ipo. I. Análisis mínimo. II. Análisis no mal. III. Análisis comple o. IV. Análisis ocasional. V. Análisis inicial. 23.1 El análisis mínimo incluye las siguien es de e minaciones: - Ca ac e es o ganolép icos: - Olo ( alo ación cuali a i a). - Sabo ( alo ación cuali a i a). - Ca ac e es ísico-químicos: - Conduc i idad. - Ca ac e es ela i os a sus ancias no deseables: 263 - Ni i os. - Amoníaco. - Ca ac e es mic obiológicos: - Coli o mes o ales. - Coli o mes ecales. - Agen e desin ec an e: - Clo o esidual (u o o agen e desin ec an e au o izado). 23.2 El análisis no mal incluye las siguien es de e minaciones: - Ca ac e es o ganolép icos: - Olo . - Sabo . - Tu bidez. - Ca ac e es ísico-químicos: - Tempe a u a. - pH - Conduc i idad. - Ca ac e es ela i os a sus ancias no deseables: - Ni a os. - Ni i os. - Amoníaco. - Oxidabilidad. 264 - Ca ac e es mic obiológicos: - Coli o mes o ales. - Coli o mes ecales. - Bac e ias ae obias a 37°C y a 22°C. - Agen es desin ec an es: - Clo o esidual (u o o agen e desin ec an e au o izado). 23.3 El análisis comple o consis i á en la de e minación de los pa áme os co espondien es al análisis no mal, más la de aquellos o os pa áme os que igu an en el apa ado 3.1 del a . 3 de es a Reglamen ación, y pa a los cuales es án ijadas concen aciones máximas admisibles, jun o con la de e minación de los pa áme os que pe mi an la alo ación del balance iónico de los componen es. 23.4 El análisis ocasional consis i á en la de e minación de cuan os pa áme os, comp endidos o no en el apa ado 3.1 del a . 3 de es a Reglamen ación, sean ijados po la Adminis ación Sani a ia compe en e, en o den a ga an iza la po abilidad del agua suminis ada po un sis ema de abas ecimien o de aguas de consumo público, en si uaciones pa icula es o acciden ales que equie an una especial igilancia sani a ia del agua del sis ema. 23.5 El análisis inicial consis i á en la de e minación, p e ia a la explo ación de un ecu so híd ico po encialmen e u ilizable pa a abas ecimien o de agua po able de consumo público, de los pa áme os que in eg an el ci ado análisis no mal, además de aquellos pa áme os comp endidos en el apa ado 3.1 del a . 3 de es a Reglamen ación, que la Adminis ación Sani a ia compe en e es ime en cada caso. El núme o mínimo de oma de mues as y los in e alos en e ellas se án los adecuados pa a la ep esen a i idad del ecu so a explo a . 23.6 La pe iodicidad y el núme o mínimo de oma de mues as en cada sis ema de abas ecimien o se á: 23.6.1 A la salida de cada plan a de a amien o y/o an es de la en ada en la ed de dis ibución: 265 a) Pa a el análisis mínimo: Población abas ecida-(Habi an es) In e alo ecomendado en e omas sucesi as Núme o mínimo de mues as/año Has a 2.000 Un mes 12 De 2.000 a 5.000 Una quincena 24 De 5.000 a 10.000 Una semana 52 De 10.000 a 50.000 Un día 360 De 50.000 a 100.000 Un día 360 De 100.000 a 150.000 Un día 360 De 150.000 a 300.000 Un día 360 De 300.000 a 500.000 Un día 360 De 500.000 a 1.000.000 Un día 360 Más de 1.000.000 Un día 360 b) Pa a el análisis no mal: Población abas ecida-(Habi an es) In e alo ecomendado en e omas sucesi as Núme o mínimo de mues as/año Has a 2.000 - - De 2.000 a 5.000 - - De 5.000 a 10.000 - - 272 28.2 Regis o de incidencias en el sis ema de abas ecimien o. En es e Regis o debe án igu a , po años, cuan as incidencias se hayan p oducido en el sis ema de abas ecimien o, así como las medidas adop adas en elación con las mismas, bien po p opia inicia i a o a eque imien o de las au o idades municipales y/o sani a ias compe en es. Es e Regis o debe á conse a se du an e un pe íodo de es años, a disposición de la Adminis ación Sani a ia compe en e. A ículo 29 La esponsabilidad de las Emp esas p o eedo as y/o dis ibuido as de aguas po ables de consumo público alcanza al cumplimien o de lo dispues o en la p esen e Reglamen ación en el ciclo comple o de cap ación, a amien o y dis ibución de es as aguas, has a la acome ida del consumido o usua io. A ículo 30 Pa a consegui el máximo con ol y coo dinación, el Minis e io de Ob as Públicas y U banismo, sin pe juicio de las compe encias de las Comunidades Au ónomas, comunica á al Minis e io de Sanidad y Consumo las concesiones de ap o echamien o de aguas públicas que au o ice con des ino al abas ecimien o de agua po able, los casos en que la calidad del agua obje o de concesión es é a ec ada po los supues os con emplados en los pun os a) y d) del apa ado 3.2 del a . 3 de es a Reglamen ación. A ículo 31 Co esponde al Minis o de Sanidad y Consumo, p e ios los in o mes, en su caso, de los es an es Depa amen os minis e iales compe en es, de e mina los ni eles, condiciones y equisi os sani a ios que deben exigi se a e ec os de lo es ablecido en la p esen e Reglamen ación. 273 ANEXO A Ca ac e es o ganolép icos ANEXO B Ca ac e es ísico-químicos: (En elación con la es uc u a na u al de las aguas) ANEXO C Ca ac e es ela i os a sus ancias no deseables: (Can idades excesi as) (1) 274 275 ANEXO D Ca ac e es ela i os a las sus ancias óxicas3 ANEXO E Ca ac e es mic obiológicos Las aguas po ables de consumo público no debe án con ene o ganismos pa ógenos. A in de comple a , dado que es necesa io, el examen mic obiológico de las aguas po ables de consumo público con iene busca , además de los gé menes que igu an en el anexo E, los gé menes pa ógenos, en pa icula : 276 - Las salmonellas. - Los es a ilococos pa ógenos. - Los bac e ió agos ecales. - Los en e o i us. Po o o lado, las aguas no debe án con ene : - Ni o ganismos pa ási os. - Ni algas. - Ni o os elemen os igu ados (animálculos). (1) Pa a las aguas desin ec adas los alo es co espondien es hab án de se ne amen e in e io es a la salida de la es ación de a amien o. (2) Toda ex alimi ación de es os alo es que pe sis a du an e sucesi as ex acciones demues as hab á de es a suje a a comp obación. ANEXO F Concen ación mínima exigida pa a las aguas po ables de consumo público que hayan sido some idas a un a amien o de ablandamien o 277 ND: - Las disposiciones ela i as a la du eza, a la concen ación en ión hid ógeno, al oxígeno disuel o y al calcio se aplica án ambién a las aguas que hayan sido some idas a desalación. - Si debido a su excesi a du eza na u al el agua ha sido ablandada con a eglo al anexo F an es de dedica la al consumo, su con enido en sodio pod á, en casos excepcionales, se supe io a los alo es que igu an en la columna de las concen aciones máximas admisibles. De odas o mas, hab á que es o za se po man ene es os ni eles lo más bajos que sea posible, y no se pod án deja de conside a los impe a i os Impues os pa a la p o ección de la salud pública. ANEXO G Ca ac e es ela i os a adiac i idad * La supe ación de es os ni eles implica á, p e ia iden i icación y cuan i icación de los adionuclsidos p esen es, la adopción, po la Au o idad Sani a ia, de las medidas. 278 ANEXO H Mé odos analí icos de e e encia A. PARAMETROS ORGANOLEPTICOS 1. Colo : Mé odo o omé ico calib ado con a eglo a la escala P /Co. 2. Tu bidez: Mé odo del sílice. Mé odo de o macina. Mé odo de Secchi. 3. Olo : Po disoluciones sucesi as, mediciones hechas a 12 °C o a 25 °C. 4. Sabo : Po disoluciones sucesi as, mediciones hechas a 12 °C o a 25 °C. B. PARAMETROS FISICO-QUIMICOS 5. Tempe a u a: Te mome ía. 6. Concen ación en ión hid ógeno: Elec ome ía. 7. Conduc i idad: Elec ome ía. 8. Clo u os: Ti ime ía. Mé odo de Moh . 9. Sul a os: G a ime ía. Complexome ía. Espec o o ome ía. 10. Sílice: Espec o o ome ía de abso ción. 11. Calcio: Abso ción a ómica. Complexome ía. 12. Magnesio: Abso ción a ómica. 13. Sodio: Abso ción a ómica. 14. Po asio: Abso ción a ómica. 15. Aluminio: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 16. Du eza o al: Complexome ía. 17. Residuo seco: Desecado a 180°C y pesada. 18. Oxígeno disuel o: Mé odo de Winkle . Mé odo con elec odos especí icos. 279 19. Anhíd ido ca bónico lib e: Acidime ía. C. PARAMETROS RELATIVOS A LAS SUSTANCIAS NO DESEABLES 20. Ni a os: Espec o o ome ía de abso ción. Mé odos con elec odos especí icos. 21. Ni i os: Espec o o ome ía de abso ción. 22. Amonio: Espec o o ome ía de abso ción. 23. Ni ógeno Kjeldahl: Oxidación. Ti ime ía/espec o o ome ía de abso ción. 24. Oxidabilidad: KMnO 4 has a ebullición du an e 10 minu os en medio ácido. 25. Ca bono o gánico o al (TOC): No iene. 26. Hid ógeno sul u ado: Espec o o ome ía de abso ción. 27. Subs ancias ex aíbles con clo o o mo: Ex acción líquido / líquido po medio de clo o o mo pu i icado con pH neu o pesada del esiduo. 28. Hid oca bu os (disuel os o emulsionados); acei es mine ales: Espec o o ome ía de abso ción in a oja. 29. Fenoles (índice de enoles); Espec o o ome ía de abso ción, mé odo a la pa ani anilina y mé odo con amino-4-an ipi ina. 30. Bo o: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 31. Agen es ensoac i os (que eaccionan con el azul de me ileno): Espec o o ome ía de abso ción, con azul de me ileno. 32. O os compues os o ganoclo ados: C oma og a ía en ase gaseosa o líquida después de ex acción po medio de disol en es adecuados y pu i icación. Iden i icación, si ue a necesa ia, de los componen es de las mezclas. De e minación cuan i a i a. 33. Hie o: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 280 34. Manganeso: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 35. Cob e: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 36. Zinc: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 37. Fós o o: Espec o o ome ía de abso ción. 38. Flúo : Espec o o ome ía de abso ción. Mé odo con elec odos especí icos. 39. Cobal o: No iene. 40. Ma e ias en suspensión: Mé odo po il ación sob e memb ana po osa 0,45 o cen i ugación ( iempo mínimo 15 minu os y acele ación media en e 2.800 y 3.200 g), secado a 105°C y pesada. 41. Clo o esidual: Ti ime ía. Espec o o ome ía de abso ción. 42. Ba io: Abso ción a ómica. D. PARAMETROS RELATIVOS A LAS SUSTANCIAS TOXICAS 43. Pla a: Abso ción a ómica. 44. A sénico: Espec o o ome ía de abso ción. Abso ción a ómica. 45. Be ilio: No iene. 46. Cadmio: Abso ción a ómica. 47. Cianu os: Espec o o ome ía de abso ción. 48. C omo: Abso ción a ómica. Espec o o ome ía de abso ción. 49. Me cu io: Abso ción a ómica. 50. Níquel: Abso ción a ómica. 51. Plomo: Abso ción a ómica. 52. An imonio: Espec o o ome ía de abso ción. 281 53. Selenio: Abso ción a ómica. 54. Vanadio: No iene. 55. Plaguicidas y p oduc os simila es: Ve mé odo con emplado en el pun o 32. 56. Hid oca bu os policíclicos a omá icos: Medición de la in ensidad de luo escencia po ul a iole a después de ex acción con hexano. C oma og a ía en ase gaseosa o medición de la luo escencia po ul a iole a después de c oma og a ía en capas inas. Mediciones compa a i as con elación a una mezcla de seis sus ancias pa ón con la misma concen ación (1). (1) Sus ancias pa ón que debe án oma se en cuen a: Flo an eno, benzo-3,4 luo an eno, benzo-11,12 luo an eno, benzo-1,12 pe ileno e indeno (1,2,3-cd) pi eno. E. PARAMETROS MICROBIOLOGICOS 57. Coli o mes o ales (2): Fe men ación en ubos múl iples. T aslado de los u medio de con i mación. Recuen o según la can idad más p obable (NMP) o il ado sob e memb ana y cul i o en medio ap opiado como gelosa lac osada con e gi ol, gelosa de endo, caldo de eepol al 0,4 po 100, aslado e iden i icación de las colonias sospechosas. Pa a los coli o mes o ales, empe a u a de incubación 37°C. Pa a los coli o mes ecales empe a u a de incubación 44°C. 58. Coli o mes ecales (2): Fe men ación en ubos múl iples. T aslado de los u medio de con i mación. Recuen o según la can idad más p obable (NMP) o il ado sob e memb ana y cul i o en medio ap opiado como gelosa lac osada con e gi ol, gelosa de endo, caldo de eepol al 0,4 po 100, aslado e iden i icación de las colonias sospechosas. Pa a los coli o mes o ales, empe a u a de incubación 37°C. Pa a los coli o mes ecales empe a u a de incubación 44°C. 59. Es ep ococos ecales (2): Mé odo con ácido de sodio (Li sky). Recuen o según el núme o más p obable. 60. Clos idiums sul i o educ o es (2): Después de calen amien o de la mues a a 80°C, ecuen o de las espo as po : 288 Caudal de pe meado po ack 210,01 m 3 /h 213,36 m 3 /h 215,36 m 3 /h P oducción dia ia po ack 5040 m 3 /día 5120 m 3 /día 5175 m 3 /día P oducción dia ia o al 10080 m 3 /día 10240 m 3 /día 10350 m 3 /día Salinidad eó ica en pe meado 278 mg/l 285 mg/l 294 mg/l 17.3.2. 58 TUBOS DE PRESIÓN – CONVERSIÓN = 42-43 % En es a segunda solución se man iene el mismo núme o de ubos de p esión (58) y se diseña el bas ido pa a la empe a u a mínima (19 ºC) y 42 % de con e sión. En es e caso, pa a e i a que la con e sión supe e los alo es máximos ecomendados, pa a empe a u as máximas, es necesa io inclui una egulación de es e pa áme o, limi ando la con e sión máxima en o no al 42,5 %. Se incluye a con inuación una abla esumen con las condiciones de ope ación a las di e en es empe a u as y los cálculos co espondien es. NÚMERO DE TUBOS DE PRESIÓN POR RACK: 58 NÚMERO DE MEMBRANAS POR TUBO. 7 PRESIÓN DE OPERACIÓN: 67,5 ba (cons an e) CONVERSIÓN: 42 a 43 % 289 Tª = 19º C Tª = 20º C Tª = 21º C Tª = 21º C Caudal de alimen ación a cada ack 500 m 3 /h 500 m 3 /h 500 m 3 /h 500 m 3 /h P esión de ope ación 67,5 ba 66,8 ba 66,1 ba 67,4 ba Con e sión 42% 42% 42% 43% Caudal de pe meado po ack 210,01 m 3 /h 210,11 m 3 /h 210,25 m 3 /h 215,14 m 3 /h P oducción dia ia po ack 5040 m 3 /día 5042 m 3 /día 5046 m 3 /día 5163 m 3 /día P oducción dia ia o al 10080 m 3 /día 10084 m 3 /día 10092 m 3 /día 10396 m 3 /día Salinidad eó ica en pe meado 278 mg/l 287 mg/l 297 mg/l 294 mg/l 17.4. SOLUCIÓN ADOPTADA A is a de lo expues o an e io men e, pueden ex ae se las siguien es conclusiones: - Diseñando el bas ido con 58 ubos de p esión pa a la empe a u a media (20º C), las condiciones de ope ación son acep ables pa a el ango de empe a u as (19 – 21º C), uncionando a una p esión cons an e de 67,5 ba . El uncionamien o del ack es adecuado pa a las empe a u as de 19 a 21º C. 290 - Incluyendo una egulación de la con e sión del sis ema y diseñando el bas ido pa a una empe a u a de 19º C, se consigue un uncionamien o adecuado del sis ema, den o de odo el ango de empe a u as. A la is a de es as conclusiones, se ha elegido la solución de 58 ubos de p esión ( 7 memb anas po ubo) en cada bas ido y una egulación de la con e sión del sis ema pa a man ene dicho pa áme o den o del en o no 42 – 43 %. 18. DIMENSIONAMIENTO INSTALACIÓN 18.1. LÍNEA DE TRATAMIENTO La línea de a amien o p e is a es: - Cap ación y bombeo de agua de ma . - Dosi icación de hipoclo i o sódico. - Dosi icación de ácido sul ú ico. - Dosi icación de coagulan e. - Fil os de a ena a p esión. - Equipos de la ado de il os. - Dosi icación de bisul i o sódico. - Dosi icación de dispe san e. - Fil ación sob e ca uchos. - Bombeo de al a p esión y ecupe ación de ene gía. - Racks de ósmosis in e sa. - Depósi o de equilib io osmó ico. - Equipos de la ado de módulos. - Dosi icación de cal (Ajus e pH). 291 - Dosi icación de hipoclo i o sódico (Desin ección). 18.2. CAUDALES DE DISEÑO Con el in de acili a la comp ensión del p esen e dimensionamien o, se jus i ican a con inuación los caudales de diseño adop ados en cada ase del a amien o. CAUDAL DE PERMEADO La p oducción dia ia po ack de ósmosis in e sa es 5.000 m 3 /día. Es o supone un caudal ho a io po ack de: Q p oduc o = 5.000 = 208,3 m 3 /h 24 Adop amos 210 m 3 /h CAUDAL ALIMENTACIÓN A RACKS DE O.I. Conside ando una con e sión mínima del 42%, el caudal de alimen ación a cada ack de ósmosis in e sa se á: Q alimen ación = 210 /0.42 = 500 m 3 /h CAUDAL CAPTACIÓN AGUA DE MAR En la cap ación de agua de ma debemos conside a el caudal de alimen ación a los acks de ósmosis in e sa y el caudal de agua necesa io pa a el la ado de il os. Los caudales p ecisos en la cap ación de agua de ma son: - Caudal de alimen ación de cada ack de O.I.: 500 m 3 /h - Caudal máximo de la ado de il os: 567 m 3 /h. CAUDALES DE DISEÑO ADOPTADOS Los caudales de diseño adop ados son: 292 ACTUAL FUTURO Cap ación de agua de ma : - Pa a p oducción de agua desalada 2 x 500 m 3 /h 4 x 500 m 3 /h - Pa a la ado de il os de a ena (caudal max.) 567 m 3 /h 567 m 3 /h Alimen ación a acks de O.I. 2 x 500 m 3 /h 4 x 500 m 3 /h P oducción de O.I. 2 x 210 m 3 /h 4 x 210 m 3 /h Rechazo de O.I. 2 x 290 m 3 /h 4 x 500 m 3 /h 4 x 290 m 3 /h 18.3. CAPTACIÓN Y BOMBEO DE AGUA DE MAR El núme o ac ual de bombas a ins ala se á: - 2 bombas pa a p oducción de agua desalada. - 1 bomba pa a p oducción de agua desalada. - 1 bomba de ese a. En el edi icio se p e é espacio pa a ins ala dos bombas más en el u u o. La p esión necesa ia en el bombeo a p e a amien o a ia en unción de: - Caudal de ope ación (ac ual o u u o). - Fil os de a ena limpios o a ascados. - Fil os de ca uchos nue os o a ascados. Pa a ajus a la p esión de ope ación al alo necesa io en cada momen o, es de las cua o bombas incluyen un a iado de elocidad. CAUDAL UNITARIO DE BOMBAS Tal y como se jus i ica en el pun o an e io , el caudal uni a io de las bombas de cap ación se á 500 m 3 /h. 293 Cuando se equie e el caudal máximo de la ado de il os (567 m 3 /h), el a iado de elocidad pe mi i á ajus a el caudal al alo deseado. TUBERÍA DE IMPULSIÓN Pa a la impulsión de agua de ma a la plan a desalado a, se adop a á una ube ía de 600 mm de diáme o (dimensionada pa a el u u o). Las elocidades, ac ual y u u a, esul an es en uncionamien o no mal son: ACTUAL FUTURO Nº de acks de O.I. en se icio 2 4 Caudal de alimen ación a cada ack de O.I. 500 m 3 /h 500 m 3 /h Caudal o al pa a p oducción de agua desalada 1.000 m 3 /h 2.000 m 3 /h Diáme o de ube ía 600 mm Velocidad en uncionamien o no mal 0,98 m/s 1,96 m/s Las elocidades esul an es du an e el la ado de il os de a ena son: ACTUAL FUTURO Caudal pa a p oducción de agua desalada 1.000 m 3 /h 2.000 m 3 /h Caudales de la ado de il os - Fase de la ado 315 m 3 /h 315 m 3 /h - Fase de acla ado 567 m 3 /h 567 m 3 /h Caudal o al du an e el la ado de il os - Fase de la ado 1.315 m 3 /h 2.315 m 3 /h - Fase de acla ado 1.567 m 3 /h 2.567 m 3 /h Velocidad en la ube ía du an e el la ado de il os 294 - Fase de la ado 1,29 m/s 2,27 m/s - Fase de acla ado 1,54 m/s 2,52 m/s PRESIÓN NECESARIA EN BOMBAS DE AGUA DE MAR La p esión necesa ia del bombeo de agua de ma : CAUDAL CAUDAL ACTUAL FUTURO Pé dida de ca ga en impulsión de cada bomba 0,25 Kg/cm 2 0,25 Kg/cm 2 Pé dida de ca ga en ube ía gene al de impulsión 0,11 Kg/cm 2 0,29 Kg/cm 2 Pé dida de ca ga máxima en il os de a ena 0,8 Kg/cm 2 0,8 Kg/cm 2 ( il os a ascados) Pé dida de ca ga máxima en il os de ca uchos 1,2 Kg/cm 2 1,2 Kg/cm 2 ( il os a ascados) Pé dida de ca ga en ube ías de in e conexión Den o de la plan a 0,48 Kg/cm 2 0,57 Kg/cm 2 P esión necesa ia pa a ence la al u a geomé ica 1,2 Kg/cm 2 1,2 Kg/cm 2 P esión necesa ia en aspi ación u bobombas 2 Kg/cm 2 2 Kg/cm 2 P esión máxima necesa ia en bombeo a p e a amien o 6,04 Kg/cm 2 6,31 Kg/cm 2 P esión mínima necesa ia en bombeo a p e a amien o ( il os de a ena y il os de ca uchos limpios) 4,39 Kg/cm 2 4,71 Kg/cm 2 295 P esión media de ope ación 5,2 Kg/cm 2 5,5 Kg/cm 2 Adop a emos una p esión máxima de bomba de 6,5 Kg/cm 2 (dimensionada pa a el caso más des a o able). Los a iado es de elocidad se enca ga án de ajus a la p esión de ope ación al alo eque ido en cada momen o. La pé dida de ca ga en la ube ía gene al de impulsión se ha calculado conside ando el caudal de la ado. BOMBAS ADOPTADAS De acue do con los cálculos an e io es, pa a el bombeo al p e a amien o se adop a án cua o bombas (una en ese a), de 500 m 3 /h de caudal uni a io a 6,5 Kg/cm 2 de p esión. T es de las cua o bombas i án equipadas con un a iado de ecuencia que pe mi e egula la p esión de ope ación en e 4,4 Kg/cm 2 y 6,5 Kg/cm 2 . En el edi icio de bombeo, se p e é espacio pa a ins ala dos bombas más en el u u o. En la impulsión de las bombas se p e é un balón an ia ie e de 6.000 l (dimensionado pa a el u u o). 18.4. DOSIFICACIÓN REACTIVOS PRETRATAMIENTO 18.4.1. DOSIFICACIÓN HIPOCLORITO SÓDICO La dosi icación de hipoclo i o sódico se e ec ua á en los pozos de cap ación de agua de ma o en la ube ía de impulsión de agua de ma . Adop amos los siguien es da os del diseño: - Dosis máxima: 3 ppm C12 ac i o - Dosis p omedio: 1,5 ppm C12 ac i o El caudal de agua de ma a clo a (2 ack de ósmosis in e sa en se icio) es: 2 x 500 = 1.000 m 3 /h 296 U ilizando hipoclo i o sódico come cial del 13 % de clo o ac i o (160g/l), los caudales ho a ios medio y máximo se án: Q med = (1.000 x 1,5) / 160 = 9,4 l/h Q máx = (1.000 x 3 ) / 160 = 18,8 l/h Adop amos dos bombas dosi icado as de hipoclo i o sódico (una en ese a) de 30 l/h de caudal máximo uni a io. Pa a el caudal u u o, sin amplia el núme o de bombas, pod á alcanza se una dosis máxima de 2,5 ppm. La dosi icación de hipoclo i o sódico se ealiza á, au omá icamen e, en unción del caudal de agua de ma . Pa a almacena el hipoclo i o sódico p e emos un depósi o de 10.000 l que se á común pa a p e a amien o y pos a amien o. La au onomía de es e depósi o es de 34 días pa a el consumo medio ac ual (9,4 l/h en p e a amien o y 2,6 l/h en pos a amien o) y 17 días en el u u o. Pa a llena el depósi o se u iliza á la bomba del sis ema de anspo e. 18.4.2. DOSIFICACIÓN DE ÁCIDO SULFÚRICO Las dosis de diseño son: - Dosis máxima: 52 ppm (pa a pH= 6,5) - Dosis media: 34 ppm (pa a pH= 7) La dosi icación de ácido sul ú ico pa a ajus e de pH se e ec ua á an es de los il os de a ena. El caudal de agua de ma a a a (2 ack de ósmosis in e sa en se icio) es: 2 x 500 = 1.000 m 3 /h U ilizando ácido sul ú ico come cial del 98% de concen ación (1.800 g/l), los caudales ho a ios medio y máximo se án: Q medio = (34 x 1.000) / 1.800= 18, 9 l/h Q máximo = (52 x 980) / 1.800 = 28,9 l/h 297 Adop amos dos bombas dosi icado as (una en ese a) de 44 l/h de caudal máximo uni a io. En el u u o, sin amplia el núme o de bombas pod á alcanza se una dosis máxima de 40 ppm. La dosi icación de ácido se ealiza á de o ma au omá ica en unción del pH. El ácido sul ú ico se almacena á en un depósi o de 10.000 l, lo que supone, pa a la dosis media, una au onomía ac ual de 22 días (11 días pa a el u u o). Pa a llena el depósi o se u iliza á la bomba del sis ema de anspo e. 18.4.3. DOSIFICACIÓN DE COAGULANTE La dosis de coagulan e (clo u o é ico) de diseño se án: - Dosis máxima: 8 ppm - Dosis media: 5 ppm El caudal ac ual de agua de ma a a a (2 ack de ósmosis in e sa en se icio) es: 2 x 500 = 1.000 m 3 /h U ilizando clo u o é ico come cial del 40 % de iqueza (567 g/l), los caudales ho a ios medio y máximo se án: Q medio = (5 x 1.000) / 567 = 8,8 l/h Q máximo = (8 x 1.000) / 567 = 14,1 l/h Adop amos dos bombas dosi icado as de coagulan e (una en ese a) de 30 l/h de caudal máximo uni a io (dimensionada pa a el u u o). Pa a el caudal u u o, sin amplia el núme o de bombas, pod á alcanza se una dosis máxima de 2,5 ppm. 304 - P esión en la en ada de módulos de O.I.: 67,5 ba = 68,85 Kg/cm 2 - Pé dida de ca ga en memb anas de O.I.: 1,7 Kg/cm 2 - Ma gen de segu idad pa a ensuciamien o de memb anas. 1,5 Kg/cm 2 - Pé dida de ca ga en ube ías: 0,5 Kg/cm 2 - P esión en la en ada a la u bina: 65,15 Kg/cm 2 TURBOBOMBAS ADOPTADAS Las ca ac e ís icas de las u bobombas adop adas son: - Núme o de u bobombas: 2 + 1 en ese a - Caudal bomba: 500 m 3 /h - P esión aspi ación bomba: 2 Kg/cm 2 - P esión desca ga bomba: 70,35 Kg/cm 2 - Caudal u bina: 290 Kg/cm 2 - P esión en ada u bina: 65,15 Kg/cm 2 - P esión desca ga u bina: 0 Kg/cm 2 - Po encia abso bida en bomba: 1.132 kW - Po encia ecupe ada en u bina: 444 kW - Po encia ne a del g upo: 688 kW - Po encia mo o : 850 kW 305 18.9. RACKS DE ÓSMOSIS INVERSA Las ca ac e ís icas de los acks de ósmosis in e sa adop ados son: - Nº ac ual de acks: 2 - P oducción nominal po acks: 5.000 m 3 /h - Tipo de memb anas: FILMTEC SW30HR-380 - Nº de e apas: 1 - Tubos de p esión po ack: 58 - Memb anas po ubo de p esión: 7 - Memb anas po ack: 406 - Memb anas o ales: 812 - P esión de abajo: 67,5 a 66,1 ba - Con e sión: 42 a 43% - TDS pe meado: 278 a 297 mg/l - Capacidad máxima del ack: 66 módulos - Espacios lib es: 8 En implan ación, se p e é espacio pa a ins ala en el u u o o os dos acks de las mismas ca ac e ís icas. Se incluye a con inuación una abla con las condiciones de ope ación de los acks de O.I. pa a di e en es empe a u as. NÚMERO DE TUBOS DE PRESIÓN POR RACK: 58 NÚMERO DE MEMBRANAS POR TUBO: 7 PRESIÓN DE OPERACIÓN: 67,5 ba (cons an e) CONVERSIÓN: 42 a 43 % 306 Tª = 19º C Tª = 20º C Tª = 21º C Tª = 21º C Caudal de alimen ación a cada ack 500 m 3 /h 500 m 3 /h 500 m 3 /h 500 m 3 /h P esión de ope ación 67,5 ba 66,8 ba 66,1 ba 67,4 ba Con e sión 42% 42% 42% 43% Caudal de pe meado po ack 210,01 m 3 /h 210,11 m 3 /h 210,25 m 3 /h 215,14 m 3 /h P oducción dia ia po ack 5040 m 3 /día 5042 m 3 /día 5046 m 3 /día 5163 m 3 /día P oducción dia ia o al 10080 m 3 /día 10084 m 3 /día 10092 m 3 /día 10396 m 3 /día Salinidad eó ica en pe meado 278 mg/l 287 mg/l 297 mg/l 294 mg/l 18.10. DEPÓSITO EQUILIBRIO OSMÓTICO Es e depósi o se p e é pa a pode hace en e a las pa adas de la ins alación po allo de ene gía eléc ica y e i a que se queden secas las memb anas al p oduci se la ósmosis di ec a. Es un depósi o esencialmen e de eme gencia, ya que, en pa adas no males, se p oduce un desplazamien o ins an áneo con los equipos p e is os a al e ec o. El olumen máximo po módulo, pa a ubos de 7 elemen os, es de 210 l, pe o se conside a un olumen ú il de unos 115 li os. 307 El olumen necesa io de depósi o pa a la p oducción ac ual se á: - Nº de ubos de p esión po ack: 61 - Volumen a desplaza po ack: 61 x 115 = 7.015 l Adop amos dos depósi os de equilib io osmó ico (uno po ack de O.I.) de 11.500 l de olumen lo que supone un 64% de ma gen de segu idad sob e el olumen calculado. Pa a la ampliación u u a, se ins ala án o os dos depósi os del mismo olumen. El agua en a á a los depósi os po la pa e in e io y sald á po la pa e supe io , lo cual pe mi e man ene siemp e lleno el depósi o y que, cuando sea necesa io, el agua e o ne, po g a edad, a a és de la ubulado a de en ada. 18.11. EQUIPOS DE LAVADO DE MÓDULOS 18.11.1. BOMBAS DE LAVADO Y DESPLAZAMIENTO El caudal de la ado a conside a po cada ubo de p esión es de 7 a 9 m 3 /h. El núme o de módulos a la a simul áneamen e se án los de un ack, es deci , 58 ubos de p esión. Con un caudal de la ado de 480 m 3 /h, el caudal esul an e po cada ubo es: 480/58= 8,24 m 3 /h que es su icien e. Se adop a, po an o, dos bombas de la ado y desplazamien o de 240 m 3 /h de caudal uni a io a 5,5 Kg/cm 2 de p esión. El agua de desplazamien o se oma á del depósi o de almacenamien o de agua a ada. 18.11.2. DEPÓSITO DE LAVADO El olumen ú il de cada módulo, pa a ubos de 7 elemen os, es unos 115 l. El núme o máximo de módulos a la a es 58. El olumen de solución de la ado a p e e pa a llena los módulos es: 308 58 x 115 = 6.670 l El olumen de las ube ías de la ado es ap oximadamen e 2.900 l. Se p e é, además, un olumen de ese a de 2.000 l pa a e i a que el depósi o se quede acío y engan que pa a las bombas. El olumen necesa io de depósi o se á: 6.650 + 2.900 + 2.000 = 11.570 l Se adop a un depósi o de 12.000 li os de capacidad, cons uido en poliés e e o zado con ib a de id io y p o is o de elec oagi ado . Dicho depósi o dispond á de e mos a o y esis encia de caldeo pa a los casos en que haya que e ec ua la ados ene gé icos a una empe a u a ele ada (30 a 35ºC). 18.11.3. FILTRO DE CARTUCHOS DE LAVADO Adop ando un caudal no mal de ope ación de 0,8 m 3 /h po cada ca ucho elemen al de 250 mm, el núme o de ca uchos a ins ala se á: - Caudal de la ado: 480 m 3 /h - Longi ud uni a ia de ca uchos: 1.250 mm - Núme o de ca uchos uni a ios: 480 x 1 = 120 ca uchos de 1.250 mm 0,8 5 Se adop a, po an o, un il o equipado con 120 ca uchos de 1.250 mm de longi ud. 18.12. ALMACENAMIENTO DE AGUA TRATADA El depósi o de almacenamien o de agua debe ene dos compa imen os: - Depósi o de desplazamien os. Cons i uye una ese a de agua, exen a de eac i os, pa a ealiza los desplazamien os y pa a p epa a los eac i os de limpieza. 309 - Depósi o de almacenamien o p opiamen e dicho, del caudal aspi an bombas de agua a ada. El olumen necesa io pa a el depósi o de desplazamien o es: - Volumen pa a 2 p epa aciones de eac i os de limpieza: 24 m 3 - Volumen pa a desplazamien os: 75 m 3 Volumen o al necesa io: 99 m 3 Se oma un ma gen de segu idad y se adop a un olumen de 150 m 3 . Pa a el compa imen o de almacenamien o de agua a ada p opiamen e dicho, se adop a 1 ho a de iempo de e ención (0,5 h en el u u o), lo que supone un olumen de 420 m 3 . El paso del depósi o de desplazamien o al depósi o de bombeo de agua a ada se ealiza a a és de un e ede o de 1 m de longi ud, sob e el cual se dosi ican los eac i os. La al u a de lámina en es e e ede o pa a el caudal u u o (840 m 3 /h) es de unos 0,25 m. Las dimensiones adop adas pa a cada uno de los depósi os son: Depósi o Depósi o Desplazamien o bombeo - Longi ud 12 m 12 m - Anchu a 2,5 m 7,5 m - Al u a 5 m 4,7 m - Al u a o al 5,5 m 5,5 m 310 - Volumen ú il 150 m 3 423 m 3 18.13. DOSIFICACIÓN DE CAL (AJUSTE DE pH) La dosi icación de lechada de cal se e ec ua á en el e ede o de salida del depósi o de desplazamien os. En unción de la dosis de ácido en p e a amien o, las dosis de cal necesa ias son: - Dosis media: 25 ppm - Dosis máxima: 35 ppm La dosi icación de lechada de cal se ealiza a caudal cons an e y concen ación a iable. El caudal en pol o a dosi ica a la cuba de p epa ación se á: - Caudal ac ual de agua a ada: 420 m 3 /h - Caudal medio de cal: 420 x 25 = 10,5 Kg/h 1.000 - Caudal máximo de cal: 420 x 35 = 14,7 Kg/h 1.000 Se adop a un o nillo dosi icado de 25 Kg/h, p o is o de a iado de elocidad. La p epa ación de lechada de cal se ealiza á en una cuba de 2.000 l p o is a de agi ado . Pa a bombeo de lechada de cal has a el pun o de dosi icación, se adop an dos bombas (una en ese a) de 3 m 3 /h de caudal uni a io a 1 Kg/cm 2 de p esión. La concen ación de lechada de cal oscila á en e los siguien es alo es: - Concen ación mínima: 10,5 /3 = 3,5 g/l 311 - Concen ación máxima: 14,7 / 3 = 4,9 g/l El almacenamien o de cal se ealiza á en los sacos de 1.000 Kg u ilizados pa a el anspo e. 18.14. DOSIFICACIÓN DE HIPOCLORITO SÓDICO EN POSTRATAMIENTO Se adop an las siguien es dosis de diseño: - Dosis media: 1 mg/l - Dosis máxima: 2 mg/l El caudal ac ual de agua a ada (2 acks de O.I. en se icio) es 420 m 3 /h. U ilizando hipoclo i o sódico come cial con 13% de iqueza en clo o ac i o (160 g/l), los caudales ho a ios medio y máximo a dosi ica son: Q med = 420 x 1 = 2,6 l/h 160 Q max = 420 x 2 = 5,2 l/h 160 Se adop a una bomba dosi icado a de hipoclo i o sódico de 30 l/h de caudal máximo ( álida pa a el u u o). La bomba de ese a y el depósi o de almacenamien o son comunes con el p e a amien o. La dosi icación de hipoclo i o sódico se á p opo cional al caudal de pe meado. 18.15. BOMBEO A DEPÓSITO DE NAREAS Pa a el dimensionamien o de la es ación de bombeo, se adop a án los siguien es da os de diseño: 312 - Núme o ac ual de bombas: 2 + 1 en ese a - Caudal ac ual a ele a : 10.000 m 3 /día - Diáme o ube ía de impulsión: 350 mm - Longi ud de ube ía: 5.500 m - Co a media en depósi o de plan a: 11,00 - Co a máxima en depósi o de Na eas: 122,00 CAUDAL UNITARIO DE BOMBAS El caudal uni a io de bombas, con dos bombas en se icio, se á: ( 10.000 /24) x (1/2) = 208,3 m 3 /h Se adop an 210 m 3 /h. TUBERÍA DE IMPULSIÓN Pa a el caudal ac ual, se ha p e is o una ube ía de impulsión de 350 mm de diáme o, lo que supone una elocidad de 1,21 m/s. Pa a la ampliación u u a se ins ala á una segunda ube ía. La pé dida de ca ga en la ube ía gene al de impulsión es: - Caudal: 420 m 3 /h - Diáme o de ube ía: 350 mm - Velocidad: 1,213 m/s - Rozamien o (K = 0,5 mm) - Longi ud de ube ía: 5.500 m - Pé dida de ca ga po ozamien o: 0,0047 x 5.500 = 25,85 m - Pé didas de ca ga singula es (5%): 1,3 m 313 - Pé dida o al de ca ga: 27,15 m ALTURA NECESARIA DE BOMBEO La al u a de ele ación necesa ia se á: - Pé dida de ca ga en la impulsión de cada bomba (Ø 200) : 1,05 m - Pé dida de ca ga en la ube ía gene al de impulsión (Ø 350 mm): 27,15 m - Pé dida o al de ca ga: 28,20 m - Co a máxima en depósi o de Na eas: 122,00 - Co a media en depósi o de plan a desalado a: 11,00 - Al u a geomé ica: 111,00 m - Al u a bombeo necesa ia: 139,20 m Se adop an 140 m C.A. BOMBAS ADOPTADAS A la is a de los cálculos an e io es, pa a ele a el caudal ac ual has a el depósi o de Na eas, se adop an es bombas cen í ugas ho izon ales (una en ese a) de 210 m 3 /h de caudal uni a io a una al u a manomé ica de 140 m C.A. En el edi icio, se p e é espacio pa a ins ala en el u u o dos bombas más del mismo caudal. En la impulsión de las bombas se ha p e is o un balón an ia ie e de 3.000 li os pa a hace en e a las sob ep esiones que se p oducen du an e los a anques y pa adas. 320 100 mm 2 en cada una de las dos ba as e icales, pa a conexión de cable de 70 mm 2 de sección. La disposición de la oma de ie a en cada cajón ex aíble se á al que conec a an es de que lo hagan las pinzas de en ada de ensión, y desconec a después que las mismas pa a p o ección con a posibles choques eléc icos. 19.6.5. COLUMNA DE ENTRADA La columna de en ada se á de ejecución ija y dispond á de cubículos pa a aloja el in e up o de alimen ación y los elemen os de con ol y p o ección. 19.6.6. ARRANCADORES PARA MOTORES Cada a ancado de mo o cons a de: - Disyun o -mo o - Con ac o AC3 220 V - Relé é mico de p o ección - In e up o magne o é mico de alimen ación a con ol - Lámpa as de señalización (ma cha y dispa o é mico) - Selec o M-O-A La salidas dis in as a mo o es ( eede s) se ealiza án a a és de in e up o es au omá icos magne o é micos, ipola es o e apola es con o sin p o ección di e encial, según se especi ique. Todos los mo o es se án de a anque di ec o, ya que, con el ans o mado p e is o, la ins alación es a á p o egida con a sob ein ensidades, pun uales de a anque y la caída de ensión no sob epasa á los lími es pe mi idos, excep o las bombas de cap ación que es a án alimen adas con a iado es y las bombas de agua p oduc o (a ancado es es á icos). 321 19.6.7. TRANSPORTE, ENSAMBLAJE Y FIJACIÓN La suspensión de columna o g upo de columnas pa a los mo imien os, desplazamien os o desca ga se ealiza á median e cáncamos mon ados en el ma co supe io del CCM, y el ensamblaje del g upo de columnas que o ma el CCM se e ec ua á median e o nillos a p esión, una ez que CCM haya sido ni elado en ob a. Pa a el anclaje del CCM, se dispond á, a lo la go del zócalo, de alad os sob e los que puedan ija se las escuad as o ple inas de ijación. 19.7. GRUPO ELECTRÓGENO Al in de p e eni cualquie allo en el suminis o eléc ico en el Cen o de T ans o mación, se ins ala á un g upo Elec ógeno de Eme gencia. El g upo de a anque eléc ico y au omá ico a al a de ensión en ed p incipal end á una po encia de 250 kVA en eme gencia. 19.8. BATERÍA DE CONDENSADORES Jun o al cuad o gene al de dis ibución B.T. se mon a á una ba e ía de condensado es con egulación au omá ica, pa a la co ección de la ene gía eac i a, a in de ob ene un ac o po encia p óximo a la unidad en 400 V. Asimismo, cada a ancado de mo o de 6 kV lle a á asociado un condensado ijo de co ección del ac o de po encia. 19.9. INSTALACIÓN DE FUERZA, MANDO Y CONTROL La ins alación inclui á odos los elemen os necesa ios, ales como bandejas, ubos eléc icos, pues os de mando local y acceso ios, pa a la ins alación de cada uno de los equipos de elec icidad e ins umen ación. 19.9.1. CAMINOS DE CABLES En gene al, se u iliza án como caminos de cables bandejas y ubos. 322 19.9.2. BANDEJAS Cuando el núme o de cables lo aconseje, se ins ala án bandejas de PVC con apa. Todos los sopo es y demás acceso ios de la bandeja se án de PVC, del mismo ab ican e de la bandeja. Se ins ala án, en gene al, dos bandejas: una pa a líneas de ue za y o a pa a señales analógicas, sepa adas a una dis ancia mínima de 20 cm. Las líneas de con ol pod án i po cualquie a de ellas. El llenado de bandejas end á, como mínimo, un 30% de espacio lib e. 19.9.3. TUBOS Los ubos empleados se án de PVC pa a mon aje supe icial, ipo PG. Todas las g apas se án de PVC, con o nille ía no co oible, modelo JIR. Los conduc o es no llena án más del 40% del á ea de las sección ans e sal in e io de los ubos. 19.9.4. CAJAS DE DERIVACIÓN Y PRENSAESTOPAS Se án de PVC. El acceso se ealiza á siemp e po la pa e in e io , u ilizando p ensaes opas o aco es, según el caso. Todos los p ensaes opas y aco es se án de PVC o poliamida, excep o en ins alaciones an ide lag an es que se án de la ón. 19.9.5. BOTONERAS EN CAMPO En gene al, la ins alación es á p e is a pa a la ope ación de la plan a desde los cuad os de maniob as (CCM’s), disponiendo únicamen e los mo o es que ealmen e lo p ecisen de ma cha y pa ada de eme gencia local. Todas las bo one as de campo se ins ala án en cajas es ancas de PVC, g ado de p o ección mínimo IP-65, ijadas a unos pies o sopo es. Todos los pulsado es se án del ipo se a, mon ados en cajas. 323 19.9.6. LÍNEAS DE FUERZA, MANDO Y CONTROL Los cables de ue za y mando se án de aislamien o de polie ileno e iculado y cubie a de PVC, ipo RV-0,6/1 kV, s/UNE 21-123 y apan allados pa a señales analógicas. - Fue za: 2,5 mm 2 - Con ol: 1,5 mm 2 - Señales analógicas: 1,5 mm 2 Todos los cables has a 2,5 mm 2 se án de CLASE 5, y pa a secciones supe io es CLASE 2. Los cables de po encia i án po conduc os sepa ados del es o de los cables. Las secciones de las líneas de alimen ación a mo o es se sob edimensiona án un 25 %. No se admi i án empalmes en odo el eco ido de los cables. Las pan allas de cob e enzado pa a p o ección elec os á ica de los cables de señales analógicas es a án pues as a ie a, en un único pun o. Todos los cables debe án se o denados y peinados en las bandejas debiendo ija se co ec amen e con b idas de poliamida. Las mangue as, a su llegada al CCM, debe án se sopo adas, con el obje o de e i a es ue zos en las bombas de conexiones. Las salidas de cables del CCM se ealiza án a a és de p ensaes opas de poliamida. Todas las mangue as se iden i ica án median e e ique as indelebles en ambos ex emos, an es del pelado de los cables. Se iden i ica án en sus conexiones, además, odos los conduc o es indi idualmen e con anillos nume ados. Las e minales se án del ipo p eaislados, has a 6 mm 2 , engas ados con he amien as adecuadas. Los e minales de mayo sección se p o ege án con ubos aislan es e mo- e ac ibles. 324 El cable de comunicación de PLC’s se lle a á po el in e io de un ubo me álico. Se in e conec a án los ubos con un conduc o de ie a en odas las a que as y, asimismo, a la ie a de ins umen ación. 19.10. TIERRAS Se han p e is o a ios sis emas de ie as independien es en e sí y son: - Tie as pa a el Cen o de T ans o mación - Tie as pa a los neu os de los a os y g upo elec ógeno - Tie as pa a la ins alación de B.T. de equipos eléc icos de esis encia in e io a 10 Ohm - Tie as pa a ins umen ación La ins alación de ie as comp ende la pa e de la ed en e ada y la ed aé ea de los conduc o es de p o ección. Cada ed en e ada incluye una se ie de picas en e adas, unidas en e sí con cable desnudo de 50 mm 2 de sección, así como egis os con apas pa a e i icación y puen e de comp obación. La ed aé ea de conduc o es de p o ección comp ende á odos los cables de 35 mm 2 de unión en e la ed en e ada y equipos mecánicos, ales como bancadas, anques, es uc u as, e c. Los cuad os eléc icos se conec a án di ec amen e a ie a en dos pun os di e en es, y és a se á independien e de la ed gene al en e ada. Cada sis ema de ie as pa a PLC’s es a á compues a, como mínimo, po una iangulación de ap oximadamen e 3 m de lado, ins alándose en cada é ice una pica de 14,3 de Ø x 200 mm de longi ud, uniéndose odas con un cable de cob e desnudo de 35 mm 2 . Una de las picas, po lo menos, se á egis able. Las uniones en e picas y cables se ealiza án con soldadu as alumino é micas. 325 En un pun o de pues a a ie a se ins ala á un puen e de p uebas, pa a la e isión de la ie a. La ie a de las ins alaciones de alumb ado público se ealiza á endiendo un cable ama illo- e de, de 16 mm 2 , unido a una pica en cada a que a y a odas las columnas. En los casos en que se ealice una malla de ie a, és a se ins ala á después de ealiza las undaciones de máquinas y apa ellaje, con el in de e i a que se ompa la malla al hace las exca aciones. Los mo o es eléc icos se pond án a ie a a a és del cua o conduc o del cable de alimen ación, y los equipos no eléc icos, median e de i aciones del ci cui o p incipal de ie a, con una sección mínima de 35 mm 2 . Todos los empalmes, de i aciones, e c. se ealiza án median e soldadu as alumino é micas. El apan allado me álico de los cables se pond á a ie a. La esis encia a ie a no supe a á los 5 ohmios. 19.11. CONSUMOS ELÉCTRICOS Los consumos eléc icos es imados, medidos en media ensión, son los siguien es: - Cap ación de agua de ma : 0,51 kWh/m 3 - P oducción de agua desalada: 3,67 kWh/m 3 - Va ios (excep o alumb ado): 0,10 kWh/m 3 TOTAL SIN BOMBEO AGUA TRATADA 4,28 kWh/m 3 Se incluyen a con inuación los lis ados de po encias y consumos eléc icos co espondien es. Las po encias abso bidas en el bombeo de agua de ma se han ijado omando la p esión media de ope ación (ensuciamien o medio de il os). 326 CUADRO POTENCIAS ELÉCTRICAS 327 20. CÁLCULOS ELÉCTRICOS 20.1 CÁLCULOS DE MEDIA TENSIÓN 20 kV Las ca ac e ís icas del sis ema de alimen ación eléc ica se án: - Tensión alimen ación: 20.000 V - Po encia ins alada en ans o mado es: a) Un a o de 2.500 kVA, elación 20/6 kV b) Un a o de 1.250 kVA, elación 20/0, 38 kV 20.1.1. INTENSIDAD DE CORRIENTE TRAFO 2.500 kVA La in ensidad de co ien e pa a la po encia o al de cada uno de los ans o mado es se á: In = P. Apa en e = 2.500 = 72 A √3 x U 1,73 x 20 donde: In = in ensidad nominal en A U = ensión en kV Conside ando que el cable a ins ala en la línea sub e ánea pa a alimen ación al Cen o de T ans o mación exis en e y el nue o es el DHV- 12/20 kV de 1 x 150 mm 2 y siendo la densidad de co ien e de 320 A, es álido el ci ado cable. 20.1.2. INTENSIDAD DE CORRIENTE TRAFO 1.250 kVA La in ensidad de co ien e pa a la po encia o al del ans o mado se á: In = P. Apa en e = 1.250 = 36 A √3 x U 1,73 x 20 328 donde: In = in ensidad nominal en A U = ensión en kV 20.2. CÁLCULOS DE POTENCIA DE CORTOCIRCUITO 20.2.1. POTENCIA DE CORTOCIRCUITO 6 kV Desp eciando la eac ancia de la línea y conside ando la ensión de co oci cui o (Vcc) del ans o mado el 6% , la in ensidad en M.T. (6 kV) se á: Vcc= 2.500 x 6 = 150 V 100 Icc = P = 2.500 = 10 kA √3 x U 1,73 x 150 donde: P = po encia del ans o mado en kVA Vcc= ensión co oci cui o en % Icc= In ensidad de co oci cui o 20.2.2. POTENCIA DE CORTOCIRCUITO BAJA TENSIÓN Desp eciando la eac ancia de la línea, y conside ando la ensión de co oci cui o (Vcc) del ans o mado el 6%, la in ensidad de co oci cui o en B.T. se á: • Sis ema a 380 V In = Pn = 1.250 = 1.901 A √3 x U 1,73 x 0,38 329 Icc = In x 100 = 1.901 x 100 = 31.683 A = 32 kA Ucc% 6 Donde: In = in ensidad en el secunda io del ans o mado (A) Pn = po encia asignada al ans o mado ( kVA) Ucc = ensión de co oci cui o del ans o mado (%) U = ensión en acío del secunda io del ans o mado (V) Icc = in ensidad de co oci cui o simé ica (kA) 20.3. CÁLCULOS DE LA POTENCIA DEMANDADA La alimen ación en 6 kV es pa a un cen o de M.T., y desde és e alimen ación y con ol a las u bobombas de O.I. La alimen ación en 380 V, 50 Hz es pa a un cuad o de dis ibución B.T./CCM, y desde és e alimen aciones a a ios cuad os secunda ios y o os se icios auxilia es, además de los mo o es de la plan a. • Sis ema 6 kV: - Tu bobombas O.I. : 1.700 kW • Sis ema 380 kV: - CCM CAPTACIÓN: 396 Kw - CCM ÓSMOSIS: 386 kW - ALUMBRADO Y OTROS USOS: 39 kW Conside ando un cosφ = 0,8 enemos: 1.700 : 8 = 2.125 kVA; se ins ala un a o de 2.500 kVA, elación 20/6 kV. 336 22. GASTOS O COSTES FIJOS Los cos es o gas os ijos son los que se gene an como consecuencia de la cons ucción de la plan a. Una ez e minada és a epe cu en en la misma an o si unciona como si po ci cuns ancias especiales debe es a pa ada. Den o de es e capí ulo se incluyen p incipalmen e: - Amo ización de la in e sión - Pe sonal - Man enimien os A con inuación se analizan los siguien es capí ulos: 22.1. AMORTIZACION DE LA INVERSION Se en iende po in e sión odos los gas os iniciales que se gene an al pone en ma cha un p oyec o de es e ipo; en consecuencia, debe án ene se en conside ación los gas os gene ados po : - Comp a de sola es - Pe misos adminis a i os - P oyec os y es udios écnicos - Cos e de los edi icios y equipos Su amo ización debe á hace se a lo la go de la ida de la ins alación. Sin emba go no debe ija se pa a odos los concep os el mismo pe íodo o plazo de iempo, pues al a a se de elemen os comple amen e dis in os los pe íodos sob e los que debe epe cu i se dicha amo ización ambién lo se án. Deben ija se, po ello, en p ime luga cuales an a se los plazos co espondien es. 337 En las ins alaciones desalado as, al con a io de o o ipo de ob as de a amien o de aguas, la ob a ci il no es an impo an e, pudiéndose es ablece pa a el caso de las ins alaciones de agua de ma los siguien es po cen ajes espec o a la in e sión o al: - Ob a ci il: 15 – 25 % - Equipos mecánicos: 35 – 43 % - Memb anas: 12 – 18 % - Equipos eléc icos: 10 – 14 % - Ins umen ación y con ol: 2 – 4 % Pa a la ob a ci il y el es o de los gas os de p ime es ablecimien o se conside a adecuado un pe íodo de 20 años, pues aunque años an es pueda se necesa io ealiza una emodelación de algunos equipos desalado es, la ob a ci il es pe ec amen e ap o echable pa a la nue a ins alación. Pa a el es o de los equipos se es ablecen pe íodos más co os y en muchos casos no po qué ayan a segui uncionando con buen endimien o al cabo de dicho pe íodo, sino po obsolescencia écnica, dado que los p og esos écnicos pueden aconseja su cambio po o os de mayo e iciencia o más adap ados a las necesidades eales de la ins alación. Con es os c i e ios los pe íodos más ecuen emen e adop ados son: - Equipos mecánicos: 12 años - Memb anas: 8 años - Equipos eléc icos: 15 años - Ins umen ación y con ol: 12 años - Tube ías: 15 años 338 22.2. PERSONAL Y MANTENIMIENTO Son dos pa idas que pod ían ambién conside a se como gas os a iables, pues o que en eo ía sólo se necesi an ambos si la plan a unciona. Hay que ene en cuen a que una ins alación de es as ca ac e ís icas se equie e un pe sonal con una o mación écnica adecuada. Lo mismo puede deci se espec o al man enimien o de la plan a, aún cuando pa e del mismo pueda subcon a a se ex e namen e a la explo ación. Respec o a la mano de ob a hay que ene en cuen a que cualquie ins alación desalado a, y especialmen e si es de agua de ma , equie e una in e sión impo an e y exige una a ención de pe sonal pe manen e. El man enimien o adecuado es la ga an ía no sólo de la mayo du ación de la ins alación, sino ambién de una mayo e iciencia en su uncionamien o, ya que las pa adas po a e ía que siemp e suponen una me ma de la p oducción, se educen al mínimo. 22.3. FACTOR DE ENERGÍA También puede ene la conside ación de gas o ijo el é mino o ac o de po encia que se es ablece en el con a o de suminis o con la compañía eléc ica, en el sen ido de que una ez es ablecidas las necesidades de po encia de la ins alación, es e e mino debe abona se con independencia de que la plan a es é pa ada o en uncionamien o. 23. GASTOS O COSTES VARIABLES Se p oducen exclusi amen e como consecuencia de la explo ación o uncionamien o de la ins alación y en e ellos se conside an los siguien es: 3. Reac i os químicos 4. Reposición de memb anas 5. Reposición de ca uchos 339 6. Reposición de a enas 7. Limpieza química 8. Repues os 9. Ene gía 10. Va ios 11. Segu os 12. Acei es y lub ican es 13. Limpieza 14. Ma e ial de o icina 15. Equipos de abajo 16. Man enimien os especí icos 24. FINANCIACION DE LAS INSTALACIONES Uno de los p oblemas que más in luyen ac ualmen e en la implan ación de las ins alaciones desalado as, es la di icul ad de con a a una ía de inanciación que pe mi a ob ene agua po able a un p ecio que sea asequible a la población que la demanda. Como las in e siones son siemp e impo an es y las en idades públicas ienen p esupues os limi ados, cada ez es más ecuen e la inanciación de las ob as po pa e de emp esas p i adas, que ecupe an la in e sión en base al p ecio del agua p oducida o en pagos aplazados. T es son los ipos más ecuen es de inanciación que se o ecen y que según la e minología come cial se conocen como: 340 24.1. TURN-KEY (LLAVE EN MANO) Con es e sis ema el con a is a hace la ob a, la pone en ma cha, o ma gene almen e al pe sonal del clien e y le en ega inalmen e a és e la ins alación, median e ó mula de pago p e iamen e aco dada. 24.2. BOO (CONSTRUIDO, OPERADO Y PROPIEDAD DEL CONSTRUCTOR) El con a is a cons uye la ins alación y la ope a du an e un pe íodo p e iamen e aco dado, du an e el cual ecibe del clien e el pago a la in e sión ealizada, gene almen e incluida en el p ecio del agua. Al inal del plazo aco dado, la ins alación es p opiedad del con a is a, que de común acue do puede segui explo ándola o endé sela al clien e si és e lo desea. El clien e po su pa e no adquie e comp omiso alguno de segui con ando con el con a is a, pudiendo en caso de que la ecnología mejo e o enga o a o e a, comp ome e o o suminis o. 24.3. BOOT (CONSTRUIDO, OPERADO Y TRANSFERIDO) Simila al an e io , pe o con la di e encia de que al inal del pe íodo aco dado, la p opiedad de la ins alación e ie e al clien e, que po an o, pod á segui explo ándola en el u u o po sí mismo, o po medio del con a is a que le o ezca las mejo es condiciones. El p ime ipo de inanciación es gene almen e el más ba a o, pe o exige al clien e dispone de una in aes uc u a écnica adecuada pa a hace se ca go de la explo ación de una plan a una ez e minada. Se da gene almen e en ins alaciones de amaño pequeño o mediano y p e e en emen e en el sec o indus ial. Los o os dos esul an más adecuados pa a en idades públicas, y la elección de uno u o o es á en unción de las disponibilidades de pe sonal exis en es y de la plani icación u u a del en e. 341 En cualquie caso, sea cual ue e la ía de inanciación elegida, es con enien e po pa e del clien e ealiza un seguimien o de la explo ación de la ins alación, pa a que és a se ealice de o ma óp ima. 25. COSTES DE EXPLOTACION 25.1. COSTES FIJOS DE EXPLOTACIÓN PERSONAL DE EXPLOTACION SOLUCION PRESENTADA Ca ego ía Nºpe sonas Cos e uni a io Je e de plan a/analis a 0,5 30.050 €/año O iciales elec omecánicos 1 19.232 €/año Ope ado es de plan a 4 16.227€/año Cos e o al 15.025 €/año 19.232 €/año 64.908 €/año Cos e anual del pe sonal de explo ación 99.165 €/año ENERGIA ELECTRICA (COSTE FIJO) SOLUCION PRESENTADA Té mino de po encia en plan a desalado a (sin bombeo agua a ada) Po encia a con a a P ecio uni a io del é mino de po encia Impues o sob e la ene gía eléc ica 2.200 Kw 9,83 €/kW/mes 5,11 % 342 Cos e o al anual del é mino de po encia 272677 €/año MANTENIMIENTO ELECTROMECANICO SOLUCION PRESENTADA Pequeño man enimien o Conse ación equipos elec omecánicos Repa aciones ex e io es Man enimien o especializado 3.005 €/año 24.040 €/año 3.005 €/año 6.010 €/año Cos e anual de man enimien o elec omecánico 36060 €/año CONSERVACION SOLUCION PRESENTADA Repa aciones de ob a ci il O os gas os 3.005 €/año 1.503 €/año Cos e anual de conse ación 4.508 €/año ANALISIS Y ENSAYOS SOLUCION PRESENTADA Reac i os y ungibles de labo a o io 4.508 €/año 343 Análisis ex e io es 1.502 €/año Cos e anual de análisis y ensayos 6.010 €/año 25.2. COSTES VARIABLES DE EXPLOTACION ENERGIA ELECTRICA (COSTE VARIABLE) SOLUCION PRESENTADA Té mino de ene gía en plan a desalado a (sin bombeo de agua a ada) Consumo de ene gía en plan a desalado a P ecio del kWh Impues o sob e la ene gía eléc ica 42.700 kWh/día 0,04 €/kWh 5,11% Cos e o al anual del é mino ene gía 696.482 €/año REACTIVOS SOLUCION PRESENTADA HIPOCLORITO SÓDICO EN PRETRATAMIENTO Caudal a a a Dosis de eac i o pu o Riqueza del p oduc o come cial Consumo anual del p oduc o come cial P ecio uni a io del hipoclo i o sódico come cial 24.000 m 3 /día 1,5 mg/l 13% 96.923 kg/año 0,19 €/Kg 344 Cos e anual del hipoclo i o en p e a amien o ÁCIDO SULFÚRICO EN PRETRATAMIENTO Caudal a a a Dosis de eac i o pu o Riqueza del p oduc o come cial Consumo anual del p oduc o come cial P ecio uni a io del ácido sul ú ico come cial Cos e anual del ácido sul ú ico CLORURO FÉRRICO EN PRETRATAMIENTO Caudal a a a Dosis de eac i o pu o Riqueza del p oduc o come cial Consumo anual del p oduc o come cial P ecio uni a io del clo u o é ico come cial Cos e anual del clo u o é ico DISPERSANTE EN ALIMENTACIÓN A ÓSMOSIS INVERSA Caudal a a a Dosis de eac i o pu o Consumo anual del p oduc o come cial P ecio uni a io del dispe san e 18.640 €/año 24.000m 3 /día 34 mg/l 98% 291.429 kg/año 0,20 €/Kg 59.552 €/año 24.000 m 3 /día 3 mg/l 40% 63.000 kg/año 0,24 €/Kg 15.145 €/año 24.000 m 3 /día 4 mg/l 33.600 kg/año 1,44 €/Kg 345 Cos e anual del dispe san e BISULFITO SÓDICO EN ALIMENTACIÓN A ÓSMOSIS INVERSA Caudal a a a Dosis de eac i o pu o Consumo anual del p oduc o come cial P ecio uni a io del bisul i o sódico Cos e anual del bisul i o sódico REACTIVOS DE LIMPIEZA DE MEMBRANAS Núme o de acks de ósmosis in e sa Núme o anual de limpiezas po ack P ecio uni a io de los eac i os po cada limpieza Cos e anual de eac i os de limpieza 48.466 €/año 24.000 m 3 /día 4 mg/l 33.600 kg/año 0,60 €/Kg 20.194 €/año 2 3 limp./año 601 €/limp. 3.606 €/año Cos e anual de eac i os 165.603 €/año REPOSICION DE MEMBRANAS SOLUCION PRESENTADA Núme o de acks de ósmosis in e sa Núme o de memb anas po ack Núme o o al de memb anas ins aladas Po cen aje de eposición anual 2 406 812 8% 352 VALORACION DEL CONTROL DE CALIDAD Y PRUEBAS PRESENCIADAS 52.695,9 IMPORTE TOTAL 52.695,9 26.5. RESUMEN DE PRESUPUESTOS PRECIO (€) EQUIPOS ELECTROMECANICOS 4.391.281,1 OBRA CIVIL 1.575.956,1 REPUESTOS 56.176,7 CONTROL DE CALIDAD 52.695,9 IMPORTE TOTAL 6.076.109,8 El p esen e p esupues o asciende a la can idad de SEIS MILLONES SETENTA Y SEIS MIL CIENTO NUEVE COMA OCHO EUROS. 353