Osmosis Inversa: Conceptos Básicos
El sistema de osmosis inversa es el corazón de una planta desalinizadora. Aquí es donde ocurre la transferencia de materia que permite la obtención de agua dulce a partir de agua salada o salobre. Está compuesto de 3 partes (ver Ilustración 1):
Ilustración 1: Etapa de osmosis inversa (Fuente: Elaboración Propia)
Alta presión
Es el componente destinado a la presurización del sistema a la presión requerida según las condiciones de diseño de la planta. Para esto se requiere la utilización de bombas de alta capacidad, donde prima la utilización de equipos centrífugos multi-etapa, siendo de estos últimos los tipos BB3 y BB4 los más frecuentes en instalaciones de grandes tamaños (ver Figura 1 y Figura 2)
Figura 1: Bomba tipo BB3 (Fuente: Goulds Pumps) |
Figura 2: Bomba tipo BB4 (Fuente: Ruhrpumpen) |
Adicional a estos elementos, la etapa de osmosis inversa requiere de esquemas de tuberías apropiadas para el trabajo bajo presiones del orden de los 70 bar (~1.000 psi) y compatibles con las características corrosivas del agua de mar. Normalmente, al igual que en los equipos de bombeo, el material utilizado corresponde al acero inoxidable 254 SMO o similar (super austenítico). En el caso de los elementos asociados a membranas, se utilizar materiales plásticos como la fibra de vidrio, por ejemplo.
Membranas de osmosis inversa
Son las encargadas de la separación del agua dulce presente en el agua bruta. Están conformadas de materiales sintéticos como la Poliamida Aromática, donde su estructura molecular evita el tránsito de compuesto iónicos (con carga eléctrica) pero permite el paso de agua.
Con fines industriales, la membrana de osmosis inversa se dispone de forma laminada en espiral, empacadas de forma cilíndrica en un formato estándar. El tamaño más frecuente es el de 8 pulgadas de diámetro y 40 pulgadas de largo (ver Figura 3). Son dispuestas en serie, dentro de tubos de presión, para luego disponer los tubos de presión en paralelo en forma de repisas (rack, ver Figura 4). La cantidad de repisas por planta dependerá de los criterios de diseño utilizados en términos de la modulación del sistema.
Figura 3: Membrana de osmosis inversa de enrollamiento en espiral (Fuente: FilmTec) |
Figura 4: Rack de tubos de presión de osmosis inversa (Fuente: Lenntech) |
Recuperación de energía
En qué es la osmosis inversa mostrábamos que la osmosis inversa requiere de la aplicación externa de energía, en forma de presión, para cambiar el balance energético del sistema y crear un flujo de agua dulce desde la cámara de agua salada (ver Ilustración 2). De esta descripción se derivan tres conclusiones:
| 1. La osmosis inversa no es un fenómeno de filtración. La energía aplicada no es requerida para vencer una resistencia mecánica, sino que se utilizara para crear una condición artificial que permite invertir la dirección natural del flujo de agua dulce.
2. Todo proceso de osmosis inversa genera un concentrado. Es imposible, a través de la osmosis inversa, recuperar el 100% del agua bruta alimentada. 3. El concentrado generado tiene una energía residual que debe ser recuperada. |
Ilustración 2: Osmosis Inversa. (Fuente: Fundamentales, Qué es la osmosis inversa) |
Los equipos de recuperación de energía (o ERD por su sigla en inglés) son los encargados de recuperar la energía residual de la salmuera. Existen diferentes mecanismos para esta recuperación, siendo los intercambiadores de presión la tecnología más utilizada en la actualidad. La Figura 5 muestra un rack de intercambiadores de presión del fabricante ERI.
Figura 5: Rack de intercambiadores de presión modelo PX-Q-300 del fabricante ERI.
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