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La tecnología de la desalacion

La tecnología de la desalacion

Que es la desalación

La desalación consiste en separar la sal del agua. Por ejemplo el agua del mar que antes no se podía explotar se puede hacer potable mediante técnicas de desalación y utilizarse para el abastecimiento humano, agrícola o industrial.

Por que es necesario desalar el agua

Es necesario desalar el agua porque el hombre no puede consumir agua que tenga mas de 0.5 gramos por litro de sales disueltas. Por otro lado, tampoco es recomendable que tenga menos de esta cantidad (agua destilada o totalmente desmineralizada).
Para hacernos una idea de que significa esta concentración de sales, la siguiente tabla representa las diferencias de salinidad entre el agua dulce, el agua de mar y la salmuera:

TIPOS DE AGUA SALINIDAD (PPM DE TDS)
Ultrapura 0.03
Pura (calderas) 0.3
Desionizada 3
Dulce (potable) < 1.000
Salobre 1.000-10.000
Salina 10.000-30.000
Marina 30.000-50.000

Rangos de salinidad de los diferentes tipos de agua. Fuente: Fariñas (1999); Medina (2000)

Además los valores de salinidad varían según la procedencia y fenómenos físico- químicos a los que están sometidos las aguas. Por ejemplo, la siguiente tabla refleja los distintos valores de salinidad existente entre los distintos océanos y mares en la superficie del planeta.

MAR/ OCÉANO SALINIDAD (PPM DE TDS)
Mar Báltico 28.000
Mar del Norte 34.000
Océno Pacifico 33.600
Oceano Atlantico Sur 35.000
Mar Mediterraneo 36.000
Mar Rojo 44.000
Golfo Persico 43.000-50.000
Mar Muerto 50.000-80.000

Salinidad media de los mares y océanos principales del planeta. Fuente: Abu Qdais (1999); Handbury, Hodgkiess y Morris (1993); Medina (2000)

Como se consigue separar la sal del agua

La desalación se consigue por medio de procesos de tecnología termal y tecnología de membrana. Los procesos termales abarcan la destilación multi-stage flash (MSF), destilación multiefecto (MED) y compresión de vapor (VC). Los procesos de membrana incluyen la electrodiálisis (ED), electrodialisis y osmosis inversa (RO).

Ambos métodos obtienen como resultado dos caudales; Un caudal de agua limpia con baja concentración de sales y un caudal con alta concentración de sales. Ambos métodos requieren energía para su operación.
El consumo de energía en los procesos de membrana dependen de la salinidad de agua de alimentación en contra de los procesos no termales donde no se da esta dependencia.

El consumo de energía en los procesos de RO y ED para aguas salobres y aguas con bajo contenido en sales es mucho menor que en los procesos de destilación. Además los avances recientes en la tecnología de RO para la desalación de agua de mar ha reducido el consumo de energía.

La técnica mas extendida en la actualidad y que mas proyección de futuro tiene es la osmosis inversa que como ya explicamos anteriormente consiste en bombear agua a alta presión a través de membranas semipermeables que separan agua y sal.

Que es la Osmosis inversa

La ósmosis es un proceso natural que ocurre en plantas y animales. Cuando dos soluciones con diferentes concentraciones separadas por una membrana semipermeable (es decir, permite el paso de agua pero no de sales), existe un flujo natural de agua de la parte menos concentrada a la parte mas concentrada para igualar las concentraciones finales. El paso del agua crea una presión denominada presión osmótica.

Este proceso lo podemos invertir aplicando una presión externa mayor a la presión osmótica haciendo circular el agua de la solución mas concentrada a la menos concentrada.

Como resultado conseguiremos de un lado las sales y por el otro lado el agua purificada con bajo contenido en sales.

Normalmente una planta desaladora incluye los siguientes elementos:

Fuente: Filtration+separation. Volume 42 Number 02

1. Toma de agua al sistema

2. Sistema de pretratamiento.

La ósmosis inversa al ser una técnica de hiperfiltración donde el agua pasa a través de la membrana, exige que los niveles de sólidos en suspensión y materia viva (materias, algas, etc.) sean lo más pequeños posibles para evitar un rápido ensuciamiento de la membrana.

El sistema de pre-tratamiento es básicamente el mismo utilizado en plantas de tratamiento y producción de agua potable. Esto significa procesos de filtración y micro-filtración y complementariamente la adición de compuestos químicos (coagulantes, antioxidantes, acidificador e inhibidores de incrustaciones). Además a esto hay que incluir métodos de desinfección mediante cloración, UV o aplicación de ozono. Para mas información sobre productos químicos para el tratamiento del agua.

3. Bomba de alimentación de alta presión. Esto es necesario para aplicar la presión necesaria para separar las sales como se ha descrito anteriormente.

Esto incluye el tanque construido con fibra de vidrio, válvulas automáticas, bomba para membranas de inyección y sistema de limpieza

4. Elementos de membrana de osmosis inversa

5. Post-tratamiento o acondicionamiento del agua. Básicamente consiste en la neutralización del PH y desinfección (UV, ozonización, etc.).

Membranas para osmosis inversa

Una membrana para osmosis inversa debe ser adecuada para resistir presiones mucho mayores a la diferencia de presiones osmóticas de ambas soluciones. En general para aguas salobre de menor concentración en sales se debe aplicar una presión de 5-25 bar. En el caso del agua del mar esta presión puede ascender a 50-90 bar.

Por ejemplo un agua bruta de 35.000 ppm de TDS a 25ºC tiene una presión osmótica de alrededor de 25 bar, pero son necesarios 70 bar para obtener permeado.

Hasta hace poco las membranas más utilizadas eran de acetato de celulosa que podían trabajar de manera continua con cloro, aunque en contrapartida debían trabajar en medio acido para evitar su hidrólisis.

Actualmente se ha pasado a utilizar membranas de poliamida aromática que tienen una menor presión de operación y por consiguiente, disminución de la energía. Además se obtiene una mejor calidad de producto y no esta condicionada por PH especifico.

Las membranas que se fabrican actualmente se montan dentro de tubos horizontales de diámetros normalizados llamados módulos que mejoran su rendimiento y limpieza, minimiza la polarización, son más compactos y facilita su sustitución.

Existen dos tipos de membranas contenidas en estos módulos: de fibra hueca y de arrollamiento en espiral.

En el caso de membrana de fibra hueca, el agua salada presurizada circula por fuera de las fibras mientras el filtrado circula por el interior de las mismas hacia el final de la fibra donde se recoge el permeado de los miles de fibras; contienen más superficie por unidad de volumen que las espirales, por lo que suelen ser más usadas.

Para mas información le recomendamos que visite el siguiente link en:

tecnologías de membranas.
Riesgo de salinidad en aguas de regadío
Osmosis Inversa para el tratamiento de aguas salobres

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