Tratamiento con agua ultrapura (UPW)

Contexto de aplicación

El agua ultrapura se utiliza en industrias con estrictos requisitos de calidad del agua, entre las que se incluyen:

• Microelectrónica y fabricación de semiconductores
• Producción de hidrógeno (agua de reposición para electrólisis)
• Procesos farmacéuticos y biotecnológicos
• Generación de energía y calderas de alta presión

Las fuentes típicas de agua de alimentación incluyen:

• Agua municipal o agua industrial tratada agua
• Agua de proceso pretratada

Los principales desafíos incluyen:

• Lograr niveles extremadamente bajos de conductividad y sólidos disueltos totales (TDS)
• Eliminar compuestos orgánicos traza (COT)
• Controlar partículas y bacterias
• Garantizar una calidad de agua constante las 24 horas del día, los 7 días de la semana
• Mantener la estabilidad del sistema en operación continua

En particular, la producción de hidrógeno (electrólisis) requiere agua de reposición de alta pureza, similar en calidad a los sistemas de agua ultrapura (UPW) utilizados en microelectrónica.

Solución típica de Lenntech

Un sistema UPW típico de Lenntech consta de un Proceso de barrera múltiple que combina tecnologías avanzadas de filtración, separación por membrana, intercambio iónico y electrodesionización, diseñado para lograr la máxima pureza y fiabilidad.

Pretratamiento

• Filtración multimedia (MMF) o equivalente
• Eliminación de sólidos en suspensión y turbidez
• Protección de los sistemas posteriores

Ilustración de una unidad de filtración multimedia

Separación por membrana

• Ósmosis inversa (OI), a menudo multietapa
• Reducción de sales disueltas y compuestos orgánicos
• Eliminación de alta eficiencia de sólidos disueltos totales (SDT)

Ilustración de una unidad de ósmosis inversa

Pulido y desionización

• Electrodesionización (EDI)
• Unidades de pulido por intercambio iónico (IEX)
• Desgasificadores de membrana para la eliminación de gases disueltos

Ilustración de una unidad de electrodesionización (EDI)

Purificación avanzada

• Intercambio iónico (IEX) para prevenir la acumulación de sólidos disueltos totales (TDS) en el circuito de recirculación, especialmente para aplicaciones de electrolizadores
• Oxidación UV para la reducción del carbono orgánico total (COT)
• Filtración final para una concentración de partículas ultrabaja

Circuito de distribución

• Recirculación continua (circuito de agua ultrapura)
• Materiales controlados (p. ej., acero inoxidable, plásticos de alta pureza)
• Mantenimiento de la calidad del agua hasta el punto de uso

Este enfoque de múltiples etapas garantiza la eliminación de contaminantes hasta niveles de trazas o ppb, cumpliendo con los requisitos industriales más exigentes.

Diagrama de flujo del proceso

A continuación se muestra un ejemplo típico de un sistema Lenntech para el tratamiento de agua ultrapura:

Complejidad del diseño y control del proceso

Los sistemas de agua ultrapura requieren ingeniería avanzada y control preciso debido a los niveles extremadamente bajos de contaminantes que se buscan.

Consideraciones clave del diseño:

• Trabajos de barrera múltiple que combinan diversas tecnologías
• Selección de materiales para prevenir la contaminación (acero inoxidable electropulido, PP, tuberías de alta pureza)
• Redundancia total del sistema para garantizar un funcionamiento ininterrumpido
• Monitorización continua de parámetros críticos:
  • Conductividad / resistividad
  • Sílice
  • COT (Carbono Orgánico Total)
  • Concentración de partículas
  • Temperatura y flujo

Mantener niveles muy bajos de TDS y TOC requiere:

• Integración cuidadosa de sistemas de ósmosis inversa (RO), desionización electroquímica (EDI), intercambio iónico (IEX), luz ultravioleta (UV) y filtración
• Minimización de zonas muertas y estancamiento en las tuberías
• Recirculación continua en los circuitos de distribución
• Estrategias de mantenimiento preventivo y limpieza

El diseño y el montaje de estos sistemas son muy complejos y requieren una integración precisa de múltiples unidades de proceso, instrumentación, automatización y materiales de alta pureza.

Ejemplo de sistema Configuración

Caudal: 30 m³/h

Agua de alimentación: Agua subterránea

Tecnologías:

• Filtración multimedia (FMM)
• Ósmosis inversa (OI)
• Electrodesionización (EDI)
• Intercambio iónico (IEX)
• Ultrafiltración (UF)
• Oxidación UV
• Desgasificación por membrana

Configuración del sistema:

• Planta totalmente automatizada con monitorización avanzada (COT, partículas, resistividad)
• Tratamiento multietapa con redundancia total (2 × 100 %)
• Instalación modular sobre patines (más de 15 patines)
• Circuito de distribución continua de agua ultrapura (UPW)

Calidad del efluente:

• Conductividad <0,06 µS/cm
Índice <
• 10 ppb
• Concentración ultrabaja de partículas
• Temperatura controlada

Aplicación: Producción de agua ultrapura para la fabricación de microchips

Resultado:
El sistema garantiza la producción continua de agua ultrapura con niveles extremadamente bajos de sólidos disueltos, materia orgánica y partículas, cumpliendo con los estrictos estándares de la industria de semiconductores y asegurando una fiabilidad operativa 24/7.

Una ficha de proyecto de referencia más detallada está disponible aquí.

Aplicaciones / Reutilización de agua tratada

El agua ultrapura se utiliza para:

• Fabricación de semiconductores y microelectrónica
• Producción de hidrógeno (agua de reposición para electrolizadores)
• Aplicaciones farmacéuticas y de laboratorio

Beneficios:

• Protección de procesos industriales sensibles
• Calidad de producto consistente y confiable
• Reducción de riesgos de ensuciamiento y contaminación
• Alta eficiencia y estabilidad del proceso

Alcance del suministro de Lenntech

Lenntech ofrece sistemas completos de producción de agua ultrapura (UPW), que incluyen:

• Diseño de procesos y selección de tecnología
• Ingeniería detallada e integración del sistema
• Suministro de equipos (membranas, EDI, filtración, instrumentación)
• Construcción modular sobre patines
• Instalación y puesta en marcha
• Monitoreo avanzado y Automatización
• Soporte posventa y mantenimiento preventivo

9. Configuraciones opcionales y flexibilidad

Según la aplicación y el nivel de pureza requerido, los sistemas pueden incluir:

• Configuraciones de ósmosis inversa de múltiples pasos
• Sistemas avanzados de eliminación de COT (oxidación UV)
• Unidades de desgasificación para gases disueltos
• Líneas de proceso redundantes (respaldo del 100 %)
• Circuitos de distribución de alta pureza
• Integración con sistemas de producción de hidrógeno

Las configuraciones del sistema están diseñadas para cumplir con los estrictos estándares de la industria y los requisitos de operación continua.

10. ¿Por qué elegir Lenntech para sistemas de agua ultrapura?

Lenntech combina experiencia técnica y capacidades de integración de sistemas que la hacen idónea para aplicaciones de agua ultrapura:

• Experiencia comprobada en sistemas de agua de alta pureza para industrias exigentes
• Amplia experiencia en tecnologías de membrana, EDI y pulido avanzado
• Capacidad para diseñar y suministrar sistemas de tratamiento complejos de múltiples etapas con redundancia total
• Amplia experiencia en sistemas con bajo contenido de sólidos disueltos totales (TDS), Control de sílice y COT a niveles de ppb
• Capacidad para integrar instrumentación avanzada y sistemas de monitorización en tiempo real
• Soluciones flexibles, incluyendo sistemas modulares montados sobre patines
• Experiencia en aplicaciones emergentes como la producción de hidrógeno

Lenntech apoya a sus clientes desde el diseño inicial del proceso hasta la implementación a gran escala, garantizando una producción fiable y continua de agua ultrapura.