Cómo mejorar la eficiencia en la construcción de plantas desaladoras

Son muchos los aspectos que afectan a la desalación de agua y a la eficiencia de las plantas, vamos a centrarnos en algunos de los aspectos más importantes, aquellos que no podemos olvidar bajo ningún concepto a la hora de construir una desalinizadora eficiente.

Método de desalación más rentable

Las ósmosis inversa, como ya se ha explicado en otros posts, es un proceso de desalación del agua mediante el uso de membranas, que aprovechan una presión superior a la osmótica para que la sal y otros sólidos no pasen por ella.

La importancia de las membranas OI

La correcta elección de las membranas en el proceso de ósmosis es primordial para garantizar la eficiencia de la plantas desalinazadoras. El tipo de membranas más usado en la ósmosis inversa es la asimétrica, pues son capaces de combinar extraordinarias características selectivas con una gran permeabilidad.

La membrana asimétrica

Dentro de las membranas asimétricas existen dos tipos según su estructura: las integrales y las compuestas. Estas últimas son las que mejor capacidad de filtración tienen para la desalación.

El funcionamiento de una membrana asimétrica depende de la naturaleza química del material y de su estructura física. Se pueden distinguir dos métodos de fabricación:

  • Inversión de fase: se realiza en una etapa de nucleación y otra de microcristalización. Con ellas se crea una estructura formada por una monocapa de esferas de polímero.

  • Polimerización interfacial: se basa en la policondensación, en la que se ponen en contacto dos fases miscibles. Esto da lugar a láminas muy finas, que permiten un flujo mayor de agua y, en la práctica, tienen un menor coste, por lo que podría ser una buena opción para optimizar los recursos económicos.

La calidad de las membranas OI

Cuando una planta de OI está en funcionamiento, las membranas sufren cambios en la estructura interna y en su superficie, con ello se produce el efecto de compactación, que reduce la permeabilidad de la membrana y provoca un descenso del flujo del agua. Es difícil de evitar, pero la elección de unas membranas de calidad hará que tarde más en darse.

Módulos Ósmosis Inversa

Los módulos OI podríamos decir que son la parte más importante de una planta, es la parte básica que tiene los dispositivos de filtración.

Los más compactos y económicos son los modelos de arrollamiento en espiral, que son aquellos que  se configuran con dos láminas de la membrana paralelas y un canal formado por una malla que las separa. Estos módulos de membranas suelen instalarse en tubos de presión conectados en serie, de esta manera el rechazo que produce la primera membrana alimenta a la segunda. Sus materiales de fabricación más usados son los polímeros sintéticos y los ésteres de celulosa.

En realidad, las membranas arrolladas en espiral tienen una productividad y una relación de compacidad menor que las de fibra hueca, pero también son más económicas, tienen mayor resistencia a la suciedad, tienen capacidad para trabajar con aguas de baja calidad, son fáciles de lavar, de cambiar y tienen, por carácter general, una mejor control de calidad el la fabricación, lo que justifica su uso.

En cuanto a los materiales empleados para hacer los tubos de presión es necesario que sean resistentes a la presión y a los agentes corrosivos, por lo que el PVC y ABS son los más utilizados.

Temperatura y velocidad del agua

La temperatura del agua es un factor esencial a tener en cuenta en los procesos de ósmosis inversa, ya que afecta a la degradación de la membrana, a la productividad, a la disolución de las sales y a las propiedades del agua. Es decir, si la temperatura de alimentación del agua aumenta también lo hará la productividad, reduciendo el número de membranas necesarias para trabajar, así como la presión que hace falta. El problema radica en que las membranas se degradan más rápido, por lo que habrá que cambiarlas con mayor frecuencia, lo que encarece el proceso.

La velocidad del agua también es importante para aumentar la productividad, se aumenta diseñando la planta en varias etapas hidráulicas, teniendo cada una de ellas menos módulos de ósmosis inversa que la etapa anterior, con ello se aumenta la velocidad del agua de alimentación en los módulos y, además, se reduce el riesgo de que las sustancias disueltas cristalicen en la superficie de la membrana (scaling).

Hay que tener en cuenta que la alta salinidad necesitará altas presiones de operación para producir un caudal adecuado del agua.

Bomba de alta presión

Además de todo lo anterior, no conviene olvidar la importancia de la bomba de alta presión, aquella encargada de obtener la presión de operación (presión osmótica del agua más la presión necesaria para obtener el producto). Se recomienda que la presión de la bomba sea superior a la presión de alimentación necesaria para la ósmosis inversa, ya que hay que tener en cuenta las pérdidas de carga del sistema.

La bomba centrífuga es la más usada para la OI con aguas saladas, concretamente las multicelulares que, aunque tienen un rendimiento menor, tienen un mantenimiento mucho más bajo y son más fiables.