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LA DESALACIÓN, UNA ALTERNATIVA SOSTENIBLE PARA EL SUMINISTRO DE AGUA Alejandro Zarzuela 1 SOSTENIBILIDAD “Satisfacer las necesidades del presente sin poner en peligro la capacidad de generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades” Informe de la Comisión Mundial sobre el Medio Ambiente y el Desarrollo (Comisión Brundtland 1987) Esquema de los tres pilares del desarrollo sostenible 2 Requisitos que debe cumplir el servicio del agua • Disponibilidad: – Abastecimiento continuo y suficiente para usos personales y domésticos. • Calidad: – Salubre, sin microorganismos patógenos, sustancias químicas o radiactivas dañinas a la salud. • Accesibilidad: a) Física: servicio al alcance físico de todos los sectores de la población. b) Económica: servicio a un costo asequible que no comprometa el ejercicio de otros derechos. c) No discriminación: servicio para todos. Fuente: Observación General 15 del Comité de Derechos Económicos, Sociales y Culturales de las Naciones Unidas 3 Reciclar Revalorizar Las 4 “R” Reutilizar Reducir 4 RECICLAR 5 Reciclar • Objetivos Beckton - No utilizar terrenos vírgenes - Reutilizar estructuras existentes - Reciclar materiales redundantes - Minimizar el impacto de la construcción en las orillas del río • Acciones emprendidas - Selección de un lugar previamente utilizado. - Reparar y reutilizar el embarcadero existente y los tanques de hormigón - Demoler y reciclar las estructuras redundantes in situ - Prefabricar e instalar obras fluviales desde barcazas 6 Reciclar • Infraestructura existente - (1) Tanques de retención de fango (2, 4) Canal de vertido de efluente de EDAR (3) Carretera de la ribera 7 Reciclar • Reciclar materiales – 33.000 toneladas de hormigón y albañilería – 30% de cimientos existentes • Beneficio adicional – Reducir el tráfico de la construcción por Londres 8 Reciclar 9 20 Reciclar Desaladora de Beckton • Elementos reutilizados - Acceso a la planta Tanques de compensación de salinidad Canal de vertido Embarcadero 10 Reciclar • Objetivos – Minimizar el impacto de construcción en las orillas del río • Acciones emprendidas – Estructura de bombeo prefabricada en tierra – Trabajar con pleamar desde barcazas 11 REUTILIZAR 12 Reutilizar Reutilización de membranas. 2ª vida Tratamientos terciarios AGUAS SALOBRES Eliminación sulfatos 13 Reutilizar VERTIDO DE SALMUERA EN BECKTON CON AGUA RESIDUAL Descarga de salmuera Minimizar el vertido de salmuera al río Diluir la salmuera con el efluente de la planta de tratamiento de agua residual en aprox. 1/50 14 22 Reutilizar VERTIDO DE SALMUERA EN JAVEA LOCALIZACIÓN • • Margen derecho del río Gorgos. A 2 Km. de la desembocadura del río. 15 Reutilizar Reutilizar Opción 1: Desembocadura del río Gorgos. Opción 2: Canal de la Fontana • • • • Ventaja: Fuerte hidrodinamismo. Desventaja: Praderas de Posidonia Oceánica a 80 m de la desembocadura. • • Canal de agua estancada. Falta de oxígeno disuelto: Fermentación anaeróbica En verano la T era de entre 5-7 grados más alta que la del agua marina. Alto nivel de evaporación. Praderas de Posidonia Oceánica a 400 m de la desembocadura. 16 Reutilizar Reutilizar 17 Reutilizar DIAGRAMA DEL SISTEMA DE DISOLUCIÓN DE LA SALMUERA 18 Reutilizar Reutilizar • DESCARGA DE LA SALMUERA 19 Reutilizar Reutilizar 20 Reutilizar Reutilizar RESULTADOS Datos de agua descargada Conductividad de agua de descarga (µScm ). -1 Agua permeada (μS cm ). pH Temperatura (ºC). Salinidad de la descarga (psu). -1 21 Reutilizar Reutilizar – La salinidad del efluente en el Canal de la Fontana es siempre similar a los valores de salinidad del agua marina. – Fuera del canal, el área de la zona afectada por la descarga es normalmente muy reducida (verano) o nula (invierno). – Se observa una dilución total en las aguas superficiales, mientras que los efectos de la salinidad en el lecho se pueden apreciar hasta 300 metros desde la salida del canal. – Recuperación para uso de recreo (son anoxia ni los problemas asociados a la misma). 22 REDUCIR 23 Reducir REDUCCIÓN DEL CONSUMO ENERGÉTICO • Objetivos – Minimizar el agua bruta extraída – Minimizar el consumo de energía – Recuperar la mayor cantidad de energía gastada posible • Acciones emprendidas - Extracción intermitente - Accionamientos de velocidad variable en todas las bombas - 85% de recuperación - Turbinas Pelton y sistema de refrigeración por agua 24 24 Reducir MINIMIZAR EL CONSUMO ENERGÉTICO – Potencia pico: 17,6 MW. – Potencia media anual 14 MW (2,27 kWh/m3). – Desglose del consumo energético a lo largo de la planta. Project component Percentage of total power consumption Raw water abstraction and storage 7% Pre-treatment process RO Final Water pumping 15% 61% 9% Other 8% 25 Reducir EXTRACCIÓN INTERMITENTE La gran capacidad de almacenaje del tanque de tampón salino permite que se pueda realizar una abstracción del agua bruta enfocada a minimizar la salinidad del agua bruta en cada ciclo de marea y por ende, reducir el consumo energético específico del proceso de la osmosis inversa que aumenta la demanda de agua. 26 Reducir VARIABILIDAD DEL AGUA BRUTA: – Mezcla de agua de superficie y agua marina. – Flexibilidad del diseño de la planta. 27 Reducir • Objetivos – Extraer sólo con bajamar • Implicaciones – Grupos de bombas más grandes – Necesidad de capacidad de almacenamiento • Ventajas – Minimizar el consumo de energía A decantadores 18 16 14 12 N 10 8 6 4 2 0 -3 h -2h verano -1h invierno 1 Desde la toma 28 Reducir – Fluctuación de la salinidad por las mareas – Fluctuación del agua del río aguas abajo de una gran ciudad 10/09/2009 19:12 10/09/2009 14:24 10/09/2009 9:36 10/09/2009 4:48 10/09/2009 0:00 09/09/2009 19:12 09/09/2009 14:24 09/09/2009 9:36 09/09/2009 4:48 14000 13000 12000 11000 10000 9000 8000 7000 6000 09/09/2009 0:00 TDS (mg/L) TDS VARIATION HIGH TIDE/LOW TIDE DATE/TIME 29 Reducir CARACTERÍSTICAS DEL AGUA BRUTA Límites aceptables del emplazamiento (periodo de abstracción de 3 a 4 horas anterior a la marea baja): - Salinidad: De 5 a 20 g/l (media de 12,5 g/l). 14000 12000 - Temperatura de 5 a 25 ºC. TOC de 0 a 10 mg/l. 10000 TDS (mg/l) - 8000 6000 4000 2000 0 0 5 10 15 20 25 30 temperature (oC) 30 14 Reducir IMPULSORES DE VELOCIDAD VARIABLE Al utilizar impulsores de velocidad variable en las bombas de alimentación de las cuatro etapas de OI se reducen los consumos mediante la aceleración del permeado. 31 Reducir VSD para adaptar el consumo de energía a la demanda Ahorro de energía neto VFD Pérdida de Energía 32 Reducir RECUPERACIÓN ENERGÍA HIDRÁULICA La utilización de turbinas Pelton para recuperar la energía del caudal de rechazo. Debido a los retrasos en el proyecto, las Turbinas Pelton eran en el momento de la selección de los equipos la tecnología probada en las plantas de osmosis inversa de gran tamaño. Los intercambiadores de presión pueden reducir la energía específica aún más. 33 Reducir Turbinas de rueda Pelton • Ventajas – Recuperación de la energía del concentrado presurizado Recuperación Turbina 20% 15% 10% 5% 0% 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 TDS (ppm ) 34 Reducir Minimizar el agua extraida: configuración de Ósmosis Inversa para un 85% de recuperación 35 Reducir sulphuric acid+ poly aluminium chloride + polyelectrolyte+ Flocculation chlorine dioxide chlorine dioxide River intake Lamella clarifiers Salinity Buffer Tank poly aluminium chloride sodium hydroxide + antiscalant + sodium bisulphite Filtration Ultrafiltration 4 stage reverse osmosis Chlorine Contact Tank Supply lime + CO2 Magnesium sulphate +orthophosphoric acid sodium hypochlorite sodium bisulphite + ammonium sulphate + sodium hydroxide cleaning chemicals 36 Reducir Refrigeración de VFD • Objetivos – – – • Evitar los sistemas de refrigeración por aire Maximizar la recuperación de calor residual Evitar el aire acondicionado eléctrico Ventajas implementadas – – – Hasta un 60% de reducción en el tamaño de los módulos VSD, lo que conduce a un CCM más compacto y más pequeño. Los tamaños de las piezas del VSD se reducen en hasta un 30%, lo que conduce a reducciones del tamaño global del CCM de hasta un 20%. 20dBA más silencioso que los dispositivos refrigerados por aire porque no hay ningún requisito de ventilador de refrigeración. Reducción significativa en los requisitos energéticos del sistema de refrigeración. Sistema VSD convencional refrigerado por aire que requerirá el 25%-33% de su potencia kW nominal kW como entrada de energía eléctrica a un sistema de refrigeración/aire acondicionado. El sistema VSD refrigerado por líquido requiere sólo 4%-5% de su potencia kW nominal como entrada de energía eléctrica a un sistema de bomba de enfriamiento. 37 Reducir Circuito de refrigeración del VSD • Principio de funcionamiento – Refrigeración de circuito interno – Intercambiador de calor agua-agua 38 Reducir Sistema Integral de Recuperación de Calor 39 Reducir Aire acondicionado de salas eléctricas • Aire acondicionado activado por electricidad • Air acondicionado activado por energía térmica Energía térmica residual Electricidad Escape de aire caliente Al proceso 40 Reducir Ahorros eléctricos anuales debido a la refrigeración del VSD – Cifras en kW 800 600 400 200 0 Jan Mar May Agua refrigerada Jul Sep Nov Convencional 41 Reducir INGENIERÍA ELÉCTRICA • utilización de transmisión de alto voltaje, aparellaje eléctrico refrigerado con agua, • montajes inteligentes, que monitorizan la utilización de energía eléctrica y la eficiencia para desconectar la fuente de energía no esencial durante los picos de demanda, • y optimizar el funcionamiento de la planta con la mayor eficiencia posible. 650 600 Consumo eléctrico kW 550 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Ene Feb Mar Abr Refrigeracion por aire May Jun Mes Jul Ago Refrigeracion por agua Sep Oct Nov Dic 42 Reducir IMPACTO SOBRE EL MEDIO • Objetivos – Minimizar el arrastre y el impacto – Respetar el nivel de ruido en los alrededores – Mantener la disponibilidad de la planta • Acciones emprendidas – Evitar la extracción durante las mareas entrantes – Utilizar dispositivos para asustar a los peces durante las extracciones – Utilizar paneles de ruido para bombas y revestimientos aislantes en edificios 43 Reducir PROTECCIÓN DE LA FAUNA Y FLORA DEL RÍO • • Objetivo – Ahuyentar a los peces. – Expulsar las larvas Método: – Dispositivos de señales acústicas disuasorias que actúan antes y durante el periodo de abstracción – Chorros de aire durante la puesta en marcha. – Rejillas de 3 mm. 44 24 Reducir – Cómo funciona • La unidad de generador de señales proporciona una señal de frecuencia baja a una serie de amplificadores de alta potencia, cada uno emparejado con un proyector submarino de sonido colocado alrededor de la toma. El campo de sonido desvía a los peces. Al mismo tiempo genera una pista clara hacia la dirección por la que deberían escapar. • El objetivo es conseguir un nivel de 150 dB re 1uPa con un cambio rápido de nivel cuando se alcanza la zona. 45 45 Reducir ABSTRACCIÓN DE AGUA INTERMITENTE – Objetivo: • Baja actividad de las especies fluviales. • Reducir la salinidad del agua bruta. – Método: • La abstracción en el río durante una ventana de 3 horas por ciclo de marea reduce la salinidad media del agua bruta. Caballo de mar Dan Sprawson/Zsl Cangrejo de río 46 23 Reducir IMPACTO SOBRE LOS CONSUMIDORES. DISPONIBILIDAD Mantenimiento predictivo • Objetivos – Aumentar la disponibilidad de la planta – Reducir el coste de mantenimiento correctivo – Optimizar recursos • Ventajas implementadas – El control continuo de las horas operativas de los equipos permite la notificación eficaz y la planificación de requisitos de mantenimiento. – El control continuo de parámetros operativos de los equipos proporciona un aviso anticipado de fallos en desarrollo. – La comparación de parámetros operativos entre conceptos similares de la planta puede identificar ineficiencias o fallos en desarrollo. 47 47 REVALORIZAR 48 Revalorizar La planta se alimentará de la energía renovable proporcionada por cinco motores de biodiesel de 1,6 MW. El bio-diesel se obtendrá a partir de una materia prima sostenible y se está estudiando actualmente la utilización de aceites de cocina como fuente de energía. 49 El futuro de la desalación de agua de mar El futuro Desalación + Energías renovables = Desalación sostenible 50 Revalorizar Revalorizar Nuestras necesidades básicas, para poder diferenciarlas de las no necesarias. Dar el justo valor al agua 51 52 MUCHAS GRACIAS 53