INTRODUCCIÓN > Ósmosis Inversa

INTRODUCCIÓN >
Ósmosis Inversa
Mediante la aplicación de presión a un
fluido en un lado de una membrana
semipermeable, es posible invertir el flujo
natural de agua pura a partir de una zona
de alta concentración de sal a una de
baja concentración. Este proceso se llama
ósmosis inversa.
En el proceso de ósmosis, el agua se
mueve de forma natural de un área de
baja concentración de sal a través de
una membrana semipermeable a una
zona de alta concentración de sal.
Ósmosis Inversa (RO) es un método
de filtración que elimina muchos tipos
de moléculas grandes y de iones en
las soluciones mediante la aplicación
de presión a dichas soluciones cuando
se está a un lado de una membrana
selectiva o semipermeable. El resultado
es que las sales se retienen en el lado
presurizado de la membrana, y se
permite que el agua pura pare al
otro lado.
MEMBRANA
PRESIÓN
OSMÓTICA
El movimiento de un agua pura para
igualar las concentraciones de sal en
cada lado de la membrana genera una
presión llamada “presión osmótica ‘.
Ósmosis
Inversa
ÓSMOSIS
El agua fluye a través
de una membrana
desde el lado de baja
concentración de sal
hacia el lado de alta
concentración de sal.
01
EQUILIBRIO
La presión osmótica es la
presión requerida para
detener el flujo de agua
y alcanzar el equilibrio.
PRESIÓN APLICADA
Ósmosis
Para ser “selectivo”, la membrana
no debe permitir el paso de grandes
moléculas o iones a través de los poros
(agujeros), pero debe permitir que
los componentes más pequeños de la
solución (es decir, el agua en sí misma)
pasen libremente.
La RO es más comúnmente conocida
por su uso en la purificación de agua
potable a partir de agua de mar y
agua salobre o de aguas residuales,
mediante la eliminación de sales y
otras sustancias no deseadas en
el agua.
También proporciona los más altos
niveles en todos los métodos de
filtración disponibles, y se utiliza
a menudo en combinación con
otros métodos a fin de optimizar
los parámetros de rendimiento y
funcionamiento generales del sistema,
basado en la calidad del agua
de alimentación.
ÓSMOSIS INVERSA
Mediante la aplicación
de una presión externa
mayor que la presión
osmótica, se invierte el
flujo de agua. El agua
fluye ahora de una
concentración de sal alta
a una concentración baja.
INTRODUCCIÓN > Ósmosis Inversa
Flujo
Sostenible
En la dinámica de fluidos, ‘flujo’ es
la tasa de flujo de volumen a través
de una unidad de área. Las unidades
típicas de medida son: galones por
pie cuadrado por día (gfd) o litros por
metro cuadrado por hora (LMH).
Todos los sistemas RO buscan
maximizar el flujo (es decir, el volumen
de agua de alimentación que pasa
a través de la unidad de área de la
membrana) al tiempo que se minimiza
el taponamiento y el ensuciamiento
de la membrana. El taponamiento y
el ensuciamiento llevan a un consumo
de energía mayor, a menor calidad del
agua producida y mayores costes de
mantenimiento.
Cada sistema de filtración de
membrana tiene un flujo crítico,
determinado por la naturaleza del
agua de alimentación y el conjunto
de parámetros de funcionamiento
del sistema.
‘El flujo crítico’ se define como el
punto donde la combinación de la
naturaleza del agua de alimentación
y el conjunto de parámetros de
funcionamiento del sistema resulta
en una pérdida de flujo debido a
las incrustaciones, taponamientos
o depósitos de partículas sobre la
superficie de la membrana.
Por consiguiente, ‘Flujo sostenible’
es el flujo que se puede mantener
durante un período prolongado para el
agua de alimentación y los parámetros
operacionales del sistema, con un
taponamiento y ensuciamiento mínimo
de la superficie de la membrana.
Los fabricantes de membranas
suministran elementos de membrana
con un conjunto de parámetros de
test húmedo, obtenidos a través
de pruebas de ensuciamiento e
incrustación de agua libre. Para poder
asegurar una operación estable – lo
que en la mayoría de los casos está
por debajo de los parámetros de
test de humedad – los parámetros
recomendados para el sistema
operativo, los cuales crearán un flujo
sostenible, se eligen para que estén
por debajo del flux crítico.
Por ejemplo, una presión baja del
elemento RO (de 8” o de 16” de
diámetro) pueden mostrar un flujo
de 30 gfd (~51 lmh) en el test de
humedad de fábrica para un tipo
de membrana. En el caso de los
elementos de 8”, sin embargo, el
flujo crítico puede ser de sólo 12 gfd
(~20 lmh) en un conjunto normal de
parámetros operacionales para el agua
residual secundaria – muy por debajo
del flujo de test de humedad.
Si se incorporara la membrana en un
elemento diseñado convencionalmente
con un diámetro de 16”, los resultados
serían idénticos, incluso más bajos.
Los parámetros operacionales se
establecerían normalmente a 10 gfd
(~17 lmh), con el propósito de operar
dentro de un margen de seguridad.
En otras palabras, el incremento de la
tasa de flujo sostenible de un sistema
RO reduce la superficie requerida de
la membrana y, por consiguiente, el
número de elementos de membrana y
sus cajas de presión. Esta reducción en
los elementos de la membrana implica
una planta de tamaño más pequeño,
menor necesidad de capital y de costes
operacionales, ya que se reducen los
costes de recambio de membrana
y de mantenimiento.
Una planta más eficiente
significa menores costes
de purificación de agua.
02
INTRODUCCIÓN > Ósmosis Inversa
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ARENA
BACTERIA
VIRUS
PROTEINAS
IONES
10+
MICRONES
1.0
0.1
0.01
0.001
0.0001
ESPECTRO DE FILTRACIÓN
Una comparativa de las capacidades de rechazo de la ósmosis inversa con otras tecnologías de membrana.
Planta de
Tratamiento
RO de
Nuwater
Las plantas de tratamiento RO utilizan
cajas de presión y elementos de
membrana con un diámetro de 16”, e
incorpora nuestro Distribuidor de Flujo
Integrado (IFD) y nuestro dispositivo
de Campo Electromagnético (EMF),
al igual que una configuración
innovadora de la membrana. Esta
combinación de tecnologías mejora
de forma radical las condiciones
hidráulicas en las cajas de presión
y las membranas, resultando en un
incremento substancial del flujo crítico,
y por ende del flujo sostenible.
Las plantas de 16” de
NuWater son simplemente
más eficientes que la
convencionales de 8".
03
En el caso de aguas residuales
secundarias, el flujo crítico en el
módulo RO de NuWater es de
alrededor de 28 gfd (~48 lmh) y el
flujo sostenible puede seleccionarse a
24 gfd (41 lmh) sin ningún problema.
Esta es una mejora significativa
respecto a los sistemas de 8” en los
que el flujo sostenible se encuentra en
la región de 10 gfd (17 lmh).
suciedad es el parámetro limitador
para el flujo sostenible en las plantas
convencionales que usan un diámetro
de 8”. El IFD asegura una distribución
equilibrada del flujo de alimentación
y crea una velocidad de flujo cruzado
mayor, lo que permite el incremento
del flujo sin que haya suciedad
en la superficie de la membrana,
normalmente asociada a este hecho.
Las plantas de desalinización de agua
de mar del NuWater logra mejoras
similares en condiciones hidráulicas.
La información de test de humedad
para un elemento de agua de mar
indica normalmente el flujo en la
región de 20 gfd (34 lmh). Las plantas
más convencionales de SWRO que
usan elementos de 8” operan con
un flujo sostenible de 6 a 10 gfd
(~10 a 17 lmh). Las plantas SWRO
de NuWater de 16” de diámetro
operan consistentemente con un flujo
sostenible notablemente más alto, de
13 a 16 gfd (~22 a 27 lmh).
Nuestro dispositivo EMF reduce el
nivel de suciedad potencial al generar
el agregado de microbios (partículas),
previniendo que se depositen en
la superficie de la membrana. El
dispositivo EMF también cambia
la morfología de la substancias
incrustadas que se pueden formar
en los últimos elementos de la caja
de presión, donde podría haberse
superado la solubilidad de las
sustancias. En una planta NuWater,
por ejemplo, el sulfato de calcio
se precipita como una substancia
esponjosa, en vez de cristalizada, lo
que puede formar una barrera en la
membrana. La substancia esponjosa se
puede limpiar fácilmente mediante el
flujo concentrado sin depositarse en la
superficie de la membrana, impidiendo
que se generen incrustaciones dañinas.
Las mejoras en las condiciones
hidráulicas de los módulos RO de
las plantas NuWater se consigue
con mucho más control sobre
las incrustaciones, la suciedad y
los depósitos de partículas en los
elementos. Nuestro Distribuidor
de Flujo Integrado (IFD) reduce
muchísimo – o elimina completamente
– la carga microbiana en el extremo
delantero de la planta. Este tipo de
INTRODUCCIÓN > Ósmosis Inversa
Las plantas innovadoras de 16”
de NuWater usan un máximo de
4 elementos por caja de presión,
asegurando un flujo concentrado
óptimo y facilitando un proceso de
limpieza in situ (CIP) que funciona
sin interrumpir la producción. Gracias
a ello, se mantienen los niveles de
desempeño de la membrana y la
planta.
En cambio, es bien sabido que las
plantas RO de 8” requieren un
procedimiento de limpieza exhaustivo
con la planta paralizada, reduciendo
el flujo en un 10% a un 15% debido
a la suciedad, lo que resulta en la
reducción de la planta.
Las plantas NuWater consisten de
módulos montados sobre remolques
acoplados, facilitando su expansión,
reduciendo su tamaño y abaratando
sus precios con respecto a las plantas
convencionales de 8”.
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M
04
RO
Las plantas de NuWater
consiguen algo novedoso
y único; un flujo alto y
sostenible por periodos
largos de tiempo sin
procedimientos de limpieza
de una ejecución tediosa,
cara y larga.
La tecnología RO de 16” incorporada
a las plantas de tratamiento de aguas
de NuWater ha generado confusión
y frustración entre académicos y
competidores a la par, ya que desafía
puntos de vista mantenidos durante
mucho tiempo sobre la consecución de
un flujo sostenible.
Beneficios de
la Ósmosis
Inversa (RO)
de Nuwater
Estas tasa mayores de flujo sostenible,
y el uso de cajas de presión y
elementos de membrana de 16” de
diámetro implica que las plantas de
gran capacidad de NuWater son más
notablemente pequeñas que las planta
de 8” convencionales. Esto permite
que las plantas de gran capacidad de
NuWater sean modulares y móviles,
dando a los clientes las opciones
más flexibles para ajustarse a sus
necesidades de purificación de agua.
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Módulos
de
Tratamiento
El diseño de plantas más
pequeñas y eficientes
permite a NuWater ofrecer
servicios de purificación
de agua completamente
gestionados a precios
competitivos, todo ello
junto a unos servicios
de atención al cliente
difícilmente igualables
por la competencia.
Rétenos a limpiar su agua.
Tap Tomorrow
INTRODUCCIÓN > Ósmosis Inversa
Tap Tomorrow
SUDÁFRICA
NuWater Campus, 87 Capricorn Drive, Capricorn Park, Muizenberg, 7945,
Ciudad del Cabo, Sudáfrica
TEL +27 21 531 0641 / EMAIL [email protected]
SINGAPUR
Innovation Centre, Block 2 Unit 245, 18 Nanyang Drive, NTU, Singapur 637723
TEL +65 6558 6080 / EMAIL [email protected]
REINO UNIDO
39 Elmfield Avenue, Teddington, Middlesex, TW11 8BU, Reino Unido
TEL +44 793 272 1052 / EMAIL [email protected]
PÁGINA WEB
www.nuwaterglobal.com
Casi el 70% del agua dulce de La Tierra se
encuentra congelada en capas de hielo, glaciares,
nieve y suelo congelado. La Antártica guarda hasta
el 90% de este agua. Los únicos ríos de la Antártida
son riachuelos de agua derretida.