Reutilizar

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