SISTEMA DE DESALINIZACIÓN DE AGUA DE MAR

Con el crecimiento de la población mundial la demanda de agua dulce ha aumentado, si sumamos a esto el crecimiento industrial, el tratamiento de aguas y efluentes se ha transformado en algo importantísimo para el desarrollo de esta sociedad. Es por esta razón que se ha declarado al agua como un recurso escaso, de acuerdo a la ubicación y recursos económicos de los distintos países, estos adoptan distintas técnicas de tratamientos de efluentes y aguas. Por ejemplo, en países donde la energía es barata, se opta por tratamientos como la evaporación de aguas salobres, en otros países ricos en aguas subterráneas salobres, se opta por el tratamiento de osmosis inversa.

Método de Evaporación ó Destilación de Agua con Energía Solar

Este método se basa en el calentamiento del agua hasta llevarlo a su temperatura de evaporación (100 °C), empleando los rayos solares, seguidamente se condensa el vapor de agua, obteniendo de esta manera separar el liquido de las sustancias disueltas en este como observamos en la figura 1. Este sistema en gran escala, es empleado en países como Israel se estima que aproximadamente de un día de sol se puede obtener aproximadamente medio litro de agua dulce en un destilador solar casero.

Figura 1. (Destilador solar casero)

Método de osmosis inversa

Con el desarrollo de la tecnología actual, se han creado nuevas alternativas para el tratamiento de aguas y efluentes, esta alternativa es la osmosis inversa la cual a tenido un desarrollo masivo en el campo de la desalación de aguas salobres, sobre todo en el campo industrial, reemplazando o complementando a los métodos anteriores, ya que es un método no excluyente de los otros. Y en algunos países se ha transformado en la única opción factible.

Principio de la Osmosis Inversa

La Osmosis Inversa consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semi-permeable. Su nombre proviene de "osmosis", el fenómeno natural por el cual se proveen de agua las células vegetales y animales para mantener la vida.
En el caso de la Osmosis, el solvente (no el soluto) pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra más concentrada, a través de una membrana semi-permeable. Entre ambas soluciones existe una diferencia de energía, originada en la diferencia de concentraciones (figura 2.(a)). El solvente pasará en el sentido indicado hasta alcanzar el equilibrio (figura 2. (b)). Si se agrega a la solución más concentrada, energía en forma de presión, el flujo de solvente se detendrá cuando la presión aplicada sea igual a la presión Osmótica Aparente entre las 2 soluciones. Esta presión Osmótica Aparente es una medida de la diferencia de energía potencial entre ambas soluciones (figura 3). Si se aplica una presión mayor a la solución más concentrada, el solvente comenzará a fluir en el sentido inverso. Se trata de la Osmosis Inversa (figura 2 (c)). El flujo de solvente es una función de la presión aplicada, de la presión osmótica aparente y del área de la membrana presurizada.

(a) (b) (c)

Figura 2. (Proceso de la osmosis)

Figura 3.

Componentes de un Sistema de Osmosis Inversa



Los componentes básicos de una instalación típica de osmosis inversa consisten en:

1. Un tubo de presión conteniendo la membrana, aunque normalmente se utilizan varios de estos tubos, ordenados en serie o paralelo.


2. Una bomba suministra en forma continua el fluido a tratar a los tubos de presión, y, además, es la encargada en la práctica de suministrar la presión necesaria para producir el proceso.


3. Una válvula reguladora en la corriente de concentrado, es la encargada de controlar la misma dentro de los elementos (se denominan así a las membranas convenientemente dispuestas).

Figura 4.

Hoy en día, hay 3 configuraciones posibles de la membrana: el elemento tubular, el elemento espiral y el elemento de fibras huecas. Más del 60% de los sistemas instalados en el mundo trabajan con elementos en espiral debido a 2 ventajas apreciables:

• Buena relación área de membrana/volumen del elemento.


• Diseño que le permite ser usado sin dificultades de operación en la mayoría de las aplicaciones, ya que admite un fluido con una turbiedad más de 3 veces mayor que los elementos de fibra hueca.


• Se logra una filtracion salina de entre 96.5-99.8%
  

Este elemento fue desarrollado a mediados de la década del 60. En la actualidad estos elementos se fabrican con membranas de acetato de celulosa o poliamidas y con distinto grados de rechazo y producción.

Figura 5. (Membrana circular)

Figura 6. (Sistema Industrial)

Este sistema ha evolucionado hasta llegar a tamaños que permiten ser portátiles para campamentos o unidades móviles, yates y de uso para el hogar operando con el mismo principio y favorecidos con el tamaño que se puede lograr con la membrana circular. La única diferencia que existe con las industriales, es que las de uso domestico se les añade un conjunto de filtros que permiten potabilizar el agua para el consumo humano con elementos de carbón activado, luz UV, entre otros, adicionalmente se le coloca un pre-filtro de sedimentos de aproximadamente 5 micras, que evita que se obstruya la membrana y afecte su funcionamiento. En viviendas donde la presión del agua no es suficiente para pasar por la membrana, se le adiciona al sistema una bomba.

Figura 7. (Sistema para el hogar)