UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

CARRERA DE INGENIERA CIVIL

TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES

SMOSIS INVERSA Y DESALINIZACIN

PERTENCE A:

GONZLEZ, LIM 9-734-2394

GRUPO: 1IC-254

PROFESORA: VERGARA, NICOMEDES

MAYO 2014

Condenar el progreso en todo es olvidarse de los vergeles que ha hecho posible la

desalinizacin del agua de mar, idealizarlo es olvidarse de Hiroshima.

STUART CHASE

INTRODUCCIN

OSMOSIS INVERSA. Este proceso es el ms desarrollado y usado en los ltimos

aos en la instalacin de nuevas plantas desalinizadoras a gran escala. Consta

bsicamente de la presurizacin del agua sobre capas de membranas

semipermeables contenidas en cartuchos tubulares (membrana osmtica), lo que

resulta en una reduccin de la concentracin de sales.

El agua de mar es captada por una toma a cierta distancia de la costa para ser

transportada y presurizada por bombas de alimentacin al sistema de

desalinizacin, a la vez que se inyectan suplementos qumicos por bombas

dosificadoras para favorecer la aglomeracin de las partculas en suspensin. As

el agua pasa por cuatro tipos de filtros de pretratamiento que no permiten el paso

de partculas con dimetros superiores a las 4 micras.

La desalacin es la separacin del agua para producir agua potable. Las tcnicas

existentes para desalar son varias, aunque la ms extendida es la desalacin

por smosis inversa. El proceso consiste en bombear agua a alta presin a travs

de membranas semipermeables que separan agua y sal. La eficiencia energtica

de la desalacin ha crecido de manera muy importante en los ltimos aos,

convirtindola en la mejor alternativa.

Cadagua cuenta con reconocido prestigio internacional en desalacin de agua de

mar por smosis inversa, con una capacidad total instalada de 1.200.000 m3 diarios,

encontrndose entre las primeras empresas del mundo.

INDICE

1. Situacin del Agua en el mundo

2. Procesos de DESALINIZACIN

3. Proceso de Osmosis Inversa

4. Desalinizacin mediante Osmosis Inversa

5. ISRAEL y las principales plantas del mundo

6. Impacto ambiental

7. Situacin en Panam

8. Conclusin

SITUACIN DEL AGUA EN EL MUNDO Y EL USO DEL MAR COMO FUENTE

DE AGUA POTABLE

El desarrollo de las ciudades y de la vida de sus habitantes est sujeto a

condiciones que la hagan posible. Una de estas condiciones es la disponibilidad

de agua potable que satisfaga las necesidades humanas. Sin embargo, el

crecimiento vegetativo y el cambio climtico han creado un panorama en el que

las fuentes de agua ya no cubren las necesidades de muchas ciudades alrededor

del mundo y esta realidad se expande ao tras ao. Una posible solucin, que

desde hace dcadas han adoptado pases como los Emiratos rabes Unidos,

Argelia, Espaa, Australia y Chile, es la implementacin de plantas

desalinizadoras, a travs de las cuales se transforma el agua de mar en agua

potable y que, aunque con algunas limitaciones, pueden paliar de manera rpida

las necesidades de cualquier pas que lo requiera. De acuerdo a informes de la

Organizacin de las Naciones Unidas para la Educacin la Ciencia y la Cultura

(UNESCO), 1,800 millones de personas habitarn en pases o regiones con

escasez absoluta de agua, y dos tercios de la poblacin mundial podran vivir en

condiciones de tensin hdrica para el ao 2025.

Los recursos hdricos globales son limitados y

estn mal distribuidos.

La mayor parte del agua no es accesible o es

de mar. El agua es indispensable para la

vida y un derecho de cualquier habitante del

planeta, sin embargo cerca de 1/3 parte de la

poblacin vive en pases con estrs hdrico

moderado y alto. El agua es un recurso

escaso y debe gestionarse y desarrollarse de

forma sostenible, compatibilizando ese

desarrollo con el crecimiento econmico, el

aumento de la poblacin y la amenaza del

cambio climtico.

La tendencia actual prev que los habitantes urbanos aumenten alcanzando los 5

billones para 2030, sobre una poblacin mundial de 8,1 billones.

Esta tendencia obliga a las grandes urbes, situadas muchas en la franja costera, a

crear infraestructuras para abastecer la poblacin.

La demanda de agua es cada vez mayor porque cada vez son ms los pases

que se desarrollan y ms personas tienen acceso a un mayor nivel de vida,

asociado un mayor consumo de agua. La planificacin hidrolgica es un

instrumento para la gestin sostenible del agua, que permite el incremento de

disponibilidades, protege su calidad, economiza su empleo y racionaliza sus

usos, respetando el medio ambiente.

La desalaciones una tecnologa ms de tratamiento de aguas que permite

incorporar como agua potable recursos no aprovechables de otro modo (aguas

salobres, de mar, etc.).

Las Naciones Unidas estiman que

ms de 1,200,000 personas, en

especial en Amrica Latina, Asia y

frica padecen en diversos grados de

la escasez de agua.

En 2025, la India, China y algunos

pases de Europa y frica se

enfrentan a la escasez de

agua suficiente y si las iniciativas

de gestin sostenible del agua y la

reduccin per cpita no se aplican, se estima que 3 mil millones de personas

estarn viviendo por debajo del umbral de estrs hdrico.

En 2050, la disponibilidad de agua per cpita en la India se espera que caiga en

alrededor del 44% debido al crecimiento de la poblacin y aumento de la

demanda, y a los mayores niveles de contaminacin.

Proyeccin de escasez mundial del agua en ao 2025.

OSMOSIS INVERSA Y DESANILIZACIN

Este proceso es el ms desarrollado y usado en los ltimos aos en la instalacin

de nuevas plantas desalinizadoras a gran escala. Consta bsicamente de la

presurizacin del agua sobre capas de membranas semipermeables contenidas

en cartuchos tubulares (membrana osmtica), lo que resulta en una reduccin de

la concentracin de sales.

El agua de mar es captada por una toma a cierta distancia de la costa para ser

transportada y presurizada por bombas de alimentacin al sistema de

desalinizacin, a la vez que se inyectan suplementos qumicos por bombas

dosificadoras para favorecer la aglomeracin de las partculas en suspensin. As

el agua pasa por cuatro tipos de filtros de pretratamiento que no permiten el paso

de partculas con dimetros superiores a las 4 micras. En aos recientes se ha

desarrollado un sistema de pre tratamiento llamado ultrafiltracin que consta en el

filtrado por membranas del agua de mar estandarizando su calidad antes de

ingresar al proceso de smosis inversa. Retiradas las partculas diatomeas y las

micro algas el agua de mar pasa a la osmosis inversa propiamente dicha. Esta

consta de una serie de bastidores de filtros en cartuchos tubulares por los que el

agua pasa a a lta presin. Aproximadamente el agua desalinizada es el 45% del

agua de mar que ingresa al

sistema. En esta etapa es

donde se utiliza una gran

cantidad de energa elctrica

para alimentar a las bombas

de alta presin. Es tambin

la etapa que ms costos de

operacin genera. Para

reducir el uso de energa, la

presin del agua tratada

puede ser aprovechada por

intercambiadores de presin

que trasladan

la presin del agua desalinizada al agua de mar que ingresa al sistema.

El agua producida por el sistema no puede ser entregada a la red sin antes ser

tratada, ya que tiene un pH cido y un bajo contenido de carbonatos, lo que la

hace altamente corrosiva. Esto se contrarresta con la adicin de algunos qumicos

y el paso por filtros especiales hasta alcanzar los estndares del agua potable.

Tan importante como la construccin de la planta es la instalacin de las redes de

distribucin. Esta puede transportar el agua desalinizada hasta reservorios o

directamente a la red pblica dependiendo de las necesidades de la poblacin a

abastecer. Esta etapa de construccin influir en los montos de inversin inicial y

los costos operativos por procesos de bombeo; adems repercutir en las tarifas

finales por metro cbico de agua desalinizada. El proceso de desalinizacin por

osmosis inversa se ha impuesto a los otros por sus costos estandarizados de

operacin y su adaptabilidad a ampliaciones. El gerente general de la empresa

especializada en sistemas de tratamiento de agua Unitek Per S.A., Carlos

Carreras, explica que este sistema tiene ventajas que la hacen una tecnologa

confiable, pero deben observarse las condiciones tcnicas y econmicas que las

hagan viables. La viabilidad tcnica y econmica de la implementacin de una

planta desalinizadora por smosis inversa depende mucho de la capacidad de

transportar el agua. Hoy en da las limitaciones ya no estn en la propia tecnologa

de desalinizacin sino en el transporte del agua por razones de costo operativo. La

distancia y altura de bombeo es un elemento clave. Si la ciudad o el centro

poblado est cerca de la planta y a una cota relativamente baja es completamente

viable, pero si la unidad de de stino est muy lejos de la costa y a una cota

elevada es costoso instalar el ducto, las estaciones de bombeo y otros

componentes , explica el especialista.

SITUACIN INTERNACIONAL. De acuerdo a la edicin 2008-2009 del

Desalination Yearbook, publicacin de la Asociacin Internacional de Desalacin

(IDA), la capacidad mundial contratada prevista de desalinizacin creci 43% en el

2007, lo que representa una produccin diaria de 6.8 millones de metros cbicos

diarios (m3/d), cifra superior a los 4.7 millones de m3/d registrados en el 2006. La

diferencia de 2.1 millones de m3/ da es suficiente para proveer de agua potable a

50 millones de personas. Asimismo, IDA report, en el 2008, que la tendencia de

crecimiento se mantena al observar un incremento de la capacidad contratada de

39% en los primeros seis meses del 2008. Se estima que para el 2025 la

produccin contratada global ser de 150 millones de m3/d. Cabe sealar que de

la produccin total, el

59% de las plantas

desalini-zadoras usan el

proceso de smosis

inversa, el 27% la

evaporacin multietapa,

9% la evaporacin multi-

efecto y 5% otras

tecnologas.

Consecuentemente, con

el incremento de la

produccin se

increment el nmero de

plantas desalinizadoras

contratadas a nivel

mundial. El total global,

hasta junio del 2008 era

de 13,869 plantas. Los

pases que ms emplean las tecnologas de la desalinizacin para obtener agua

potable son Arabia Saudita con el 25% del total global, seguida por Estados

Unidos con el 12%. Recientemente en Israel se inaugur una de las mayores

plantas desalinizadoras del mundo, capaz de proveer casi el 20% de la demanda

de agua potable de ese pas mediante el proceso de smosis inversa. La planta,

ubicada en la ciudad de Hadera, producir 127 millones de metros cbicos de

agua al ao. En los prximos aos las autoridades israeles planean construir dos

plantas desalinizadoras ms debido al dfici t de agua potable en el pas.

Diagrama del Proceso en Planta Hedera - Israel

Bastidores de Osmosis Inversa

TECNOLOGA TRMICA VS OI

Las tecnologas trmicas de desalacin (MSF y MED) eran hasta hace poco

las que mayor capacidad instalada posean. Se basan en la evaporacin del agua

de mar y su posterior condensacin para obtener agua dulce. La evaporacin se

produce gracias al calentamiento del agua del mar a travs de una fuente de calor

externa y a la reduccin de las presiones.

stas tecnologas han sido las ms instaladas, sobre todo MSF, en pases con

grandes fuentes de calor baratas (pases del Golfo principalmente)

Inconveniente: Alto consumo energtico unitario

(10 a 20 kWh/m3).

Tecnologas de Membrana La smosis Inversa

Se basa en la puesta en contacto de dos disoluciones, separadas por una

membrana permeable al paso del agua, sobre la que se aplica una presin de

forma que se establezca un flujo de agua hacia el compartimento ms diluido.

Las membranas se colocan en mdulos compactos para aumentar la superficie de

contacto. Se necesita un pretratamiento adecuado para maximizar su vida til.

Se han obtenido grandes avances en la reduccin de los consumos energticos.

El objetivo es alcanzar los 2 kWh/m3 para el agua de mar.

PROCESO DE OSMOSIS INVERSA

PROCESO DE DESALINIZACIN MEDIANTE OSMOSIS INVERSA

Objetivos del proceso

Adems de la obtencindel agua producto deseada,en la desalacin de agua de

mar por O.I., como en cualquier otro proceso industrial, se busca:

1.Minimizar el consumo energtico.

2.Facilitar y flexibilizar la operacin.

3.Minimizar costes de inversin y explotacin.

Lo cual, se podra traducir en:

1.Eleccin del nmero de lneas deproduccin yconfiguracindelos bastidores de

O.I.

2.Introduccin de elementos y configuraciones de aprovechamiento energtico.

3.Operar en el entorno del pto. de mximo rendimiento (BEP) de los bombeos,

evitando en lo posible prdidas energticas por regulacin.

4.Introduccin de sistemas de regulacin (Vlvulas vs. Variadores).

Parmetros Principales que Afectan a los Sistemas de Osmosis Inversa.

Temperatura.

Concentracin de Iones (TDS).

Recuperacin Total en el Sistema (Conversin).

Envejecimiento de Membranas.

Temperatura:

Afectatanto a la presin osmtica como la permeabilidad del agua a travs dela

membrana. Normalmentese aceptaque lapresin yel flujode permeado se

incrementa alrededor de 0,5 bares y 3 % por cada C de incremento de

temperatura respectivamente. El paso de sales aumenta con la temperatura a la

misma tasa que el flujo, por lo que al incrementarse la temperatura a flujo de

permeado constante, la calidad del permeado disminuye.

Concentracin de Iones (TDS):

Para mantener la produccin de agua cuando se incrementa la concentracin del

agua dealimentacin necesitamo sin crementar la presin ya que aumenta la

presin osmtica a vencer.

Si por el contrario, con mayor concentracin mantenemos la presin, el flujo de

permeado disminuir y por tanto la conversin.

La calidad de agua de permeado empeora en cualquier caso.

Conversin:

Al aumentar la recuperacin se concentran las sales de la alimentacin en un

menor volumen de agua. Por lo tanto, se da el mismo caso que en el punto

anterior.

Operacin de la planta. Problemas durante la operacin.

Proceso de ensuciamiento de la membrana Sntomas de ensuciamiento de

la membrana.

Incremento de alimentacin presin diferencial de la salmuera.

Descenso del flujo producto normalizado

Aumento de flujo producto normalizado.

Aumento del paso de sal normalizado.

Disminucin del paso de sal normalizado.

Operacin de la planta

Labores rutinarias:

Control del proceso: toma de muestras, anlisis de agua, chequeo de

datos de control distribuido y toma de datos realizando rondas por la planta.

Medida del SDI. El ndice de densidad de sedimentos

Lecturas de totalizadores y consumos elctricos.

Preparacin de los reactivos, revisin mediante aforos de las dosis.

Lavado de filtros de arena, limpiezas qumicas.

Arranque parada de lneas del proceso.

Ajuste de la remineralizacin y cloracin del agua de potable entregada.

Trabajos de mantenimiento y conservacin.

Una desaladora es una instalacin industrial de funcionamiento continuo, se

debe asegurar la mxima disponibilidad.

Se debe establecer un plan de mantenimiento, preventivo y predictivo.

Utilizaremos para ello el proyecto y manuales de equipos.

Hay que disponer de repuestos en planta en previsin de averas, para

parar el proceso lo mnimo posible: desde un fusible a bombas de alta presin de

reserva.

Se suele disponer de una parada anual programada (varios das)

para las labores de mantenimiento.

La formacin del personal de mantenimiento debe ser elevada.

Mantenimiento mecnico.

Las tareas son:

Cambios de aceites y engrases.

Seguimiento de equipos: control de T, vibraciones, rendimientos, etc.

Control de fugas de agua, aire.

Revisin general de la instalacin: corrosiones, espesores tuberas, limpieza.

Chequeo peridico de la alineacin de bombas, dosificaciones de reactivos,

equipos a presin.

Verificacin de los parmetros de la instrumentacin.

El impulso en la

investigacin sobre

este proceso a hecho

que cada ao baje

considerablemente

llegar a consumos

energticos

ISRAEL

Israel, el 'Silicon Valley' de la desalacin

Ashkelon es, desde que se inaugur en 2005, la mayor planta del mundo. Tiene

capacidad para producir 330.000 metros cbicos de agua cada da o 120 millones

al ao

La estrategia israel pasa por la puesta en funcionamiento a finales de 2009 de la

desaladora de Hadera que superar, con 127 hectmetros cbicos al ao

Poblacin de Israel Planta de Hereda (20%)

8,002,300.00 hab. 1,600,460.00 hab.

Esta planta est equipada con un sistema de recuperacin de la energa a partir de la salmuera que permite reciclar el 40% de la energa empleada, Medidas como sta nos permiten producir el agua desalada a 0,38 euros el metro cbico, el precio ms bajo del mundo. En Espaa, la misma cantidad ronda un precio de entre 0,50 y un euro, dependiendo de las fuentes consultadas.

CONTAMINACIN?

Uno de los cuestionamientos a los procesos de desalinizacin planteados por

organizaciones ambientalistas es la disposicin del agua residual con altas

concentraciones de sal llamada salmuera.

Al respecto, Carlos Carreras asegura que esta se devuelve sin peligro al mar. Se

cree que contamina pero no es as. Lo que hace la smosis es un cambio de

concentraciones.

Una planta puede devolver la mitad del agua captada del mar con una mayor

concentracin de sal.

Esta se inyecta al mar mediante un emisor a distancias adecuadas y con el tipo

apropiado de difusor para cada caso, entonces se da un proceso smosis directa.

Si mido la salinidad a 5 10 metros de la descarga encontramos que es

ligeramente mayor a lo normal porque la cantidad de agua que se vierte es muy

pequea en comparacin con la masa de agua en la que se inyecta, explica el

representante de la empresa especializada. Si bien la tecnologa de la

desalinizacin puede requerir condiciones especficas para su aplicacin, puede

convertirse en una solucin para abastecer regiones como Ica, que recientemente

se declar en emergencia hdrica, siempre y cuando preserve el medio ambiente

especialmente en zonas sensibles a la intervencin humana. Los poblados, la

agricultura y del desarrollo del pas necesitan acciones inmediatas

Alternativas de gestin de residuos salinos en las plantas desalinizadoras

El tratamiento ms comn es eliminar dichos residuos al mar, lo que debe hacerse con las precauciones descritas anteriormente, pero esto no es siempre posible. Para las plantas desaladoras situadas en el interior, supone un gran coste la construccin de largas tuberas hasta la costa. Las estrategias para la eliminacin alternativa de salmueras, se enmarcan en las siguientes categoras:

Productos de

filtrado de agua

potable utulizando

el Proceso de

Osmosis Inversa en

Panam.

Inyeccin profunda en el subsuelo

Balsas de evaporacin

Balsas solares

Regeneracin de humedales

Recuperacin de sales inorgnicas

Diseo de un sistema de desalacin de descarga cero

SITUACIN EN PANAM

Desde hace 10 aos la planta desalinizadora instalada en el lugar est fuera de

servicio, por lo que moradores y turistas deben beber el agua que se extrae de

seis pozos subterrneos y es tratada con cloro por el Instituto de Acueductos y

Alcantarillados Nacionales (Idaan).

Boris Guerrero, encargado de la institucin en Taboga, inform que en febrero de este ao la capacidad de produccin de los pozos fue de 12 mil galones diarios, insuficientes para abastecer a la poblacin de 722 residentes y sus visitantes.

El objetivo General del proyecto es, Mejorar la dotacin de agua potable a la

comunidad, para satisfacer la demanda actual y futura de la poblacin,

favoreciendo el crecimiento del desarrollo y favoreciendo el turismo en la Isla de

Taboga.

Los alcances del proyecto son los Estudios preliminares, levantamiento

topogrfico para confeccin de planos, especificaciones tcnicas, estudio de

impacto ambiental, el Suministro y construccin de la planta desalinizadora para

una produccin de 250,000 galones diarios, la toma de agua cruda y centro de

control de motores, la lnea de aduccin de 800 metros lineales y un tanque de

almacenamiento de 100,000 galones

CONSLUSIONES

La instalaciones de desalacin por O.I. se han impuesto en la actualidad a

otras tecnologas por su:

- Versatilidad y adaptabilidad a las distintas aguas a tratar.

- Capacidad de producir un agua a la carta o posibilidad de combinarse con

otras tecnologas de afino.

- Su menor consumo energtico.

- Sus menores costes de instalacin y operacin.

No existe un diseo nico de proceso para todos los casos. Bsqueda de

soluciones concretas.

Se debe seguir depurando las diferentes gestiones de residuos para de una

manera que la afectacin a el ambiente sea menor.

Necesidad de introduccin de sistemas de recuperacin de energa.

La introduccin de sistemas de recuperacin de energa y V.F. en ciertas

bombas representan una mejora sustancial del consumo energtico, y una

seguridad del proceso por su mejor control a las condiciones cambiantes.