No se puede empezar una casa por el tejado. Para avanzar en cualquier disciplina es imprescindible empezar por lo más básico, para ir creando capas como si de una cebolla se tratara. En el corazón de la cebolla, en lo que a membranas se refiere, está la calidad del agua. Para esto, debemos seguir unos parámetros. El experto en diseño de tratamientos con membranas, Sadurní Font Marimon, nos esquematiza el diseño y las operaciones básicas de las membranas.
Redactor: Me gustaría conocer con detalle cómo funciona el diseño básico de las membranas.
Sadurní Font: Muy bien. Para ilustrar el diseño y la operación de las membranas con transporte de materia correspondiente al flujo viscoso a través de medio poroso, presentaremos el caso de la ultrafiltración.
R: ¿Para qué se utiliza la membrana UF?
SF: La UF se usa para eliminar partículas y coloides, tanto orgánicos como inorgánicos, y en menor medida sustancias orgánicas disueltas. El tamaño de estas partículas es determinante a la hora de quedar retenidas de una manera u otra en la membrana. La UF, lamentablemente, no es eficaz frente a especies disueltas, ya sean tanto orgánicas como inorgánicas.
R: ¿Es posible anticipar el comportamiento de la membrana UF?
SF: A ver, se puede anticipar no solo el comportamiento, también el impacto de la calidad de un agua sobre el ensuciamiento. En definitiva, se puede prever el rendimiento de una membrana UF. Sin embargo, para esto es importante conocer el contenido de partículas y materia orgánica.
R: ¿Qué parámetros determinan la calidad del agua, profesor?
SF: Básicamente, tres. Los sólidos en suspensión, la turbidez y el carbónico orgánico total o COT.
R: Tengo entendido que el requerimiento de pretratamientos previos de la UF es mucho menor que los requeridos por la OI.
Efectivamente, los módulos comercialmente disponibles están diseñados para aceptar aguas de alimentación con altas cargas de sólidos. En las plantas de UF, la operación y monitorización generalmente están muy automatizadas.
R: ¿Cuáles son los principales parámetros monitorizados en las plantas de UF?
SF: Hay tres fundamentales: la presión de entrada (como medida indirecta del grado de ensuciamiento de la membrana), el nivel de turbidez del agua (como medida de su potencial ensuciador por partículas) y el nivel de absorbancia y COT (como medida de su potencial ensuciador por materia orgánica).
R: La membrana sufre variaciones de la PTM presión transmembrana. ¿De qué dependen?
SF: La PTM debe respetar siempre los umbrales mínimo y máximo indicados por el fabricante. Cuando retiene partículas, la PTM se incrementa para mantener constante la producción de agua filtrada.
R: Antes me ha comentado que la membrana UF requiere menos pretratamientos previos en comparación con la OI. Sin embargo, ¿y en el caso de las membrana arrolladas en espiral y los de fibra hueca?
SF: En estos dos casos, los canales porosos son estrechos y pueden sufrir fácilmente atascos, y entonces sí es útil algún pretratamiento previo. Los más habituales son la prefiltración, el ajuste del pH por dosificación química, la preoxidación de los iones Fe2+ y Mn2+ (en caso de estar presentes) y, por último, la coagulación-floculación-sedimentación.
R: Vayamos por pasos. La prefiltración tiene la finalidad de eliminar las partículas más grandes, ¿cierto?
Sí, estas partículas podrían obstruir el interior de la fibra. Normalmente, los prefiltros tienen una quinta parte de anchura que el canal hidráulico.
R: ¿Y en el caso del ajuste del pH?
"Para anticipar el comportamiento de una membrana UF se deben controlar las partículas y materia orgánica"
SF: Evita la precipitación de CaCO3 en la membrana, tuberías y tanques presentes en la planta UF cuando estén cerca del grado de saturación de esta sal.
R: Me decía que la preoxidación de los iones se lleva a cabo cuando estos están presentes, ¿qué evitan estos procesos de oxidación?
Básicamente, incrustaciones en la membrana. Los más utilizados generalmente también incluyen procesos de aireación, ajustes del pH y adición de oxidantes fuertes.
R: Y por último, profesor, de los cuatro pretratamientos que ha mencionado, ¿la coagulación-floculación-sedimentación elimina la materia inorgánica?
SF: La inorgánica y, sobre todo, la orgánica. Así se evita que estas se adsorban a la membrana.
R: Muy bien, ya conocemos un poco más la membrana UF. Nos falta conocer cómo se disponen los módulos de membrana.
Las membranas de fibra hueca son las que normalmente se usan en la mayoría de las plantas grandes de UF. Estas operan en modo dead-end y la mayor parte se componen de módulos instalados en paralelo. Al contrario que las OI, los módulos de UF se suelen soportar en estructuras o bastidores.
R: ¿Cómo se calcula el área necesaria de membrana que hay que tratar para un caudal determinado?
SF: Muy fácil: se calcula a partir del caudal para tratar, dividiéndolo entre el flujo recomendado por el fabricante para el módulo de UF seleccionado.
R: ¿Y para calcular el rendimiento de la membrana UF?
SF: El rendimiento sería el porcentaje de permeado obtenido respecto al caudal de alimentación. Y nunca es del 100%, ya que una fracción de permeado es empleada para la limpieza.
R: Hablando de limpieza, ¿cómo se hace en el caso de las membranas de fibra hueca?
SF: Pues es más fácil que la de las membranas arrolladas en espiral, ya que en estas últimas no pueden aplicarse contralavados y las limpiezas químicas no dan buen resultado.
Sadurní Font Marimon, es trabajador del Grupo Suez y experto en el diseño de tratamientos con membranas. A lo largo de su trayectoria profesional ha participado como asistente técnico en la dirección de obras en númerosos proyectos como la red de distribución de regadío del sistema Segarra-Garrigues, la red primaria del sector 9.2 de Les Borges Blanques, o en la implantación de la mejora por Osmosis inversa en la planta potabilizadora de Sant Joan Despí (Barcelona), entre otros.
