"El diseño de módulos de una unidad de membrana no es una tarea fácil"

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  • " diseño módulos unidad membrana no es tarea fácil"
    Juan Miguel Vargas Guerrero.

Bajo la superficie de la membrana, hay un entramado conceptual muchas veces desconocido. ¿Qué se utiliza en las plantas de OI y cuántas etapas se llevan a cabo? Para conocer más a fondo los elementos de permeado y los intríngulis de la planta, contamos con la colaboración de Juan Miguel Vargas Guerrero, jefe de telecontrol y producción en la ETAP Sant Joan Despí de Aigües de Barcelona.

¿Qué tipo de membranas se utilizan en una planta de OI?

Normalmente, se usan membranas arrolladas en espiral operando en modo filtración tangencial (cross-flow). Es así para evitar el incremento de presión osmótica por la saturación de sales disueltas en el agua que no pasa por la membrana.

Es decir, si no se arrastran continuamente los solutos acumulados en la superficie de la membrana, se deberán aplicar grandes presiones para que el agua fluya, ¿no es así?

Efectivamente, no podría haberlo dicho mejor. Como le comentaba, el modo de filtración tangencial tiene un flujo de entrada y dos de salida, el permeado y el rechazo.

¿Cómo funcionan los módulos en una planta de OI?

Pues resulta un poco complejo de explicar. Prefiero que mire este esquema para entenderlo mejor.

Como ve, hay varios elementos que forman un módulo. Estos elementos se agrupan en serie, de manera que cada uno de los mismos recibe rechazo del elemento anterior. Con seis elementos es suficiente para el tratamiento.

Bien, ¿y qué factor de recuperación hay de cada elemento?

Aproximadamente de un 15% para aguas superficiales y marinas y un poco más para las subterráneas. Por tanto, para saber qué tanto por ciento se recuperará en cada módulo, deberemos sumar los permeados. Es común agrupar los módulos para mejorar los rendimientos de la planta de OI. 

A ver si lo entiendo, ¿cuantos más módulos, más capacidad de filtración?

Es importante no solo cuántos, sino también cómo se disponen. Se puede aumentar la capacidad de filtración colocando los módulos en paralelo e instalando un colector de reparto. Esto sería una etapa.

Entiendo que el permeado de cada módulo se recoge como permeado general. Sin embargo, ¿y el rechazo?

Normalmente se rechaza, pero también se puede colectar para recircular una parte del nuevo a la alimentación. Este sistema, con recirculación o plug flow, puede llegar a aprovechar el 75%. Eso sí, solo en el caso de aguas salobres.

¿Hay alguna otra manera de aumentar el factor de conversión de un sistema?

Otra manera sería convirtiendo el rechazo de una etapa en alimentación de otro módulo dispuesto en serie. Esto se denominaría segunda etapa.

Sin embargo, de esta manera el caudal disminuye...

Sí, por eso es habitual disminuir también el número de módulos para mantener un nivel adecuado en cada etapa. No obstante, hay casos en los que incluso el diseño es de tres etapas, como en el del agua salobre. Así conseguiremos los máximos valores de conversión.

¿El factor de recuperación de un sistema varía según las etapas?

Al aumentar el número de etapas la recuperación aumenta, pero este aumento es cada vez menor, y por este motivo no se suele agrupar en más de 3 etapas en serie, ya que no compensa la ganancia en porcentaje al gasto que supone.

¿El rechazo se puede utilizar las veces que se requiera?

A ver, dado que es filtrado sucesivamente en cada etapa, la salinidad se incrementa, aumentando a la vez la presión osmótica. Cuando es demasiado alta, que acostumbra a ser en la segunda etapa, se debe instalar una bomba booster en la entrada de la tercera etapa.

¿Y en el caso de necesitar una calidad de permeado muy elevado?

En ese caso, también puede someterse a una segunda filtración en el primer módulo. Este sistema se denomina sistema de módulos de dos pasos.

Bien, conocemos el sistema de módulos y etapas, las conversiones y especificaciones según el agua que hay que tratar. Nos falta conocer el pretratamiento de una membrana OI.

El pretratamiento es específico para cada situación. Dependerá de la calidad del agua, configuración del módulo y características de la membrana, etc. Normalmente, se utilizarán las técnicas convencionales de clarificación.

Tengo entendido que es esencial controlar los iones presentes en el agua. ¿De qué manera puede hacerse, Juan Miguel?

Hay que tomar tres medidas: con la adición de un anti-incrustante que se asocie a los iones susceptibles de precipitar, la de un ácido –ya que un pH bajo dificulta la precipitación de los iones– y, por último, también se puede incorporar una etapa previa de intercambio iónico.

JUAN MIGUEL VARGAS GUERRERO es jefe de telecontrol y producción en la ETAP de Sant Joan Despí de Aigües de Barcelona.

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