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Desalación de aguas salobres y de mar. Ósmosis inversa. ÍNDICE.
Prólogo. 7 Capítulo
1. Introducción. 17 1.1.
Generalidades. 17 1.2.
Los procesos de separación. 21 1.3.
Introducción a la desalación. 23 1.4.
Evolución y situación actual. 25 1.5.
Cifras características. 27 1.6.
Comparación de tecnologías. 28 1.7.
Otras aplicaciones de la desalación. 30 Capítulo
2. El agua a desalar. 33 2.1.
Introducción. 33 2.2.
La salinidad del agua. 33 2.3.
Composición química del agua. 36 2.3.1.
Sodio. 36 2.3.2.
Calcio y Magnesio. 37 2.3.3.
Cloro. 38 2.3.4.
Sulfatos. 38 2.3.5.
Carbonatos y Bicarbonatos. 38 2.3.6.
Nitratos. 39 2.3.7.
Hierro. 40 2.3.8.
Manganeso. 41 2.3.9.
Sílice. 41 2.3.10.
Flúor. 41 2.3.11.
Bario y Estroncio.42 2.3.12.
Aluminio. 42 2.4.
Gases disueltos. 42 2.4.
I. Oxígeno disuelto. 43 2.4.2. Sulfhídrico. 43 2.4.3.
Dióxido de carbono. 44 2.5.
Temperatura. 44 2.6.
Otros parámetros característicos del agua. 45 2.6.1.
pH. 45 2.6.2.
Alcalinidad. 45 2.6.3.
Dureza. 45 2.7.
Características generales del agua en relación con las membranas. 46 2.7.1.
Agua salobre. 46 2.7.2.
Agua de mar. 50 2.8.
Forma de expresar los análisis. 51 2.9.
Solubilidad de las sales. 52 Capítulo
3. Osmosis inversa. 53 3.1.
Descripción del proceso. 53 3.2.
Diferencias entre ósmosis y otros procesos de membranas. 55 3.3.
Teorías de la ósmosis. 56 3.4.
Ecuaciones fundamentales. 57 3.4.1.
Ecuación de flujo de agua. 58 3.4.2.
Ecuación del transporte de sales. 59 3.4.3.
Rechazo de sales. 60 3.4.4.
Paso de sales. 60 3.4.5.
Recuperación. 61 3.4.6.
Concentración del producto. 61 3.4.7.
Concentración del rechazo. 61 3.4.8.
Proporción (ratio) de reducción. 62 3.5.
Configuraciones. 62 3.5.1.
Membranas de tipo plano. 63 3.5.2.
Membranas tubulares. 63 3.5.3.
Membranas de fibra hueca. 64 3.5.4.
Membranas de arrollarniento en espiral. 66 3.6.
Membranas comerciales. 68 3.7.
Diferencias principales. 70 3.7.1.
Caudal. 70 3.7.2.
Presión de funcionamiento. 71 3.7.3.
Ensuciamiento. 71 3.7.4.
Rechazo de sales. 71 3.7.5.
Pérdida de propiedades. 72 3.8.
Modulación de las membranas. 73 3.9.
Colocación de las membranas. 75 3.9.1.
Etapa. 76 3.9.2.
Paso. 76 3.9.3.
Simple. 76 3.9.4.
Etapas de salmuera. 77 3.9.5.
Etapas de producto. 78 Capítulo
4. Membranas de ósmosis inversa. 81 4.1.
Historia de la desalación por membranas. 81 4.1.1.
Estructura de la membrana. 82 4.1.2.
Materiales constituyentes. 85 4.1.3.
Características de las membranas. 87 4.2.
Parámetros técnicos. 97 4.2.1.
Rechazo 97 4.2.2.
Presión. 98 4.2.3.
Temperatura. 98 4.2.4.
Conversión o recobro. 98 4.2.5.
Factor de ensuciamiento (Fouling factor). 99 4.3.
Variación de los parámetros. 100 4.3.1.
Con la temperatura. 100 4.3.2.
Con la presión. 101 4.3.3.
Con el pH. 103 Capítulo
5. Descripción de la instalación. 105 Introducción.
105 5.1.
Toma de agua. 108 5.1.1.
Toma cerrada. 108 5.1.2.
Tomas de agua abiertas. 112 5.2.
Pretratamientos físicos. 1 14 5.2.1.
Filtros de arena. 1 14 5.2.2.
Filtros de cartuchos. 1 18 5.2.3.
Filtros precapa. 121 5.2.4.
Microfiltración. 122 5.2.5.
Ultrafiltración . 124 5.3.
Pretratamientos químicos.124 5.3.1.
Desinfección 124 5.3.2.
Equipo de regulación de pH. 125 5.3.3.
Equipo dosificador de coagulante. 127 5.3.4.
Dosificación de reductor.127 5.3.5.
Aplicación de estabilizantes. 128 5.3.6.
Sistemas de dilución. 129 5.3.7.
Mezcladores.130 5.3.8.
Agitadores. 130 5.4.
Colectores. 131 5.4.1.
Baja presión. 132 5.4.2.
Alta presión. 133 5.4.3.
Mixtos. 134 5.4.4.
Colectores de salida de baja presión. 135 5.5.
Equipos de alta presión. 135 5.5.1.
Bombas de alta presión. 135 5.5.2.
Recuperación de energía. 144 5.5.3.
Equipos especiales o compactos.147 5.6.
Bastidores de ósmosis inversa.150 5.7.
Depósito de equilibrio osmótico. 153 5.8.
Otros equipos de bombeo. 155 5.8.1.
Bombas de captación. 155 5.8.2.
Bombas de transferencia. 156 5.8.3.
Botabas de impulsión de producto. 156 5.8.4.
Bombas de lavado de filtros. 157 5.8.5.
Soplantes para el lavado de filtros. 158 5.8.6.
Bombas de desplazamiento. 158 5.9.
Equipo de lavado de membranas. 1_59 5.10.
Equipos auxiliares. 160 5.10.1.
Agua de servicios internos. 160 5.10.2.
Aire comprimido.160 5.11.
Válvulas. 161 5.11.1.
Válvula de control. 161 5.11.2.
Válvula de salmuera. 162 5.11.3.
Otras válvulas. 163 5.12.
Instrumentos de medida y control. 166 5.12.1.
Instrumentos de medida. 166 5.12.2.
Instrumentos de control y protección. 167 5.12.3.
Instalaciones complejas. 168 5.12.4.
Captación de agua.168 5.12.5.
Filtros de arena y cartuchos. 168 5.12.6.
Bombeo de alta presión. 168 5.12.7.
Equipos de dosificación de reactivos químicos. 169 5.12.8.
Bastidores de membranas. 169 5.12.9.
Bombeos de agua producto.169 5.13.
Equipo de control. 169 Capítulo
6. Pretratamientos físicos. 173 Introducción.
173 6.1.
Pretratamientos físicos.173 6.2.
Elementos coloidales. 174 6.3.
Parámetros característicos.177 6.3.1.
Potencial Z. 178 6.3.2.
Turbidez 179 6.3.3.
Índice de colmatación o ensuciamento SDI.181 6.4.
Filtración 182 6.4.1.
Filtración sobre arena. 183 6.4.2.
Filtración sobre cartuchos.193 6.4.3.
Filtración sobre precapa. 195 6.4.4.
Filtros especiales. 198 6.5.
Filtración natural.198 6.6.
Floculación-Coagulación. 199 6.6.1.
Factores que influyen en la coagulación. 201 6.7.
Decantación. 202 6.8.
Otros procesos. 203 6.9.
Filtros de membranas. 203 6.9.1.
Microfiltración. 203 6.9.2.
Ultrafiltración. 205 Capítulo
7. Tratamientos químicos. 207 Introducción
207 7.1.
Pretratamientos químicos. 208 7.1.1.
Desinfección. 211 7.1.2.
Ajuste de pH. 226 7.1.3.
Decloración. 227 7.1.4.
Inhibición. 232 7.2.
Otros pretratamientos. 234 7.2.1.
Aceites y grasas. 234 7.2.2.
SH2. 235 7.2.3.
Agentes oxidantes. 235 7.2.4.
Hierro. 235 7.2.5.
Sílice 237 7.3.
Post-tratamiento. 238 7.3.1.
Ajuste pH. 238 7.3.2.
Post-cloración. 240 7.4.
Aplicación de los tratamientos. 240 7.4.1.
Desinfectante. 241 7.4.2.
Coagulante. 241 7.4.3.
Acido sulfúrico. 241 7.4.4.
Reductor. 241 7.4.5.
Inhibidor. 241 7.5.
Diseño de los equipos de pretratamicnto químico. 241 7.6.
Instalaciones sin pretratamiento quimico. 242 7.6.1.
Agua salobre. 243 7.6.2.
Agua de mar. 243 7.7.
Pretratamientos especiales. 244 7.7.1.
Filtración en reciclaje. 245 7.7.2.
Sistema de decantación estática filtración lenta. 245 Capítulo
8. Materiales. 247 8.1.
Introducción 247 8.2.
Corrosión 248 8.2.1.
Por erosión. 250 8.2.2.
Por picaduras (Pitting). 250 8.2.3.
Por fisuras (Crevice). 251 8.2.4.
Por contacto. 251 8.2.5.
Por paradas. 251 8.2.6.
Galvánica.251 8.3.
Control de la corrosión. 253 8.4.
Selección de materiales. 255 8.4.1.
Plásticos. 255 8.4.2.
Metálicos. 256 8.5.
Partes de la instalación. 258 8.5.1.
Colectores y tuberías. 258 8.5.2.
Depósitos 261 8.5.3.
Agitadores. 261 8.5.4.
Equipos de bombeo. 261 8.5.5.
Filtros 264 8.5.6.
Válvulas. 264 8.5.7.
Instrumentos de control. 265 8.5.8.
Motores. 265 8.5.9.
Otros. 265 Capítulo
9. Diseño de instalaciones. 267 Introducción
267 9.1.
Datos preliminares. 267 9.2.
Capacidad de la instalación. 269 9.3.
Selección de la membrana. 271 9.3.1.
Agua de mar. 271 9.3.2.
Agua salobre. 271 9.4.
Superficie de membrana. 273 9
5. Conversión.275 9.6.
Número de membranas. 278 9.7.
Agrupación de membranas, número de etapas. 282 9.8.
Presiones. 284 9.9.
Colocación de tubos (arreglo). 287 9.10.
Velocidades y flujos. 288 9.11.
Factor Beta. 288 9.12.
Factor de envejecimiento. 289 9.12.1.
El factor de incremento del paso de sales. 289 9.12.2.
El coeficiente de descenso del flujo. 289 9.13.
Programas de diseño. 289 9.14.
Equipos mecánicos. 290 9.14.1.
Bombas de alta presión. 290 9.14.2.
Posibilidades de mejora o ampliación de la instalación. 294 9.14.3.
Recuperación de energía. 295 9.14.4.
Equipos para el lavado de membranas. 299 9.15.
Otros aspectos del diseño. 301 9.15.1.
Variadores de velocidad. 303 9.15.2.
Utilización de membranas distintas. 305 9.16.
Depósitos : 307 9.16.1.
Depósito regulador. 307 9.16.2.
Depósito antirretorno . 308 9.16.3.
Depósito intermedio. 308 9.17.
Equipos de dosificación. 309 Capítulo
10. Operación de la instalación. 311 10.1.
Introducción. 311 10.2.
Puesta en marcha de la instalación. 312 10.2.1.
Depósito intermedio. 313 10.2.2.
Bombas de transferencia. 314 10.2.3.
Comprobación y ajuste del pretratamiento. 314 10.3.
Válvulas de control del sistema. 322 10.4.
Aumento de producción. 326 10.4.1.
Incremento del número de membranas. 326 10.4.2.
Sustitución de las membranas. 327 10.4.3.
Sustitución de la turbina. 327 10.4.4.
Aumento de la conversión. 327 10.5.
Funcionamiento de las membranas. 329 10.5.1.
Influencia de la presión. 329 10.5.2.
Influencia de la temperatura. 330 10.5.3.
Influencia de la salinidad. 331 10.6.
Ensuciamiento de membranas. 333 10.6.1.
Biológico. 333 10.6.2.
Coloidal. 333 10.6.3.
Químico.334 10.7.
Recuperación de membranas. 334 10.7.1.
Lavado de membranas. 337 10.7.2.
Síntomas de ensuciamiento. 341 10.7.3.
Recubrimiento. 342 10.7.4.
Cambio de membranas.343 10.8.
Filtros de arena. 343 10.8.1.
Lavado. 344 10.8.2.
Reposición de materiales. 346 10.9.
Filtros de precapa. 347 10.9.1.
Aplicación de la precapa. 347 10.9.2.
Proceso de filtrado. 348 10.9.3.
Renovación de la precapa. 348 10.10.
Otros elementos de protección. 349 10.11.
Utilización de los pretratamientos físicos.350 Capítulo
11. Consideraciones energéticas. 353 11.1.
Introducción. 353 11.2.
Energía mínima de separación. 353 11.3.
Energía del proceso de ósmosis. 355 11.4.
Factores que afectan al consumo energético. 358 11.4.1.
Presión osmótica. 358 11.4.2.
Temperatura. 358 11.4.3.
Conversión 359 11.4.4.
La calidad del permeado. 359 11.4.5.
Las pérdidas de carga. 360 11.4.6.
Los sistemas de recuperación de energía. 360 11.5.
Mejora del rendimiento energético. 361 11.5.1.
Membranas. 361 11.5.2.
Equipos para mejora del rendimiento energético. 362 11.5.3.
Otros elementos de ahorro energético. 369 11.6.
Consumos eléctricos. 370 11.6.1.
Bombas de alimentación. 371 11.6.2.
Bombas de alta presión. 371 11.6.3.
Bombas de impulsión producto. 371 11.6.4.
Resto de los consumos fijos. 372 11.7.
Instalaciones híbridas. 372 Capítulo
12. Consideraciones económicas. 375 12.1.
Generalidades. 375 12.2.
Costes de la desalación. 376 12.2.1.
Gastos o costes fijos. 378 12.2.2.
Gastos o costes variables. 381 12.3.
Financiación de las instalaciones. 386 12.3.1.
Turnarles (llave en mano). 386 12.3.2.
BOU (Construido, operado y propiedad del constructor). 386 12.3.3.
BODE (Construido, operado y transferido). 387 Bibliografía.
389 Índice
de figuras y cuadros. 391 Índice
de anunciantes. 397 |