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El agua. Desalación (3/4)

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
10/10 (1 opinión) |176 alumnos|Fecha publicación: 13/06/2011
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Capítulo 10:

 Cámaras de Intercambio de Presión (CIP)

Hace algunos años que han aparecido nuevos sistemas que sobrepasan el 90% de eficacia en la recuperación de energía, con el consiguiente ahorro energético para la planta de ósmosis inversa (uno de sus puntos más problemáticos). Entre estos sistemas se encuentran las “Cámaras de Intercambio de Presión”; que al igual que los cambiadores de calor intercambian el calor entre dos corrientes, en las cámaras de intercambio de presión lo que se intercambia es la presión entre dos corrientes de agua. Los tipos de Cámaras de Intercambio de Presión (CIP) que existen en el mercado se pueden agrupar en dos grupos: de desplazamiento y de rotación.

Las CIP de desplazamiento transmiten la energía potencial (presión)  que tiene la salmuera al agua de mar en unos cilindros mediante pistones, sin tener que transformar esta energía potencial  en energía de rotación. De forma resumida se puede decir que consisten en dos cilindros con pistones y un juego de válvulas. En un lado de uno de los cilindros entra el agua de alimentación sin presión. Cuando se ha llenado se abre una válvula y comienza a entrar por el lado opuesto el rechazo con alta presión, comunicándole la misma al agua de alimentación. Cuando ha llegado al final de la carrera vuelve a repetirse el ciclo. En el otro cilindro se da el mismo ciclo pero invertido de forma que se tenga un caudal lo menos pausado posible.

Algunos fabricantes realizan el contacto entre agua de mar y salmuera directamente, ya que, gracias a la diferencia de salinidad entre ellas, tienen diferencia de densidades y de viscosidad, lo que permite realizar esta operación de esta forma. Otros fabricantes prefieren situar un pistón separador entre ambos fluidos que realiza un cierre hermético. Finalmente, otros sitúan un pistón flotante entre ambos fluidos que, sin realizar un cierre hermético, los mantiene cuasi-separados. Otro aspecto que diferencia a unos fabricantes de otros es el sistema elegido para dar paso y salida a cada fluido de las cámaras.

Las cámaras del tipo de rotación se basan en el mismo principio que las anteriores, poner en contacto ambas corrientes. Lo que las diferencia es que en el caso anterior las partes móviles del equipo son los elementos, válvulas generalmente, que dan paso a una corriente u otra. En este caso el elemento que da paso no existe y lo que se mueve es la propia cámara. En este sistema el contacto entre los fluidos es directo, no existiendo ninguna separación física, ni pistón entre ambas corrientes.

Como se puede deducir, al tener las cámaras de ambos tipos un volumen determinado y ser el mismo para llenarlas de salmuera que de agua de mar, y como la frecuencia de los ciclos es, lógicamente, la misma para ambas corrientes, el caudal de agua de mar presurizada tiene que ser sensiblemente igual al de salmuera de alta presión. Por otra parte, la presión de salida de la salmuera es inferior a la de entrada del agua de mar a membranas, como ya hemos comentado. La presión de la salmuera entrando a las cámaras es aún menor que la de salida de las membranas, ya que hay que restarle las pérdidas de carga en tuberías y válvulas hasta llegar a las cámaras. Como además las cámaras tienen un rendimiento en la transmisión de presión al agua de mar, cuando ésta sale presurizada de las cámaras, requiere un incremento de presión para alcanzar la de entrada a las membranas. Es necesaria, por tanto, la instalación de una bomba booster, entre la salida de las cámaras y la entrada a las membranas, que le proporcione dicho incremento.

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Esquema de un proceso de OI con intercambiador de presión

El rechazo (salmuera) pierde 2,53 bar y el sistema de ahorro le hace perder 1,5 bar. Por tanto, la presión que ha de dar la bomba booster es de 4 bares y un caudal igual al caudal de rechazo. Esta bomba también dispondrá de variador de frecuencia como método de regulación.

Para equilibrar los flujos es necesario colocar caudalímetros, tanto en la entrada de agua de alimentación a baja presión como en la salida de rechazo a alta presión. El sistema de control debe igualar ambos caudales.

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