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29/03/2022

Desmineralización y electrodesionización de agua para calderas industriales




Introducción
 

Las plantas de tratamiento de agua permiten obtener la calidad de agua requerida en sectores como el químico, el farmacéutico, la microelectrónica o, como en este caso, la industria minero-siderúrgica.

Lo que estos sectores tienen en común es la alta exigencia en cuanto a esta calidad, ya que por normativa o por necesidades del proceso productivo, necesitan un agua con unas concentraciones muy bajas de sólidos en suspensión y sólidos disueltos. Dependiendo de la aplicación, también puede ser necesario añadir etapas adicionales.

La planta de tratamiento de agua es un elemento esencial en la instalación y sus funciones se extienden más allá del suministro de agua al proceso, permitiendo alargar la vida útil de los equipos, reducir el mantenimiento y el consumo de químicos y mejorar los rendimientos del proceso. Por esta razón, el diseño y la operatividad de la planta jugarán un papel crucial en ciclo de vida de la instalación.

En estos casos entran en juego las plantas de desmineralización de AZUD, con una operación autónoma y la última tecnología para tratamiento de agua, estas soluciones se caracterizan por su gran eficiencia, modularidad, control y asistencia técnica en remoto.

Como ejemplo de este tipo de instalación, vamos a detallar un proyecto de desmineralización de agua para calderas para el tratamiento y aprovechamiento energético de los humos de las baterías de cok.
 


Objetivos
 

La planta de tratamiento de agua para esta industria tiene como objetivo suministrar agua desionizada a las calderas para tratamiento y aprovechamiento energético de los humos de las baterías de cok.

El objetivo del proyecto es la construcción e instalación de dos plantas en paralelo para el suministro ininterrumpido de 60 m3/día de agua desmineralizada.

 

*Para garantizar la calidad exigida de CE < 0,2 μS/cm será necesario incluir un electro- desionizador (EDI)

 

La adición de este equipo se debe a que el parámetro de conductividad para este proyecto era especialmente restrictivo. La conductividad requerida para calderas suele estar alrededor de 100 μS/cm, lo cual se puede alcanzar con 1 o 2 pasos de ósmosis inversa, dependiendo del agua de entrada a la planta.

La construcción de dos plantas en paralelo se debe a que se necesita un caudal constante de 60 m3/día, por lo que se duplica la instalación para asegurar el suministro durante labores de mantenimiento o ante otros imprevistos. De esta forma, una de las plantas está en funcionamiento, mientras la otra está en stand-by.



Descripción de la instalación
 

Teniendo en cuenta las limitaciones expuestas en el apartado anterior, la línea de tratamiento se compone de:
 

  • Prefiltración con filtros de discos
  • Ultrafiltración
  • Ósmosis inversa
  • Electrodesionizador (EDI)

 


Prefiltración: Filtración de discos

La tecnología elegida para la etapa de prefiltración son los filtros de discos asistidos por aire AZUD HELIX AUTOMATIC. Esta filtración crea una barrera física y reduce el contenido de sólidos en suspensión del agua.

La tecnología AA (air-assisted) crea una mezcla aire-agua para realizar una limpieza enérgica de los filtros durante el contralavado y permite reducir el consumo de agua de contralavado en un 80%.

 


El grado de filtrado viene determinado por la aplicación o por la siguiente etapa en la línea de tratamiento. Ya que esta es una etapa previa a la ultrafiltración, el grado de filtrado elegido es 100 micrón (recomendación del fabricante). Esto asegura la retención del 95% de las partículas de tamaño mayor a 100 micras, lo que permite evitar un ensuciamiento excesivo de las membranas de ultrafiltración, reduciendo los lavados y alargando su vida útil.

 


Además, el diseño de los discos permite la retención de hasta el 80% de las partículas de tamaño superior a 20 micras y, en combinación con el sistema de contralavado asistido por aire, es capaz de trabajar con aguas con cargas variables de sólidos en suspensión.


Ultrafiltración

La ultrafiltración es un proceso de filtración a través de una membrana porosa basada en un mecanismo de exclusión de tamaño entre 0,08 y 0,3, lo que la hace capaz de retener sólidos en suspensión, materia coloidal, sustancias de alto peso molecular, bacterias y virus.

 


También permite reducir la turbidez del agua hasta valores inferiores a 1 NTU. Esta tecnología se suele emplear como etapa previa a las membranas de ósmosis inversa y de nanofiltración para evitar un ensuciamiento excesivo.

 

Ósmosis inversa

La ósmosis inversa es una tecnología de membrana que permite eliminar la salinidad del agua. Se basa en un proceso de difusión a través de una membrana semipermeable que facilita el paso de gases disueltos y moléculas sin carga electrostática de bajo peso molecular.

Su correcta operación y vida útil tiene una gran dependencia de las etapas anteriores y de una correcta dosificación de químicos, ya que un agua con alto contenido en sólidos en suspensión o con presencia de algunas sustancias puede causar biofouling (ensuciamiento de membrana), incrustación de sales o degradación de las membranas.

El agua de salida de la ósmosis inversa es un agua de baja salinidad y sin presencia de sólidos en suspensión, condiciones necesarias para el agua de entrada al proceso de desionización.

 

Electrodesionización (EDI)

La electrodesionización combina los fenómenos de electrodiálisis, intercambio iónico y regeneración, obteniendo un equipo capaz de producir agua desionizada de forma continua, con un consumo de químicos mucho menor.

El proceso de regeneración es la razón por la que no es necesario emplear químicos. La EDI elimina los iones del agua a la vez que las resinas de intercambio iónico contenidas entre las membranas se regeneran con una corriente eléctrica. Esta regeneración electroquímica se sirve de un potencial eléctrico para realizar el transporte iónico y sustituye a la regeneración química de los sistemas convencionales de intercambio iónico mediante ácido y sosa.

La EDI se emplea cuando es necesario obtener aguas con una elevada resistencia eléctrica (8-17 MOhm) o una salinidad muy reducida (0,01-20 mg/L). Esto ocurre en industrias como la farmacéutica, electrónica, química o de producción de energía.



Conclusiones
 

En esta instalación podemos ver un ejemplo de planta de tratamiento de agua con parámetros muy restrictivos. Esto hace necesario incluir equipos adicionales además de las membranas de ósmosis, que a su vez exigen un agua con un nivel muy bajo de sólidos en suspensión.

En estos casos, el pretratamiento juega un papel fundamental en la operación y el mantenimiento de la planta, evitando el ensuciamiento exceso, limpiezas muy frecuentes y la sustitución prematura de elementos como las membranas de ósmosis o el EDI, que tienen un alto coste.

La construcción modular de las plantas AZUD permite adaptarse a las necesidades de cada proyecto, integrando todas las tecnologías necesarias en una estructura con el mínimo footprint.

La etapa de prefiltración con filtros de discos no emplea químicos y reduce el agua necesaria para los contralavados, lo que permite aumentar la eficiencia de la instalación.

Todo esto, unido a una operación automática de la planta y a la posibilidad de control y asistencia remota, hace que el mantenimiento necesario sea muy bajo, lo cual es una gran ventaja en industria.

Desde AZUD nuestra prioridad es resolver las necesidades de nuestros usuarios.


 

 


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