INTRODUCCIÓN

Tema a tratar: la desalinización del agua de mar con el objeto de obtener agua dulce y potable.

Propósitos esenciales: la búsqueda de soluciones viables en la aplicación de la Ingeniería de Sistemas, para el desarrollo de sistemas que satisfagan la problemática de abastecimiento de agua en conjunto con la sustentabilidad energética; la mitigación de generación de gases debido a procesos de combustión y la adecuada disposición de los residuos salinos, que afectan la flora y la fauna de los mares; es decir, que generen el mínimo impacto ambiental.

Breve descripción capitular:

Introducción El problema

_ Enunciado del problema_ Importancia de la solución

Descripción del sistema propuesto a nivel conceptual de contexto_ Objetivo del sistema_ Modelo conceptual de contexto

Descripción del sistema propuesto a nivel conceptual de subsistemas_ Modelos conceptuales de los subsistemas

Descripción del sistema propuesto a nivel de implantación_ Modelos de implantación del sistema

EL PROBLEMA

Enunciado del problema:

El agua es vital para el desarrollo de la vida en el planeta y se estima que el 70% de su superficie está cubierta de este recurso entre mares, ríos y lagos. El agua del planeta también puede encontrarse en la atmósfera como vapor y en acuíferos en el suelo (aguas subterráneas).

Ahora, de toda el agua existente en el mundo, sólo el 2,5% es dulce y de esta cantidad el 70% se encuentra congelado y concentrado en los casquetes polares. Un porcentaje remanente existe como humedad en el suelo y en sitios inaccesibles, dando lugar a que de toda el agua del planeta se aprovecha para el consumo humano el 0,0025% [1].

Hasta hace poco tiempo el agua era considerada como un recurso renovable, aun cuando sólo se aprovecha para consumo humano tan pequeña fracción del total del agua existente. Sin embargo, debido al crecimiento de la población, la explotación irracional y la contaminación, las reservas del vital líquido comienzan a escasear. Para los inicios de la década del 90 la disponibilidad de agua dulce per cápita era de 9.000 m3 por año y según estimaciones, para el año 2025 la disponibilidad de agua dulce per cápita descenderá a 5.100 m3 por año [1].

Venezuela es un país de importantes recursos energéticos, tanto fósil como eólico y solar, por nombrar algunos. Además, se caracteriza por tener una gran diversidad geográfica, climática y

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ecológica y, por su ubicación en la cuenca amazónica, tiene una gran reserva hidrográfica; sin embargo, hay una serie de factores que contribuyen al deterioro de estas fuentes, tales como: el crecimiento poblacional (urbanización), la pérdida de calidad de los cuerpos de agua, la deficiencia en la gestión y conservación del recurso. Por estas razones, muchas poblaciones no tienen acceso a agua potable confiable, especialmente aquellas comunidades remotas que se encuentran cerca de la costa [1].

Esta problemática hace necesario el uso de tecnología capaz de abastecer a tales comunidades y he aquí la importancia de los procesos para desalinizar agua de mar. Entre los procesos de desalinización a gran escala, uno de los principios más utilizado es la ósmosis inversa. Proceso que demanda energía eléctrica para generar alta presión y así forzar el componente potable del agua salada a pasar por una membrana. Requiere de mano de obra calificada, consume grandes cantidades de energía y en general es energizado por costosas fuentes convencionales como el petróleo y la energía hidráulica (lo que representa altos costos de inversión) [1].

Además, el uso de fuentes convencionales como el petróleo, contribuye al incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero. Las legislaciones internacionales y regionales, con las que se busca reducir las emisiones, establecen mayores restricciones a dichas fuentes de generación [1].

Por otro lado, la industria de la desalinización, que pretende asegurar la disponibilidad futura de agua dulce, ocasiona efectos adversos en el medio natural [7].

Entre los principales impactos ambientales de las plantas desalinizadoras por ósmosis inversa se encuentran:

Efecto en el uso del suelo: las desalinizadoras se localizan cerca de la frágil línea de costa. El uso recreativo o turístico queda sustituido por un proceso industrial.

Impacto en los acuíferos: si la planta desalinizadora se construye en el interior para evitar interferir con el uso del litoral es necesaria la utilización de tuberías para conducir el agua de mar y la salmuera resultante. Las fugas de estas conducciones pueden suponer la entrada de sal en los acuíferos. Además, la perforación de pozos para obtener agua salobre puede suponer una intrusión marina en los acuíferos.

Impacto del ruido: las plantas desalinizadoras utilizan bombas de alta presión en el proceso y turbinas para recuperar la energía, lo que produce ruido.

Alto consumo energético: el alto consumo eléctrico tiene un efecto indirecto tanto en el medio ambiente localmente próximo a la planta como a escala internacional con su contribución al incremento de emisiones de gases con efecto invernadero.

Impacto en el medio marino: aunque las aguas vertidas contienen sales originarias del mar retornan al medio marino con mayor concentración, densidad, temperatura y la presencia potencial de productos químicos utilizados en el pre tratamiento. La instalación de las conducciones para la toma de agua y vertido de la salmuera puede ser en sí misma peligrosa. La instalación de estas tuberías puede ocasionar la re suspensión del sedimento

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y modificación de la dinámica costera, sofocando o sepultando a comunidades marinas sensibles a los cambios de sedimentación.

Impacto social: la disponibilidad de agua dulce en áreas con escasez permite el crecimiento de la población y nuevos usos del territorio. Se produce un desequilibrio entre la disponibilidad de agua y sus usos debido a la importación de actividades propias de zonas sin escasez de agua [7].

En Venezuela, el proceso para desalinización de agua de mar utilizado mayoritariamente es el proceso por ósmosis inversa. (Ver anexo No. 1).

Importancia de la solución:

El desarrollo sostenible es “el proceso de crecimiento económico en el que la tecnología, la explotación de los recursos y la organización social y política satisfacen las necesidades del presente sin comprometer las de las generaciones futuras”, (Medina, 2000). El reto principal del desarrollo sostenible, implica la necesidad de formar capacidades en la sociedad, para orientar el desarrollo sobre bases ecológicas, de diversidad cultural, equidad y participación social. Para ello, es necesario tener en cuenta los comportamientos y valores sociales, políticos, culturales y económicos, con relación a la cultura del agua. Todo esto deberá dar como resultado la identificación de herramientas para que las personas puedan producir y apropiarse de procedimientos, técnicas y conocimientos que permitan una mayor participación en cuestiones ambientales, decidir y definir las condiciones y calidad de vida no sólo de su generación sino también de las venideras [6].

Los procesos para desalinizar agua de mar, en particular por ósmosis inversa (el cual se halla actualmente en crecimiento de uso), evidentemente estarán cobrando peso conforme pase el tiempo, debido al mal uso de los recursos naturales y el inminente crecimiento poblacional [6].

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO A NIVEL CONCEPTUAL DE CONTEXTO

Objetivo del sistema:

El objetivo del Sistema para Desalinizar el Agua de Mar (SDAM) es: la desalinización del agua de mar para obtener agua dulce y potable, mediante un proceso de ósmosis inversa, alimentado con energía renovable no convencional, que sea autosustentable energéticamente y que no afecte las condiciones medioambientales del entorno.

Modelo conceptual de contexto:

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Los flujos implicados en el proceso son:

- Entradas:

Energía renovable: cuya principal característica de interés es la utilización, híbrida o de manera única, de aquellos tipos de energía renovable no convencional, tales como la solar, la eólica, la de biomasa, etc.; las cuales son autosustentables enérgicamente y no emiten gases con efecto invernadero hacia la atmósfera, como tampoco impactan negativamente el medio ambiente del entorno; puesto que las plantas desaladoras que utilizan el proceso de ósmosis inversa, sólo consumen energía eléctrica [1].

Agua de mar: el aspecto más importante es, además de su índice de salinidad, su sistema de captación, el cual debe ser tal que minimice su impacto ambiental en el entorno inmediato.

Utilización del territorio: en el caso de las desaladoras de nueva planta, su emplazamiento es un punto crítico, no sólo por sus aspectos técnicos y económicos, sino también, y muy especialmente, por sus posibles afecciones medioambientales, debido a su proximidad a la línea costera del área donde se instala la planta.

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Fig. 1. Modelo conceptual de contexto del SDAM

Utilización del territorio

Agua de mar

Energía renovable

Recuperador de energía

Infraestructuras

Salmuera

Agua producto

Calidad físico – química y biológica del agua producto productoproducto

SISTEMA PARA

DESALINIZAR

EL AGUA DE MAR

(SDAM)

- Salidas:

Agua producto: agua dulce y potable destinada a diversos usos, tales como: consumo humano, uso en industrias, uso agrícola, etc.; es decir, agua producto destinada al uso por parte de la sociedad en general. Tanto el personal técnico de la planta desaladora como los organismos competentes y los usuarios, evaluarán la calidad físico – química y biológica del agua producto (retroalimentación).

Salmuera: constituida por las aguas de rechazo que contienen sales originarias del mar, pero con mayor concentración, densidad, temperatura y la presencia potencial de productos químicos usados en el pre tratamiento. Parte de la salmuera obtenida, la cual posee energía cinética producto de la elevada presión ejercida en el proceso de ósmosis inversa, se utiliza para la recuperación de una parte de la energía que utiliza el sistema. Es importante seleccionar un área de vertido de las aguas de rechazo con la comunidad menos sensible y de menor valor ambiental. De la salmuera podrían obtenerse cristales de sales, valiosos en diversos procesos industriales.

Infraestructuras: la construcción de los edificios que albergan los elementos propios de desalación deben ser naves de escasa altura, que carezcan de cualquier tipo de emisión a la atmósfera de manera que no generen contaminación alguna al respecto, y que al edificarse aislados puedan absorber totalmente el ruido generado por los motores eléctricos asociados al proceso de ósmosis inversa; desde el punto de vista de su impacto visual y paisajístico, deben ser fácilmente integrables en su entorno [8].

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO A NIVEL CONCEPTUAL DE SUBSISTEMAS

Modelos conceptuales de los subsistemas:

o Subsistema de Pre tratamiento:

Objetivo: lograr que el agua de mar de alimentación alcance un nivel de condiciones físico químicas óptimas, para poder ser introducidas en membranas de ósmosis.

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Fig. 2. Modelo conceptual del subsistema de pre tratamiento

Características físico químicas del agua salina

Agua salina con condiciones físico químicas óptimas

Agentes químicos

Agua de mar de alimentación

SUBSISTEMA DE PRE TRATAMIENTO

Entradas:

Agua de mar de alimentación: como se mencionó anteriormente, el aspecto más importante es, en este caso, además de su índice de salinidad, su sistema de captación, para lo cual se requiere de la adopción de medidas correctoras adecuadas para la minimización de los impactos negativos sobre la flora, fauna, suelo o paisaje, referidas al sistema de conducciones del agua salina desde el mar hasta las instalaciones de la planta.

Agentes químicos: durante la fase de pre tratamiento, se hace uso de diferentes productos químicos que se le adicionan al agua salina, tales como: cloruro férrico (coagulante para formar agregados de partículas), hipoclorito de sodio (oxidante y desinfectante para eliminar la carga biológica) y ácido sulfúrico (para reducir el pH del agua); además del hexametafosfato sódico, usado para proteger depósitos y tuberías de la acción corrosiva del ácido sulfúrico.

Salidas:

Agua salina con condiciones físico químicas óptimas: cuya finalidad es la de evitar el deterioro de las membranas (las cuales son muy sensibles), utilizadas en el proceso de ósmosis inversa. Por tanto, necesariamente, deben de evaluarse las características físico químicas del agua salina, una vez finalizada la fase de pre tratamiento (retroalimentación).

o Subsistema de Bombeo:

Objetivo: proveer la presión de operación requerida para la realización de diversos procesos en el sistema.

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Fig. 3. Modelo conceptual del subsistema de bombeo

Presión de operación adecuada para el proceso correspondiente

Agua salina con la presión de operación requerida por el proceso correspondiente

en el flujo del sistema

Agua salina sin la presión de operación

requerida por el proceso

correspondiente en el flujo del sistema

Energía renovable

SUBSISTEMA DE BOMBEO

Entradas:

Energía renovable: como se mencionó antes, se han de utilizar fuentes de energía tales como la solar, la eólica, la de biomasa, etc.; las cuales son autosustentables enérgicamente y no emiten gases con efecto invernadero hacia la atmósfera, como tampoco impactan negativamente el medio ambiente del entorno; puesto que las plantas desaladoras que utilizan el proceso de ósmosis inversa, sólo consumen energía eléctrica.

Agua salina sin la presión de operación requerida por el proceso correspondiente en el flujo del sistema: la presión de operación del agua salina requerida en los diversos procesos del flujo del sistema, varía según las exigencias técnicas de cada uno de ellos, por lo que en algunos casos se requiere de una presión de operación baja y, en otros, de una presión de operación alta.

Salidas:

Agua salina con la presión de operación requerida por el proceso correspondiente en el flujo del sistema: diferentes procesos en el flujo del sistema requieren que el agua salina tenga una presión de operación específica para llevar a cabo, en forma adecuada, el mismo. En consecuencia, se debe medir, de forma precisa, la presión de operación del agua salina conducida hacia el proceso en cuestión, antes del inicio del mismo (retroalimentación).

o Subsistema de Ósmosis Inversa:

Objetivo: separar el agua y las sales que se hallan en la solución salina.

Entradas:

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Índice de salinidad del agua

Agua salina con condiciones físico

químicas óptimas, a alta presión de

operación Salmuera

Agua producto

SUBSISTEMA DE ÓSMOSIS INVERSA

Fig. 4. Modelo conceptual del subsistema de ósmosis inversa

Agua salina con condiciones físico químicas óptimas, a alta presión: el agua salina con turbidez y contenido de materias en suspensión muy bajo, una vez finalizada la fase de pre tratamiento, es llevada al ensamblaje de membranas, a alta presión de operación, para el inicio del proceso de ósmosis inversa.

Salidas:

Agua producto: en términos generales, a partir del agua de alimentación se obtiene entre un 40% y un 45% de agua producto; en fechas más recientes el desarrollo tecnológico permite la obtención de agua dulce (contenido en sales inferior a 500 ppm) a partir de agua de mar (contenido en sales del orden de 35.000 ppm) [6]. Por ello, la medición del índice de salinidad del agua producto indica si ésta se ajusta a los parámetros deseados (retroalimentación).

Salmuera: como ya se mencionó, la salmuera está constituida por las aguas de rechazo que contienen sales originarias del mar, pero con mayor concentración, densidad, temperatura y la presencia potencial de productos químicos usados en el pre tratamiento. Parte de la salmuera obtenida, la cual posee energía cinética producto de la elevada presión ejercida en el proceso de ósmosis inversa, se utiliza para la recuperación de una parte de la energía que utiliza el sistema. Es importante seleccionar un área de vertido de las aguas de rechazo con la comunidad menos sensible y de menor valor ambiental [6]. De la salmuera podrían obtenerse cristales de sales, valiosos en diversos procesos industriales.

o Subsistema de Pos tratamiento:

Objetivo: potabilizar y mineralizar el agua producto (agua dulce), con la finalidad de hacerla apta para el consumo humano.

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Características químicas del agua producto

Agua producto potabilizada y mineralizada

Agua producto sin potabilizar ni mineralizar SUBSISTEMA DE POS

TRATAMIENTO

Fig. 5. Modelo conceptual del subsistema de pos tratamiento

Entradas:

Agua producto sin potabilizar ni mineralizar: el agua producto no es más que agua dulce (contenido en sales inferior a 500 ppm), la cual no ha sido tratada aun para el consumo humano.

Salidas:

Agua producto potabilizada y mineralizada: en el depósito de almacenaje, al agua producto se le añade una base (hipoclorito sódico) que estabiliza su pH en torno a 7 y, además, gracias a sus propiedades actúa como desinfectante, convirtiéndola así en agua apta para su uso o consumo. Asimismo, de ser necesario, se le añaden minerales de modo que mejore su calidad para el consumo humano, según las normas sanitarias vigentes. Por tanto, es indispensable evaluar las características químicas del agua resultante del pos tratamiento de manera de confirmar su calidad física, química y biológica, para su uso o consumo (retroalimentación).

o Subsistema de Recuperación de Energía:

Objetivo: disminuir el consumo energético.

Entradas:

Salmuera, con presión de trabajo residual: cuando se trata de plantas medianas o grandes, se hace pasar el agua de rechazo (salmuera) por un sistema de turbinas donde se aprovecha su energía residual (o presión).

Salidas:

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Agua de rechazo

Energía eléctricaSalmuera, con presión de trabajo

residualSUBSISTEMA DE

RECUPERACIÓN DE ENERGÍA

Fig. 6. Modelo conceptual del subsistema de recuperación de energía

Energía eléctrica: el sistema de turbinas aludido en el párrafo anterior, tiene como finalidad producir energía eléctrica, que se utilizará en el SDAM.

Agua de rechazo: entre un 55% y un 60% del agua salina impulsada pasa a convertirse en salmuera, que es el agua con alta concentración de sales que será nuevamente enviada al mar (a través de conducciones submarinas, por gravedad), u otra área de disposición. El efecto negativo de la salmuera se circunscribe a que, en el ámbito hipersalino que rodea el punto de vertido, determinadas especies que no soportan altas salinidades pueden desaparecer. Por lo tanto, deben favorecerse medidas que propicien la dilución rápida de la salmuera [8]. Como se señaló anteriormente, los cristales de las sales tienen amplio uso en otras industrias, por lo que podría considerarse su obtención y así evitar su vertido.

o Interacciones Entre los Subsistemas: (ver Fig. No. 7)

Entre los subsistemas de pre tratamiento y de bombeo:

El subsistema de bombeo suministra la succión y presión requeridas para los procesos de:

Captación del agua marina bruta, mediante el bombeo desde las tuberías de conducción hasta la planta desaladora.

Impulsar el agua salina, a baja presión, a través de un conjunto de filtros de doble capa.

Impulsar el agua salina con una presión mayor a la anterior, a través de los filtros multicapa.

Impulsar el agua salina a través de los filtros de cartucho.

Entre los subsistemas de bombeo y de ósmosis inversa:

Una o más bombas de alta presión, impulsan el agua salina hacia el ensamblaje de membranas.

Entre los subsistemas de ósmosis inversa y de pos tratamiento:

El agua producto, resultante del proceso de ósmosis inversa, se potabiliza mediante la adición de una base y de minerales.

Entre los subsistemas de recuperación de energía y de bombeo:

El subsistema de recuperación de energía, suministra parte de la energía eléctrica que requiere el subsistema de bombeo para su funcionamiento.

Entre los subsistemas de ósmosis inversa y de recuperación de energía:

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El agua de rechazo (salmuera), como subproducto del fenómeno de ósmosis inversa y, aprovechando su energía cinética (presión residual), pone en movimiento el complejo de turbinas que produce energía eléctrica a usar en el subsistema de bombeo.

Entre los subsistemas de pre tratamiento y de ósmosis inversa:

El subsistema de pre tratamiento entrega agua salina, con turbidez y contenido de materias en suspensión muy bajo, al subsistema de ósmosis inversa, lo cual evita el daño de las membranas sensibles que constituyen el ensamblaje de éste último.

Entre los subsistemas de pre tratamiento, de bombeo, de pos tratamiento y de recuperación de energía, y el medio ambiente del SDAM:

La entrada al subsistema de pre tratamiento, agua de mar de alimentación, constituye a su vez una entrada del SDAM.

Asimismo, la energía renovable, entrada del SDAM, también lo es del subsistema de bombeo.

La salida del subsistema de pos tratamiento, agua producto potabilizada y mineralizada, también lo es del SDAM.

La salida del subsistema de recuperación de energía, agua de rechazo, constituye también una de las salidas del SDAM.

11

Agu

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entació

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DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO A NIVEL DE IMPLANTACIÓN

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Fig. 7. M

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Captación

del

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Modelos de implantación del sistema:

o Subsistema de Pre tratamiento (SDPRT):

Proceso de captación del agua marina bruta:

Para el proceso de captación del agua marina bruta, se emplean dos subprocesos:

En el primero, se utilizan tuberías que conducen el agua hasta la costa o el lugar de emplazamiento de las instalaciones y en el cual se requiere de la adopción de medidas correctoras adecuadas para la minimización de los impactos negativos sobre el medio ambiente (paisaje, flora, fauna, suelo), como consecuencia de la implantación de actividades humanas [8].

En el segundo, una estación de bombeo impulsa el agua de mar a la planta desaladora, alimentada energéticamente por una fuente renovable; por lo cual aquí se tiene una interacción con el subsistema de bombeo.

Proceso de decantación:

Antes del tratamiento específico de las sales, se realiza un tratamiento global en el que se incluyen distintos procesos físicos y químicos. Lo primero es añadir al agua bruta un coagulante (cloruro férrico) para formar agregados de partículas y propiciar su precipitación en el decantador al que se envía esta agua.

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Proceso de captación del agua marina

bruta

Proceso de

decantación

Proceso de

filtración (I)

Proceso de filtración

(II)

Proceso de filtración

(III)

Proceso de estabilización

del pH

SDPRT

Cloruro férrico

Agua de mar de

alimentación

Hipoclorito de sodio

Ácido sulfúrico

Agua salina, con turbidez y contenido de materias en

suspensión

muy bajo

Fig. 8. Modelo de implantación del SDPRT

Proceso de filtración I:

Tras el proceso de la decantación se procede a la desinfección, para eliminar así la carga biológica, ésta puede realizarse de distintas formas; la cloración (mediante adición de hipoclorito de sodio), es el método más empleado, dado que el cloro es un poderoso oxidante y desinfectante, además de que es barato y fácil de controlar, aunque aporta un sabor desagradable al agua.

Después del tratamiento de desinfección, el líquido, con una baja presión, pasa a través de un conjunto de filtros de doble capa (generalmente de arena y/o carbón natural), tras lo cual la mayor parte de la materia en suspensión es retenida, obteniéndose un filtrado aproximado de 15 micras (micrómetros). El agua obtenida pasará a un tanque regulador que dosificará el caudal para el siguiente filtrado.

Proceso de filtración II:

Se realiza una segunda etapa de filtración, en la que el agua es impulsada con una presión mayor a través de filtros multicapa (también de arena y/o carbón natural), los cuales aumentan la calidad de filtrado hasta partículas inferiores a 10 micras.

Proceso de filtración III:

Como elemento final de seguridad el agua debe de pasar aún por filtros de cartucho, primero por unos de 15 micras y luego por otros de 10 micras.

Proceso de estabilización del pH:

Tras este filtrado el agua, se declora (ya que el pH se encuentra alrededor de 8 y debe reducirse a un pH<7) mediante la adición de ácido sulfúrico (debido a la corrosividad y peligrosidad de este ácido, tanto el depósito donde es almacenado, como las tuberías que lo conducen, están recubiertos por una película de hexametafosfato sódico para evitar posibles escapes), pues el agua debe poseer unas condiciones físico químicas óptimas para ser introducidas en el ensamblaje de membranas de ósmosis, ya que éstas son muy sensibles.

Con este procedimiento las aguas ya deben tener un Índice de Densidad Silt (SDI), medida del potencial de ensuciamiento de sólidos suspendidos, igual a 3, con lo que se evita que el ensamblaje de membranas de ósmosis se dañe.

o Subsistema de Bombeo (SDB):

14

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Proceso de generación de energía eléctrica:

Como se mencionó anteriormente, el SDAM y, en particular, el SDB, sólo utilizan energía eléctrica para la realización de sus diferentes procesos y subprocesos. Por ello, con la finalidad de minimizar el impacto ambiental negativo del sistema en estudio, es necesario el uso de energía renovable no convencional (eólica, solar, biomasa, etc.) para así evitar la emisión de partículas y gases con efecto invernadero a la atmósfera. Aunque en general se considera a la energía hidráulica, como una fuente de energía que impacta negativamente al entorno, este no es el caso, puesto que se utiliza la presión residual del agua de rechazo para mover un conjunto de turbinas y generar parte de la energía requerida por el proceso de bombeo. La particularidad del sistema de desalación con sistema de osmosis inversa es que requiere de un suministro constante de energía para evitar la degradación de sus membranas. Por este motivo los sistemas híbridos con base en las energías renovables son la clave para el éxito de este tipo de plantas [4].

Proceso de bombeo:

Éste simplemente proporciona la presión de operación requerida por cada uno de los procesos en el flujo del SDAM.

o Subsistema de Ósmosis Inversa (SDOI):

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SDB

Fig. 9. Modelo de implantación del SDB

Proceso de generación de

energía eléctrica

Proceso de bombeo

Energía eléctrica

Energía renovable no convencional

En esta etapa, una o más bombas de alta presión (50 – 80 atm) impulsan el agua hacia las membranas que producirán, por el fenómeno de ósmosis inversa, las aguas resultantes de este proceso. En términos generales, a partir del agua de alimentación se obtiene entre un 40% y un 45% de agua producto. Por otro lado, entre un 55% y un 60% del agua impulsada pasa a convertirse en un fluido hipersalino o salmuera, que es el agua con alta concentración de sales que será nuevamente enviada al mar (a través de un emisario submarino por gravedad), u otra área de disposición. Hay que recalcar que el agua salina en las actuales plantas desaladoras, puede pasar por una segunda etapa de ósmosis inversa [4].

El proceso de ósmosis inversa se basa en las propiedades de las membranas semipermeables de dejar pasar con más facilidad el agua dulce que la salada, creándose así una diferencia de potencial hidráulico entre esos dos líquidos cuando cada uno se sitúa a un lado de la membrana. Aumentando convenientemente la presión en el lado del agua salada se puede hacer pasar al compartimento menos salino, dejando atrás parte de las sales. Las membranas pierden permeabilidad si el agua original lleva un exceso de sílice, hierro o materia orgánica. El agua de alimentación debe tener una turbidez y contenido de materias en suspensión muy bajo. Típicamente, una membrana de ósmosis inversa procesa un agua de mar de 36.000 ppm de sólidos disueltos totales, SDT, y la convierte en agua dulce con una salinidad inferior a 50 ppm SDT [2].

La principal característica de la salmuera es su exceso de salinidad con respecto al agua natural de mar (casi el doble en los procesos de osmosis inversa) y, consecuentemente, su mayor densidad [9].

En relación con su composición química, la salmuera no se considera un contaminante, dado que, en principio, sus componentes son los mismos que los del agua de mar, pero en mayor concentración. Entre los aditivos químicos más empleados en las plantas de osmosis inversa, destacan: hipoclorito sódico comercial (para la eliminación contaminación bacteriológica); bisulfito o metasulfito sódico (para la eliminación de oxidantes); derivados de polifosfatos (hexametafosfato sódico) o poliacrilatos (anti-incrustantes para evitar la precipitación de sales en la membrana); ácido sulfúrico

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Fig. 10. Modelo de implantación del SDOI

Agua salina a alta presión de operación

Salmuera

Agua producto

SDOI

Proceso de ósmosis inversa en el ensamblaje de membranas

(reducción de pH); y cloruro férrico (como coagulante). Estos aditivos se encuentran a nivel de trazas y en la práctica son ignorados [9].

Con cierta frecuencia se realizan en planta operaciones extraordinarias de limpieza de membranas y filtros, que generan un efluente de rechazo, aparte de la salmuera, con altas concentraciones de sólidos en suspensión, así como anti-incrustantes y detergentes. En la actualidad, este efluente se somete a un tratamiento de depuración independiente o se vierte escalonadamente y diluido en la salmuera, por lo que no implica una contaminación adicional significativa. Por su propia naturaleza, la salmuera no presenta contaminación biológica [9].

o Subsistema de Pos Tratamiento (SDPST):

El agua resultante del proceso de ósmosis inversa, pasa a un depósito de almacenaje, donde de ser necesario, se la añaden minerales de modo que mejore su calidad para el consumo humano (en un proceso anterior, su pH ya fue estabilizado), según las normas sanitarias vigentes [4].

o Subsistema de Recuperación de Energía (SDRE):

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Fig. 11. Modelo de implantación del SDPST

Agua producto

Agua producto mineralizada

SDPST

Vertido de minerales en el

tanque de depósito o

almacenamiento del agua producto

Minerales

SDRE

Proceso de generación de energía

eléctrica en el sistema de

turbinas

Agua de rechazo (o salmuera) con presión residual

Energía eléctrica

Fig. 12. Modelo de implantación del SDRE

Cuando se trata de plantas medianas o grandes se hace pasar esta agua de rechazo (o salmuera) por un sistema de turbinas donde se aprovecha su energía residual (presión), disminuyendo así el consumo energético requerido por el sistema global.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] César Ernesto Cárdenas Rodríguez (2012). Implantación de prototipo de planta desalinizadora solar por humidificación multi-efecto. Universidad Simón Bolívar. Sartenejas. Venezuela.

[2] Felipe I. Arreguín Cortés y Alejandra Martín Domínguez (2000). Desalinización del agua. México.

[3] Felipe Correa Díaz (2008). El impacto social y económico de la desalación de agua de mar. UNAM. México.

[4] Guido Soto Álvarez y Manuel Soto Benavides (2013). Desalación de agua de mar mediante sistema Osmosis Inversa y Energía Fotovoltaica para provisión de agua potable en Isla Damas, Región de Coquimbo. Chile.

[5] Jesús Alberto Núñez da Silva (2006). Diseño conceptual de una planta portátil de desalinización de agua de mar con energía alterna. Universidad Simón Bolívar. Sartenejas. Venezuela.

[6] Jorge Lechuga A. et al. / Ingeniería 11-3 (2007). Análisis de los procesos para desalinización de agua de mar aplicando la inteligencia competitiva y tecnológica.

[7] José A. Ibañez Mengual. Desalación de Aguas: Aspectos tecnológicos, medioambientales, jurídicos y económicos. Prof. José A. Ibañez Mengual (Coordinador) 645 pp., editado por Instituto Euromediterráneo del Agua, Carretera de Monteagudo, Km 3, 30160 Murcia, España. ISBN 978-84-936326-6-3.

[8] Juan J. Martínez de la Vallina (2008). Impacto ambiental de la desalación. España.

[9] Pilar Palomar Herrero (2008). Desalinización de agua marina en España: Aspectos a considerar en el diseño del sistema de vertido para protección del medio marino. España.

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ANEXO 1

9/2/2016 Correo del Orinoco » Anunció el presidente Nicolás Maduro|Venezuela contará con las “más moderna tecnología de plantas desalinizadoras” » Printhttp://www.correodelorinoco.gob.ve/economia/venezuelacontaramasmodernatecnologiaplantasdesalinizadoras/print/ 1/2Correo del Orinoco http://www.correodelorinoco.gob.ve Anunció el presidente Nicolás Maduro|Venezuela contará con las“más moderna tecnología de plantas desalinizadoras”Publicado el 19 abril, 2015 en Ciencia y Tecnología, Economía, Inicio, Sociedad, Venezuela

Venezuela contará con las “más moderna tecnología” de plantas desalinizadoras. Así anunció el presidente de la República, Nicolás Maduro, durante un acto en el estado en Vargas en el que hizo la entrega de la vivienda número 700 mil.“Los recursos los tenemos, así que no hay forma que se retarde nada, pronto empecemos ainstalar plantas medianas y grandes en toda la costa venezolana”, ordenó.En el evento, funcionarios del gobierno Bolivariano y representantes de empresas chinas para llevar a cabo el proyecto de plantas de desalinización firmaron un “acta de Compromiso para trabajar en estudios conjuntos e instalar la más moderna tecnología china y del mundo”, tal como acotó el mandatario nacional.Asimismo, puntualizó que las primeras plantas llegarán a los estados Falcón, Nueva Esparta y Vargas. Además, resaltó que el compromiso con las empresas chinas apunta también a latransferencia tecnológica.T/ Oswaldo GaletF/ Archivo

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Con Información de Correo del Orinoco

Se instalarán cuatro plantas desalinizadoras de agua como parte de convenios con China

Publicado el 30 de sep de 2015 4:28 pm |

 

Foto: Prensa Triunfando con el Gobernador / Archivo

(Caracas, 30 de septiembre. Nota de prensa) – Próximamente comenzará la instalación de una planta desalinizadora en la Península de

Macanao, ubicada en el oeste del estado Nueva Esparta (Extremo noreste, insular) , anunció hoy el gobernador de la entidad,

Carlos Mata Figueroa.

– Mejorarán la Planta Desalinizadora del CRP para que produzca 600 litros de agua por segundo“En tres semanas arrancan con todos los hierros los trabajos de construcción de la planta desalinizadora, potabilizadora y de hielo en

Robledal, gracias al convenio suscrito con la República Popular China, con el cual se garantiza el servicio diario del agua en el municipio

Península de Macanao, lo que a su vez permitirá mejorar el flujo en toda la entidad”, precisó.

Durante la primera edición de su nuevo programa de radio Llegó la hora, en Radio Mundial Margarita , indicó que el proyecto

beneficiará a toda la región, y explicó que el flujo de agua pasará de 35 a 100 litros por segundo.

“Los chinos aseguran que antes que termine el año 2016, entre octubre y noviembre, debo estar abriendo la llave que definitivamente enviará

a diario agua a las familias de la referida zona. Tal acción permitirá mejorar su distribución en el resto de las jurisdicciones de Nueva Esparta”,

destacó.

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Además, en el noroccidental y costero estado Falcón serán instaladas tres plantas desalinizadoras de agua , anunció el

ministro de Ecosocialismo y Agua, Guillermo Barreto, tras finalizar una inspección aérea realizada a los embalses de la entidad, en compañía

de la gobernadora Stella Lugo.

Desde el salón de reuniones de la Gobernación de Falcón, en Coro, explicó que han evaluado proyectos para mejorar la condición hídrica en

el estado, que fue declarado en emergencia hace 60 días por la aguda problemática que atraviesa en el suministro de agua potable, por lo

que se determinó priorizar la instalación de estas plantas.

La primera planta desalinizadora, comprada a China como parte de los convenios bilaterales con la nación asiática , se instalará

en el municipio Los Taques, en la Península de Paraguaná, y estiman poder activarla en un lapso de un año.

“Hay una sequía particularmente fuerte en la región occidental, Lara- Zulia y Falcón. Estamos tomando las medidas. Los cambios climáticos

están causando estragos y todas estas obras tienen que ver con garantizar a futuro el suministro de agua potable”, explicó.

Detalló que fue seleccionada la empresa que ejecutará el proyecto, que contempla la aplicación de una tecnología intercambiable con otras plantas desalinizadoras, para facilitar la flexibilidad necesaria a la hora de realizar mantenimientos

permanentes, sin dependencia tecnológica.

El ministro Barreto puntualizó que otras dos plantas serán activadas en la zona, una en el municipio Falcón, también en la Península de

Paraguaná y la otra en la costa oriental del estado Falcón.

Este grupo se suma a la planta desalinizadora que construye el Complejo Refinador Paraguaná, en el municipio Carirubana, y que

aportará 800 litros de agua por segundo al sistema hídrico falconiano a partir de octubre de este año, cuando se espera sea activada.

“Estamos trabajando con mucha intensidad, para este año esperamos que se noten algunos de los efectos de las obras que hemos venido

adelantado en Falcón”, sentenció.

Barreto exhortó a la colectividad a hacer uso racional y consciente del recurso, priorizando su uso a la higiene, salud y el riego

del sector agroalimentario.

“Es el uso con la relación responsable y consciente que debemos tener con la naturaleza. No usemos el agua para cosas superfluas”,

exhortó.

El Gobierno nacional suscribió en abril pasado convenios con seis empresas chinas para el establecimiento de plantas

desalinizadoras de agua en el país.

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