tratamiento de aguas por osmosis inversa

8/14/2019 Tratamiento de Aguas Por Osmosis Inversa

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TRATAMIENTO DE

AGUAS POROSMOSIS INVERSA


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INTEGRANTESAnthony Crdenas Crdenas 099209EJulio Zapata Albujar 083030KJose Ybaez Tuesta 081018CNieves Rocio Ticona Catalan 072950GGuisella Condori Apaza 081035EPaul Samir Rojas Quisoe 099009HLuz Guerrero Lazo 053038CJose Carranza Camino 089013K


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INTRODUCCIONEl objetivo de la osmosis inversa es obtener aguapurificada partiendo de un caudal de agua que estrelativamente impura o salada. Esto se logra separarde este caudal de agua contaminada con sales, uncaudal menor de agua pura.Conceptos bsicos para la purificacin de agua pormedio de osmosis inversa: La tecnologa del proceso

de osmosis inversa es bien conocida por suefectividad para reducir el total de slidos disueltos ytambin contaminantes inicos especficos.


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La figura 2 ilustra un esquema de un sistema de Osmosis Inversa.Una bomba de alta presin provee la energa para que el agua pasea travs de la membrana y que contiene la mayora de las sales y

otros contaminantes salen del sistema como "concentrado".


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ANTECEDENTESResea histrica deldescubrimiento de la osmosis.

El descubrimiento de lasmosis en membranassemipermeables fue realizadopor Henri Dutrochet (1776-1847), considerado como unode los grandes fisilogos delsiglo XIX, quien tambin tienerelacin con las primerasobservaciones que condujeronal descubrimiento de lafotosntesis

Los equipos de smosis inversa industriales se utilizan para eltratamiento de aguas con alto contenido en sales


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La smosis inversa es un proceso fsico en el cual se hace pasar el agua atravs de una membrana semipermeable desde una solucin ms concentradaa una solucin menos concentrada, mediante la aplicacin de presin con elobjetivo de filtrar pequeas partculas, metales pesados, sustancias txicas,microorganismos, exceso de sales, etc.

Prin cip ales reas de apli cac in d e lo sprocesos de osm osis inversa

La mayora de las aplicaciones de la smosis vienen de la capacidad deseparar solutos en disolucin de forma activa mediante smosis inversa

utilizando membranas semipermeables.


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DesalacinMediante este procedimientoes posible obtener aguadesalinizada (menos de5.000 microsiemens /cm

de conductividad elctrica )partiendo de una fuente deagua salobre, agua de mar,que en condiciones normalespuede tener entre 20.000 y55.000 microsiemens/cm deconductividad.
http://es.wikipedia.org/wiki/Siemens_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductividad_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Siemens_(unidad)


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Uso como Agua potableCada vez es ms frecuente el uso de la desalinizacin paraproducir agua para consumo humano , y la tendencia probablementecontinuar conforme aumenta la escasez de agua a causa de laspresiones que produce el crecimiento demogrfico , lasobreexplotacin de los recursos hdricos y la contaminacin de

otras fuentes de agua.
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_para_consumo_humanohttp://es.wikipedia.org/wiki/Crecimiento_demogr%C3%A1ficohttp://es.wikipedia.org/wiki/Recursos_h%C3%ADdricoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Recursos_h%C3%ADdricoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Crecimiento_demogr%C3%A1ficohttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua_para_consumo_humano


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MARCOTERICO


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Definicin de Osmosis Inversa

Proceso mediante elcual se revierte el

flujo de molculasde agua a travs dela membranasemipermeable,como resultado deaplicar presin a lasolucin de mayorconcentracin.


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Flujos en una seccin deOsmosis Inversa.

(1) Alimentacin 100 %(2) Producto 35 % ~ 85%(3) Rechazo 65 % ~ 15 %

( 1 )

( 2 )

( 3 )


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Reduciendo Contaminantesmediante Osmosis InversaEl tratamiento por Osmosis Inversa reduce laconcentracin de slidos totales disueltosincluyendo una variedad de iones , metales ypartculas muy chicas en suspensin como losasbestos . La osmosis inversa tambin remuevecontaminantes orgnicos, algunos detergentesy pesticidas especficos.

La osmosis inversa es un mtodo efectivo parareducir la concentracin de slidos totalesdisueltos y muchas impurezas del agua.


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Iones y Metales Compuestos Orgnicos

Arsnico Bario Bicarbonato Cadmio Calcio Carbonato Cloruro Cromo Cobre Fluoruro Hierro Plomo Magnesio Mercurio Nitrato Potasio Radio Selenio Sodio

Sulfato

Benceno Tetracloruro deCarbono Diclorobenceno Tolueno Tricloroetileno

Partculas y microorganismos PesticidasAsbestos Cysts (protozoos) Bacterias Hongos

1, 2, 4- triclorobenceno 2.4-D Atrazina Endrin Heptachlor Lindane Pentaclorofenol

Tabla I. Lista abreviada de compuestos qumicos, partculas ymicroorganismos retenidos por purificadores de agua a basede Osmosis Inversa


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Proceso de la Osmosis Inversa

Este proceso ocurre en nuestras clulas, en lasclulas de las plantas y de todos los

organismos. A modo ilustrativo se representa enla Figura 1 una pecera con agua, la cual estaseparada en dos partes por una lmina muyfinita (membrana ), la cual tiene muchsimosporos de un tamao extremadamentepequeo. Las molculas de agua puedenpasar a travs de los poros de la membranapero las partculas que se encuentren en elagua no son lo suficientemente chicas parahacerlo, entonces quedan atrapadas de unlado de la pecera y no pueden pasar al otro.


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Una solucin, es una mezcla homogneade varios componentes, por ejemplo unasolucin podra ser agua con sal o aguacon azcar (otro ejemplo seria el aguade mar, ya que es una solucin de aguay de varios tipos de sales).

En el ejemplo de la figura I, la solucin (elliquido que llena la pecera) podra ser

agua con sal; el cloruro de sodio (nombrequmico de la sal comn) estararepresentado como las partculas que noatraviesan la membrana.


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Figura 1. Una pecera con dos compartimientos queestn separados por una membrana


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En el proceso de Osmosis Inversa, se aplica una presin a la

solucin concentrada y de esta forma no solo se impide queocurra la osmosis, sino que se invierte el proceso (de ah elnombre).

Con la suficiente presin, se obtiene agua pura que es comoexprimida a travs de la membrana desde el ladoconcentrado al lado diluido (al revs que en la osmosis). Lassales disueltas en agua, que se encuentran como iones , sonrepelidas por la membrana. El agua purificada se almacenaen un tanque y las impurezas retenidas se descartan en unflujo de agua y no se acumulan como en los filtrostradicionales ( Figura 2).

Las membranas de Osmosis Inversa pueden retenercompuestos de 0.0001 a 0.1 micrones (millones de vecesmas chicos que la pestaa de una persona).


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Figura 2.Proceso de smosis Inversa


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Tendencias mundiales delproceso de la osmosis inversaLas enormes reservas de agua de mar y aguas salobres dedistintas procedencias, al mismo tiempo que lasdificultades existentes ya en muchos pases ante laescasez de agua dulce, han obligado a tomar enconsideracin las posibilidades de su tratamientoeconmico, y actualmente existe una corriente de interspor la realizacin de estudiosy proyectos relativos al empleo de distintas tecnologas dedesalinizacin.

La desalinizacin, tambin conocida como desalacin, esel proceso por el cual el agua de mar, que contiene35000 partes por milln (ppm), y las aguas salobres, quecontienen de 5000 a 10000 ppm, se convierten en aguaapta para el consumo del hombre, usos domsticos yutilizacin industrial.


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VENTAJAS DESVENTAJASAlta eficiencia. Requiere de pre-tratamiento,

dependiendo del caso.Genera aguas de altacalidad, incluso aguasdestiladas.

Requiere de gran consumo deenerga.

Es capaz de remover todotipo de contaminante.

Genera entre un 30 y 60 % derechazo (lavado de la membrana)segn el agua tratada que debendisponerse o tratarse.

Puede tratar grandes

volmenes de agua.

No son eficientes para el

tratamiento de aguas con elevadocontenido de elementos.Bajos costos de operacin. A pequeas escalas puede resultar

ms cara que a mayores escalas(economa de escalas).


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Principio de la Osmosis InversaEl solvente pasa espontneamente de unasolucin menos concentrada a otra msconcentrada a travs de una membrana

semipermeable, pero al aplicar una presinmayor que la presin osmtica a la solucinms concentrada, el solvente comenzara afluir en el sentido inverso, el flujo delsolvente depende de:

Presin aplicadaPresin Osmtica aparenterea de la membrana presurizada


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Componentes de la osmosis inversa

Membrana Semi-permeable.

Tubos de Presin conteniendo la membrana.

Bomba generadora presin.

Vlvulas reguladoras de control.

Contenedores del permeado.


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Caractersticas de la osmosis inversa

Permite remover la mayora de los slidos (inorgnicosu orgnicos) disueltos en el agua (99%).

Remueve los materiales suspendidos y micro-organismos.

Proceso de purificacin de forma continua.

Tecnologa simple, que no requiere de muchomantenimiento.

Es modular y necesita poco espacio, de acuerdo a loscaudales deseados. .


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MEMBRANAS DE LAOSMOSIS INVERSA


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MENBRANAS DE LA OSMOSISINVERSA


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PROCESOS CON MENBRANASBajos requerimientos de energa, puesto que no involucrancambio de fase en funcin de la temperatura.

Proceso en continuo, lo cual permite un control automtico yuna operacin estable.

Bajos costos de mantenimientos, puesto que el sistema tieneun mnimo de partes mviles y es fcil de operar y mantener.Son mas rpidos y econmicos que las tcnicas quetradicionalmente se haban venido aplicando.

Es fcil realizar el cambio de escala, y no es necesario agregarnuevos componentes para llevar a cabo la separacin, hechosque la hacen una tecnologa atractiva, que tiene un crecimientogrande en su ejemplo.


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TECNICAS CON MENBRANA CUYAFUERZA IMPULSADORA ES LAPRESION


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TIPOS DE MENBRANAESTRUCTURA ASIMETRICAS Y SIMETRICAS

NATURALEZA INTEGRALES Y COMPUESTAS

DE CAPA FINA

FORMA PLANAS, TUBULARES

Y DE FIBRA HUECA

COMPOSICION

QUIMICA

BIOLOGICAS Y SINTETICAS

CARGA

SUPERFICIAL

NEUTRAS, CATONICAS Y

ANIONICAS

MORFOLOGIA DE

LA SUPERFICIE

LISAS Y RUGOSAS

PRESION DE

TRABAJO

MUY BAJA, BAJA,

MEDIA Y ALTA

CLASIFICACION DE LAS MENBRANAS


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VENTAJASMenos costo que otras tecnologas que tienen objetivossimilares.Alta selectividad.Diseo a menudo simple.Trabajan en continuo y en condiciones poco forzadas.Fcil cambio de escala.Flexibilidad para ser ajustada a diferentes procesos y fcil deser combinada en procesos hdricos. Lo ms importante es quepuede ser combinada con un proceso tradicional, puesto que

hay procesos que no son suficientemente eficaces, pero altrabajar conjuntamente con membranas pueden dar muybuenos resultados.Se considera como una de las mejores tecnologasmedioambientales disponibles por su gran selectividad paraefluentes.


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DESVENTAJASPolarizacin de la concentracin.

Ensuciamiento de las Membranas.

Bajo tiempo de vida de las membranas.


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PROCESO DE PRE-TRATAMIENTOQUE ANTECEDE EL PROCESO DE

LA OSMOSIS INVERSA

Capitulo II


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Dnde:(1). Tanque de almacenamiento de Agua.(2). Filtro de arena.(3). Filtro de carbn activado.(4). Salmuera.(5). Suavizador.

FILTROS DEL PRE


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FILTROS DEL PRE-TRATAMIENTO

Generalmente el proceso de osmosisinversa va acompaado de un pretratamiento que tiene como objetivofiltrar el solvente antes de entrar alproceso de osmosis inversa

con el fin de lograr obtener losmejores resultados posibles y

garantizar el mejorfuncionamiento de las

membranas semipermeables

d ll l l


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Pre tratamiento antes de llegar al laosmosis inversa con el fin de mejoresresultados: ejemplo


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los principales filtros de pre-tratamiento son:filtros de sedimentos

Los sedimentos soncualquier partcula quepuede ser transportadapor un fluido y que sedeposita como unacapa de partculasslidas en fondo del

agua o lquido


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Filtro de arena.

Filtro de arenay en ellos loscontaminantesestancados enellos,permitiendo elpaso nico deel agua


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Son muy efectivos para retener sustancias orgnicas,pues pueden filtrar a travs de todo el espesor de arena,acumulando grandes cantidades de contaminantesantes de que sea necesaria su limpieza .


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El agua sin tratar contiene normalmenteslidos en suspensin. Los cuales sonindeseables o perjudiciales para uso enaplicaciones industriales o domsticas.Los filtros de arena a presin eliminan laspartculas finas y la materia coloidal

coagulada previamente.


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El carbn activado es un material natural quecon millones de agujeros microscpicos queatrae, captura y rompe molculas decontaminantes presentes.Es tratado con cidos para obtener una mayorporosidadSe disea normalmente pararemover cloro, sabores, olores y

dems qumicos orgnicos.

l d


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Algunas de susaplicaciones son:

Remocin de olores, sabores, cloro residual ymateria orgnica de aguas de procesoscuando estas lo requieran.

Preparacin de aguas libres de cloro,sinsabores e inodoras para uso en las industriasde bebidas gaseosas y productos alimenticios.Remocin de cloro y materia orgnica deaguas de alimentacin para equipos dedesmineralizacin.Tratamiento final de aguas negras y aguas dedesechos industriales, para remover materiaorgnica y olores


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Suavizador. Tambin llamado descalcificadora o ablandador de agua,es un aparato que por medios mecnicos, qumicos y/oelectrnicos tratan el agua para evitar, minimizar o reducir,los contenidos de sales minerales y sus incrustaciones en lastuberas y depsitos de agua potable.


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Las aplicaciones tpicas deestos equipos son:

Suavizacin de aguas de reposicin yalimento para calderasSuavizacin de aguas de procesoespecialmente las usadas en equipos paratransferencia de calorSuavizacin de aguas usadas en la industriade bebidas y productos alimenticios.Suavizacin de aguas para municipalidades,cuando esta se justifique econmicamente.


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OBJETIVOS

Observar el modo de disear un

sistema de planta de osmosisinversa, incluyendo todas lasetapas de filtrado y tratamientode agua.

especificos

generales

Identificar las necesidades y restricciones para el proceso osmosis inversa par Generar conceptos de diseo que puedan suplir las necesidades establecid Seleccionar los conceptos ms adecuados, para el diseo de plantas de os


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DISEO DE UNAPLANTA DE OSMOSISINVERSA


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(1). Tanque dealmacenamiento de Agua.(2). Filtro de arena.(3). Filtro de carbn activado.(4). Salmuera.(5). Suavizador.


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PROTOTIPO DE LAPLANTA EN 3D


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PROTOTIPO A ESCALADebido al estudio del prototipo de la planta dentro de lacomputadora, esta vez se busco experimentar el buenfuncionamiento de la pequea planta, con controladoresprogramables y un interfaz que controle la correcta funcin.

Controladores Mini planta


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PILOTO DE PRUEBA


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PROCESO FUERZAS OPORTUNIDADES DEBILIDADES AMENAZAS OSMOSIS INVERSA El procedimiento es simple en

trminos generales.Los costos de instalacin sonbajos.Las plantas de produccinemplean Osmosis Inversageneralmente tienen una altatasa de produccin.

El uso de energa para procesaragua salobre es del rango de 2a 2.8 Kwh/m 3 de aguaproducida.Este proceso puede hacer usode prcticamente cualquier tipode agua sin importar su origen.Permite remover con ciertasencillez contaminantesorgnicos e inorgnicos.El impacto ambiental de esteproceso es prcticamentemnimo.

Buscar alternativas paramejorar los materialesde las membranas queeficienten su limpiezapues el proceso es muydependiente de ellas.Generar dispositivos conprocedimientos de auto

limpieza de membranaspara preservarlas mayortiempo.

El nico factorcomplicado esencontrar o producir unsuministro limpio queminimice la limpiezafrecuente de lamembrana.El agua empleada

usualmente necesitaser pre tratado pararemover inicialmentelas partculascontaminantes yprolongar la vida de lamembrana.Las plantas requierenprocesar el agua coneste mtodo debengarantizar la calidad desus servicios,maquinaria ymateriales medianteprocesos de

certificacin.

El proceso delechoscompactados, esinvestigadoactualmente,para ladesalinizacin deagua.

ANALISIS DE LA OSMOSIS INVERSA


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INDICADORES

PROCESOS

Consumo deEnerga Fsil

Costos Unitarios TendenciasMundiales

Fuentes deEnerga

Osmosis Inversa De 2 a 2.8Kwh/m 3

0.60 USD/m 3 Crecimiento Elctrica

CONSUMO ENERGETICO PARA

DESALINIZACION DEL MAR


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COSTOS DE LAOSMOSIS INVERSA


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El factor clave en la determinacin del costo del tratamiento de aguapor osmosis inversa es la variacin inherente a los costos de capital;estos pueden afectarse fcilmente por un factor de escala.En diversas razones causan estas variaciones de costes, entre ellas:

Composicin ampliamente diferente de las corrientes dealimentacin.Tecnologas de capacidades muy variadas, que incluyen membranas,

mdulos de membranas, equipos y diseo de sistemas.La competividad comercial ambiental de la industria, y el cambio

asociado.

Tamao del Sistema.Pureza del producto deseado.

COSTOS DE LA OSMOSIS INVERSA


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Costos del AguaEstos costos son asociados con el abastecimiento de agua dealimentacin, y disposicin del rechazo concentrado. El rango decostos del agua dado que esta de 10 a 140 euros/m 3/dia paraablandamiento de aguas con un tamao representativo de planta de2000 m 3/dia, y pueden variar ampliamente para otras aplicaciones.


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COSTOS DE LOS EQUIPOS


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Membrana (100 euros/m 2)

Instalacin equipo completo conmembranas y bombas (2000 euros/m 2)

Direccin tcnica inicial (14400 euros)

Sitio y Construccin inicial (9600 euros)

Agua (10 euros/m 3/dia)

COSTOS UNITARIOS


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CUADROS ESTADISTICOSDE LA OSMOSIS INVERSA


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CUADROS ESTADISTICOS DE LA OSMOSIS INVERSA

CUADROS ESTADISTICOS DE LA OSM


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CUADROS ESTADISTICOS DE LA OSMINVERSA


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CUADROS ESTADISTICOS DE LA OSMOSIS IN


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Conclusiones

El proceso para la desalinizacin de agua de marpor osmosis inversa rene mejores parmetrostecnolgicos y en eficiencia; otros procesos dedestilacin como multi-efecto y evaporizacinmulti-etapas flash son adecuados, pero implicarauna inversin inicial muy costosa y un gasto demantenimiento y limpieza muy altos ademsconsumen cantidades considerables de energapor los cambios de estado fsico.Los procesos para desalinizar agua,evidentemente estarn cobrando peso conformepase el tiempo, debido al mal uso de los recursosnaturales y el inminente crecimiento poblacional.


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Recomendaciones

Se recomienda para futuros trabajos, investigaralternativas en los procesos analizados, en lo que se

refiere al consumo energtico y costos deoperacin, tal como se mencion en el proceso deosmosis inversa, se utiliza un intercambiador depresin, que utiliza el agua de rechazo de lasmembranas, podra encontrarse una alternativa,que reemplace el intercambiador, por otrosdispositivos que disminuyan los costos de operacin,

como es el caso de limpieza de las membranas.


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GRACIAS

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