La Osmosis Inversa (OI) es un mecanismo que utiliza el proceso inverso a la osmosis que ocurre en la naturaleza. La Osmosis es una función natural en la que un líquido pasa libremente a través de una membrana semipermeable, de un estado de baja concentración de sólidos a uno de alta concentración. Si aplicamos, una presión en el sentido contrario a la osmosis natural lo que propiciaríamos es que el agua de mayor concentración migre a la solución más diluida produciendo un volumen mayor de agua de menor cantidad de sólidos. Este principio es el que se viene utilizando para mejorar la calidad del agua en la producción de aguas potables a partir de aguas de mar o aguas salobres. Para esta labor existen los equipos de osmosis inversa, que facilita la actividad y lo hace de manera inmediata.

equipos de osmosis inversa

La membrana semipermeable debe ser de un material altamente resistente, ya que tendrá que soportar presiones que pueden ser bien altas como en el caso del agua de mar que llega a 800 – 1,000 psi. Las presentaciones más comunes de estas membranas son: enrolladas en espiral, fibra hueca, tubular o laminar. Los materiales más usados son: a. Celulósicas, pueden ser de acetato de celulosa o triacetato de celulosa o una mezcla de ambas, son membranas de bajo costo,se usan de forma plana o enrolladas en espiral. Son muy utilizadas para caudales altos por unidad de superficie, trabajan bien a valores menores de 10,000 ppm de sólidos disueltos totales y están restringidos para ciertos rangos de pH; y b. Poliamidas aromáticas: Son membranas ampliamente difundidas y se presentan en diferentes configuraciones, son más resistentes a los agentes químicos y biológicos. Son usadas para un menor caudal específico y están restringidas para compuestos como el cloro.

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Su uso actualmente en expansión en casi todas las industrias, permite mejorar la calidad del agua debido a que puede remover impurezas iónicas, partículas en suspensión, orgánicos, microorganismos y otros. La mayoría de las membranas dejan pasar algo de soluto pero su capacidad de retención de sales es alta ya que varía en promedio entre el 95 y 99% dependiendo del agua a tratar y además tiene una recuperación del agua producto del orden del 65-70% para aguas superficiales.

En lo equipos de Osmosis Inversa se observa los siguientes componentes:

  1. Pre filtro: Se requiere de una filtración de 5 micras y un SDI < 3 antes de ingresar a las membranas.
  2. Bomba de alta presión: Es la encargada de dirigir el flujo tangencial sobre la membrana.
  3. Carcasa y membrana(s): la carcasa es el recipiente a presión dentro del cual se encuentra(n) la(s) membrana(s) semipermeable(s).
  4. Línea de agua producto o permeado: Línea de salida del agua purificada.
  5. Línea del concentrado: Línea de drenaje donde el agua se encuentra presurizada y es regulada por una válvula de presión y descargada al desagüe.

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En el proceso de purificación es posible tener una diversidad de configuraciones o arreglos de las membranas, de tal manera de obtener la mayor cantidad de agua producto posible. La configuración más simple es cuando la(s) membrana(s) está(n) en una sola carcasa; otra posible configuración es cuando colocamos las carcasas en paralelo con lo cual incrementamos la producción pero no se modifica el porcentaje de recuperación del sistema. La configuración en cascada o de múltiples etapas es cuando por ejemplo hacemos 2:1 es decir colocamos 2 carcasas (donde está(n) la(s) membrana(s)) en paralelo y el agua concentrada de este primer proceso la pasamos por una tercera carcasa obteniendo una recuperación mayor de agua producto. Y asísucesivamente podemos ir variando la configuración como por ejemplo: 2:2, 3:2:1, etc. hasta poder recuperar la mayor cantidad de agua producto, teniendo como limitante el flujo/área promedio que es característica de cada membrana. Actualmente todas estas variaciones se pueden hacer con programas de computación para dar con la mejor solución.

Para el diseño de una Planta de Osmosis Inversa se requiere de la caracterización del agua de ingreso, es decir realizar un previo análisis fisicoquímico de los elementos contaminantes del agua. El agua a tratar puede ser cualquier fuente de agua como el superficial, de pozo, salobre o agua salada como el del agua de mar. Es importante que periódicamente se realice estos análisis porque puede haber variaciones en las condiciones de la calidad del agua. Usualmente se pide los datos de la temperatura, cloro residual, turbidez, SDI, pH, dureza total, TDS entre otros elementos como sílice, manganeso, sulfato, cloruro, bario, arsénico y plomo que puede contener el agua de ingreso. También es bueno documentar la presencia de bacterias o cualquier elemento que pueda notarse como olor, corrosión, color,etc.

Los problemas de operación más frecuentes ocurren cuando materiales como las partículas suspendidas, precipitados calcáreos, coloides y los microorganismos se depositan en la superficie de la membrana, provocando el taponamiento y la caída del rendimiento de las mismas. Otros problemas que se pueden presentar son fallas mecánicas, fallas en la membrana y operación no adecuada de los equipos de osmosis inversa.

El consumo eléctrico de los sistemas de OI, incluyendo las bombas de alimentación, la bomba de alta presión, los dosificadores de químicos y la instrumentación están entre los 2 y 3 kWh/m3 para aguas salobres y para el tratamiento de agua de mar es aproximadamente de 8 kWh/m3. Para este último caso, mediante una recuperación apropiada con turbinas podría llegar a menos de 5 kWh/m3, resultado económico respecto a las unidades de destilación, que son la directa competencia en desalación.

En los equipos de Osmosis Inversa (OI), siempre ocurrirá con el transcurrir del tiempo el depósito de algunas partículas, aun cuando hayamos colocados los equipos de pre-tratamiento. Es usual que periódicamente, cada tres o seis meses, se realice una limpieza de las membranas o cuando haya disminuido en 10% el flujo inicial del agua producto, de tal forma que se restaure la capacidad original de producción del agua tratada. También es recomendable que cuando se instale una Planta de OI se complemente con un sistema de enjuague rápido con agua fresca, que remueva toda el agua de ingreso y el agua concentrada que se encuentra entre las membranas y se reemplace en todo el sistema por agua fresca tratada.

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