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Guía de Definiciones y Términos en Osmosis Inversa para Desalinosión, Apuntes de Ingeniería de Aguas y Aguas Residuales

Instituto Tecnológico de Buenos AiresIngeniería de Aguas y Aguas Residuales

Este documento proporciona definiciones y términos clave relacionados con el proceso de osmosis inversa, incluyendo conceptos básicos como osmosis, presión osmótica, alimentación, producto, concentrado y recuperación, así como parámetros que afectan a las membranas y sistemas de osmosis inversa, como temperatura, ph, presión osmótica, concentración de sales poco solubles, polarización de la concentración y flux. Además, se discuten conceptos avanzados como el factor beta, diseño de sistemas de osmosis inversa y limpiezas de membranas.

Tipo: Apuntes

2022/2023

Subido el 19/01/2024

maria-laura-cantabile
maria-laura-cantabile 🇦🇷

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TEMARIO OSMOSIS
1. Definiciones y Términos en Osmosis Inversa: Osmosis, Osmosis Inversa, Presión Osmótica, Presión neta
Aplicada, Alimentación, Producto, Concentrado, Recuperación. Flujo de Agua y de Sales a través de la membrana,
FLUX (GFD).
2. Tipos de Membranas. Configuraciones.
3. Especificaciones de Membranas. Condiciones de Prueba. Límites de Operación en Campo.
4. Caracterización del Agua de Alimentación. Análisis Físico-químicos y biológicos. Indice de Ensuciamiento (" SDI").
5. Aplicaciones. Selección de Membranas. Uso del Producto y del Concentrado. Requerimientos del Usuario.
6. Pre-tratamiento y Post-tratamiento.
7. Parámetros que Afectan a las Membranas y a los Sistemas de Osmosis Inversa: Temperatura, pH, Presión
Osmótica (Concentración de Iones), Concentración de Sales Poco Solubles, Polarización de la Concentración (Factor
Beta), Flux, Ensuciamiento, Recuperación por Elemento, Recuperación Total en el Sistema. Diferencial de Presión.
8. Dimensionamiento de Sistemas de Membranas. Arreglos. Etapas de Concentración. Pasos de Desalación.
Recuperación por Elementos. Recirculaciones.
9. Materiales, Equipos e Instrumentación.
10. Uso del RODESIGN
11. Ensuciamiento (" Fouling"). Limpieza de Membranas.
12. Manejo de Datos de Operación. Normalización. RODATA.
13. Costos
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¡Descarga Guía de Definiciones y Términos en Osmosis Inversa para Desalinosión y más Apuntes en PDF de Ingeniería de Aguas y Aguas Residuales solo en Docsity!

TEMARIO OSMOSIS

  1. Definiciones y Términos en Osmosis Inversa: Osmosis, Osmosis Inversa, Presión Osmótica, Presión neta Aplicada, Alimentación, Producto, Concentrado, Recuperación. Flujo de Agua y de Sales a través de la membrana, FLUX (GFD).
  2. Tipos de Membranas. Configuraciones.
  3. Especificaciones de Membranas. Condiciones de Prueba. Límites de Operación en Campo.
  4. C aracterización del Agua de Alimentación. Análisis Físico-químicos y biológicos. Indice de Ensuciamiento (" SDI").
  5. Aplicaciones. Selección de Membranas. Uso del Producto y del Concentrado. Requerimientos de l Usuario.
  6. Pre-tratamiento y Post-tratamiento.
  7. Parámetros que Afectan a las Membranas y a los Sistemas de Osmosis Inversa: Temperatura, pH, Presión Osmótica (Concentración de Iones), Concentración de Sales Poco Solubles, Polarización de la Concentración (Factor Beta), Flux, Ensuciamiento, Recuperación por Elemento, Recuperación Total en el Sistema. Diferencial de Presión.
  8. Dimensionamiento de Sistemas de Membranas. Arreglos. Etapas de Concentración. Pasos de Desalación. Recuperación por Elementos. Recirculaciones.
  9. Materiales, Equipos e Instrumentación.
  10. Uso del RODESIGN
  11. Ensuciamiento (" Fouling"). Limpieza de Membranas.
  12. Manejo de Datos de Operación. Normalización. RODATA.
  13. C ostos

1. Definiciones y Términos en Osmosis Inversa  O smosis  O smosis Inversa  Pre sión O smótica  Pre sión Ne ta Aplicada  Alim e ntación  Producto  Concentrado  R e cuperación  Flujo de Agua y de Sales a través de la m embrana  FLUX (GFD) 2. Definiciones y Términos en Osmosis Inversa  O smosis: Fenómeno natural e n el cual agua pasa a través de una m embrana semi-permeable, desde una solución m e nos conce ntrada a una solución m ás concentrada.  O smosis Inversa: Proceso en el cual se fuerza al agua a pasar a través de una membrana semi-permeable, desde una solución más concentrada a una solución m enos conce ntrada, mediante la aplicación de presión.  Pre sión O smótica: presión que se desarrolla e n una solución salina, dependiente de la difere ncia de conce ntración de iones presentes a ambos lados de la m e mbrana. 3. Presión Osmótica  Pre sión O smótica: Fenómeno re sultante de la diferencia de conce ntración de sales a través de una m embrana semi-permeable. Esta pre sión osmótica debe ser compensada antes de poder producir permeado e n e l sistema.  1000 ppm SDT = 11 psi Presión Osmótica (aprox.)  Agua salobre de aprox. 550 ppm SDT = 5 psi  Agua de mar de aprox. 35,000 ppm SDT = 385 psi 4. Presión Aplicada

ve ce s los de la alimentación.

**8. Fórmulas

  1. Fórmulas
  2. GFD**

11. Ejemplo de cálculo del GFD en un sistema ¿Cuál es e l flux e n un sistema para 56 m³/ h (1,344 m ³/ d) cuyo arre glo es 40 PV en primera e tapa y 20 PV e n la se gunda (2: 1 (6m)), con e lementos de 400 ft² de superficie activa de membrana cada uno? 1. Tipos y Configuraciones Tipos de Membranas. **Configuraciones.

  1. Tipos de Membranas en O. I.** Ace tato y triacetato de celulosa Poliaramida Polie terurea Polisulfona Te flón Poliamida aromática 3. Polímeros para Membranas de O. I.

6. Configuraciones Placas paralelas (Plate and frame) Tubulares Fibra hueca delgada (Hollow fine fiber) Capilares Arrolladas e n e spiral **7. Vista Topológica de una Membrana de Poliamida

  1. Sistema de Membranas en Placas Paralelas**

9. Membranas Tubulares

12. Alimentación

**13. Sección Transversal de Membranas Planas y Fibra Huecas

  1. Límites para Diseño y Operación en Osmosis Inversa**
  2. Flux promedio y factor de declinación de flujo: Origen del agua SDI - FLUX - % Declinación flujo/ año Supe rficial ............2 - 4 - 8 - 14 - 7.3 - 9. Pozo................... < 2 - 14 - 18 - 4.4 - 7. Pe rm eado............< 1 - 18 - 30 - 2.3 - 4.
  3. Factor de incremento del paso de sales por año: Tipo de membrana - Modelos - Inc. % paso de sales/ año Ace tato de Celulosa ........CAB1,2,3,4 .....................17 - 33 Poliamida baja pre sión.. ESNA, ESPA, CPA2,3,4, LFC. 3 - 17 Poliamida alta pre sión ......SWC1, 2 .........................3 - 17
  4. Factor Be ta: < 1.
  5. Flujo m ínimo de concentrado y flujo máximo de alim entación por vaso: Diámetro de elemento - A lim. max/ vaso - Conc. min/ vaso .............................................(m³/ h)......................... (m³/ h) .............4" ..............................3.6 .................................0. .............8"...............................17 ...................................2. 2. Límites para Diseño y Operación (cont.)
  6. Máx ima re cuperación por número de elementos en se rie , de 40" largo Ele m ./ re cip.: 1 2 3 4 5 6 7 Max. Rec. % 16 29 38 46 53 59 64
  7. Lím ites para % de saturación e n el concentrado de sale s poco solubles, utilizando un inhibidor de incrustación aprobado (si no se utiliza un inhibidor, no se debe sobrepasar el 100%) CaSO 4 230% SrSO 4 800%

4. SDI: Ejemplo El tie m po inicial (t1) necesario para filtrar 500 ml de un agua e s de 1 m inutos. El tie m po final (t2) necesario para filtrar 500 ml es de 2 m inutos. El tie m po e ntre mediciones es de T = 15 minutos. SDI = 100 ( 1 - (1/ 2)) / 15 = 3. Modificaciones al SDI: Cuando el SDI e s mayor que 5.5, la determinación debe hacerse calculando e l tiemp o necesario para filtrar 500 ml de m uestra e n 5 m inutos, en lugar de 15 minutos. Si e l filtro se tapa (el goteo es m as lento que 1 gota cada 20 segundos), antes de 5 minutos, se puede re alizar un e stimado preliminar del SDI m odificado como sigue: SDI Modificado = 100 / tiempo transcurrido hasta el ensuciamiento Por e je mplo, si e l filtro empieza a gotear más lentamente que 1 gota/ 20 seg a los 4 m inutos, e l SDI (m ) = 100/ 4 = 25 **5. Aparato para la determinación del SDI

  1. Uso del Producto y del Concentrado** El de stino que se le dará al producto y/ o al concentrado define varias características del sistema:
  1. Calidad re querida por e l usuario para su proceso vs. Calidad re querida por el proceso del usuario. En m uchos casos, un re que rimiento excesivo involucra un aumento significativo de costos de inversión y/ u operación.
  2. En algunos casos, la cantidad de sales e n e l concentrado limita su descarga, por lo que la re cuperación se ve re stringida, o se re quiere de un tratamiento e special antes de disponer del concentrado.
  3. Se puede diseñar en varias corrientes, e n donde se logran difere ntes calidades de producto de acuerdo a re querimientos e specíficos. De esta manera se e vita construir un sistema único en donde la calidad (y por tanto el costo) es m ás exigente que lo necesario e n muchas de las aplicaciones. Esto e s especialmente cie rto e n equipos grandes, don de se requiera de un alto flujo de calidad menor y un bajo flujo de muy alta calidad. **7. Planta Piloto
  4. Aplicaciones** Aplicaciones. Se le cción de Membranas. Uso del Producto y del Concentrado. R e querimientos del Usuario. 2. Aplicaciones (cont.) Agua potable: Agua para sistemas municipales (Superficie, pozos). Agua para e mbotelladoras. Alim e ntación a calderas: Dire ctam ente, e n calderas de baja presión. A re sinas de pulido a un segundo paso , para alta pre sión. Agua ultrapura: Agua para la industria farmacéutica. Agua para e quipos de hemodiálisis. Agua para la fabricación de semi-conductore s. De salinización de agua de mar. R e cuperación de aguas de desecho. Siste mas de descarga ce ro. 3. Sistema para Agua Doméstica

**6. Las Palmas III

  1. Planta Piloto**

1. Pre y Post Tratamiento Pre - tratamiento. Post-tratamiento. **2. El Sistema Total

  1. Pre-tratamiento** Crítico para la buena operación del sistema. Cada caso demanda un pre-tratamiento específico. Pue de ser tan costoso como e l propio sistema de O. I. Una serie de análisis del agua de alimentación, re presentativa y prolija, e s la única base confiable para el diseño de un pre - tratam iento efectivo. Ante cualquier duda, e s mejor re alizar un e studio piloto para e l pre - tratamiento. R e cuerde, Ud. adquiere lo que Ud. especifica. Las membranas no saben de altibajos o accidentes 4. ¿Cuánto Pre-tratamiento es Necesario? Siempre dependiendo del SDI que tengamos. Frecuencia de limpiezas - Pre-tratamiento es: Cada 3 meses o m ás - Adecuado Cada 1 a 3 meses - Puede que se justifique una mayor inversión de capital Más de 1 ve z al mes - Una mayor inversión de capital es generalmente re comendable. 5. Consideraciones para el Diseño del Pre-tratamiento Tipo de membrana (acetato o poliamida) SDI de l agua de aporte Calidad del agua de alimentación (origen y variabilidad) Tam año del equipo (equipos pequeños vs. equipos mayore s)

**9. Pre-tratamiento Básico para Sistemas en Aguas Superficiales

  1. Filtro Multicapa**

11. Filtros de Arena y Carbón Activado