Diseño de una instalación desaladora de agua de mar de gran capacidad

PROYECTO FIN DE MÁSTER:“DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DESALADORA DE

AGUA DE MAR DE GRAN CAPACIDAD”.

COMPONENTES DEL GRUPO

Laura Frechilla Roncero

Virginia Herves Salas

Amaya Sayas López

(EOI, Escuela de Organización Industrial)

TUTOR

Aitor Díaz Pérez

Índice General

1. Objetivo del Proyecto

Índice General

2. IntroducciónMENORES

PRECIPITACIONES

MÁS EVAPOTRANSPIRACI

ÓN

CONTAMINACIÓN

RESTRICCIONES

AMBIENTALES

Índice General

3. Justificación

42%

3%45%

5% 5%

MSF MED OI ED CMV

PRODUCCIÓN MUNDIAL

3. JustificaciónÓSMOSIS INVERSA: TECNOLOGÍA LÍDER PARA PLANTAS DE NUEVA

CONSTRUCCIÓN

3. Justificación

Índice General

4. Características de la Planta

Contenido Máx. en Boro

(ppm)

1 paso

1,0

2 pasos

0,5

Sólidos disueltos

totales (ppm)400

pH 7,8 – 8,5

Índice de Langelier

0,0 – 0,5

Dureza mínima (ppm

CaCO3)60

Índice General

5. Descripción del Proceso

5. Descripción del Proceso: CaptaciónCaptación abierta a profundidad: requiere estudios previos sobre

batimetría, corrientes marinas, marea, fauna y flora bentónica

5. Descripción del Proceso: Pretratamiento Químico


ReactivoPeriodo

(h)Dosis (ppm)

Hipoclorito sódico 6 5

Cloruro férrico 24 4

Ácido sulfúrico 2 20

Sosa 24

1 paso

30

2 pasos

10

Metabisulfito sódico

6 10

Antiincrustante 24 1


Reactivo Operación

Q trat.(m3/h)

Consumo(l/h)

Nº bombas

Q adoptado

(m3/h)

Hipoclorito sódico

1 paso 19.444 653,4 2 + 2R700

2 pasos 21.134 710,2 2 + 2R

Cloruro férrico1 paso 19.444 138,9 2 + 2R

1502 pasos 21.134 151,0 2 + 2R

Ácido sulfúrico

1 paso 19.444 220,2 2 + 2R250

2 pasos 21.134 239,3 2 + 2R

Sosa1 paso 19.444 815,8 2 + 2R 800

2 pasos 21.134 106,4 2 + 2R 100


Reactivo Operación

Q trat.(m3/h)

Consumo(l/h)

Nº bombas

Q adoptado

(m3/h)

Bisulfito sódico

1 paso 19.444 388,9 2 + 2R450

2 pasos 21.134 422,7 2 + 2R

Antiincrustante

1 paso 19.444 14,3 2 + 2R16

2 pasos21.134 15,5 2 + 2R

7.608 5,6 2 + 2R 6

Evitar daños en las

membranas

1) Objetivo del PF

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento físico 2)

Elimina:

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento físico

FILTRACIÓN POR GRAVEDAD

Lechos multicapas

PRIMERA CAPA

Altura lecho: 0,5

Material Antracita

SEGUNDA CAPA

Altura lecho: 0,5

Material Arena

TERCERA CAPA

Altura lecho: 0,2

Material Grava

ALTURA TOTAL DEL LECHO

(m)1,2

20 unidades de 10 x 12 m

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento físico FILTRACIÓN

PRESURIZADA

Lechos multicapas ≈ FG32 unidades de ф = 3,6 m y 14 m de

longitud.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento físico MICROFILTRACIÓN

OBJETIVO:Proteger las membranas de pequeñas partículas que hayan pasado la etapa anterior Elemento final de seguridad.

Caudal a filtrar (m3/h) 21.13

4

Nº de unidades operativas 20

V de filtración adoptada

(m/h)

15

S necesaria (unitaria) (m2) 70,45

Tamaño de cartucho (") 50

Nº de cartuchos

adoptados

320

Posición de los filtros Vertica

l

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento físico

LAVADO DE LOS FILTROS

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversaü Fenómeno de difusión.ü Transporte espontáneo neto del agua desde una disolución

menos concentrada hasta una más concentrada.ü Membrana semipermeable (impide el paso de los iones)ü Aparición de una presión sobre la membrana denominada

presión osmótica, que sucede hasta que se alcanza el equilibrio salino.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa

ü La ósmosis puede invertirse por aplicación de una presión superior a la osmótica en el lado de la membrana correspondiente a la disolución concentrada.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa1) Membranas

de OI3) Bastidores de

OI

2) Tubo de Presión de 7 membranas

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa¿PASOS Y ETAPAS?

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis InversaProceso básico del Osmosis

Inversa


2 pasos de OI.El 2º paso consta de 2

etapas y split del 20%.


OPERACIÓN CON PASO UNICO

Conversión 45%

Nº de etapas 1

Flujo específico

(L/m2·h)14

Caudal de permeado

(m3/h)9.510

Nº de líneas 20

Nº membranas/tubo 7

La Superficie de membrana depende del modelo elegido.

OPERACIÓN CON DOBLE PASO

Conversión 90%

Nº de etapas 2

Flujo específico (LMH) 39Caudal de permeado

(m3/h)6.848

Nº de líneas 20

Nº membranas/tubo 7Nº tubos 1ª etapa:2ª

etapa2:1

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa (Paso Único)

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa (Doble Paso)


Doble Paso: ESPAB

SWC5-

LD

Edad de

membran

a

Boro

(ppm)

Permeado

PBAP

(bar)

pH

aport

e

16 ºC0 años 0,60 61,30

8,1

3,6 años 0,79 65,40

20ºC0 años 0,72 60,40

3,6 años 0,96 63,80

24ºC

0 años 0,87 60,00

3,6 años1,15

(0,96)62,80 8,3

28ºC

0 años1,00

(0,98)59,90 8,4

3,6 años1,32

(0,88)62,30 8,5

ESPA

BEdad

Boro

(ppm)

Permead

o

PBAP

(bar)

pH

aport

e

16 ºC

0 años 0,29 14,00 8,1

3,6

años0,39 14,20

20ºC

0 años 0,40 12,80

3,6

años0,50 12,90 8,60

24ºC

0 años 0,49 11,70 8,70

3,6

años0,48 11,90 9,50

28ºC

0 años 0,48 10,80 9,40

3,6

años0,47 11,00 9,90

Paso Único: SWC5-LD

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Recuperación energíaLos intercambiadores de presión, son sistemas de recuperación

energética que transfieren directamente la alta presión de la salmuera de rechazo al agua de mar sin convertirla previamente en energía mecánica de rotación.

Caudal total de salmuera (m3/h) 11.623,

84

Número de cámaras por línea 10

Número de cámaras en operación 200

Caudal real de salmuera/cámara

(m3/h)

58,12

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO:REMINERALIZACIÓN

Acondicionar para uso

Objetivos

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Remineralización

2 saturadores de 6 m de diámetro

Saturadores de cal:tecnología ampliamente probada y sencilla de operación.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Vertido de la salmuera

Estudio sobre la variación de la salinidad y de las

concentraciones de otros contaminantes a lo largo del emisario mediante software

CORMIX

Para que el vertido de la salmuera se disperse y diluya rápidamente sin

dañar al ecosistema, se realizará una descarga mediante emisario

submarino construido en PEAD y diámetro de 1,4 m.

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Sistemas de bombeo

BOMBA FUNCIÓN NÚMER

O

Q UNIT.

(m3/h)

POTENCIA

(kW)

Captación Cántara de toma Filtros abiertos 10+2 2.113 200

Baja P Filtros abiertos Filtros presurizados 10+2 2.113 450

Contralava

do

Lavado Filtros abiertos 2+2 3.600 315Lavado Filtros presurizados 2+2 1.764 132

Alta P

Microfiltración Bastidor OI (Paso 1) 20 476 1.120

Tanque perm (Paso 1) Bastidor OI

(Paso 2)

20 380 250

Booster Salida ERI Bastidor OI (Paso 1) 20 581 90

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Tanques y depósitos

ParámetroDepósito

Agua bruta

Tanque

Salmuera

Depósito

laminado de

permeado

Tanque

Product

oNº depósitos 2 2 2 2

Caudal de entrada

(m3/h)21.134 11.624 7.608 -

Volumen necesario

(m3)2.113 760 1.162 5.000

Longitud adoptado

(m)32 19 13 50

Anchura adoptado (m) 17 10 24 25Volumen adoptado

(m3)2.176 760 1.248 5.000

Geometría rectangular

Longitud- Ancho 2:1Altura: 4 m

Índice General

5. IMPACTO AMBIENTALVertido de aguas

hipersalinas

Otros vertidos líquidos

Consumo de energía

5. IMPACTO AMBIENTAL

Otros posibles impactos

Índice General

29%

29%

16%

1%

6%

1%3%

11%4% Personal

Termino fijo de potenciaMantenimiento y conservaciónReposición de material fungibleReposición de membranasAdministración y variosPlan de vigilancia ambientalSegurosAnalisis de aguas

6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Costes fijos

GASTO FIJO COSTE (€/año)

Personal1.014.000

Termino fijo de potencia1.000.000

Mantenimiento y conservación

de la explotación

559.353Reposición de material fungible

30.000Reposición de membranas

199.920Administración y varios

50.000Plan de vigilancia ambiental

90.000Seguros

390.000Análisis de aguas

150.000TOTAL COSTES FIJOS 3.483.273

9% 2%

0%3%

1%

84%

Coste total reactivosGastos de tratamiento de fangosGastos de limpieza de membranasGastos reposición de membranas OICoste total reposición FCCostes Energéticos

6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Costes variables operando con 2 pasos

GASTO VARIABLE COSTE

(€/año)Coste total reactivos

2.744.752Gastos de tratamiento de fangos

693.000Gastos de limpieza de membranas

138.600Gastos reposición de membranas

OI799.680

Coste total reposición FC232.500

TOTAL SIN ENERGÍA4.608.532

Costes Energéticos24.660.409

TOTAL CON ENERGÍA29.268.941

6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Diferencias operando con 1 paso

19%2%0%2%

1%

75%

Coste total reactivosGastos de tratamiento de fangosGastos de limpieza de membranasGastos reposición de membranas OICoste total reposición FCCostes Energéticos

6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Costes variables operando con 1 paso

GASTO VARIABLE COSTE (€/año)

Coste total reactivos5.326.573

Gastos de tratamiento de fangos693.000

Gastos de limpieza de

membranas 138.600Gastos reposición de

membranas OI 630.336Coste total reposición FC

232.500TOTAL SIN ENERGÍA 7.021.009

Costes Energéticos20.883.551

TOTAL CON ENERGÍA27.904.561

Índice General

7. COMPARATIVO ENERGÉTICO

24.256.151 € 25.100.292 €

1 paso

2 pasos

7. COMPARATIVO ENERGÉTICO: Coste específico del agua producto

Único paso Doble paso

Costes Fijos (€/año) 3.483.273

Costes Variables (€/año) 27.904.561 29.268.941

TOTAL (€/año) 31.387.834 32.752.214

Producción agua desalada (m3/año)

69.300.000

Precio Agua (€/m3) 0,4523 0,4726

Índice General

8. CONCLUSIONES

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento físico FILTRACIÓN POR

GRAVEDAD

V real de filtración 8,8

m3/h/m2

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa (Doble paso)

¿CONFIGURACIÓN CON “SPLIT”? Se circula hacia el segundo paso únicamente el permeado producido por los últimos elementos del

primer paso (80%).Los elementos de las primeras posiciones producen MAS PERMEADO que los de las ultimas posiciones de la caja

El permeado producido por los primeros elementos de la caja de presión es de MEJOR CALIDAD que el producido en los últimos


GA-101

LAURA FRECHILLA, VIRGINIA HERVES,

AMAYA SAYAS

MASTER EN INGENIERÍA Y GESTIÓN DEL AGUAPROYECTO FIN DE MASTER

DISEÑO DE UNA DESALADORA DE GRAN CAPACIDAD

FECHA: PLANO:

10 JULIO 2012 DIAGRAMA DE FLUJOESCALA: S/E REV: A1 Nº DE PLANO: 1 de 1

GA-103

BA-101

7

1

2 3

5 6

DF-101 T-101 GA-102

4

E-31E-30E-28E-32E-36E-37E-33E-38E-34E-55E-50E-41E-47E-51E-46E-43E-52E-49E-54E-42

DF-103

E-103E-88E-104

E-108E-120

PA-101

GA-104

9 10

8

5

T-102 GA-105

13

14

GA-109

12

32

15

11

T-105

S-101

T-103

GA-110

GA-106

T-104GA-107

GA-108

DF-102

GA-111

BA-102

BA-103

DC-101

DC-102

16 17

18

19

20

21

22

23

24

31

35

33

3025

47

28

29

37

38

39

45

46

40

41 42

43

44

T-106

GA-112

T-107

GA-113

T-108

GA-114

DIÓXIDO DECARBONO

HIDRÓXIDODE CALCIO

COAGULANTE

DC-103

AGUA DE MAR

SOSA

BISULFITOSÓDICO

T-109

GA-115

ANTIINCRUSTAN-TE PASO 1

T-110

GA-116

ANTIINCRUSTAN-TE PASO 2

AGUAPRODUCTO

FANGOS ATRATAMIENTO

SALMUERA

TRATAMIENTODE EFLUENTES

26

27

34

36

48

49

50

51

52

53

54

55

56 57

58

59 60

61

6263

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