Universidad de Oriente

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Universidad de OrienteNcleo de AnzoteguiEscuela de Ingeniera y Ciencias AplicadasDepartamento de Ingeniera CivilCtedra: Ingeniera AmbientalCdigo: 070-3323

Trabajo N 1La Desalinizacin

Profesora: Bachilleres:Hernndez, Delimar Allocca, Pedro C.I.: 19.719.573Seccin: Fernndez, Mayerlys C.I.: 19.673.08720Rojas, Eva. C.I.: 19.853.360 Trujillo, Beatriz. C.I.: 19.949.635Tussa, Mara C.I.: 19.962.766

Barcelona, Mayo de 2012

NDICE

Pg. Introducciniii Marco Terico4 La desalinizacin4 Ventajas y desventajas de las plantas desalinizadoras4 Procesos de desalinizacin5 Osmosis inversa5 Aplicaciones de la osmosis inversa6 Desalinizacin por osmosis inversa7 Desalinizacin por destilacin9 Desalinizacin por congelacin11 Desalinizacin por evaporacin relmpago12 Desalinizacin por formacin de hidratos13 Principales pases que utilizan la desalinizacin del agua13 Conclusiones15 Recomendaciones16 Bibliografa17 Anexos19

INTRODUCCIN

El ser humano no puede sobrevivir sin agua. De toda el agua existente en nuestro planeta, aproximadamente el 97% se encuentra en los ocanos y slo un 3% de ella es agua dulce, de los cuales 98% se encuentra en los casquetes polares, lo que nos deja con un 0.06% de agua dulce disponible para el consumo humano.

La creciente demanda e inminente escases de este preciado lquido, han trado como consecuencia la creacin de procesos mediante los cuales se puede obtener agua apta para el consumo. Uno de estos procesos es la desalinizacin o desalacin del agua de los mares.

Existen muchos procesos diferentes para desalinizar el agua, pero todos ellos son utilizados con la finalidad de obtener agua apta para el consumo sin necesidad de desgastar las fuentes naturales de agua dulce de nuestro planeta.

Dichos procesos poseen tanto ventajas como desventajas, las cuales deben tomarse en consideracin a la hora de proponer su utilizacin y de aplicarlos.

MARCO TERICO

La DesalinizacinLa desalinizacin es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre. Las plantas desalinizadoras (coloquialmente conocidas como desaladoras) son instalaciones industriales destinadas a la desalinizacin, generalmente del agua de mar o de lagos salados, con el propsito de la obtencin de agua potable. [1]

Ventajas y Desventajas de las Plantas DesalinizadorasEl agua del mar es muy salada porque tiene sales minerales disueltas que precipitan cuando el agua se evapora. Debido a la presencia de estas sales minerales, el agua del mar no es potable para el ser humano y su ingestin en grandes cantidades puede llegar a provocar la muerte. El 97,5% del agua que existe en nuestro planeta es salada y slo una cantidad inferior al 1% es apta para el consumo humano. Conseguir potabilizar el agua del mar es una de las posibles soluciones a la escasez de agua potable.Mediante la desalinizacin del agua del mar se obtiene agua dulce apta para el abastecimiento y el regado. Las plantas desalinizadoras de agua de mar han producido agua potable desde hace muchos aos, pero el proceso era muy costoso y hasta hace relativamente poco slo se han utilizado en condiciones extremas. Actualmente existe una produccin de ms de 24 millones de metros cbicos diarios de agua desalada en todo el mundo, lo que supone el abastecimiento de ms de 100 millones de personas.Las plantas desalinizadoras tambin presentan inconvenientes. En el proceso de extraccin de la sal se producen residuos salinos y sustancias contaminantes que pueden perjudicar a la flora y la fauna. Adems, suponen un gasto elevado de consumo elctrico. Con el fin de evitarlo, actualmente se estn realizando estudios para construir plantas desalinizadoras ms competitivas, menos contaminantes y que utilicen fuentes de energa renovables. [1]

Procesos de DesalinizacinLa desalinizacin puede realizarse por medio de diversos procedimientos, entre los que se pueden citar: smosis inversa Destilacin Congelacin Evaporacin relmpago Formacin de hidratos [1]

Osmosis InversaOsmosis es el paso espontneo de molculas de agua de una solucin diluida a una solucin concentrada a travs de una membrana semipermeable que permite el paso del agua pero no de las sales disueltas. El agua atraviesa la membrana hasta alcanzar el equilibrio osmtico. Este paso se hace a una presin precisa llamada presin osmtica. Aplicando a la solucin concentrada una presin superior osmtica el proceso se invierte. Este fenmeno se conoce como "smosis inversa. En trminos simples, smosis inversa es la filtracin bajo presin a travs de una membrana cuyos poros son pequeos. Los poros de la membrana estn concebidos de manera que la mayora de las sales, de los inorgnicos y de los iones son eliminadas (90-99%). Las molculas de agua atraviesan fcilmente la membrana.Las molculas orgnicas pueden ser eliminadas o pasar segn el tipo de membrana utilizado. Finalmente, las partculas en suspensin, bacterias y pirgenos son prcticamente eliminados por completo mediante la smosis inversa. [2]

Fig. 1: Explicacin bsica del proceso de Osmosis InversaFuente: Pure-Pro Venezuela. La Osmosis Inversa [3]

Aplicaciones de la Osmosis Inversa Desalinizacin de aguas de pozo y de mar a bajo costo. Fabricacin de agua ultra pura para laboratorios e industria farmacutica y electrnica como por ejemplo para la modilisis. Purificacin y desmineralizacin del agua a la entrada de las calderas industriales. Recuperacin de sales de nquel o de cromo y purificacin del agua residual de la galvanizacin. Concentracin de jugo o leche. Recuperacin de tinturas en la industria textil. [2]

Desalinizacin por Osmosis InversaEl proceso de smosis inversa fue propuesto por primera vez por Charles E. Reid en 1953 para obtener agua potable del agua de mar. La propuesta de Reid fue sometida a la consideracin de la Oficina de Aguas Salinas de EUA pero se hizo ver que se careca de una membrana adecuada para realizar eficientemente el proceso de smosis inversa.La solucin del problema de la separacin de agua pura a partir de agua de mar o salobres fue resuelta por el descubrimiento de la membrana de acetato de celulosa por el mismo Reid y E. J. Breton en 1959. A este descubrimiento sigui otro efectuado por S. Loeb y S. Sourirajan en los aos de 1960 a 1962 al demostrarse que la membrana de Reid y Breton mejoraba considerablemente el flujo de solvente y rechazo de sales, si la membrana se haca asimtrica en lugar de homognea. Luego se supo, por observaciones al microscopio electrnico, que la asimetra en la membrana de Loeb y Surirajan se deba a la presencia de una delgada pelcula de polmero en fase amorfa con secciones cristalinas sobre la superficie de la membrana. Esta pelcula es la parte activa de la membrana y responsable de la exclusin de los solutos. [3]En la actualidad, el desarrollo de membranas con un rechazo de sales del 99.4 al 99.6% permite obtener agua de baja salinidad de una manera eficaz y econmica, siendo la solucin idnea para ubicaciones aisladas o all donde el agua sea un bien escaso o de alto valor econmico.El proceso bsico es el siguiente. El agua de mar es tomada mediante una bomba de alimentacin para ser impulsada a las unidades de pre tratamiento que como mnimo incluirn pre tratamiento qumico mediante dosificacin de los componentes apropiados para cada caso, y pre tratamiento fsico, que bsicamente consistir en una o dos etapas de filtracin (filtracin de arena multicapa y filtracin fina mediante filtros de cartucho).Una vez pre tratada el agua de mar es impulsada mediante una bomba de alta presin hacia las membranas, donde se producir el fenmeno de la smosis inversa, separndose una corriente de agua de baja salinidad o permeado y otra de alta concentracin o rechazo.Una variante en el proceso es la de poder recuperar la energa del rechazo mediante una turbina de recuperacin energtica que ayude a la bomba de alta presin en su trabajo, ya sea por acoplamiento mecnico al motor de la bomba o por acoplamiento hidrulico a la corriente de alimentacin, dependiendo del tipo de turbina a utilizar.El permeado o agua producto puede ser utilizado directamente o conducido hacia una lnea de pos tratamiento, dependiendo del uso a que se destine el agua. Tpicamente, y como ejemplo, para la produccin de agua potable para consumo humano, el pos tratamiento se reduce a una cloracin para esterilizar el agua y un endurecimiento por adicin de Calcio.Las conversiones tpicas para un sistema de smosis inversa van desde un 20% a un 45% dependiendo de cada caso particular, es decir de cada 100 litros de agua que se alimenta obtenemos de 20 a 45 litros de agua de baja salinidad, con unos consumos energticos por metro cbico de agua producida que oscilan entre 5,5 y 1,5 Kwh/m3. [4]Uno de los logros de la dcada de los aos sesenta fue hacer econmica la aplicacin de la smosis inversa en la obtencin de agua potable a partir de aguas salobres y de mar, y entrar francamente en competencia con otros sistemas de separacin de pequea o gran escala. Esta posibilidad fue una consecuencia de la perfeccin de la membrana de acetato de celulosa y un entendimiento ms claro de los procesos de interaccin de una solucin salina con dichas membranas. En esta dcada se consigui comprender los efectos de compactacin y de oclusin de las membranas bajo operacin, as como percibir la necesidad de tratamientos bioqumicos del agua de alimentacin, por la presencia de microorganismos que utilizan a la membrana como nutriente.Conocimiento de estos mecanismos de selectividad permiti predecir el comportamiento de las membranas en variadas aplicaciones. Tambin aparecieron nuevas membranas utilizando otro tipo de polmeros que presentan ms ventajas en comparacin con las de acetato de celulosa. En esta dcada de los setenta, se logr dar una clasificacin til de las membranas en relacin a procesos de separacin y el mecanismo de accin a su vez relacionada con su estructura. Despus de todo, la smosis inversa ha ganado gran popularidad, se recrearon mtodos de operacin con diversas membranas, y actualmente existe un sin nmero de aplicaciones industriales, comerciales y residenciales. [3]

Desalinizacin por DestilacinLa desalinizacin por destilacin se realiza mediante varias etapas, en cada una de las cuales una parte del agua salada se evapora y se condensa en agua dulce. La presin y la temperatura van descendiendo en cada etapa logrndose concentracin de la salmuera resultante. El calor obtenido de la condensacin sirve para calentar de nuevo el agua que hay que destilar. En esta tecnologa se basa el Seawater Greenhouse, un invernadero para zonas costeras ridas que usa agua salada para el riego. [1]Este procedimiento resulta ser el ms simple y barato para destilar agua de mar, y consiste en el invernadero destilador. El agua salada se calienta en el interior de un invernadero por la accin de los rayos solares. El vapor que se forma se condensa sobre los cristales, y las gotas de agua se recogen en un canal. Un destilador de este tipo funcion, durante 40 aos, en las salinas de Chile a finales del siglo pasado, donde suministraba 20 m por da de agua dulce. Sin embargo, las posibilidades de este sencillo procedimiento son limitadas, ya que la produccin no puede sobrepasar los 4 o 5 litros por da y por m de superficie de agua.

Fig. 2: Invernadero destiladorFuente: Biblioteca Digital. Qumica Terrestre: La Hidrosfera. [5]

Para destilaciones a gran escala se emplea el mtodo de evaporacin sbita. Agua de mar bajo presin se calienta a 100 C y se introduce en una cmara que se encuentra a una presin menor. El resultado es una evaporacin instantnea por descompresin, llamada destilacin sbita. El vapor se condensa en tubos por los que fluye agua de mar fra, calentndola. El agua dulce se separa, mientras que el agua salada no evaporada pasa a otra cmara que tiene una presin menor que la primera. La vaporizacin instantnea ocurre otra vez, la temperatura del agua salada disminuye, mientras que la del agua de mar que corre por los tubos, para condensar el vapor, aumenta. En este procedimiento el intercambio de calor es muy eficiente. Cuando agua de mar a 20 C es calentada a 100 C, evaporada en varias cmaras y eventualmente descargada a 30 C otra vez al mar, las prdidas de calor son escasas. En la actualidad esta tcnica representa 70% de la capacidad instalada en la Tierra. Sus desventajas son la corrosin y las incrustaciones de sales como carbonato de calcio (CaCO3), hidrxido de magnesio (Mg (OH)2) y sulfato de calcio (CaSO4). [5]

Desalinizacin por CongelacinCuando el agua salada se congela, el hielo prcticamente no contiene nada de sal. Puede entonces obtenerse agua dulce a partir del congelamiento parcial del agua de mar, separando el hielo y luego derritindolo. La congelacin supera a la destilacin ya que se necesita menos energa para congelar el agua que para evaporarla, y en que no hay formacin de depsitos minerales en las mquinas, como ocurre cuando se debe llegar a altas temperaturas. La mayor desventaja de este proceso consiste en la dificultad de eliminar la salmuera que tiende a adherirse a los cristales de agua dulce congelada. El remolque de icebergs de las regiones polares a lugares que requieren agua dulce se relaciona con este proceso. Esta experiencia se realiz en 1890 y en 1900, cuando varios barcos arrastraron pequeos icebergs hasta Valparaso, en Chile, y el Callao, en Per, cubriendo una distancia de casi 4 000 km. Sin embargo, hay an muchos problemas tcnicos por resolver, como la ruptura del iceberg durante el viaje y la distribucin del agua en el lugar requerido. Las tcnicas para desalar el agua de mar estn bien establecidas. No obstante, el precio del metro cbico de agua dulce producido es todava muy alto, lo que las limita a los pases ricos o a los que tienen energticos baratos, como los pases productores de petrleo. Para terminar con el mtodo de congelacin, un detalle curioso. Hace unos 10 000 aos, al trmino de la ltima glaciacin en los glaciares de Groenlandia y la Antrtida, se encontraba 80% del agua dulce del planeta en estado slido. Una sociedad danesa est lanzando al mercado cubos de hielo cortados directamente de los icebergs. Al fundirse el hielo, las microscpicas burbujas de aire en l atrapadas hace miles de aos, dan la efervescencia del agua gaseosa a las bebidas donde se colocan dichos cubos. [5]

Desalinizacin por Evaporacin RelmpagoEn el proceso de desalinizacin por evaporacin relmpago, en ingls Flash Evaporation, el agua es introducida en forma de gotas finas en una cmara a presin baja, por debajo de la presin de saturacin. Parte de estas gotas de agua se convierten inmediatamente en vapor, que son posteriormente condensadas, obteniendo agua desalada. El agua residual se introduce en otra cmara a presiones ms bajas que la primera y mediante el mismo proceso de calentamiento, pulverizacin y evaporacin relmpago se obtiene ms agua desalada. Este proceso se repetir, hasta que se alcancen los valores de desalinizacin deseados. Estas plantas pueden contar ms de 24 etapas de desalinizacin relmpago. A este proceso se le conoce como MSF (evaporacin multietapa). [1]

Fig. 3: Proceso de desalinizacin por evaporacin relmpago o sbita.Fuente: Biblioteca Digital. Qumica Terrestre: La Hidrosfera. [5]

Desalinizacin por Formacin de Hidratos.Es un proceso basado en el principio de la cristalizacin, que consiste en obtener, mediante la adicin de hidrocarburos a la solucin salina, unos hidratos complejos en forma cristalina, con una relacin molcula de hidrocarburo/molcula de agua del orden de 1/18. Al igual que el proceso de congelacin, su rendimiento energtico es mayor que los de destilacin, pero conlleva una gran dificultad tecnolgica a resolver en cuanto a la separacin y el lavado de los cristales que impiden su aplicacin industrial. [6]

Principales Pases que Utilizan la Desalinizacin del AguaEn la actualidad, ms de 150 pases del mundo utilizan la desalacin, desde Australia hasta China y Japn, Estados Unidos, Espaa y otros pases europeos, Oriente Medio y el Norte de frica.El top 10 de los pases con mayor capacidad de desalacin es el siguiente:1. Arabia Saud: 10.759.693 m3/da.2. Emiratos rabes Unidos: 8.428.256 m3/da3. Estados Unidos: 8.133.415 m3/da4. Espaa: 5.249.536 m3/da5. Kuwait: 2.876.625 m3/da6. Argelia: 2.675.985 m3/da7. China: 2.259.741 m3/da8. Qatar: 1.712.886 m3/da9. Japn: 1.493.158 m3/da10. Australia: 1.184.812 m3/daEn conjunto, estos diez pases suman aproximadamente el 71% de la capacidad global contratada acumulada. Existen alrededor de 1.416 desaladoras funcionando en Estados Unidos, con otras 65 en fase de planeamiento o en construccin. La mayora tienen como objetivo desalar agua salobre y la desalacin de agua de mar slo representa un 7.4% del total. Otras fuentes de agua incluyen agua pura (13.8%), agua procedente de ros (11.9%) y aguas residuales (9%).En la regin de Amrica Latina, el nmero total de plantas desaladoras se ha estimado en 204 y en Europa en 2.250. [7]

CONCLUSIONES

El proceso de desalinizacin del agua consiste en eliminar la sal contenida en el agua de mar, para transformarla finalmente en agua dulce. Por esta razn las plantas desalinizadoras o desaladoras permiten distintos procesos que son indispensables para la elaboracin de ciertas industrias y conglomerados urbanos, precisamente de aquellos que estn cerca de desiertos o lugares donde elagua potablees un bien escaso, aunque existen reservas o fuentes de agua salada importante.

La desalinizacin del agua acarrea varios problemas, entre los que destacan: El alto costo de su proceso. La contaminacin para con el planeta. Los requerimientos de energa a gran escala. Una dependencia an mayor de las conocidas energas fsiles.

Al criterio de varios expertos, como Carlos Fernndez de la Unesco, la desalinizacin solo debe proceder respecto de lasaguas "business", es decir, de aquellas aguas que presentan una relacin de costo-beneficio al corto plazo muy conveniente.

Lamentablemente debido a factores cruciales como la gran cantidad de energa que se requiere para desalinizar el aguay el impacto ambiental negativo a que conlleva este proceso, no le permiten ser una solucin de largo plazo, pero s una alternativa viable para un problema urgente.

RECOMENDACIONES

Las desventajas asociadas a losprocesos de desalinizacinradican en: La interrupcin del ecosistema, pues se ve interrumpido el ciclo natural de muchos organismos marinos. Introduccin de nuevos contaminantes al ambiente que se ve en contacto con el proceso.

Por ello es preciso que los pases que utilicen este sistema adems implementen una poltica regulatoria de la nueva contaminacin a la que hay que hacer frente.

Cada uno de los procesos que involucra la desalinizacin poseen una relacin directa con distintos componentes qumicos, que ms all de dejar salmuera luego de haber desalinizado, provocan otros inconvenientes al equilibrio establecido, por lo que es deber de los encargados el identificarlos y adoptar medidas que excluyan los efectos indeseados que producen.

BIBLIOGRAFA

[1] Wikipedia, la Enciclopedia Libre. Desalinizacin.Fecha de consulta: 07 de Mayo de 2012.Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Desalinizaci%C3%B3n

[2]Tripod. Potabilizacin del agua de mar. Osmosis Inversa.Fecha de consulta: 04 de Mayo de 2012.Disponible en: http://potabilizacion_mar.pe.tripod.com/aguademar/id10.html

[3]Pure-Pro Venezuela. La Osmosis Inversa: La Historia.Fecha de consulta: 07 de Mayo de 2012.Disponible en: http://www.purepro.com.ve/omosis%20inversa.html

[4]T&E Tratamiento de Aguas. Desalacin. La Osmosis Inversa en el Tratamiento de Aguas de Mar.Fecha de consulta: 04 de Mayo de 2012.Disponible en: http://www.tyedesalacion.com/catalogo3.html

[5]Biblioteca Digital. Qumica Terrestre: La Hidrosfera. Desalinizacin del Agua de Mar.Fecha de consulta: 09 de Mayo de 2012.Disponible en:http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen2/ciencia3/097/htm/sec_10.htm

[6]MailxMail. El Agua. Desalacin. Captulo 3: Procesos de desalacin. Formacin de hidratos y destilacin de membranas.Autor: Antonio Ros Moreno.Fecha de publicacin: 14 de junio de 2011Fecha de consulta: 09 de mayo de 2012Disponible en: http://www.mailxmail.com/curso-agua-desalacion-4-4/procesos-desalacion-formacion-hidratos-destilacion-membranas

[7]News Soliclima. Recursos Hidrcos. El Mercado Mundial de la Desalacin.Fecha de consulta: 09 de mayo de 2012Disponible en:http://news.soliclima.com/noticias/recursos-hidricos/el-mercado-mundial-de-la-desalacion

Anexos