La remoción de sales del agua por osmosis inversa (OI), tradicionalmente y como un dogma técnico, se realiza con una previa suavización del agua y su posterior tratamiento por OI.
La intención de la previa remoción de componentes que son parte de la dureza del agua, como son el calcio y el magnesio principalmente, se debe a que, dentro de la membrana en el proceso de separación de agua desmineralizada en el permeado, también ocurre un incremento de sales incrustantes en la segunda fase por donde fluye el rechazo que acarrea los minerales.
Si esta concentración alcanza el punto de saturación, no solo de sales de calcio y magnesio, sino también de otros componentes que pueden dañar la película de la membrana de poliamida como es el silicio, los sulfatos y algunos metales, los depósitos o precipitados formados pueden dañar en forma irreversible la membrana, disminuyendo el flujo y/o la calidad del permeado. Entonces la premisa es: “remover dureza para evitar la precipitación de sales incrustantes”
En los primeros años de uso de la tecnología de OI el costo de las membranas era muy alto. Las presiones aplicadas para obtener el permeado eran de varios cientos de libras y esto implica equipos de bombeo y materiales muy especiales, por lo que cuidar los componentes era la prioridad.
En la actualidad, el costo de las membranas ha disminuido considerablemente, las presiones de operación son considerablemente menores a 600-900 psi como se tenía inicialmente (actualmente 100-150 psi y con tendencia a la baja), además de que una mayor comprensión del proceso de osmosis ha conducido a la adición de agentes antiincrustantes (como los acrilatos, poliacrilatos y otros polímeros), con lo cual se evita el taponamiento y la saturación de la membrana a corto plazo.
Suavización:
Se le llama así al proceso en el cual, a través del contacto del agua con una resina sintética modificada en su estructura superficial, ocurre un desplazamiento iónico y se intercambian iones sodio (Na+) por cationes como Ca+2, Mg+2, entre otros.
En la suavización o ablandamiento se intercambian iones incrustantes presentes en el agua que se adhieren a la superficie de la resina, por iones no incrustantes como el sodio que se integra al agua.
Cuando el agua suavizada se procesa en la membrana por OI, no ocurre o se minimiza la formación de precipitados.
La suavización requiere de:
• Equipo con tanques de resina catiónica con cabezales programables para la operación automática
• Consumo de sal (NaCl) para la regeneración
• Retrolavado, lavado y enjuague de la resina en cada ciclo de regeneración
Desventajas de la suavización:
El ablandamiento del agua requiere de equipos que cuando son automatizados son de alto costo de inversión y mantenimiento.
La operación de regeneración de la resina en ciclo sodio consume mucha agua y sal. La resina es altamente ineficiente en captación del sodio por lo que se requiere de cantidades mucho mayores a las que teóricamente requiere la resina para su reactivación.
El exceso de NaCl empleado termina en el drenaje por lo que se incrementa la emisión de contaminantes del usuario y eventualmente debe pagar mas cuotas por emisiones a la red del municipio o receptor del drenaje1.
En resumen, un suavizador tiene las desventajas:
• Gasto en inversión y mantenimiento en equipos para ablandamiento, con toda su infraestructura y accesorios.
• Consumo adicional de agua para la regeneración de la resina
• Gasto de sal
• Integración al drenaje de agua de lavado y regeneración de la resina con alto contenido de sales
Efectuando un análisis desglosado de los costos de la operación de un suavizador, se estima que el costo de agua blanda producida se incrementa entre un 16 y un 21% , esto dependiendo de la dureza y costo por metro cubico de agua. Si el costo de agua es de $60 por metro cubico, el costo de un metro cubico de agua suavizada es entre $70 y $73 pesos.
Debemos recalcar que el ablandamiento del agua no significa que se “remueve” algo, en este caso sales, sino que es un intercambio de iones presentes en el agua de un tipo (básicamente calcio y magnesio) por iones de tipo diferente que no causan incrustación (sodio).
Cuando se requiere de agua deionizada o sea con bajos contenidos de salinidad o concentración de todos los iones, es necesario emplear la tecnología de OI.
Osmosis Inversa:
La OI separa las sales (cationes y aniones) en un flujo de agua que es el rechazo o concentrado y se tiene un segundo flujo o efluente que es el permeado o agua con un contenido mínimo de sales, ya que una membrana convencional en óptimas condiciones de operación tiene una eficiencia de 92-98%
Para mantener una membrana en buenas condiciones de operación se requiere entre otros factores
• Agua con un tolerable contenido de sales incrustantes,
• Suministrar aditivos que protejan la integridad de esta (acrilatos, poliacrilatos y dispersantes de incrustación).
• Establecer los parámetros de operación adecuados para esa membrana.
Si el agua de alimentación es suavizada, las características del agua son favorables para que la membrana tenga una vida útil mayor.
En caso de alimentar con agua sin pretratamiento por suavización, la vida útil de la membrana se afecta.
En estas circunstancias, debemos evaluar los convenientes e inconvenientes de alimentar con agua suavizada o con agua sin pretratamiento para ablandamiento.
Evaluación técnica y económica de las dos opciones
Si se va a emplear agua suavizada para OI, se requiere de un sistema que automáticamente, ya sea por tiempo o por volumen de agua tratada efectúe la regeneración de la resina.
Esto implica un espacio en el sitio de tratamiento, así como la inversión en instalaciones y en un equipo de suavización de acuerdo con el flujo de agua que se va a procesar, además de los gastos ya mencionados anteriormente.
Osmosis Inversa con agua blanda y agua no suavizada.
Si el tratamiento que se requiere implica agua deionizada, existe la opción de emplear un sistema con previa suavización del agua a procesar o se puede alimentar el agua directamente a el sistema de osmosis inversa.
Si se emplea agua blanda, la duración de las membranas de OI es mayor que con agua no suavizada.
En caso de emplear agua directamente de la red de suministro, la vida útil de las membranas disminuye en proporción a la dureza inicial del agua de red.
Entonces es necesario evaluar en las dos opciones los convenientes y los inconvenientes de usar agua blanda o agua de la red.
Finalmente, la decisión se toma por el cliente en función de ciertas características y criterios para optar por el uso de su proceso de OI con agua suavizada o agua de red.
Esta decisión depende de criterios como: su presupuesto para invertir en un proceso de suavización, la disponibilidad de espacio para acomodar el equipo o en todo caso si ya tiene el sistema de ablandamiento, pero evalúa bajar consumo de agua y costo de producción. Para esto se tiene un programa de proyección de costos que evalúa con cierta precisión el costo de un metro cubico de agua producida por OI empleando agua de alimentación con y sin suavización.
En este programa de proyección de costos se deben establecer variables como: 1. Dureza del agua
2. Precio de un metro cubico de agua de la red
3. Precio de la sal Nuestros asesores están en la disposición de evaluar su proceso para su mejor decisión.
Tabla 1: comparación y características de OI con agua blanda y agua de red
