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MEDICIÓN DEL FLUJO DE TRABAJO DE MEMBRANAS ON LINE Y DE LA
PÉRDIDA DE CARGA EN CONTENEDORES DE PRESIÓN DE OSMOSIS INVERSA CON
SPLIT / MEASUREMENT OF ON-LINE MEMBRANE WORKFLOW AND PRESSURE IN
REVERSE OSMOSIS PRESSURE VESSELS WITH SPLITAutores/Authors: Enric
Palacios Doñaque (Asesor Técnico I+D+i Acciona Agua );Enrique
Palacios Jimenez (Dto I+D+i AccionaAgua); Cosmin Coch (Dto I+D+i
Acciona Agua); Pedro Javier Miranda Luján (O&M Jefe de
Producción Internacional, AccionaAgua ); Abdelmayid Cherifi
(Director de Producción Planta Desalinizadora de Fouka , Acciona
Agua); Marouan El Kaddouri,(Desaladora de Fouka , Acciona Agua);
Javier Zapatera (Jefe de Planta Desaladora de Torrevieja, Acciona
Agua)
Presentador/Presenter: Enric Palacios Doñaque (Asesor Técnico
Dto I+D+i Acciona Agua)ISBN 978-84-09-04625-6
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DISPO SITIV O S DESARRO LLADO S PARA LA M EDICIÓ N DE PÉRDIDA DE
CARG A Y FLUJO DE M EM BRAN AS DE Ó SM O SIS IN V ERSA
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En esta Ponencia, se expone el funcionamiento de dos
dispositivos dediseño exclusivo de Acciona Agua:
INTERAP®
Dispositivo medidor de la pérdida de carga en contenedores con
Split ciego
RODIFLO®
Dispositivo medidor del flujo de permeado de membranas de OI
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SPLIT CIEG OI N T E R A P®
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En muchas Plantas Desaladoras, para aumentar la reducción del
contenido de Boro o dela concentración de Cloruros, se dividen las
corrientes de permeado de los contenedoresde presión en dos partes,
una que se extrae de la parte frontal y otra por la parte
trasera.
Esta división de las corrientes de permeado , se suele realizar
sin ninguna separaciónfísica obteniéndose así lo que se suele
llamar “Split Hidráulico”. No se conoce concerteza en que posición
se encuentra dentro de los tubos de permeado de lasmembranas, ya
que depende entre otras cosas del grado de ensuciamiento de
lasmismas, fundamentalmente de las primeras posiciones.
Para obtener las corrientes de permeado perfectamente
delimitadas, se puede montar un“Split Ciego” o Interconector Ciego
entre las membranas que se requiera.
Esto tiene el inconveniente de que cuando se quiere normalizar
un sistema de OI, no se conoce la pérdida de carga de cada sección
de membranas. ACCIONA Agua, ha desarrollado un dispositivo
patentado llamado INTERAP® que permite la determinación de la
pérdida de carga de cada sección de membranas separadas por el
split ciego.
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• La geometría del interconector INTERAP® , es similar a la de
un interconector ciego ,pero con la diferencia de que uno de los
lados está hueco (11) y el otro lado, es sólido(7).
• En la zona intermedia existen unos orificios (10) que
comunican el exterior con lacámara (11).
• En ambos extremos del interconector, están alojadas dos juntas
toricas (9) para podermantener la estanqueidad adecuada cuando el
interconector se monta entre dosmembranas.
• En el extremo de la cámara (11) se conecta un racor de presión
con un tubo de aceroinoxidable que pasa por el interior de las
membranas hacia el exterior, a través de latapa del contenedor de
presión manteniéndose la estanqueidad mediante un
prensaestopas.
• Completan el montaje los accesorios adecuados para poder
realizar las medidas depresión.
Figura1.-Esquema del interconector ciego especialINTERAP®
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Como se ve en la Figura 2, los orificios periféricos del
interconector INTERAP®comunican la presión del rechazo de la
membrana 3 hacia el exterior. A continuación, seexpone un esquema
del montaje del INTERAP® en un contenedor de presión de unbastidor
de OI.
Figura 2.- Esquema del funcionamiento del interconector
INTERAP®
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Figura 3.-Esquema del montaje del INTERAP® en un contendor de
presión
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Todos estos parámetros, son necesarios para poder realizar la
Normalización delcontenedor de presión. Si se montan varios
dispositivos en un mismo bastidor o endiferentes bastidores, se
puede admitir que los resultados obtenidos de la caracterizaciónde
los diferentes contenedores son extrapolables a todo un bastidor de
membranas (si éstasson iguales).
El contenedor de presión, se instrumenta de manera que pueda
caracterizarsetodo el sistema midiendo:
• Caudales de permeado que se obtienen en ambos lados del
mismo
• Conductividades de cada corriente de permeado, de alimentación
y rechazo
• Presiones de alimentación y rechazo del contenedor y…
• Presión del rechazo entre las membranas donde esté montado
elinterconector INTERAP®.
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Los datos obtenidos pueden ser introducidos en la hoja de
Normalización de los diferentesfabricantes de membranas, aunque al
tener dos secciones de membranas, hay que realizar laNormalización
considerando dos etapas de tratamiento. Acciona Agua ha
desarrollado unahoja de Normalización que permite diferenciar
perfectamente las dos etapas de membranas yseguir la evolución de
la dP en cada sección de las mismas. A continuación, se exponen
lasgráficas de dP obtenidas de la hoja de Normalización
Figura 4.- Gráfica de la evolución de la dP en un tubo de
presión con dossecciones de membranas separadas por el INTERAP®
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• De estos valores, se deduce que la dP delas tres primeras
posiciones es el 65,59%de la dp total del contenedor.Efectivamente,
en la gráfica de la Figura 4se observa que prácticamente toda la
dPdel contenedor es debida a las tresprimeras membranas,
quesignificativamente son las que se ensucianmás.
• Para poder realizar unos primeros cálculos, a continuación y a
modo de ejemplo, se presenta la Tabla 1, que es un extracto de los
valores de la dP representativos de la hoja de Normalización.
Tabla1.-Presión diferencial 1-3; 4-7
• Obviamente, los valores registrados de la dP,dependerán de
donde esté situado elinterconector ciego.
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• Este dispositivo, está diseñado para realizar la medición del
caudal de permeado de cadauna de la membranas instaladas en un
contenedor de presión.
• Consta de un sensor másico conectado al extremo de una funda
de acero inoxidabledentro de la cual están los cables de
transmisión de señales.
• El conjunto de sensor y funda metálica se desliza por dentro
de los tubos de permeadodel conjunto de membranas desde el exterior
hacia el interior de las mismas.
• Para iniciar la medida de caudales, se introduce el sensor,
por ejemplo, hasta el final dela membrana de la Posición 1 y se va
desplazando en función de la medida de lasmembranas leyendo el
caudal de permeado en la posición que se desee.
• La señal eléctrica del sensor, es conducida a un indicador
programable que indica elcaudal instantáneo en cada posición donde
se encuentra el sensor másico.
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Figura 6.-Indicador electrónico delequipo RODIFLO®Figura 5.-
Punta del sensor másico RODIFLO
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Al desplazar el sensor hacia las demás posiciones se obtiene la
lectura acumulada delcaudal de permeado suma de todos los caudales
de permeado de todas las membranas.
Por tanto, el valor de los caudales obtenidos es suma de todos
los caudales individualesde cada membrana, con lo que con unas
simples operaciones matemáticas se puedeconocer el caudal de
permeado de cada una de ellas.
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Figura 7.-Esquema de montaje del sensor másico RODIFLO®
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Para calcular el caudal de permeado de forma individual, se
plantea el siguiente esquema
Estos valores de “Q” estarán en unidades de l/h; m3/h , según se
haya configurado el indicador electrónicoDividiendo el valor de
cada caudal por el valor de la superficie “A” de cada membrana, se
obtendrá el flujo de trabajo de cada una de ellas
Flujo = Q/A que vendrá dado en las dimensiones LM-2 T-1
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Q1
Q1+Q2
Q1+Q2 + Q3
Q1+Q2 + Q3 + Q4
1
2
3
4
5
6
7
Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
Q
1
+ Q
2
+ Q
3
+ Q
4
+ Q
5
+ Q
6
+ Q
7
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Del esquema de la diapositiva anterior se puede establecer un
sencillo sistema de ecuaciones:
Q1 =Q1Q2 = (Q1+Q2)-Q1Q3= (Q3+Q2+Q1)-(Q2+Q1)Q4=
(Q4+Q3+Q2+Q1)-(Q3+Q2+Q1)Q5= (Q5+Q4+Q3+Q2+Q1)-(Q4+Q3+Q2+Q1)Q6=
(Q6+Q5+Q4+Q3+Q2+Q1)-(Q5+Q4+Q3+Q2+Q1)Q7=
((Q7+Q6+Q5+Q4+Q3+Q2+Q1)-(Q6+Q5+Q4+Q3+Q2+Q1)Qt (total)=
Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7
Mediante estas simples ecuaciones , se puede calcular el caudal
de cada membrana de forma independiente
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En un contenedor de presión de un bastidor de Ósmosis Inversa se
instaló un dispositivoRODIFLO®, para realizar las medidas de caudal
de cada membrana, durante la puesta enmarcha del mismo.
Previamente, se examinaron los datos de los caudales de permeado
de las proyeccionesdel fabricante de las membranas, para poder
compararlos con los datos obtenidos con eldispositivo RODIFLO®.
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EJEMPLO PRÁCTICO.-MEDICIONES EN CAMPO
Tabla de caudales y flujos de permeado según proyecciones
Superficie de membrana 37,2 m2
Posición membrana Caudal de permeado Flujo de trabajom3/h l/h
m2
1 0,89 23,922 0,75 20,163 0,61 16,404 0,48 12,905 0,37 9,956
0,28 7,537 0,20 5,38
Tabla 2.- Caudales y flujos de permeado según proyecciones
Hoja1
Tabla de caudales y flujos de permeado según proyecciones
Superficie de membrana 37.2m2
Posición membrana Caudal de permeado Flujo de trabajo
m3/h l/h m2
10.8923.92
20.7520.16
30.6116.40
40.4812.90
50.379.95
60.287.53
70.205.38
Hoja2
Hoja3
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A continuación se expone una tabla con los datos
experimentales
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DATOS CORREGIDOS A25ºC
Posición Caudal experimental Cálculo experimental Caudal
experimental Cálculo experimental Caudal experimental Flujo
experimental Caudal según fabricante Según fabricante l/h Flujo l/h
m2 l/h Flujo l/h m2 l/h l/h l/h Flujo l/h m2
Medición 1 Medición 1 Medición 2 Medición 2 Medición 3 Medición
3
1 1191,20 32,02 1174,36 31,57 1155,47 31,06 1080,64 29,042
949,39 25,52 951,56 25,58 966,87 25,99 910,65 24,483 817,57 21,98
815,66 21,93 793,97 21,34 740,66 19,914 643,26 17,29 631,78 16,98
625,40 16,81 582,82 15,665 495,75 13,33 516,93 13,90 554,45 14,90
449,26 12,086 375,16 10,09 333,43 8,96 490,90 13,20 339,98 9,147
267,97 7,20 297,45 8,00 262,87 7,07 242,84 6,53
TCF 0,784 TCF 0,824
Tabla 3.-Datos experimentales
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Los resultados obtenidos de la Tabla 3 de la diapositiva
anterior , se construyó la siguiente gráfica
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Figura 9.-Gráfica de los flujos de trabajo corregidos a 25ºC
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Realizando cálculos estadísticos para hallar la desviación
estándar de los flujos de trabajo, se puede observar que éste
parámetro está dentro de los valores aceptables.
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Tabla 4.-Valores estadísticos
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CONCLUSIONES
INTERAP®
Mediante este dispositivo, se puede medir perfectamente la
pérdida decarga de dos bloques de membranas separadas por un
interconectorciego. De esta forma, se puede normalizar la dP
correctamente, sin tenerque hacer estimaciones teóricas sobre los
valores de este parámetro enlos dos bloques de membranas.
RODIFLO®
La experimentación llevada a cabo mediante este dispositivo,
hademostrado, que se pueden obtener valores de los flujos de
trabajo decada membrana, muy cercanos a los valores de las
proyecciones que da elfabricante de las membranas. Obviamente,
estos valores variaránconforme se ensucien las membranas.
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Número de diapositiva 1 DISPOSITIVOS DESARROLLADOS PARA LA
MEDICIÓN DE PÉRDIDA DE CARGA Y FLUJO DE MEMBRANAS DE ÓSMOSIS
INVERSA MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA DE CARGA EN CONTENEDORES CON SPLIT
CIEGO�I N T E R A P® MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA DE CARGA EN
CONTENEDORES CON SPLIT CIEGO�I N T E R A P® MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA
DE CARGA EN CONTENEDORES CON SPLIT CIEGO�I N T E R A P® MEDICIÓN DE
LA PÉRDIDA DE CARGA EN CONTENEDORES CON SPLIT CIEGO�I N T E R A P®
MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA DE CARGA EN CONTENEDORES CON SPLIT CIEGO�I N
T E R A P® MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA DE CARGA EN CONTENEDORES CON
SPLIT CIEGO�I N T E R A P® MEDICIÓN DE LA PÉRDIDA DE CARGA EN
CONTENEDORES CON SPLIT CIEGO�I N T E R A P®����������
