Eficiencia Energética en desalación. Diseño hidráulico optimizado de bastidores de ósmosis inversa.

Conocer el diseño de bastidores de ósmosis inversa y de electrodiálisis reversible, así como las diferentes opciones existentes para lograr la máxima eficiencia energética en una planta desaladora, teniendo en cuenta los diferentes elementos existentes en sus subprocesos (recuperadores de energía, bastidor y membranas de ósmosis inversa, bombas, red hidráulica, etc.).

Objetivo:

En España se instaló la primera planta desalinizadora de agua de mar en 1964 en Lanzarote, con un sistema de compresión de vapor. El consumo energético era muy elevado, entre 15 y 18 kWh/m³, y su producción de 500 m³/día, por lo que el permeado obtenido tenía un alto coste económico, más de 1,2 €/m³. Ha habido un gran salto tecnológico de las térmicas hacia la ósmosis inversa en desalinización de agua de mar, introduciendo tecnologías de membrana de menor consumo energético. Se ha pasado de consumos entre 20 y 25 kWh/m³en 1970 a 4 y 5 kWh/m³ en 2005. En la actualidad, se confirma un continuo descenso del consumo energético hasta valores de consumo específico de energía de 2,0 a 2,5 kWh/m³ en la actualidad.

En este módulo, se abordan las diferentes soluciones para incrementar la eficiencia energética en plantas desaladoras por membranas. Se realiza el estudio de los equipos de alta presión, constituidos por un conjunto de motor de accionamiento eléctrico, bomba de alta presión y sistema de recuperación de energía. Además, se profundiza en las membranas de ósmosis inversa de última generación y bajo consumo energético, recirculación de la salmuera, variadores de velocidad, diseño hidráulico del bastidor optimizado, etc. Igualmente, se estudia cómo optimizar el diseño de los bastidores de ósmosis inversa, teniendo en cuenta el tipo de agua de alimentación, para trabajar en varias etapas aumentando la conversión del sistema, o en varios pasos mejoran la calidad del agua permeada.

Dirigido a:

Profesionales de la Desalación, Investigadores, Estudiantes de Doctorado y/o Master Universitario, así como a profesionales o desempleados interesados en adquirir formación para trabajar en este ámbito.

Una vez que finalice el plazo de presentación de solicitudes, se valorarán todas las recibidas y se seleccionarán a los alumnos que formarán parte del curso, en base a la formación de los candidatos y a los criterios establecidos. Preferentemente se tendrá en cuenta a los alumnos residentes y los que hayan realizado cursos de esta Formación Especializada.

A igualdad de cumplimiento de criterios, se tendrá en cuenta el orden de preinscripción.

Programa y contenido:

1. Energía y desalación de aguas. Energía mínima de separación.

La Desalación es un proceso de separación en el cual una corriente de alimentación salina necesita de una aportación de energía para obtener dos corrientes de salida (permeado/salmuera). En este capítulo se abordará que en el proceso de ósmosis inversa la energía mínima que se requiere para la separación de las sales debe ser superior a la presión osmótica del mismo y dependerá de la salinidad de alimentación.

2. Formas de medir la utilización de la energía y comparación de la energía.

En esta sección se profundizará en las diferentes fuentes de energía que se utilizan en las plantas desaladoras de agua de mar o salobre y que intentamos optimizar en motores eléctricos, compresores, bombas, etc. Se estudia la calidad de la energía (exergía), conservación de la misma (pérdidas), comparación de consumos, utilización, etc.

3. Fuentes de energía en desalación.

Principalmente aportaciones eléctricas para motores de bombas, compresores y utilización de generadores propios.

4. Captación y membranas de bajo consumo energético.

En este capítulo se abordará la captación de una toma de agua de mar o salobre, como objetivo primero a la hora de diseñar una desaladora y una parte muy importante del éxito de la misma. También se trabajará la optimización de consumos energéticos con membranas de ósmosis inversa de última generación del mercado.

5. Bombeos de baja/alta presión y variadores de frecuencia.

En este apartado se estudia el diseño de sistemas de alta y baja presión, al igual que los variadores de frecuencia asociados a los mismos, con el objeto de reducir los consumos energéticos y mejorar la eficiencia del sistema.

6. Sistemas de recuperación de energía.

Se abordan los fundamentos basados en la recuperación de la energía residual de la salmuera en forma de presión (turbinas de contrapresión, cámaras isobáricas, etc.).

7. Diseño hidráulico de un bastidor.

En este capítulo se diseña hidráulicamente un bastidor, con el objeto de optimizar su consumo energético, teniendo en cuenta todos los elementos necesarios: tuberías, secciones, pérdidas de carga, válvulas, Tés, codos, etc.

8. Diseño de la configuración de bastidores de ósmosis inversa para agua de mar.

Se estudia cómo diseñar un tren de ósmosis inversa, normalmente varios en paralelo, teniendo en cuenta que el agua de alimentación del mismo es agua de mar y por tanto las membranas trabajarán a una presión más alta con un mayor consumo energético. Ejemplos de optimización de la eficiencia energética con software de fabricantes.

9. Diseño de la configuración de bastidores de ósmosis inversa para agua salobre y terciarios.

En esta sección se especifica el diseño de un bastidor de ósmosis inversa para agua salobre o terciarios, intentado trabajar a conversiones altas con el objeto de reducir el caudal de rechazo a la menor cantidad de agua posible. Por ello normalmente se trabaja en varias etapas. Ejemplos de optimización de la eficiencia energética con software de fabricantes.

10. Diseño de la configuración de bastidores de ósmosis inversa en dos o más etapas en serie.

Se trata de hacer pasar el agua de rechazo de un proceso de ósmosis inversa por una segunda etapa de ósmosis inversa, aproximadamente con la mitad de membranas que la anterior, para aumentar la conversión de trabajo y reducir la salmuera que se tira. Ejemplos de optimización de la eficiencia energética con software de fabricantes.

11. Diseño de la configuración de bastidores de ósmosis inversa en dos pasos y recirculación de salmuera.

En los casos en que la calidad de permeado no es suficiente con un paso de ósmosis inversa, se envía el permeado a un segundo paso de ósmosis inversa para disminuir aún más la salinidad del producto obtenido. Ejemplos de optimización de la eficiencia energética con software de fabricantes.

12. Diseño de la configuración de bastidores de EDR.

En este capítulo se abordará, considerando que disponemos de agua de alimentación de baja salinidad, un sistema de desalación de aguas con membranas de electrodiálisis reversible (EDR) de alta eficiencia energética con el cual obtenemos una calidad de permeado muy exigente.

13. Enlaces de interés y bibliografía.

Se incluirán los principales enlaces que aportan información significativa a este módulo al igual que la bibliografía utilizada para el mismo.

14. Trabajo fin de módulo.

Se desarrolla por parte del alumno o alumna un trabajo que consiste en proponer y diseñar una desaladora de 5000 mcd con el menor consumo de energía posible.

Impartido por:

• Federico León Zerpa: Ingeniero Industrial, Máster universitario, suficiencia investigadora y cursos de Doctorado. Dr. Profesor Titular de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.
• Fernando Suárez Pérez: Más de 20 años de experiencia técnica y de gestión y experiencia de campo en tecnología térmica y de membranas en la industria de desalinización y reutilización de agua con práctica en más de 30 plantas medianas y grandes estrategias de ósmosis inversa de agua de mar.

Metodología:

El curso se imparte en modalidad online, por tanto, será necesario un portátil, conexión a internet, pantalla, cámara y micrófono.

Con el fin de obtener el certificado acreditativo correspondiente al curso, debe asistir al 80% de las horas de las sesiones online.

(*)Se prevé la posibilidad de realizar sesiones en modalidad presencial para los alumnos de Gran Canaria, las cuáles serían igualmente retransmitidas para el resto del alumnado.

Habrá tres sesiones de tutoría a distancia durante el módulo.

Bonificaciones:

• Precio para Residentes en Canarias: 150,00€
• Desempleados Residentes en Canarias que acrediten su situación con DARDE actualizado-vigente (adjuntar documento al realizar la inscripción), tienen un descuento del 50% en la cuota de ingreso para cada curso / taller ofertado.
• Los descuentos no son acumulables.

El Programa de formación Especializada en Desalación | DESAL+ CAP, financiado por el Cabildo de Gran Canaria a través de la Sociedad de Promoción Económica de Gran Canaria (SPEGC) y del Fondo de Desarrollo de Canarias (FDCAN), es una acción de la Plataforma DESAL+ Living Lab, plataforma que aúna recursos y conocimientos de alta especialización en materia de desalación a través de una red de centros de investigación y expertos de la Macaronesia.