¿Qué es la ósmosis inversa?
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¿Qué es la ósmosis inversa?

El agua existe en la naturaleza como una sustancia pura, pero típicamente no en forma pura. Muchas sustancias se combinan fácilmente con el agua. Cuando el agua entra en contacto con sustancias, se convierten en sólidos disueltos, como minerales, gases y compuestos orgánicos, o se convierten en sólidos suspendidos, como arcilla, limo y microorganismos.

Sólidos disueltos

Las mezclas que contienen sólidos disueltos se llaman comúnmente soluciones. Las soluciones se forman cuando un material de soluto, como la sal (cloruro de sodio), se disuelve en un disolvente, como el agua. Cuando una partícula de sal entra en contacto con el agua, la sal se disuelve y se extiende por todo el agua hasta que la sal como un sólido ya no existe. Los iones de sal todavía están presentes, pero ahora existen en una fase líquida como parte de la solución y ahora se conocen como iones disueltos. Estos iones transportan una carga eléctrica positiva o negativa, y se denominarán cationes si llevan una carga positiva y aniones si llevan una carga negativa. Las sustancias orgánicas, como el azúcar y el almidón, también se disuelven y forman soluciones que normalmente no se ionizan.

Sólidos suspendidos

Los sólidos suspendidos, son materiales que no se disuelven en un solvente (como el agua), existen como partículas distribuidas de manera desigual en una mezcla. Los sólidos suspendidos de más de cinco micrones se filtran antes de los elementos de membrana de ósmosis inversa por medio de la prefiltración.

Contenido Iónico Disuelto Y Calidad Del Agua

La presencia de material iónico (sólidos disueltos) en una solución, aumenta la conductividad de las soluciones o la capacidad de conducir electricidad. En consecuencia, el uso de un dispositivo de prueba de medición de conductividad se puede usar como un medio para aproximar la cantidad de sólidos disueltos en agua. Cuanto mayor sea la conductividad, mayor será el contenido de sólidos disueltos.

La presencia de sólidos disueltos y suspendidos puede ser perjudicial para muchas aplicaciones de agua, como la producción de vapor para la generación de energía o el agua de ingredientes utilizados en la preparación de alimentos y materiales farmacéuticos. Estos sólidos disueltos y suspendidos deben eliminarse o reducirse del agua antes de su uso en estas y muchas otras aplicaciones. Un método efectivo para eliminar la mayoría de estos contaminantes se conoce como ósmosis inversa (RO)

Ósmosis

La ósmosis es un fenómeno natural que ocurre cuando dos soluciones con diferentes concentraciones de sólidos disueltos están separadas por una membrana semipermeable. En la ósmosis natural, el disolvente o el agua en esta aplicación viaja a través de la membrana desde la solución con la menor concentración de materiales iónicos a la solución con la mayor concentración iónica.

Este proceso continúa hasta que la concentración iónica de ambas soluciones sea igual o hasta que el paso resultante del agua a través de la membrana alcance la presión osmótica de la solución si las soluciones están atrapadas en un recipiente.

Ósmosis inversa

La ósmosis inversa es la reversión de este fenómeno natural, mediante la aplicación de presión externa sobre la solución que contiene la mayor concentración de iones disueltos, esto fuerza el agua a través de la membrana semipermeable en la dirección opuesta, dejando atrás los iones disueltos y la suspensión de sólidos.

En el proceso de ósmosis inversa, el agua que pasa a través de la membrana se conoce comúnmente como permeado, o el agua producida, el agua que permanece detrás de la membrana junto con los sólidos disueltos y suspendidos se denomina concentrado, salmuera o agua rechazada.

Aplicaciones prácticas:  planta desaladora de agua marina

Fase 1: Captación de agua  

El primera paso consiste en la obtención del agua de entrada (también conocida como agua bruta) desde el mar, a través de tuberías impulsadas por bombeo que la conducen hasta la planta de tratamiento.

Fase 2: Pre-tratamiento

Una vez el agua de entrada está en la planta desaladora, hay que aplicar un pre-tratamiento global que incluirá distintos procesos físicos y químicos que varían según la calidad del agua. Generalmente se aplica un coagulante para formar agregados de partículas que serán eliminados en el decantador. Tras este proceso de decantación, se continuará con la desinfección para eliminar la carga biológica del agua.

Posteriormente, el agua pasa a distintas presiones por un conjunto de etapas de filtración y ultrafiltración para eliminar la mayor parte de la materia en suspensión, afinando en cada una de ellas la filtración anterior. A continuación, el agua es preparada para que tenga las condiciones fisicoquímicas óptimas para ser introducida en las membranas semipermeables.

Las membranas de ósmosis inversa actuales son muy sensibles a las variaciones en la calidad del agua, las temperaturas… por lo que con el fin de no dañarlas es fundamental que la fase de pre-tratamiento del agua sea óptima, por lo que el diseño de este sistema de tratamiento previo es un factor clave para el eficiente funcionamiento de la planta desaladora.

Fase 3: Membranas

En esta fase, bombas de alta presión impulsan el agua hacia las membranas de ósmosis inversa, que están dispuestas en bastidores. La presión ejercida debe superar la presión osmótica.

Tras el paso del agua por las membranas se obtienen dos corrientes diferentes: una de agua desalada (también denominada agua producto) y una corriente de lo que se conoce como salmuera (también denominado concentrado o rechazo) y que es el mismo agua de entrada con una mayor concentración de sales, al estar éstas diluidas en menor cantidad de agua.

Los sistemas de descarga de salmuera se diseñan para minimizar el impacto medioambiental, a través de la construcción de emisarios con difusores y dilución previa que hacen que el rechazo, al entrar en contacto con el mar y las corrientes marinas, se diluya rápidamente.

La corriente de agua desalada, según su calidad inicial o su uso posterior, podrá pasar por una segunda etapa de ósmosis inversa, y finalmente entrará en la fase de post-tratamiento.

Fase 4: Post-tratamiento

El agua desalada es conducida a un depósito de almacenaje donde es tratada de acuerdo al uso final que vaya a tener. De ser necesario es remineralizada para mejorar su calidad para el consumo humano según las normativas sanitarias vigentes.

Posteriormente, el agua desalada está lista para ser conducida a la red de abastecimiento.

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