Tratamiento de agua

Los 3 pasos indispensables para el pre-tratamiento de ósmosis inversa + 1 Paso opcional

Índice del contenido

Pre-tratamiento de ósmosis inversa.

La ósmosis inversa es un proceso desarrollado para eliminar o disminuir la salinidad presente en el agua, así como algunos contaminantes biológicos y químicos. En términos generales, la osmosis inversa es una técnica que se utiliza para purificar el agua con alto contenido en sales minerales destinada al consumo humano, ya sea de forma directa, en procesos industriales o para la actividad agrícola.

El principio de funcionamiento de la osmosis inversa consiste en aplicar una determinada presión al fluido mientras se hace pasar a través de una membrana semipermeable que es capaz de eliminar o retener moléculas grandes y al mismo tiempo permite el paso de las moléculas de agua.

Este proceso es lo opuesto a la osmosis natural, en donde las moléculas de un solvente, en este caso el agua, pasan a través de una membrana semipermeable de una zona de baja concentración iónica a una de alta concentración para poder equilibrar la solución.

En este sentido, en la osmosis inversa las moléculas de un solvente (agua) atraviesan una membrana semipermeable desde una zona de alta concentración iónica hasta una de baja concentración. Al ocurrir esto, las moléculas grandes de los diferentes solutos presentes en el agua, quedan retenidas de un lado de la membrana, mientras en el otro lado quedan las moléculas de agua.

Calidad de agua que necesita una ósmosis inversa para operar adecuadamente

Cuando ocurre el proceso de osmosis inversa ciertos agentes químicos, biológicos o minerales pueden afectar la estructura e integridad de la membrana semipermeable. En este sentido, los elementos disueltos en el agua pueden llegar a taponar o reducir los poros de la membrana, ocasionando una reducción significativa de la producción de agua limpia.

Otro aspecto que debe ser considerado es el proceso de incrustación que ocurre cuando la concentración de sales minerales es elevada. En este caso, las moléculas de estos minerales comienzan a saturar la solución y por consiguiente se precipitan sobre la membrana,produciendo una disminución del flujo de agua.

Cuando este tipo de residuos o incrustaciones se acumulan alrededor de la membrana, el agua no puede fluir con facilidad a través de ella, y el resultado es una reducción del caudal. Como resultado, los costos operativos, el consumo de energía y la presión del sistema se incrementan, además de esto, la membrana sufre daños significativos que obligan a sustituirla antes de tiempo.

Por otra parte, cuando la membrana se obstruye ocurre un aumento de la presión y por consiguiente el sistema de bombeo necesitar trabajar más para vencer ese diferencial, aumentando con esto el consumo de energía.

Para evitar esta serie de problemas, se debe realizar un tratamiento al agua antes de someterla al proceso de osmosis inversa, con la finalidad de eliminar la mayor cantidad posible de coloides, tales como arcillas, floculos y sólidos en suspensión. Además de esto es recomendable colocar filtros especiales que permitan eliminar materia orgánica, aceites, agentes biológicos, microorganismos y protozoos, así como sulfatos, carbonatos, calcio y otros minerales que puedan llegar a precipitarse en la membrana semipermeable.

Filtro Multimedia o Filtro de lecho profundo para instalar antes de osmosis inversa

Sistemas necesarios para el pre-tratamiento de ósmosis inversa

En general existen dos sistemas para el pre-tratamiento del agua antes de ser sometida al proceso de osmosis inversa. El primeo es el tratamiento por filtración y en segundo lugar tenemos el tratamiento químico. Sin embargo, es recomendable realizar un análisis físico-químico al agua que será tratada para verificar la cantidad de elementos presentes en ella, y en función a esto, se utilizarán diferentes procesos para garantizar su calidad.

Uno de los sistemas básicos es el relacionado con la filtración o remoción de solidos presentes en el agua, para ello se utilizan filtros de diferentes medidas que permiten remover eficientemente cualquier impureza. Además de estos, también se utilizan los filtros de carbón activado que facilitan la remoción de sustancias químicas y orgánicas.

Otros de los filtros utilizados es el denominado ablandador o suavizador de agua, cuya función es eliminar o disminuir los minerales presentes en el agua, tales como el calcio y el magnesio. En algunos casos se puede llegar a utilizar luz ultravioleta para destruir ciertos microorganismos o bacterias.

Adicional a esto, algunos sistemas requieren el uso de biocidas, como por ejemplo el cloro, sin embargo este debe aplicarse en conjunto con un bisulfito, ya que el cloro puede llegar a afectar significativamente la membrana semipermeable.

Por otro lado, se debe monitorear los niveles de pH, dureza y alcalinidad para evitar la precipitación de carbonatos, y además utilizar inhibidores de incrustaciones para evitar su formación.

1. Filtros de lecho profundo para el pre-tratamiento de ósmosis

Los filtros lecho profundo, también denominados multimedia, se utilizan cuando existen una alta concentración de sólidos en suspensión dentro del agua que será sometida al proceso de osmosis inversa. Esta clase sistemas de filtración son muy necesarios ya que permiten la efectiva remoción de partículas grandes, así como las de menor tamaño.

Los filtros multimedia o de lecho profundo están constituidos por diferentes capas de material filtrante, agrupados de tal forma que permitan una filtración uniforme a lo largo de todo el material. En su interior pueden contener diversos materiales, tales como grava, arena y antracita, que gracias a su diferencia en densidades y porosidad, atrapan los sólidos presentes en al agua en la medida que esta fluye por su interior.

Una de las ventajas de los filtros de lecho profundo o multicapas es la capacidad para tratar un elevado caudal de agua cuando se les compara con un filtro de un solo material. Además, con este sistema se obtiene un agua mucho más clarificada ya que permite la remoción de partículas de diferentes tamaños.

¿Cuál es la función de un filtro de lecho profundo en este pre-tratamiento?

Retiene sólidos y partículas suspendidas que pueden dañar el carbón activado. Ayuda a que el carbón no se sature por estos sólidos.

Filtro Multimedia o Filtro de lecho profundo para instalar antes de osmosis inversa

Precios de filtros de lecho profundo/multimedia:

2. Purificador de carbón activado para el pre-tratamiento de ósmosis

 Otros de los sistemas para el pre-tratamiento de las aguas antes de someterse al proceso de osmosis inversa es el del carbón activado. Este sistema permite la adsorción de las partículas contaminantes en la superficie de carbón.

Este proceso es muy eficiente y se logra gracias a la estructura extensa y porosa que posee el carbón activado, sin embargo, existen algunos elementos que deben ser considerado durante el proceso de adsorción, como por ejemplo, la extensión superficial del carbón, el tamaño de los poros, la presión, la temperatura, el tamaño de las partículas a retener y el tiempo de contacto entre el agua y la superficie del carbón.

Los filtros de carbón activado permiten reducir el daño causado por los partículas a la membrana de osmosis inversa, además es efectivo para eliminar el mal olor y sabor del agua, así como reducir la presencia de diferentes tipos de contaminantes, tales como, el cloro, los trihalometanos, pesticidas, solventes, metales pesado, y algunos desechos industriales.

Para producir el carbón activado que se utiliza en estos filtros, se debe quemar diversos materiales orgánicos a altas temperaturas, obteniendo como resultado un producto mucho más poroso y con una mayor superficie de contacto que garantiza un nivel de adsorción muy superior al carbón común.

Por último es importante destacar, que los filtros de carbón activado no pueden eliminar virus, bacteria o microrganismos, por lo que debe utilizarse algún otro sistema que permita la remoción de los mismos.

¿Por qué se instala el equipo de carbón antes del suavizador?

El carbón retiene contaminantes orgánicos y elimina el cloro por medio de una reacción química. Se instala antes del suavizador ya que la resina tiene baja tolerancia al cloro, si una resina catiónica recibe cloro se daña y requerirás cambiarla en mucho menor tiempo que si recibe un agua libre de cloro.

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Precios de sistemas de carbón activado:

3. Suavizadores de agua para el pre-tratamiento de ósmosis

 Los suavizadores de agua son sistema que permiten mejorar la calidad del agua “dura”, gracias a un proceso de intercambio iónico que se produce en una placa de resina. Básicamente un suavizador, o también denominado ablandador, tiene la capacidad de eliminar el calcio y el magnesio presentes en el agua para reemplazarlos por iones de sodio.

La principal razón para utilizar un suavizador de agua para el pre-tratamiento de osmosis inversa, es que esta clase de sistema previene la formación de cristales de sales minerales que pueden llegar a obstruir las tuberías, las conexiones y las diferentes piezas que constituyen el sistema de tratamiento de agua, además, también permite el incremento en la calidad del agua al hacerla más potable para el consumo humano.

Los suavizadores de agua son fabricados en diferentes tamaños, y son eficaces en lugares donde se requiere mantener un flujo continuo de agua. Por lo general, estos sistemas están equipados con un tanque de resina, así como el medio para producir el intercambio iónico, válvulas de seguridad y medidores. Además pueden ser diseñados según las especificaciones técnicas necesarias e instalarlos en sistemas paralelos.

¿Por qué se instala el suavizador previo a la ósmosis inversa?

En la primera etapa eliminamos sedimentos, en la segunda materia orgánica y cloro y en la tercera etapa eliminamos dureza. La dureza incrusta las membranas de ósmosis inversa y por lo tanto las membranas dejan de retener las sales minerales, además que la dureza puede taponear total o parcialmente las membranas y ocasionar una alta pérdida de flujo y calidad de agua. El agua que llega a las membranas debe estar casi libre de dureza (Calcio y Magnesio).

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4. Anti-incrustantes (Tratamiento opcional):

¿Qué son y cómo se producen las incrustaciones en las membranas de osmosis inversa?

El proceso de tratamiento de agua por ósmosis inversa crea flujos salinos con altas concentraciones de sedimentos y minerales que pueden provocar incrustaciones sobre la membrana del sistema. No todas las aguas tratadas son iguales, esto quiere decir que su composición química varía notablemente, y por consiguiente el tipo de incrustaciones que se producirá también cambiará en función a ello.

En términos básicos, una incrustación es un precipitado o una costra que se forma en la superficie de un objeto de manera continua y progresiva, debido a la presencia de altas concentraciones de sales minerales en el flujo de agua, como por ejemplo, el carbonato de calcio, sulfato de calcio y silicato de calcio.

Por lo general, las incrustaciones se producen por cambio químicos y físicos en el agua saturada con sales minerales, en este aspecto, cuando la concentración de iones del mineral sobre pasan el límite de solubilidad del fluido, estos se precipitan y tienden a unirse formando cristales, que con el tiempo van creciendo hasta convertirse en grandes depósitos de material solido denominado incrustaciones.

Tipos de incrustaciones en membranas de osmosis inversa

Existen varios tipos de incrustaciones en las membranas de osmosis inversa, sin embargo las más comunes son las siguientes:

Carbonato Cálcico: este tipo de incrustación es muy común en las membranas de osmosis inversa, tiene un aspecto de polvo color blanco y se produce cuando el carbonato de calcio se precipita, por lo general es fácil de remover con anti incrustantes ácidos.

Sulfatos de: 

  • Calcio: este tipo de incrustaciones se forma por lo general cuando el agua tiene altos contenidos de sulfatos, creando estructuras alargas y puntiagudas sobre la superficie de la membrana que son difíciles de remover.
  • Bario: este producto se forma cuando se unen los iones de bario con los sulfatos, produciendo un compuesto muy poco soluble que tiende a precipitarse con rapidez.
  • Estroncio: a este compuesto también se le denomina “celestita” y se origina por la unión de iones de estroncio con sulfatos. La solubilidad de este producto es muy pobre, y al igual que el sulfato de bario se precipita una vez formado.

Sílice: esta incrustación se deposita en las membranas de osmosis inversa en forma de aluminosilicatos y por lo general su remoción es difícil.

Fosfato Cálcico: las incrustaciones de fosfato cálcico son muy comunes en el tratamiento de agua por osmosis inversa y se forma cuando se unen los iones de calcio con fosfatos.

Hidróxido de magnesio: a este compuesto también se le denomina “Brucita” y por lo general, se producen en aquellos sistemas cuyas membranas trabajan con niveles de pH elevados

Antiincrustantes para membranas de ósmosis inversa. ¿Qué son?

Los anti incrustantes son productos químicos que han sido diseñados para remover de manera eficaz los diferentes tipos de incrustaciones que ocurren de forma natural en las membranas de ósmosis inversa durante el tratamiento y purificación del agua.

Estos productos químicos son capaces de remover, eliminar y prevenir la formación de diferentes tipos de incrustaciones que tienden a formarse sobre la superficie de las membranas de osmosis inversa. En este sentido, los anti incrustantes funcionan como inhibidores y están formados por polímeros con cargas negativas que interrumpen la fusión de los elementos y por ende su precipitación.

¿Cuándo es recomendable utilizar un antiincrustante?

Para saber cuándo se debe utilizar un antiincrustante dentro de un sistema de tratamiento de agua por osmosis inversa, lo primero que se debe hacer es un análisis físico químico al agua que se va a tratar. Con esta clase de pruebas se tendrá toda información relativa a los niveles de concentración de los diferentes compuestos y sales minerales presentes en el fluido, y con ello podremos saber el tipo de anti incrustante más adecuado, así como la dosificación apropiada.

Tipos de anti incrustantes

En general los anti incrustantes están diseñados para interferir con las reacciones que producen la precipitación de los minerales presentes en el agua, y los podemos agrupar en tres tipos:

  1. Los que inhiben el umbral de precipitación: este tipo de anti incrustantes tiene la capacidad inhibir o aumentar el nivel de saturación máximo que puede soportar una solución para que las sales minerales presentes en ella se precipiten.
  2. Modificadores de los cristales: estos anti incrustantes son capaces de modificar la estructura cristalina de la incrustación de tal forma que logra suavizarla para que pierda sus propiedades de adherencia.
  3. Antiincrustantes como dispersores: este grupo de anti incrustantes posee la habilidad de absorber ciertos cristales para aumentar la carga iónica de la solución, y por consiguiente logra mantener separados a los cristales para que no puedan precipitarse.

Recomendaciones para mantener en buen estado un sistema de ósmosis inversa

Los sistemas de osmosis inversas son muy utilizados, tanto en la industria como en el hogar, durante el tratamiento del agua dedicada al consumo humano, por esta razón, es importante que mantengamos en buen estado este tipo de sistemas. Para comenzar debemos hacer un cambio regular de los filtros, ya que estos tienden a acumular sedimentos, sólidos y bacterias que desmejoran la calidad del agua.

A parte de cambiar los filtros, es muy importante darle un mantenimiento a las membranas para garantizar su adecuado funcionamiento. Por lo general esto se hace utilizando chorros de agua o aire a presión, con la finalidad de eliminar los residuos que puedan estar alojados en ella. Además, dichas membranas pueden ser lavadas con algunos productos químicos, que han sido desarrollados específicamente para este tipo de actividad.

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3 Recomendaciones para mantener en buen estado un sistema de ósmosis inversa

Para finalizar el artículo te queremos dejar 3 recomendaciones que te ayudarán a mantener en buen estado tu Ósmosis Inversa. Los sistemas de osmosis inversas son muy utilizados, tanto en la industria como en el hogar, durante el tratamiento del agua dedicada al consumo humano, por esta razón, es importante que mantengamos en buen estado este tipo de sistemas.

  1. Para comenzar debemos hacer un cambio regular del cartucho sedimentador que se encuentra previo a la ósmosis, ya que estos tienden a acumular sedimentos, sólidos y bacterias que desmejoran la calidad del agua.
  2. Además, es muy importante darle un mantenimiento a las membranas para garantizar su adecuado funcionamiento. Las membranas pueden ser lavadas con algunos productos químicos, cuando el flujo de agua producto, la calidad de agua o la presión disminuyen hasta un 15% es probable que tu membrana requiera limpieza.
  3. Medir la calidad de agua de entrada y salida del sistema. Te recomendamos utilizar una bitácora diaria para capturar los niveles de TDS a la entrada y salida de tu equipo, para que con estos datos te des cuenta si disminuyó la calidad de agua y evaluar si es adecuada una limpieza química o un reemplazo de las membranas.

Conclusión:

Además de estos sistemas es importante señalar que dependiendo tu calidad de agua puedes necesitar otros sistemas, tales como: Catalizadores para eliminar fierro y manganeso, Sistemas para incrementar el pH del agua, entre otros.

Siempre te recomendamos contactar a un experto para que te recomiende el tamaño y tipo de sistemas que necesitas.

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