En la actualidad son cada vez más las industrias que utilizan los procesos de filtración de membranas para el agua que usan en sus actividades de producción. Este sistema es muy eficiente, aunque existe el problema de la formación de incrustaciones en las membranas que afectan severamente el desempeño de los sistemas de filtración, en especial cuando se trata de nanofiltración y de membranas de ósmosis inversa. Para evitar las incrustaciones existen dos métodos: el uso de un antiincrustante y el intercambio iónico, que ablanda el agua.
Ambos métodos son muy efectivos como un pretratamiento del agua antes de que llegue al sistema de membrana, el elegir uno u otro determinará el tamaño del sistema. Para sistemas pequeños, con una velocidad de alimentación menor a los 76 litros por minuto, puede ser difícil inyectar un mínimo de tres a cinco partes por millón de antiincrustantes en la corriente de alimentación, por lo que se debe usar el intercambio iónico, en cambio si la velocidad de alimentación es mayor, los antiincrustantes son la mejor opción.
Suavizado de agua de intercambio iónico
El agua natural extraída de pozos y yacimientos subterráneos contiene altos niveles de calcio y magnesio, por lo que se le denomina “agua dura”, ya que el calcio y el magnesio se combinan con otros iones y deja una escala dura en las superficies que tocan, lo que termina por generar incrustaciones, como sarro en las tuberías. Un suavizador de agua de intercambio iónico puede reducir o eliminar los problemas de dureza y actuar como un buen pretratamiento para el sistema.
El intercambio iónico implica la eliminación de la dureza que causa iones, como el calcio y magnesio, y reemplazarlos con iones que no causan dureza. Este proceso es reversible y utiliza una resina sintética como medio para llevar a cabo el intercambio. Después de que la resina se ha saturado con los iones no deseados, se regenera lavándola con una solución del ion deseado, que generalmente es de cloruro de sodio (NaCl).
Las ventajas de este sistema es que reduce la dureza del agua en al menos 17 partes por millón. No es necesario el utilizar productos químicos, lo que en algunos procesos es fundamental. También puede eliminar las trazas de hierro y manganeso, pero en menor nivel y es la mejor elección para los sistemas más pequeños, con un flujo menor a 76 litros por minuto.
En cuanto a las desventajas, se debe destacar que tiene un alto costo, puede causar pérdida de agua durante la regeneración, no se recomienda para su uso en alcantarillas sanitarias ni en los sistemas sépticos, ya que el cloruro de sodio puede crear otras incrustaciones. De igual manera requiere de grandes volúmenes de agua para el retrolavado y la regeneración de la resina, incremente el costo de bombeo debido a una pérdida de presión, su uso requiere de más personal, por lo que su mano de obra y operación es más costosa. Por último, no se recomienda cuando el TDS (siglas en inglés de sólidos disueltos totales) es superior a las 2’500 partes por millón.
Sistema de dosificación y antiincrustante
En los sistemas de membranas de ósmosis inversa que utilizan antiincrustantes, se evita la formación de incrustaciones minerales, por lo que pueden funcionar durante largos periodos de tiempo entre limpiezas de membranas. Además, el uso de agentes anticontaminantes permite que los sistemas de membrana produzcan una mayor cantidad de agua pura por litro de agua de alimentación. Los agentes anticontaminantes también tienen la función de controlar las incrustaciones de carbonatos, de sulfatos y de fluoruro de calcio.
De manera general existen tres tipos de antiincrustantes: el hexametafosfato de sodio, los organofosfonatos y los poliacrilatos. Estos productos químicos funcionan por uno o más mecanismos estrechamente relacionados, que interfieren o interrumpen las etapas de crecimiento del cristal producido por los minerales y algunas sales.
Las principales ventajas de usar un antiincrustante comparado con el sistema de intercambio iónico es que no requieren de sal, lo que representa un ahorro significativo de costos, son muy eficaces contra la sílice, el hierro, el manganeso, los carbonatos, los sulfatos, entre otros elementos.
Su uso también permite extender la vida de las membranas de ósmosis inversa, funciona en fluidos que contienen hasta 2’500 partes por millón de elementos que producen dureza y representan los menores costos de operación en comparación con cualquier otro método o sistema para la inhibición de incrustaciones.
Sus desventajas son mínimas y la forma de solucionarlas es contando con personal especializado para su manejo y aplicación. Puesto que la dilución debe ser precisa, de lo contrario podría no surtir efecto o contaminar el agua, de igual manera la velocidad de inyección tiene que ser muy precisa. Los antiincrustantes requieren de almacenamiento y manipulación muy cuidadosa, ya que se trata de un producto químico y para su uso se requieren las medidas necesarias como cualquier otro químico.
A lo largo de los años el control de las incrustaciones ha sido muy crítico para mantener funcionales los sistemas de filtración de membrana y las tuberías y ductos que por donde pasa el agua. Ha ido desde la inyección de ácidos hasta el uso de un antiincrustante. Cada uno con sus pros y contras, pero se ha llegado a la conclusión que los dos métodos que hemos tratado son los más efectivos.
Aunque, el uso de antiincrustantes representa el mejor ahorro sobre el ablandamiento del agua, siempre y cuando se tenga cuidado en la selección del tipo de antiincrustantes necesarios para sus procesos y el adecuado manejo para que la eficiencia general de la planta no se vea afectada. De igual manera se debe tener en cuenta la cantidad de flujo y las características de los fluidos que pasen por el sistema.
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