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Diseño de una instalación desaladora de agua de mar de gran capacidad

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EOI · 19/07/2012 · http://a.eoi.es/1q9

Proyectos finales de los alumnos del Master en Ingeniería y Gestión del Agua (MAGUA) (Madrid)

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Diseño de una instalación desaladora de agua de mar de gran capacidad

  1. 1. PROYECTO FIN DE MÁSTER:“DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DESALADORA DE AGUA DE MAR DE GRAN CAPACIDAD”. COMPONENTES DEL GRUPO Laura Frechilla Roncero TUTOR Virginia Herves Salas Amaya Sayas López Aitor Díaz Pérez (EOI, Escuela de Organización
  2. 2. Índice General
  3. 3. 1. Objetivo del Proyecto
  4. 4. Índice General
  5. 5. 2. Introducción MENORES PRECIPITACION ES MÁS EVAPOTRANSPIRACI ÓN CONTAMINACI ÓN RESTRICCIO NES AMBIENTALE S
  6. 6. Índice General
  7. 7. 3. Justificación MSF MED OI ED CMV 5% 5% 42% 45% 3% PRODUCCIÓN MUNDIAL
  8. 8. 3. Justificación ÓSMOSIS INVERSA: TECNOLOGÍA LÍDER PARA PLANTAS DE NUEVA CONSTRUCCIÓN
  9. 9. 3. Justificación
  10. 10. 3. Justificación
  11. 11. Índice General
  12. 12. 4. Características de la Planta 1 1,0 Contenido paso Máx. en Boro 2 (ppm) 0,5 pasos Sólidos disueltos 400 totales (ppm) pH 7,8 – 8,5 Índice de 0,0 – 0,5 Langelier
  13. 13. Índice General
  14. 14. 5. Descripción del Proceso
  15. 15. 5. Descripción del Proceso
  16. 16. 5. Descripción del Proceso: Captación Captación abierta a profundidad: requiere estudios previos sobre batimetría, corrientes marinas, marea, fauna y flora bentónica
  17. 17. 5. Descripción del Proceso
  18. 18. 5. Descripción del Proceso: PretratamientoQuímico
  19. 19. 5. Descripción del Proceso: PretratamientoQuímico Periodo Reactivo Dosis (ppm) (h) Hipoclorito sódico 6 5 Cloruro férrico 24 4 Ácido sulfúrico 2 20 1 30 paso Sosa 24 2 10 pasos Metabisulfito 6 10 sódico Antiincrustante 24 1
  20. 20. 5. Descripción del Proceso: PretratamientoQuímico Q Operació Q trat. Consumo Nº Reactivo adoptado n (m3/h) (l/h) bombas (m3/h) Hipoclorito 1 paso 19.444 653,4 2 + 2R 700 sódico 2 pasos 21.134 710,2 2 + 2R 1 paso 19.444 138,9 2 + 2R Cloruro férrico 150 2 pasos 21.134 151,0 2 + 2R Ácido 1 paso 19.444 220,2 2 + 2R 250 sulfúrico 2 pasos 21.134 239,3 2 + 2R 1 paso 19.444 815,8 2 + 2R 800 Sosa 2 pasos 21.134 106,4 2 + 2R 100
  21. 21. 5. Descripción del Proceso: PretratamientoQuímico Q Operació Q trat. Consumo Nº Reactivo adoptado n (m3/h) (l/h) bombas (m3/h) Bisulfito 1 paso 19.444 388,9 2 + 2R 450 sódico 2 pasos 21.134 422,7 2 + 2R 1 paso 19.444 14,3 2 + 2R Antiincrustant 16 21.134 15,5 2 + 2R e 2 pasos 7.608 5,6 2 + 2R 6
  22. 22. 5. Descripción del Proceso
  23. 23. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento 2)físico 1) Objetivo del PF Elimina: Evitar daños en las membranas
  24. 24. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento FILTRACIÓN PORfísico GRAVEDAD PRIMERA CAPA Altura lecho: 0,5 Material Antracita SEGUNDA CAPA Altura lecho: 0,5 Material Arena TERCERA CAPA Altura lecho: 0,2 Lechos multicapas Material Grava ALTURA TOTAL DEL LECHO 1,2 (m) 20 unidades de 10 x 12 m
  25. 25. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento FILTRACIÓNfísico PRESURIZADA Lechos multicapas ≈ FG 32 unidades de ф = 3,6 m y 14 m de longitud.
  26. 26. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamientofísico MICROFILTRACIÓN OBJETIVO: Caudal a filtrar (m3/h) 21.13 Proteger las membranas 4 de pequeñas partículas Nº de unidades operativas 20 que hayan pasado la etapa anterior  V de filtración adoptada 15 Elemento final de (m/h) seguridad. S necesaria (unitaria) (m2) 70,45 Tamaño de cartucho (") 50 Nº de cartuchos 320 adoptados Posición de los filtros Vertica
  27. 27. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento LAVADO DE LOSfísico FILTROS
  28. 28. 5. Descripción del Proceso
  29. 29. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa ü Fenómeno de difusión. ü Transporte espontáneo neto del agua desde una disolución menos concentrada hasta una más concentrada. ü Membrana semipermeable (impide el paso de los iones) ü Aparición de una presión sobre la membrana denominada presión osmótica, que sucede hasta que se alcanza el equilibrio salino.
  30. 30. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa ü La ósmosis puede invertirse por aplicación de una presión superior a la osmótica en el lado de la membrana correspondiente a la disolución concentrada.
  31. 31. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa 1) Membranas 3) Bastidores de de OI OI 2) Tubo de Presión de 7 membranas
  32. 32. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa ¿PASOS Y ETAPAS?
  33. 33. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa Proceso básico del Osmosis Inversa
  34. 34. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa 2 pasos de OI. El 2º paso consta de 2 etapas y split del 20%.
  35. 35. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa La Superficie de membrana depende del modelo elegido. OPERACIÓN CON PASO UNICO OPERACIÓN CON DOBLE PASO Conversión 45% Conversión 90% Nº de etapas 2 Nº de etapas 1 Flujo específico (LMH) 39 Flujo específico 14 Caudal de permeado (L/m2·h) 6.848 Caudal de permeado (m3/h) 9.510 Nº de líneas 20 (m3/h) Nº membranas/tubo 7 Nº de líneas 20 Nº tubos 1ª etapa:2ª 2:1 Nº membranas/tubo 7 etapa
  36. 36. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa(Paso Único)
  37. 37. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa(Doble Paso)
  38. 38. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa Paso Único: SWC5- Doble Paso: ESPAB LD Edad de Boro pH BoroSWC5- PBAP pH membran (ppm) aport ESPA (ppm) PBAP LD (bar) Edad aport a Permeado e B Permead (bar) e 0 años 0,60 61,30 o 16 ºC 3,6 años 0,79 65,40 0 años 0,29 14,00 8,1 0 años 0,72 60,40 8,1 16 ºC 3,6 20ºC 0,39 14,20 3,6 años 0,96 63,80 años 0 años 0,87 60,00 0 años 0,40 12,80 24ºC 1,15 20ºC 3,6 3,6 años 62,80 8,3 0,50 12,90 8,60 (0,96) años
  39. 39. 5. Descripción del Proceso
  40. 40. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Recuperaciónenergía que transfieren directamente la sistemas dederecuperación Los intercambiadores de presión, son energética alta presión la salmuera de rechazo al agua de mar sin convertirla previamente en energía mecánica de rotación. Caudal total de salmuera (m3/h) 11.623, 84 Número de cámaras por línea 10 Número de cámaras en operación 200 Caudal real de salmuera/cámara 58,12 (m3/h)
  41. 41. 5. Descripción del Proceso
  42. 42. 4. DESCRIPCIÓN DELPROCESO:REMINERALIZACIÓN Acondicionar para uso Objetivos
  43. 43. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO:Remineralización Saturadores de cal: tecnología ampliamente probada y sencilla de operación. 2 saturadores de 6 m de diámetro
  44. 44. 5. Descripción del Proceso
  45. 45. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Vertido de lasalmueravertido de la salmuera se Para que el disperse y diluya rápidamente sin dañar al ecosistema, se realizará una descarga mediante emisario submarino construido en PEAD y diámetro de 1,4 m. Estudio sobre la variación de la salinidad y de las concentraciones de otros contaminantes a lo largo del emisario mediante software CORMIX
  46. 46. 5. Descripción del Proceso
  47. 47. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Sistemasde bombeo BOMBA FUNCIÓN NÚMER Q UNIT. POTENCIA O (m3/h) (kW) Cántara de toma  Filtros abiertos 10+2 2.113 200Captación Filtros abiertos  Filtros presurizados 10+2 2.113 450 Baja PContralava Lavado Filtros abiertos 2+2 3.600 315 Lavado Filtros presurizados 2+2 1.764 132 do Microfiltración  Bastidor OI (Paso 1) 20 476 1.120 Alta P Tanque perm (Paso 1)  Bastidor OI 20 380 250 (Paso 2) Booster Salida ERI  Bastidor OI (Paso 1) 20 581 90
  48. 48. 5. Descripción del Proceso
  49. 49. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Tanques ydepósitos Depósito Tanque Depósito Tanque Parámetro laminado de Product Agua bruta Salmuera permeado o Nº depósitos 2 2 2 2 Caudal de entrada 21.134 11.624 7.608 - (m3/h) Volumen necesario 2.113 760 1.162 5.000 (m3) Longitud adoptado 32 19 13 50 (m) Anchura adoptado (m) 17 10 24 25 Geometría Volumen adoptado 2.176 760 1.248 5.000 rectangular (m3)Longitud- Ancho 2:1 Altura: 4 m
  50. 50. Índice General
  51. 51. 5. IMPACTO AMBIENTAL Vertido de aguas Otros vertidos líquidoshipersalinas Consumo de energía
  52. 52. 5. IMPACTO AMBIENTALOtros posiblesimpactos
  53. 53. Índice General
  54. 54. 6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Costes fijos GASTO FIJO COSTE (€/año)Personal 4% Personal 1.014.000Termino fijo de potencia 11% Termino fijo de 1.000.000 potenciaMantenimiento y conservación 29% Mantenimiento y 3%de la explotación conservación 1% Reposición de material 559.353Reposición de material fungible fungible 30.000 6% Reposición deReposición de membranas membranas 199.920 1%Administración y varios Administración y 50.000 variosPlan de vigilancia ambiental Plan de vigilancia 90.000 ambientalSeguros 390.000 SegurosAnálisis de aguas 16% Analisis de aguas 150.000TOTAL COSTES FIJOS 3.483.273 29%
  55. 55. 6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Costes variables operandocon 2 pasos 9% 2% GASTO VARIABLE COSTE (€/año) 0% 3% Coste total reactivos Coste total reactivos 2.744.752 1% Gastos de tratamiento Gastos de tratamiento de fangos de fangos Gastos de limpieza de 693.000 membranas Gastos de limpieza de membranas Gastos reposición de membranas OI 138.600 Coste total reposición Gastos reposición de membranas FC OI Costes Energéticos 799.680 Coste total reposición FC 232.500 TOTAL SIN ENERGÍA 4.608.532 Costes Energéticos 24.660.409 84% TOTAL CON ENERGÍA 29.268.941
  56. 56. 6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Diferencias operandocon 1 paso
  57. 57. 6. COSTES DE EXPLOTACIÓN: Costes variablesoperando con 1 paso GASTO VARIABLE COSTE (€/año) Coste total reactivos 5.326.573 Coste total reactivos Gastos de tratamiento de fangos Gastos de tratamiento 693.000 de fangos Gastos de limpieza de 19% Gastos de limpieza de 2% membranas membranas 138.600 Gastos reposición de 0% Gastos reposición de membranas OI membranas OI 630.336 2% Coste total reposición Coste total reposición FC 1% FC 232.500 Costes Energéticos TOTAL SIN ENERGÍA 7.021.009 Costes Energéticos 20.883.551 75% TOTAL CON ENERGÍA 27.904.561
  58. 58. Índice General
  59. 59. 7. COMPARATIVO ENERGÉTICO 1 paso 2 24.256.151 € pasos 25.100.292 €
  60. 60. 7. COMPARATIVO ENERGÉTICO: Coste específico del aguaproducto Único paso Doble paso Costes Fijos (€/año) 3.483.273 Costes Variables (€/año) 27.904.561 29.268.941 TOTAL (€/año) 31.387.834 32.752.214 Producción agua desalada 69.300.000 (m3/año) Precio Agua (€/m3) 0,4523 0,4726
  61. 61. Índice General
  62. 62. 8. CONCLUSIONES
  63. 63. GRACIAS POR SU ATENCIÓN
  64. 64. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Pretratamiento FILTRACIÓN PORfísico GRAVEDAD V real de filtración  8,8 m3/h/m2
  65. 65. 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: Ósmosis Inversa ¿CONFIGURACIÓN CON “SPLIT”? Se circula hacia el segundo paso(Doble paso)únicamente el permeado producido por los últimos elementos del primer paso (80%).Los elementos de las primeras posiciones El permeado producido por los primerosproducen MAS PERMEADO que los de las elementos de la caja de presión es de MEJORultimas posiciones de la caja CALIDAD que el producido en los últimos
  66. 66. 5. Descripción del Proceso DIÓXIDO DE 44 CARBONO HIDRÓXIDO 45 DE CALCIO 41 42 COAGULANTE T-105 40 46 DC-103 DC-102 31 49 T-106 S-101 50 14 5 15 16 17 43 9 10 11 12 13 GA-112 5 6 7 8 2 3 4 35 BA-102 1 23 BA-101 T-102 DF-102 GA-105 AGUA DE MAR E-31E-36E-38 E-30 E-37 E-34 E-28 E-33 E-103E-108 E-32 32 DF-101 E-55E-47E-52 E-42E-88 E-120 E-50 E-51E-49 E-41E-46E-54 E-43 E-104 GA-103 T-101 27 DF-103 21 GA-102 19 26 24 GA-101 29 22 T BA-103 51 28 25 GA-104 SOSA 30 GA-107 PA-101 T-104 T-107 GA-108 34 33 52 53 GA-109 BISULFITO 55 SÓDICO GA-113 54 GA-106 56 T-108 57 ANTIINCRUSTAN- 58 GA-114 TE PASO 1 47 59 T-109 60 GA-111 ANTIINCRUSTAN- 61 TE PASO 2 MASTER EN INGENIERÍA Y GESTIÓN DEL AGU GA-115 PROYECTO FIN DE MASTER 63 LAURA FRECHILLA, VIRGINIA HERVES, 62 T-110 AMAYA SAYAS DISEÑO DE UNA DESALADORA DE GRAN CAPAC FECHA: PLANO: GA-116

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