Soluciones Danfoss con bajo consumo de energía para desalación industrial

El proceso de desalación del agua de mar se caracteriza por un consumo intensivo de energía. Por lo tanto, los costos operativos relacionados con el consumo de electricidad son muy importantes y afecta directamente la sostenibilidad y la rentabilidad de una planta de desalación. Sin embargo, la evolución tecnológica permite cambiar las reglas del juego. Hoy en día contamos con bombas de alta presión más avanzadas, sistemas isobáricos de recuperación de energía más eficientes en comparación con las turbinas Pelton convencionales, nuevas membranas móticas Low Energy y mejor control electrónico a través de variadores VLT^®. Gracias a estas tecnologías, la nueva generación de sistemas modulares de ósmosis inversa para aplicaciones industriales es económicamente viable, como demuestra el exitoso proyecto realizado por Acciona en la refinería y la central de producción de electricidad Sarlux en Cerdeña.

El funcionamiento de la refinería y de la planta de generación de energía anexa en Sarroch requiere en promedio alrededor de 1.000 m3 de agua por hora. Previamente Sarlux se abastecía a través del acueducto local y de diferentes plantas de desalación existentes basadas en la tecnología tradicional tipo multiflash con fase de evaporación, caracterizada por una alta absorción de energía, del orden de 20 kWh por m3 de agua producida. Gracias a su experiencia internacional en el campo de la desalación por ósmosis inversa, Acciona propuso a Sarlux una solución integral.

El contrato de suministro de seis años «llave en mano», prorrogable por otros tres, garantiza un servicio de suministro de agua ultra pura basado en una tarifa todo incluido económicamente competitiva con respecto a las alternativas existentes.

Continua Tota: «Nos hemos ocupado de todo, desde la  planificación de la propuesta de proyecto hasta su financiación, desde el Proyecto ejecutivo hasta la construcción de la planta, y ahora de su gestión y del mantenimiento ordinario y extraordinario».

La solución creada por Acciona incluye cuatro líneas modulares de desalación por ósmosis inversa, capaces de suministrar un total de 12.000 m3 de agua pura por día con una disponibilidad garantizada del 97% durante todo el año. La estructura de cada línea modular de la planta es similar y consta de cuatro secciones principales: pretratamiento con membranas de ultrafiltración, primera etapa de ósmosis inversa con presiones de trabajo de aproximadamente 60 bar, segunda etapa de ósmosis inversa para el refinado de la agua y última etapa con membranas de intercambio iónico.

Todo el sistema modular está alojado en 17 contenedores, incluido uno dedicado a la subestación eléctrica de media tensión. Esto ha facilitado en gran medida la construcción ya que no hubo necesidad de construir estructuras especiales, lo que resulta en una reducción drástica de los tiempos de construcción. Asimismo, Acciona pudo  completar la totalidad de la planta de Sarroch en tan solo seis meses. Después de las certificaciones y verificaciones habituales de las autoridades competentes, la planta entró en pleno funcionamiento a principios de 2018, garantizando a Sarlux el agua ultra pura necesaria a la gestión de sus instalaciones de producción.

Tecnología innovadora que marca la diferencia

Las bombas de alta presión con piston axial de Danfoss, acopladas a los dispositivos isobáricos de recuperación de energía iSave Danfoss, han demostrado ser ideales para realizer un sistema modular en el contenedor proporcionado por Acciona para la refinería en Sarroch.

Explica Tota: «La tecnología de las bombas de alta presión Danfoss permite sistemas que no solo son energéticamente eficientes sino también extremadamente compactos y pueden colocarse en un contenedor. Gracias a su pequeño tamaño y diseño interno simplificado, pueden instalarse incluso cuando el espacio es limitado y, lo que es igualmente importante, requieren muy poco mantenimiento periódico. Los dispositivos iSave, que recuperan la energía hidráulica del flujo de descarga del proceso de ósmosis inversa, reducen drásticamente el consumo de energía, también son extremadamente compactos y se pueden integrar con las bombas de alta presión de Danfoss».

Otro componente fundamental para minimizar el consumo de energía son los convertidores de frecuencia utilizados para regular el caudal. Se trata de la familia de inversores VLT^® AQUA Drive, frame tipo D, de potencia de 200 kW, extremadamente potente y compacta. Hasta un 68% más compactas que las versions anteriores, para potencias de 90 a 315 kW, integran filtros e inductores RFI estándar en el circuito intermedio.

Añade Tota «Está claro que el VLT® AQUA Drive ha sido diseñado específicamente para el control de bombas, para lo cual integra funciones ad hoc como estándar, y su uso es simple e intuitivo».

Gracias al diseño combinado del sistema de regulación de flujo y control llevado a cabo conjuntamente por Acciona y Danfoss, se ha obtenido una solución capaz de mejorar significativamente la eficiencia energética en todas las condiciones de funcionamiento, dependiendo del caudal, las condiciones ambientales y el nivel de la salinidad del agua de mar.

Flexibilidad, fiabilidad y gestión low-cost

La construcción de la planta de desalación en un formato modular permite obtener claras ventajas en términos de flexibilidad operative y fiabilidad. De hecho, cuando se realizan actividades de mantenimiento preventivo o correctivo, no es necesario parar por completo el suministro de agua, con posibles consecuencias críticas para las cargas del usuario, y se puede intervenir solo en uno de los módulos, dejando los otros activos. Además, las cuatro

líneas construidas por Acciona para Sarlux también tienen una estructura redundante dentro de ellas, lo que permite mantener el suministro de agua, con flujo reducido, incluso cuando se realiza el mantenimiento en algunos componentes.

«La extrema facilidad con la que se pueden mantener las bombas de alta presión es una de las características más valiosas de la tecnología de Danfoss”, confirma Tota. “A diferencia de las bombas centrífugas tradicionales, que típicamente requieren la entrega a un taller autorizado para llevar a cabo el mantenimiento, Podemos mantener las bombas volumétricas de alta presión Danfoss directamente en Sarroch en un par de horas, co un beneficio obvio en términos de disponibilidad de la planta».

Los primeros meses de funcionamiento del sistema ya han demostrado la eficacia de las tecnologías utilizadas para reducir el consumo de energía. Mientras que una típica planta de desalación por ósmosis inversa basada en bombas centrífugas de alta presión y recuperadores típicamente requiere alrededor de 2,7 kW por m3 de agua producida, la tecnología innovadora de bombas volumétricas de alta presión y de recuperadores isobáricos iSave permitió  reducir esto a aproximadamente 2,4 kW / m3.

Tota concluye: «Tenemos una gran confianza en los socios tecnológicos elegidos para la construcción de la planta de desalación modular de Sarlux, la más grande del Mediterráneo. Hemos creado una solución innovadora y gracias a las tecnologías avanzadas de Danfoss hemos garantizado la plena satisfacción del cliente final».

La desaladora recibió los «Distinction awards» en París durante la ceremonia de entrega de los premios Global Water Intelligence Awards 2018, donde las mejores iniciativas en los sectores de agua, aguas residuales y desalación son reconocidas y premiadas con la adopción de tecnologías innovadoras y modelos financieros sostenibles.

La puesta en marcha de la nueva planta de desalación permitirá desmantelar algunas secciones de desalación construidas en los años 90 y que hoy son eficientes desde el punto de vista energético.

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