Maximizar la eficiencia energética en plantas de desalación por ósmosis inversa

El agua dulce es una necesidad humana básica, pero en muchos lugares la combinación de aumento de la demanda y disminución de la oferta ya ha alcanzado niveles críticos.

Por un lado, consumimos más debido al crecimiento de la población, el aumento de la agricultura y la mayor actividad industrial. Por otro, hay menos agua dulce disponible debido a la sobreexplotación, el agotamiento de los acuíferos, los residuos, el cambio climático y la contaminación.

En muchos lugares, la desalación es la única forma de superar el creciente problema de la escasez de agua y proporcionar agua suficiente a las poblaciones sedientas.

Del vapor condensado a la ósmosis inversa de aguade mar con dispositivos de recuperación de energía

Las innovaciones tecnológicas han hecho que la desalación sea mucho más eficiente desde el punto de vista energético en los últimos 50 años, pero todavía se puede avanzar mucho. Los costes financieros del consumo de energía hacen que la desalación sea demasiado cara para muchos de los que más la necesitan, pero los costes medioambientales de las emisiones de gases de efecto invernadero debidas a la generación de electricidad son también una preocupación creciente.

A lo largo de una vida útil de 25 años, los gastos de explotación representan dos tercios del coste total de propiedad (TCO) de una planta media de ósmosis inversa pequeña y mediana. La energía eléctrica representa más de la mitad de los gastos de explotación, y la mayor parte alimenta las bombas de alta presión para el proceso de ósmosis inversa.

Incluso pequeñas mejoras en la eficiencia de las bombas de alta presión tienen enormes consecuencias para el coste total de propiedad de una planta.

Los operadores de platas de desalación por ósmosis inversa confían en 2 tipos de bombas para alta presión: centrífugas (CF) o de desplazamiento positivo (PD). Con índices de eficiencia energética de hasta el 92%, las bombas PD son intrínsecamente más eficientes desde el punto de vista energético que las bombas CF, cuya eficiencia oscila entre el 78 y el 88%.

Pero las bombas PD tienen otra ventaja para la desalación: sus caudales son independientes de la presión de trabajo. Los caudales varían debido a las diferencias estacionales en la salinidad del agua de mar y la demanda de agua.

En las bombas CF, la presión y el caudal son interdependientes. Esta diferencia tiene consecuencias cruciales para la eficiencia energética. Las bombas CF están diseñadas para un punto estrecho de máximo rendimiento con un caudal determinado, mientras que las bombas PD mantienen un rendimiento elevado constante con caudales variables.

Las bombas de pistones axiales Danfoss son bombas de desplazamiento positivo diseñadas específicamente para ahorrar energía en procesos de ósmosis inversa de alta presión.

Gracias a su elevada eficiencia energética constante en condiciones de funcionamiento variables, ahorran entre un 15 y un 20% en gastos de explotación y emisiones de gases de efecto invernadero en comparación con las bombas centrífugas, y suelen tener un periodo de amortización inferior a dos años en las reconversiones.