Pautas de control de flujo para plantas desalinizadoras

La desalinización del agua de mar se ha convertido en una de las opciones más utilizadas para acceder al agua potable, en zonas donde el acceso a fuentes directas como ríos o aguas subterráneas es limitado. Sin embargo, este tipo de procedimiento de potabilización de agua se enfrenta cada día a nuevos retos debido al consumo de recursos y a la generación de desechos, como salmueras, que cada vez son más controlados. La ósmosis inversa y la electrodiálisis son los métodos más utilizados en la actualidad para lograr una desalinización de agua de mar eficiente.

Planta desalinizadora que utiliza ósmosis inversa. Imagen de toray

El ingeniero químico a cargo de este tipo de métodos de potabilización de agua debe tener en cuenta múltiples variables para lograr resultados óptimos y que además, se encuentren dentro de los parámetros de calidad y control admisibles. Una de estas variables, es el caudal del agua y el control del flujo dentro de las plantas de desalinización de agua de mar. El control de esta variable es principalmente ejecutado por dispositivos actuadores. En este artículo describiremos algunas pautas de control de flujo a tomar en cuenta para mantener condiciones de operación eficientes en plantas desalinizadoras de agua, utilizando actuadores que cumplan con los requerimientos del diseño.

Tabla de contenidos

1. ✔Variables a considerar para instalaciones y control de actuadores en desalinizadoras de agua de mar
1. ✔Vibraciones debidas a la presurización de una desalinizadora de agua
2. ✔Aislamiento frente a condiciones duras de las plantas desalinizadoras
3. ✔Facilidad de instalación de los actuadores para desaladoras de agua
4. ✔Optimización del consumo de energía en plantas desalinizadoras
5. ✔Tomar en consideración la digitalización de actuadores de plantas de desalinización

Variables a considerar para instalaciones y control de actuadores en desalinizadoras de agua de mar

Las plantas desaladoras requieren un estricto control de actuadores. Imagen de rotork

Entre los retos que tiene por delante la ingeniería química para poder mejorar continuamente una planta desaladora, se encuentra el control sistemático de ciertas variables, las cuales, se presentan continuamente en una planta industrial de este tipo. A continuación, veremos algunas de estas variables orientadas a los actuadores del sistema, y por ende, al control de flujo en plantas desalinizadoras. Asimismo, recomendaremos algunas acciones para minimizar el impacto de cada una de estas variables.

Vibraciones debidas a la presurización de una desalinizadora de agua

Sin lugar a dudas, una de las situaciones no deseadas más habituales dentro de una planta de desalinización de agua, son las vibraciones, las cuales acarrean una gran cantidad de inconvenientes. Esta vibraciones suelen presentarse mayoritariamente en las proximidades del sistema de bombeo de alto rendimiento que forman parte de los sistemas de osmosis inversa.

Para desalinizar agua de mar mediante ósmosis inversa se requiere de una presión de operación que se encuentra en un rango que va desde los 60 hasta los 65 bar. De modo, que una vez presurizado el fluido se hace pasar a través de una membrana semi-permeable especialmente diseñada, que cuenta con una enorme cantidad de orificios minúsculos (unas 50000 veces más chicos que un cabello humano) que realizan la tarea de purificación del agua, impidiendo el paso a impurezas como por ejemplo, las sales disueltas.

Al ser un procedimiento que requiere altas presiones, el sistema presenta una gran cantidad de vibraciones que pueden acarrear una gran cantidad de desperfectos en equipos conectados a desalinizadora por ósmosis inversa, así como también, diferentes tipos de problemas operacionales. Para evitar estas situaciones es altamente recomendable instalar un actuador que permita detectar cambios importantes en el nivel de vibración, para de esta manera, controlar mejor el proceso y evitar los daños causados por las vibraciones.

Este tipo de actuadores deben estar equipados con un sensor que permita medir los niveles de vibración, así como, los picos de aceleración generados por las vibraciones. De esta manera, el actuador podrá realizar una comparación con los niveles de vibración predeterminados y aceptados para el proceso. En el caso de estar midiendo valores superiores a este patrón, debería emitir una alerta sonora o luminosa para que el operador de la máquina pueda tomar medidas correctivas y disminuir las vibraciones, o simplemente activar una señal a un controlador automático que pueda regular el caudal y disminuir las vibraciones.

Una característica importante que deben tener estos actuadores es que deben poder ser instalados a distancia y no ser intrusivos, de modo, que disminuya la exposición innecesaria a vibraciones y mantener así, un sistema operando con niveles sanos de vibraciones, lo que se traduce en un funcionamiento prolongado en condiciones de operación deseadas.

Aislamiento frente a condiciones duras de las plantas desalinizadoras

Instalaciones bien aisladas mejoran el rendimiento de una planta desalinizadora. Imagen de sydneydesal

Las desalinizadoras industriales de agua de mar se encuentran ubicadas siempre lo más cerca al mar como sea posible, por esta razón, los actuadores se encuentran expuestos a condiciones abrasivas promovidas por el ambiente marino. Asimismo, el flujo dentro de las tuberías de ingreso a los desalinizadores es agua de mar, un fluido abrasivo que de encontrarse algún tipo de fuga, permitirá al agua de mar entrar en contacto con los actuadores e iniciar la degradación de estos.

Por esta razón, es indispensable que el ingeniero químico pueda garantizar una elevada protección a la corrosión para contrarrestar los efectos del ambiente marino y evitar daños en equipos e instalaciones. Para lograr este objetivo, se deben colocar diferentes capas de revestimiento anticorrosivo. También, hay que tomar en cuenta la variable de la corrosión interna, la cual, puede disminuirse seleccionando actuadores que tengan menor probabilidad de corrosión interna. Las normas ISO 12944-6 presentan pautas que se deben seguir para protección anticorrosiva en ambientes marinos.

Claro está, los daños por corrosión afectarán el flujo de fluidos, pudiendo generar daños irreparables en accesorios y equipos, que incluso, pueden parar la planta desaladora. Por lo tanto, es un factor importante a tener en cuenta en el control de flujo para este tipo de planta potabilizadora.

Facilidad de instalación de los actuadores para desaladoras de agua

Los actuadores deben contar con características de fácil instalación para mejorar la experiencia del cliente y minimizar costes de entrada y mantenimiento. A continuación, presentaremos unas de las principales características que deben tener los actuadores de este tipo:

En los actuadores no intrusivos, el personal técnico tiene la posibilidad de ajustar los parámetros de limitación utilizando una herramienta de ajuste con tecnología inalámbrica Bluetooth. De este modo, puede realizarse el trabajo sin necesidad de abrir el equipo y así, evitar la exposición al ambiente marino en su parte interna.

Deben presentar un alto grado de flexibilidad para colocar el cableado externo o de campo, lo que facilitará enormemente la instalación de estos equipos, que por lo general, están ubicados en zonas de acceso limitado y en orientaciones realmente complicadas. Esto mejora la experiencia de cableado y permite adaptarse al emplazamiento en donde se encuentran.

Optimización del consumo de energía en plantas desalinizadoras

Una de las variables a controlar en un proceso de desalinización de agua de mar es el consumo de energía. Esto se debe al uso de sistemas de bombeo de altas presiones que requieren un consumo bastante elevado de energía. Para poder disminuir el consumo energético, una de las opciones a considerar es el uso de actuadores eléctricos que son mucho más precisos y cuentan con mayor rendimiento que los actuadores neumáticos tradicionales. Además, son mucho más ligeros, compactos y resistentes.

Tomar en consideración la digitalización de actuadores de plantas de desalinización

La digitalización es importante para una planta de desalinización de agua de mar. Imagen de seqwater

El control de flujo es de vital importancia para una planta desalinizadora de agua de mar. Para ello, hay que hacer un estudio detallado de los equipos que forman parte del sistema de desalinización. Verificar el estado en que se encuentran, su nivel de obsolescencia y su eficiencia. De este modo, se puede realizar una matriz comparativa para tomar una decisión acerca del rendimiento del actuador, y así, prevenir una reducción de la producción, o daños en el sistema de desalinización.

Una forma moderna y rápida de tomar en cuenta todas estas variables, es utilizando protocolos de red modernos que pueden ser utilizados mediante el uso de actuadores inteligentes, estos equipos proporcionan registradores automáticos de datos. Deben seleccionarse actuadores inteligentes que sean compatibles con todos los equipos del sistema, así como, contar con capacidad de conectividad remota.

Las plantas desalinizadoras más modernas utilizan estaciones de control centralizadas, ubicadas en una localidad remota a los equipos y utilizan una nube de gestión inteligente de todos los dispositivos conectados a la red del sistema. Así, se logra recolectar rápidamente todos los registros almacenados en el actuador inteligente (temperatura, vibración, presión, etc) y visualizarlos cómodamente en una interfaz gráfica e incluso, imprimirlas en informes de operación.

Los sistemas de operación digitalizados evitan las lecturas manuales de datos y mantienen a los operadores informados en tiempo real de las condiciones de operación, sin tener que exponerse de forma innecesaria a condiciones de trabajo riesgosas. Además, facilitan la toma de decisiones basadas en datos reales del sistema controlado digitalmente, reduciendo costes y evitando engorrosas paradas de planta de emergencia. También, permiten adelantarse a un posible fallo en cada uno de los equipos que forman parte del sistema, previniendo daños mayores o una reducción de la producción de manera involuntaria, debido a un fallo en el sistema.

Como podemos notar, son sólo algunas variables que pueden tomarse en consideración para optimizar y controlar el flujo en plantas de desalinización de agua de mar, y existen muchas otras, ya que es un universo extenso de posibilidades, las cuales, van creciendo a medida que crece la tecnología y aparecen nuevos métodos de desalinización, o se realizan mejoras a los ya existentes.

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