1. Ensuciamientos y Limpiezas
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- Ensuciamiento (" Fouling"). Limpieza de Membranas.
- Síntomas de Ensuciamiento.
- Diagnóstico y Solución de Problemas.
- Problemas. Causas y Consecuencias.
- Incrustaciones.
- Procesos Comunes de Ensuciamiento.
- Recomendaciones y Soluciones para Limpieza.
- Procedimientos para Limpieza.
- ¿ Cómo evitar las Limpiezas?
- Almacenamiento de Membranas.
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2. Síntomas de Ensuciamiento y/ o Incrustación
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- Disminución del flujo normalizado de permeado.
- Cambio en la presión de alimentación requerida para mantener el flujo de permeado deseado.
- Aumento del diferencial de presión, por etapas y general.
- Cambios en el rechazo normalizado de sales.
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| 3. Diagnóstico y Solución de Problemas en Sistemas de Osmosis Inversa |
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4. Diagnóstico: Identificación del problema (1) Disminución del Flujo de Permeado
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- ¿El problema ha sido progresivo
o instantáneo?
- Verifique la operación de la bomba de alimentación y de
la bomba de alta presión. Tenga a mano las curvas de operación
de las bombas.
- Verifique Temperatura, Conductividad y pH de la alimentación.
- Verifique la instrumentación. Recalibre medidores de flujo
y presión. Verifique presiones, flujos y recuperación, si
es posible por tubo y por paso.
- Normalice el flujo de permeado. Tenga a mano los datos de
operación tabulados.
- Abra los tubos y observe la superficie de los elementos
y tubos. Esté atento a olores y colores característicos de
ensuciamiento.
- Consulte antes de limpiar las membranas. Envíe una membrana
para investigación del ensuciante y para recomendación de
agentes limpiadores. Guarde un filtro de cartucho de antes
de la limpieza.
- Someta una membrana a la limpieza antes que al resto y compruebe
la eficacia del procedimiento, para evitar daños generales.
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5. Diagnóstico: Identificación del problema (2) Calidad del Permeado
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- Verifique la instrumentación.
Recalibre medidores de Conductividad.
- Determine si el problema es generalizado o está circunscrito
a un solo tubo,
o a una sola membrana.
- Cambie los empaques o´ring de los interconectores y de los
adaptadores en sospecha.
- Verifique Conductividad de la Alimentación. Pida un análisis
actualizado.
- Verifique la Recuperación del sistema.
- Verifique si hay problemas simultáneos de disminución de
flujo.
- Inspeccione los elementos por incrustaciones, aumento de
peso, color u olor característicos.
- Verifique operación de bombas dosificadoras.
- Normalice los datos de rechazo de sales. Tenga a mano los
datos de operación, tabulados.
- Envíe una membrana que exhiba el problema, antes de limpiarla,
para su estudio.
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| 6. Dispositivo Testigo |
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| 7. Dispositivo Testigo |
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| 8. Problemas. Causas y Consecuencias (1) |
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| 9. Problemas. Causas y Consecuencias (2) |
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10. Incrustaciones
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- Al alcanzar el 100% de saturación,
cualquier sal presente en la solución comienza a precipitar.
Este precipitado se deposita sobre las membranas, ocasionando
inicialmente un aumento de concentración en la capa límite
a la membrana. Si el proceso no se detiene a tiempo, la incrustación
puede crecer hasta obstruir la malla del concentrado, ocasionando
pérdida de flujo y de calidad del permeado, así como telescopeo
de los elementos y otros daños físicos.
- Los agentes anti-incrustantes mantienen las sales en solución,
por encima del 100% de saturación.
- Ajustes de pH con ácido transforman la alcalinidad en CO2,
reduciendo la posibilidad de formación de carbonatos.
- El hexametafosfato de sodio es útil para carbonato de calcio
y limitadas concentraciones de hierro.
- Existen en el mercado diferen tes formulaciones de inhibidores
orgánicos para incrustaciones, que controlan las soluciones
sobresaturadas de carbonatos, sulfatos, fluoruros y además
actúan como dispersantes de los cristales de sílice.
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| 11. Efecto del pH en la Distribución
de las Diferentes Especies
del CO2 en Solución |
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| 12. Procesos Comunes de Ensuciamiento |
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Materia orgánica:
- Presente en forma natural (Acidos Húmico y Fúlvico).
- Aceites y Grasas (Fugas en sellos de bombas, tuberías nuevas).
- Anti-incrustante sobre dosificado o en complejos férricos.
- Sobredosificación de polímeros en cuagulación.
Crecimiento Biológico:
- Gel bacteriano sobre las membranas de poliamida.
- Ataque bacteriano en membranas de acetato.
- Algas.
- Hongos.
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13. Ensuciamiento Orgánico
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- Problema común en aguas superficiales y de desecho.
- Efecto más pronunciado en las primeras membranas.
- Acidos orgánicos, hidrocarburos y grasas y aceites se adsorben
sobre la membrana, impidiendo el flujo de permeado. El efecto
puede ser muy drástico, con reducciones de hasta 50% del flujo
en pocos días.
- Difícil de determinar un límite de tolerancia. 2 ppm de
TOC en la alimentación generalmente es motivo de alerta.
- Membranas de acetato o poliamida de carga neutra LFC1 pueden
ser recomendables.
- Pre-tratamiento puede incluir oxidación con UV, adsorción
con carbón activado.
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14. Ensuciamiento Biológico
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- Problema común en aguas superficiales
o de desecho.
- Inicialmente se observa en las primeras membranas y en
los filtros de cartucho, aunque luego se extiende a todo el
sistema.
- Consiste en un biogel que incluye bacterias, algas y hongos.
- Más de 10000 colonias por ml de Bacterias Totales en el
agua de alimentación es un indicio del problema que se presentará.
- Se puede y debe considerar el problema en el pre-tratamiento
(desinfección con cloro, ozono, bisulfito, kathon, UV).
- En casos críticos, se puede considerar membranas de acetato
de celulosa o poliamida de carga neutra.
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15. Recomendaciones para Limpiezas (1)
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- Identifique el agente ensuciante.
- Siga en forma estricta las recomendaciones del fabricante
de membranas o el proveedor de químicos para la limpieza
- Lleve una bitácora detallada de la limpieza, con datos de
antes, durante y después de la limpieza. ¡ANOTE TODO!
- No exceda los límites de temperatura y/ o pH recomendados.
- Limpiezas a pH fuera de los límites sugeridos pueden reducir
la vida útil de la membrana.
- Ajuste el pH de la solución de limpieza cuando éste cambie
más de 0.5 unidades.
- Ajuste el pH de la solución de limpieza con ácido sulfúrico
o con soda cáustica, diluídos adecuadamente.
- Tome una muestra de el primer enjuague con la solución
de limpieza. Puede servir para identificar el ensuciante.
- Utilize siempre agua de permeado, sin cloro, para preparar
las soluciones de limpieza.
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16. Recomendaciones para Limpiezas
(2)
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- En casos de ensuciamiento leve,
recircular durante 1 hora con agua de
permeado antes de proceder a una limpieza. Puede que ésto
sea todo lo que se requiera.
- En ensuciamientos leves, si la recirculación con permeado
no es efectiva, remojar con la solución de limpieza por 2
horas, antes de recircular. En
ensuciamientos fuertes, remojar por lo menos 8 horas, preferiblemente
durante una noche o más, con la solución de limpieza.
- Lave por etapas o por tubos de acuerdo con la capacidad
de la bomba de limpieza, para optimizar la velocidad del flujo
a unos 50 gpm.
- Ajuste la temperatura de la solución de limpieza al máximo
recomendado o permitido por el fabricante de membranas.
- Utilize la menor presión posible (siempre menor que 60
psi), para evitar permear el agua de la solución de limpieza
y minimizar la re-deposición de
ensuciantes
- Siempre enjuague con permeado antes y después de cada paso
de limpieza.
- Documente la limpieza y tome datos de operación antes y
después de la misma.
- Lave primero una membrana para saber si la limpieza será
efectiva, o si se causará un daño a las membranas.
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| 17. Soluciones Genéricas para Limpieza de Acetato |
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| 18. Soluciones Genéricas de Limpieza para poliamidas |
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| 19. Tablas Resumen |
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Limpieza básica:
La solución de limpieza se compone de una mezcla
de perborato sódico (0,2%) y la sal sódica del ácido dodecil-benceno
silfónico (NaABS) (0,2%) a un pH de 10,5.
Tiempo de recirculación de unas 2 horas.-Inicialmente,
si las condiciones de la puesta en marcha no se recuperan,
deberemos dejar la solución en suspensión durante 24 horas.
Limpieza ácida:
Cuando el ensuciamiento sea inorgánico
Utilización de un producto ácido (Cualquier ácido menos
el Nítrico), homologado por Hydranautics, ajustando
el pH a 2.
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| 20. Membrana Mostrando Ampollas |
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| 21. Prueba de Colorante |
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| 22. "Membrana" Totalmente Rota y Colmatada con CaSO4 22 |
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| 23. Golpe de Ariete |
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24. Recomendaciones Generales sobre Limpiezas
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- Los reactivos genéricos de las
soluciones de limpieza recomendadas por los fabricantes de
membranas son generalmente efectivos, pero requieren ajustes
de pH.
- Las formulaciones vendidas por empresas especializadas
son igualmente efectivas, vienen listas para su uso o en polvos
a disolver fácilmente y adicionalmente el proveedor tiene
una valiosa experiencia en limpiezas con la que puede ayudar
al usuario.
- Dependiendo del agente ensuciante o incrustante y de la
severidad del caso, una limpieza puede incluír varios pasos
aternativos, de alto y bajo pH y de enjuagues.
- Normalmente, aunque no siempre, una limpieza comienza con
un bajo pH, luego un enjuague y después un alto pH.
- Una limpieza alcalina puede ser recomendada como primer
paso si se desean eliminar grasas y aceites que ocultan otros
ensuciantes.
- Cuando se tiene un ensuciamiento que resulta en más de
25% de pérdida de flujo, generalmente se requiere de una limpieza
de membrana por membrana por empresas especializadas.
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| 25. Superficie Limpia de Membrana
de Poliamida |
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| 26. Superficie de Membrana con Ensuciamiento
Coloidal |
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| 27. Crecimiento Bacteriano sobre
Membrana |
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| 28. Acumulación de Ensuciantes |
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| 29. Superficie de Membrana de Poliamida
con Precipitado de Arcilla |
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| 30. Superficie de Membrana de Poliamida
con Precipitado de CaSO4 |
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31. ¿Cómo evitar Limpiezas?
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- Diseñe el sistema conservadoramente,
con base en una serie de análisis representativos y confiables.
- Determine el SDI del agua de alimentación antes de diseñar.
Si es necesario, haga un piloto del sistema, incluyendo pre-tratamiento.
- Tome en cuenta el peor caso del agua de alimentación para
el diseño del pre-tratamiento y las variaciones de calidad
en el diseño del sistema de O. I.
- Seleccione la membrana adecuada para cada caso.
- Diseñe con un FLUX conservador y una recuperación aceptable
pero no riesgosa.
- Considere velocidades adecuadas de flujo de concentrado
en el diseño.
- Normalice sus datos de operación. Mantenga una bitácora
tabulada, clara y ordenada, para poder establecer tendencias
en la operación del sistema.
- ¡No espere que el problema se haga mayor para actuar!
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| 32. Almacenamiento de Membranas |
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Almacenamiento por corto tiempo, dentro de los tubos (5-30 dias)
- Limpie los elementos en sitio.
- Para membranas de acetato, recircule cada 2 días agua de
permeado a pH 5.5, con cloro entre 0.1 a 1.0 ppm.
- Para poliamidas, enjuague con permeado SIN CLORO cada 2
a 3 días.
Almacenamiento por largos períodos, dentro de los tubos (> 30 días)
- Limpie los elementos en sitio.
- Para acetato, enjuague los elementos con permeado a pH entre
5-6 con un biocida aprobado en solución (Cloro, Kathon, or
Formaldehído) cada 10 a 20 días si la temperatura es menor
que 25 ºC y cada 5 días o menos si la temperatura es mayor
que 25 ºC.
- Para poliamidas, enjuague con una solución de biocida aprobado
en agua de permeado (1% bisulfito de Na, Kathon, Formaldehído
o 0.2% H2O2/ Acido Paracético (EN AUSENCIA DE METALES DE TRANSICION)
cada 30 días si la temperatura es menor que 25 ºC, cada 15
días o menos si la temperatura es mayor que 25 ºC.
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