TERMOSOLAR: Desalinizacion agua Centrales termosolares

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1. INTRODUCCIÓN

El proceso de desalinización de agua se realiza por medio de distintas tecnología que en su
conjunto han conseguido ponerse en práctica a lo largo de casi todas las zonas costera y
suministrar agua para un sinfín de necesidades.

Desde el punto de vista de la tecnología, no existe alguna mejor que las otras y desde el punto
de vista económico, cualquiera de las distintas opciones suele ser mas cara que cualquiera de los
medios habituales de suministro de agua (pozos, embalses, redes de distribución etc)
Sin embargo, una parte de las actividades humanas se concentran en lugares donde no existe una
alternativa a la desalinización lo que conlleva la aceptación del marco técnico económico de
alguno de esos procesos.

¿ Cual de ellos ?. No existe una respuesta universal mas allá de la premisas bien conocida de
que la selección dependerá de las condiciones locales, de la disponibilidad de recursos, de
energía, de la calidad del agua o del soporte tecnológico.

De hecho, la capacidad instalada a nivel mundial supera los 40 millones de m3/día a lo largo de
no menos de 100 países y utilizando alguna de las siguientes tecnologías:

Procesos de entidad mayor

Destilación Multi-Stage Flash (MSF)

Destilación Multiple Efecto (MED)

Compresión de vapor (VC)

Membrana

Electrodialisis

Osmosis Inversa (OI)

Procesos de entidad menor

Congelación

Destilación por membrana

Destilación solar

1.1. TECNOLOGÍAS

El caso de la Osmosis inversa se lleva a cabo mediante la aplicación de una presión superior a la presión osmótica que hace que se mezclen el agua y la sal. Esa presión se realiza a través de unas membranas permeables que permiten que el agua pura fluya en un sentido mientras que la salmuera lo haga en el contrario.

En el sistema MSF el agua a desalinizar se calienta en un recipiente a baja presión lo que permite la evaporación súbita. Este proceso se repite a lo largo de una serie de etapas en las que la presión va disminuyendo según las distintas condiciones.

En el proceso MED el agua a desalinizar pasa a través de una serie de evaporadores puestos en serie. El vapor de una de las celdas se usa para evaporar el agua de la siguiente mientras que el aporte de energía primaria se hace sobre la primera de las celdas o etapas.

El sistema de compresión de vapor pasa por la evaporación del agua salada y su posterior compresión. El calor desprendido en el proceso de compresión es el que se usa para evaporar el agua.

La electrodiálisis se basa en la carga positiva o negativa de muchos de los iones de las sales disueltas y el la capacidad de migrar hacia su correspondiente electrodo. Los iones pasan a través de unas membranas permeables situadas de forma estrategia para garantizar que el proceso no sea reversible.

Destilación por membranas

Este proceso calienta el agua hasta conseguir vapor que se pone en contacto con una membrana capaz de dejar pasar el vapor pero no el agua. El vapor filtrado está libre de sales y se condensa a lo largo de una superficie enfriada por el propio agua de mar.

Destilación solar

Constituyen el sistema mas antiguo de desalinización y se basan en la duplicación del proceso hidrológico natural. El sol calienta un recipiente lleno de agua salina y conforme el aire se calienta , se va humidificando hasta su saturación.
Este aire saturado se pone en contacto con una superficie fria (normalmente la propia cubierta de vidrio del recipiente) y condensa una cierta cantidad de agua. El proceso no recupera calor y necesita un aporte masivo de energía, que cuando es solar se puede considerar gratis, excepto por la consideración que hay que hacer al equipo. La energía es gratis pero no el equipo ni el terreno necesario para ubicar los colectores.

1.1. MARCO PARA EL FUNCIONAMIENTO DE CADA TECNOLOGÍA.

A partir de la década de los noventa, la Osmosis Inversa se ha convertido en el sistema mas difundido por ser el que presenta un balance económico mas ajustado. Su mayor ventaja es su bajo consumo de energía y que además, es dependiente de la salinidad del agua. Sus puntos mas conflictivos estriban en el control del agua de entrada y del mantenimiento de las
membranas.

El sistema necesita un suministro estable de energía eléctrica y un control exhaustivo de los parámetros de entrada del agua a tratar con un sistema eficaz de pretratramiento del agua. El sistema de compresión de vapor, es también dependiente de un suministro fiable de energía eléctrica y aunque no presenta tantas restricciones en el control del agua de entrada, consume
mucha mas energía que la Osmosis inversa.

En cualquier caso, estos dos sistemas son mas eficaces en cuanto al uso de la energía que los sistemas de destilación, aunque en estos casos la fuente principal sea de origen térmico. El sistema de evaporación súbita MSF es el mas antiguo de los sistemas y se caracteriza por un cierto derroche de energía. Alrededor de 4 o 5 kWh/m3 de electricidad para mover todos los
equipos auxiliares y un consumo térmico no inferior a los 50kWh/m3 a un nivel de temperatura de entre 100 y 110ºC.

Aproximadamente la mitad de las plantas mundiales de desalinización se han construido por este método, lo que le confiere una cierta predominancia. Sin embargo, su utilidad está limitada a plantas de muy gran tamaño y a lugares que dispongan de una fuente de energía térmica muy
abundante y barata.

El método de destilación de Múltiple Efecto es la variante moderna del MSF en cuanto a que presenta todas las ventajas del MSF y solventa algunos inconvenientes como el derroche de energía y la capacidad de construir plantas mas pequeñas.

Las plantas ME necesitan hacer un consumo eléctrico de entre 2 y 3 kWh/m3 y otro térmico de entre 30 y 50 kWh/m3 lo que las acerca a la eficiencia de las plantas de Osmosis Inversa, especialmente si el agua a desalinizar es directamente agua de mar.Su ventaja está del lado de la fiabilidad de la operación, de un mantenimiento menos sofisticadoy de ser mas independientes en cuanto a la calidad del agua a tratar.

Los sistemas de destilación solar han demostrado tanto su fiabilidad como sus limitaciones. Desde la primera planta construida en el desierto de Atacama en el norte de Chile a mediados del siglo IXX, hasta las últimas experiencias llevadas a cabo a finales de siglo XX, los informes hablan de plantas fiables, de bajo costo, de reducido mantenimiento, pero de una producción que oscila entre 1 y 4 litros día/m2 de colector lo que implica unas extensiones muy grandes o unas producciones demasiado bajas para las expectativas de la comunidad.

Fundamentos en la desalinización de agua