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BEFESA Befesa Agua 1 Fecha Para un mundo sostenible… generamos y gestionamos agua. Sistemas de Ósmosis Inversa: Aspectos Relevantes en la Operación y Mantenimiento II Seminario Internacional de Desalación en Antofagasta. Chile 29 noviembre-1 diciembre 2010

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BEFESA Befesa Agua

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Fecha

Para un mundo sostenible…generamos y gestionamos agua.

Sistemas de Ósmosis Inversa:Aspectos Relevantes en la Operación y Mantenimiento

II Seminario Internacional de Desalación en Antofagasta. Chile

29 noviembre-1 diciembre 2010

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Índice

-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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Índice

-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M

• Idoneidad del diseño para el medio y largo plazo.

• Complejidad del proceso para la O&M (y cualificación del personal disponible

para la operación).

• Coste de inversión y su repercusión en la tarifa.

• Influencia de los consumos energéticos / uso de reactivos.

• Coste del mantenimiento del proceso elegido.

• Vida esperada de los elementos de la planta y vida útil residual.

• Disponibilidad y flexibilidad del sistema.

• Marco regulador: contrato, tarifas eléctricas, impuestos, aranceles, cánones de

vertidos, volatilidad reguladora…

La influencia del diseño en la O&M.

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Pretratamientos y diseño de la planta.

La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M

Intake Tower PrefiltrationUnit & Intake

Pit

Intake Pumps

1st Stage Filtration

2ndStage Filtration

HV VFD

HP feed Pumps

VFD Booster Pumps

PX220 ERD’s

Membrane Racks

Hypochlorite Sulphuric acid Ferric Chloride Bisulphite Antiscalant

Backwash Control Valves

Lime dosing and Product Water

Tank

Permeate Control Valves

Product Water Pumps

Brine Tank

Air Blowers

Polyelectrolite

Backwash Return Control

Valves

Pulse ClarifierCoag/Floc

Buffer tank & Intermediate Pumping

Pretratamiento para agua de tomas abiertas (más exigentes):Ej.: decantación / DAF y doble filtración bicapa y filtros de cartucho.

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Pretratamientos y diseño de la planta.

La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M

• Toma abierta: ultrafiltración como pretratamiento con filtros deseguridad previa del sistema (filtros de disco, tamices,…).

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La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M

La influencia del diseño en la O&M.Influencia de los consumos energéticos:

Los costes energéticos son el 45% ÷

50% de los costes de explotación.

La planta no consume igual a lo largo de

su vida útil:

–Envejecimiento de las membranas.

–Desgaste de los equipos rotativos.

–Pérdidas e ineficiencias en equipos

eléctricos.

–Falta de equipos que doten de

flexibilidad a la planta.

–Incertidumbres asociadas a las

tolerancias de la norma de aceptación

de los equipos (DIN, ASME,…).

Consumo específico mensualConsumo específico mensualConsumo específico mensualConsumo específico mensual

3,98813,9794

3,99093,9794

4,0458 4,0447 4,04214,0533

3,99093,9823 3,9823

3,9996

4,1346

4,12014,1259

4,1143

4,21014,1978 4,1952

4,2213

4,1259 4,1230 4,1230

4,1461

4,195

4,178 4,1784,166

4,276

4,259 4,257

4,287

4,178 4,181 4,181

4,207

3,9500

4,0000

4,0500

4,1000

4,1500

4,2000

4,2500

4,3000

4,3500

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 11,000 12,000 13,000

MesMesMesMes

kWh/m3

kWh/m3

kWh/m3

kWh/m3

0 años Clase II 5 años Clase II 10 años Clase II

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Índice

-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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Índice

-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha

Actuación durante las fases de construcción.

Importancia de los pilotajes previos a la

operación de un sistema.

Objetivos básicos de un piloto:

-Verificación del funcionamiento.

- Optimización de proceso.

- Operación del proceso.

Alcance mínimo de un sistema o subsistema a pilotar.

Programación de las pruebas.

Análisis de resultados desde pº de vª de:

-Eficacia y eficiencia.

-Disponibilidad.

-Viabilidad económica.

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Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha

Actuación durante las fases de pruebas y puesta en marcha.

Fases de pruebas y puestas en marcha de la planta. Relevancia para la O&M.

•Incorporar de forma ordenada el personal

definitivo de O&M durante estas fases.

•Realización de un buen flushing del sistema

previo a sus pruebas en carga.

•Desinfección y limpiezas a chorro de agua de los

elementos y uso de conservantes, biocidas,

realización de pruebas bacterianas.

•Registrar y anticiparse a la influencia final de la

captación en la calidad, cantidad y variabilidad del

agua de alimentación (SDI, turbidez, caudales...).

•Durante la carga de membranas hacer un buen

registro de su posición.

•Pruebas hidráulicas de los sistemas de tuberías,

alta y baja presión:

-Pruebas de integridad, de flujo, de presión

hidrostática.

-Purgas de aire del sistema.

-Aseguramiento de presurizaciones lentas.

•En los sistemas de bombeo:

- Alineación de componentes.

- Comprobación del sentido de giro.

- Prueba en carga y medida de eficiencias.

Unas buenas pruebas y puesta en marcha de una planta facilitan el buen desarrollo de una O&M en el corto y

medio plazo y aportan una cantidad de datos para la optimización de la misma.

En estas fases, a modo de ejemplo, es importante considerar:

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Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha

Actuación durante las fases de pruebas y puesta en marcha.

•En el sistema de control e instrumentación:

- Prueba de funcionalidad y fiabilidad, uso de

simuladores, pruebas específicas (disparos,

enclavamientos).

- Prueba en campo. Prueba de señales, calibración de

instrumentos, tiempos de refresco, operación en

continuo…

•Probar sistemas de limpieza.

•Estudiar y disponer de lo necesario para la seguridad del

personal.

•Realización detallada y correcta del Manual de

operación y mantenimiento y del proyecto As-built.

•Comprobar el impacto ambiental de la planta.

•Desde los primeros arranques de cada unidad:

-Llevar un registro exhaustivo y metódico (fichas de

puestas en marcha, analíticas de agua, consumos,

dosis,…).

-Llevar un libro de incidencias.

-Hacer una lista de pendientes con el constructor

antes de tomar posesión de la planta.

-Utilizar desde el principio el software de

normalización de datos.

Fases de pruebas y puestas en marcha de la planta. Relevancia para la O&M.

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-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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Organización de la Operación

Personal (organigrama típico).

Recursos Humanos (Organigrama típico)

Laboratorio

Oficiales de turno

Ayudantes de Turno

Jefe de planta

Jefe de proceso

Eléctrico

Mecánico

Instrumentación

Conservación

Jefe de mantenimiento Administración, calidad, seguridad

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Emergencias y retenes.

Organización de la Operación

• Tanto el jefe de planta como el encargado del mantenimiento deberán estarán constantemente localizables por teléfono móvil.

• La formación del personal es fundamental a la hora de gestionar una desaladora. La formación básica será:

- Formación para explotación.- Formación en prevención.- Formación en lucha contra incendios.- Formación sobre primeros auxilios.- Formación sobre manejo de productos químicos.- Formación sobre riesgos en equipos eléctricos de baja tensión.- Curso de prevención de trabajos en altura.- Curso de trabajo en espacios confinados.

Formación del personal.

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Organización de la Operación

Operación de la planta. Control de los Parámetros de funcionamiento.

• En la planta se mantendrá un registro con las consignas y datos de planta donde quedarán anotados, entre otros:

- Parámetros del agua de aporte: pH, Tº, SS, NTU, etc.

- Dosificaciones de pretratamiento, O.I. y postratamiento.

- Nº de líneas en producción: caudales, presiones, conversión, dP O.I.

- Parámetros de agua permeada y remineralizada: TDS, LSI, …

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IDAM ALMERIA. DATOS DE LA EXPLOTACIONBASTIDOR Nº : A

Fecha 01/11/2006 02/11/2006 03/11/2006Hora 8:00 8:00 8:30Horas de func. 24 24 24Alimentación 62,5 62,4 62Permeado 3,8 3,8 3,8Concentrado 60,9 60,8 60,4Filtro Arena 0,1 0,1 0,1Filtro cartucho 0,91 0,92 0,91Bastidor 1,19 1,19 1,18Alimentación 706 703 700Permeado 315 310 310Concentrado 391 393 390CONVERSION % 45 45 44Alimentación 51190 51180 51100Permeado 370 369 369Alimentación 6,83 6,86 6,84Permeado 5,61 5,83 5,54Salida del Depósito 7,68 7,62 8,05SDI 1,1 1 0,9Turbidez (NTU) 2,2 2 1,8Temperatura (ºC) 21,2 21,2 21,3

AGUA TRATADA Turbidez (NTU) Agua Tratada 0,58 0,59 1,22

ALIMENTACION

deltaP (bar)

PRESION (bar)

Caudal (m3/h)

Conductividad ( µµµµS/cm)

pH

Registro de Datos. Parámetros de funcionamiento.

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Organización de la Operación

Operación de la planta. Labores rutinarias.

Entre otras:

•Control del proceso: toma de muestras, análisis de agua, chequeo de datos de control distribuido y toma de datos realizando rondas por la planta.•Medida del SDI.•Lecturas de totalizadores y consumos eléctricos.•Preparación de los reactivos, revisión mediante aforos de las dosis.•Lavado de filtros de arena, limpiezas químicas.•Arranque – parada de líneas del proceso.• Ajuste de la remineralización y cloración del agua de potable entregada.

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Arranque y Parada de Planta.

Arranques:1. Alimentación a Planta

• Arranque de la primera bomba de alimentación a válvula cerrada.• Lenta presurización de las tuberías de alimentación si se hubiera

despresurizado.• By-pass de proceso y vertido por emisario de la producción• Arranque progresivo del resto de bombas de alimentación requeridas

continuando con by-pass hasta capacidad de vertido máximo por emisario.

• Esperar estabilización de la calidad y presiones.• Pasar a producción del pretratamiento by-passeando después de él a

emisario.2. Pretratamiento

• Comenzar a pasar agua por la línea de pretratamiento. Preferiblemente unidad a unidad progresivamente.

• Chequear parámetros de calidad a la salida de cada unidad que sevaya incorporando y ajustar dosificación correspondiente hasta obtener calidad esperada a la salida de cada proceso.

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Arranque y Parada de Planta.

Arranques:2. Pretratamiento (continuación)

• No pasar a filtros de cartucho hasta tener un SDI < 3 – 5, redox < 250-400 mV y Turbidez < 0,1 – 1.

• Incorporar filtros de cartucho y comprobar estabilidad de la pérdida de carga en lo mismos.

3. Ósmosis Inversa• Arranque de bastidor a bastidor.• Previamente a su arranque desplazar con agua de mar cada bastidor

con agua de mar y ventear pasando al menos tres veces el volumen de agua del bastidor por él.

• Asegurar presión mínima de aspiración de la bomba de alta presión (>2 bar) y arranque a válvula de impulsión semi-cerrada.

• Apertura controlada (0,7 bar/seg) de la válvula de arranque para evitar golpes en las membranas (telescoping) o movimiento de interconectores. Alternativa arranque con VDF.

• Regulación del bastidor con válvula de control del permeado y contrapresión del rechazo. Dejar válvula de impulsión 100% abierta.

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Arranque y Parada de Planta.

Arranques:3. Postratamiento• No enviar a postratamiento el primer agua de producción de un bastidor

hasta no tener estabilizada la salinidad y haber asegurado que el contenido del bastidor durante su preservación (bisulfito, biocida) ha sido eliminado.

• Controlar la turbidez y pH en el postratamiento y tomar muestras para asegurar calidad mínima para poder distribuir antes de sacar producción de la planta.

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Arranque y Parada de Planta.

Parada:1. Osmosis inversa.

• Parar bomba de alta presión sin cerrar válvula de permeado.• Desplazar el sistema con agua de mar para asegurar la eliminación de

concentrado de la alimentación. Mantener válvula de permeadoabierta para evitar presiones en el permeado superiores a 0,3 – 0,4 bares de la de la alimentación de la membrana (minimiza efecto de suck-back y desfoliación posible de la membrana).

• Aislar el sistema.• Preservación (seguir instrucciones de desplazamiento):

- Agua de mar o permeado: hasta un máximo de 30 días renovando la solución cada 5 días máximo.

- Dilución de bisulfito al 1%: hasta 3 meses.- Dilución de biocida del tipo y concentración recomendado por el

suministrador: hasta 6 meses

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Arranque y Parada de Planta.

Parada:2. Pretratamiento

• Para bombeos de alimentación de agua de mar progresivamente manteniendo presiones y reducción caudal.

• Aislar unidad a unidad del proceso manteniendo presiones en aparatos a presión y niveles en depósitos.

• En preservación es posible mantener las unidades cloradas o con biocidas y es importante mantener el sistema lleno y/o presurizado.

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Organización de la Operación

Operación de la planta. Problemas durante la operación.

La toma de datos de la planta, especialmente la de los bastidores de ósmosis, permite la evaluación y análisis tras su normalización. Son varios los problemas que pueden presentarse, su rápida detección y la corrección del problema permite alargar la vida de las membranas.

Table 8.1 Cortesía de Dow Chemical

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Diagnóstico de problemas en la OI. Problemas durantela operación.

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Diagnóstico de problemas en la OI. Problemas durantela operación.

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Organización de la Operación

Operación de la planta. Problemas durante la operación.

Proceso de ensuciamiento de la membrana – Síntomas de ensuciamiento de la membrana.

• Incremento de alimentación – presión diferencial de la salmuera.

• Descenso del flujo producto normalizado

• Aumento de flujo producto normalizado.

• Aumento del paso de sal normalizado.

• Disminución del paso de sal normalizado.

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Organización de la Operación

Operación de la planta. Problemas durante la operación.

Proceso de ensuciamiento de la membrana – Identificación de las condiciones de ensuciamiento.

Fuente: Mark Wilf. Membrane Desalination Technology. 2007 Balaban Desalination Publications

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Organización de la Operación

Trabajos de mantenimiento y conservación.

• Una desaladora es una instalación industrial de funcionamientocontinuo, se debe asegurar la máxima disponibilidad.

•Se debe establecer un plan de mantenimiento, preventivo y predictivo.Utilizaremos para ello el proyecto y manuales de equipos.

• Hay que disponer de repuestos en planta en previsión de averías, para parar el proceso lo mínimo posible: desde un fusible a bombas de alta presión de reserva.

• Se suele disponer de una parada anual programada (varios días)para las labores de mantenimiento.

• La formación del personal de mantenimiento debe ser elevada, tienenque ser independientes de los especialistas de los equipos comprados, paraevitar en lo máximo sus visitas a menos que sea imprescindible.

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Organización de la Operación

Mantenimiento mecánico.

Las tareas son:

•Cambios de aceites y engrases.

•Seguimiento de equipos: control de Tº, vibraciones, rendimientos, etc.

•Control de fugas de agua, aire.

•Revisión general de la instalación: corrosiones, espesores tuberías, limpieza.

•Chequeo periódico de la alineación de bombas, dosificaciones de reactivos, equipos a presión.

•Verificación de los parámetros de la instrumentación.

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Operaciones de Mantenimiento y ConservaciónMantenimiento mecánico.Equipos con los que nos encontramos.

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Organización de la Operación

Mantenimiento eléctrico e instrumentación.

•Revisión periódica de cuadros eléctricos en funcionamiento: medidas de consumos, aislamientos, ruidos y vibraciones, temperaturas de circuitos.

•Limpieza preventiva de los cuadros, eliminación de humedades.

•Verificación periódica de las protecciones de los circuitos.

•Revisión de las líneas eléctricas (megueado de cables).

•Mantenimiento de los centros de transformación.

•Comprobación del estado de las conexiones de motores, instrumentación y control distribuido.

•Verificación de las medidas de la instrumentación utilizando otros medios: patrones de medida, instrumentación de laboratorio, curvas de bombas, fórmulas.

•Chequeo de conexiones de instrumentación: comprobación señales campo-PLC, ausencia de tensiones que distorsionen las lecturas, ausencia de corrosiones, conexionado de puestas a tierra.

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Operaciones de Mantenimiento y ConservaciónMantenimiento eléctrico e instrumentación.Equipos con los que nos encontramos.

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Índice

-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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Índice

-La Influencia del Diseño en la O&M.

- Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM.

- Organización de la Operación.

- Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa.

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Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

Economía de la desalación. Estructura de costes.

Distribución de los costos totales anuales Idam A: pretratamiento sin UF(0,593 €/m3)

Amortización de la inversión54,39%

Total costos fijos11,93%

Total costos variables33,68%

Distribución de los costos totales anuales Idam B: pretratamiento con UF(0,676 €/m3)

Amortización de la inversión58,26%

Total costos fijos8,28%

Total costos variables33,46%

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Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

Economía de la desalación. Estructura de costes.Distribución de los costos anuales de explotación Idam: pretratamiento convencional

(0,285 €/m3)

Mantenimiento6,16%

Conservación5,87%

Análisis y ensayos0,22%

Administración y varios7,63%

Reactivos pretratamiento12,34%

Personal6,27%

Reactivos postratamiento10,10%

Energía eléctrica45,88%

Reposición de cartuchos2,20%

Reposición de membranas ósmosis3,33%

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Variabilidad Posible del Resultado del Operador

-25,00%

-20,00%

-15,00%

-10,00%

-5,00%

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Años

Euros

Minimo Esperado Máximo

Son múltiples los factores que afectan al resultado de la O&M de una desaladora.

Estructura de Costes de la O&M.

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Fecha

Para un mundo sostenible…generamos y gestionamos agua.

Muchas Gracias