Hispanopedia WikiLa destilación instantánea multietapa ( MSF ) es un proceso de desalinización de agua que destila agua de mar mediante la vaporización instantánea de una porción del agua en múltiples etapas de lo que son esencialmente intercambiadores de calor a contracorriente . Las instalaciones MSF actuales pueden tener hasta 30 etapas. [ 1 ]
Las plantas de destilación instantánea multietapa producen alrededor del 26% de toda el agua desalinizada del mundo. Casi todas las nuevas plantas desalinizadoras utilizan ósmosis inversa debido a su consumo energético mucho menor. [ 2 ]
Principio
La planta cuenta con una serie de espacios denominados etapas, cada uno con un intercambiador de calor y un colector de condensado . La secuencia incluye una zona fría y una zona caliente, mientras que las etapas intermedias presentan temperaturas intermedias. Las etapas tienen presiones diferentes que corresponden a los puntos de ebullición del agua a las temperaturas de cada etapa. Después de la zona caliente se encuentra un depósito llamado calentador de salmuera .
El proceso consta de los siguientes pasos:
- Cuando la planta está funcionando en estado estacionario , el agua de alimentación, a la temperatura de entrada fría, fluye o se bombea a través de los intercambiadores de calor por etapas y se calienta.
- Cuando llega al calentador de salmuera, ya tiene casi la temperatura máxima; se le añade calor adicional.
- Tras pasar por el calentador, el agua fluye a través de válvulas de vuelta a las etapas que tienen una presión y temperatura cada vez menores.
- El agua que regresa a través de las etapas se llama salmuera, para distinguirla del agua de entrada. A medida que la salmuera ingresa a cada etapa, su temperatura está por encima del punto de ebullición a la presión de la etapa, y una pequeña fracción del agua de salmuera hierve ("se vaporiza") reduciendo así la temperatura hasta que se alcanza el equilibrio.
- El vapor resultante está un poco más caliente que el agua de alimentación en el intercambiador de calor.
- El vapor se enfría y se condensa contra los tubos del intercambiador de calor, calentando así el agua de alimentación como se describió anteriormente. [ 3 ]
La evaporación total en todas las etapas alcanza aproximadamente el 85 % del agua que fluye a través del sistema, dependiendo del rango de temperaturas utilizado. Con el aumento de la temperatura, se presentan mayores dificultades para la formación de incrustaciones y la corrosión; 110-120 °C parece ser el máximo, aunque para evitar la formación de incrustaciones pueden ser necesarias temperaturas inferiores a 70 °C. [ 4 ]
El agua de alimentación elimina el calor latente del vapor condensado, manteniendo así la baja temperatura de la etapa. La presión en la cámara permanece constante, ya que se forman cantidades iguales de vapor cuando entra salmuera caliente nueva a la etapa y se elimina vapor al condensarse en los tubos del intercambiador de calor. El equilibrio es estable, porque si en algún momento se forma más vapor, la presión aumenta, lo que reduce la evaporación e incrementa la condensación.
En la etapa final, la salmuera y el condensado alcanzan una temperatura cercana a la de entrada. Posteriormente, se bombean desde la baja presión de la etapa hasta la presión ambiente. La salmuera y el condensado aún contienen una pequeña cantidad de calor que se pierde del sistema al ser descargados. El calor añadido en el calentador compensa esta pérdida.
El calor que se añade al calentador de salmuera suele provenir del vapor caliente de un proceso industrial ubicado junto a la planta desalinizadora. El vapor se condensa contra los tubos que transportan la salmuera (de forma similar a las etapas).
La energía que posibilita la evaporación está presente en la salmuera al salir del calentador. La razón para que la evaporación se produzca en varias etapas, en lugar de en una sola a la presión y temperatura más bajas, es que, en una sola etapa, el agua de alimentación solo alcanzaría una temperatura intermedia entre la de entrada y la del calentador, mientras que gran parte del vapor no se condensaría y la etapa no mantendría la presión y temperatura más bajas.
Estas plantas pueden operar con 23–27 kWh/m 3 (aprox. 90 MJ/m 3 ) de agua destilada. [ 5 ]
Debido a que el agua salada más fría que ingresa al proceso fluye a contracorriente con el agua residual salina/agua destilada, se pierde relativamente poca energía térmica en la salida. La mayor parte del calor es absorbida por el agua salina más fría que fluye hacia el calentador, reciclando así la energía.
Las plantas de destilación MSF, especialmente las de gran tamaño, suelen combinarse con centrales eléctricas en una configuración de cogeneración . El calor residual de la central eléctrica se utiliza para calentar el agua de mar, proporcionando a su vez refrigeración. Esto reduce la energía necesaria entre la mitad y dos tercios, lo que modifica drásticamente la rentabilidad de la planta, dado que la energía representa, con diferencia, el mayor coste operativo de las plantas MSF. La ósmosis inversa, principal competidora de la destilación MSF, requiere un mayor pretratamiento del agua de mar y un mayor mantenimiento, además de energía en forma de trabajo (electricidad, energía mecánica) en comparación con el calor residual de baja temperatura, que resulta más económico. [ 6 ] [ 7 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Garg, Manoj Chandra (2019). «Tecnología de membranas alimentada por energías renovables: análisis de costes y consumo energético». Tendencias actuales y desarrollos futuros en (bio)membranas . págs. 85–110 . doi : 10.1016/B978-0-12-813545-7.00004-0 . ISBN 978-0-12-813545-7.
- ↑ Ghaffour, Noreddine; Missimer, Thomas M.; Amy, Gary L. (enero de 2013). "Revisión técnica y evaluación de la economía de la desalinización del agua: desafíos actuales y futuros para una mayor sostenibilidad del suministro de agua". Desalination . 309 : 197–207 . Bibcode : 2013Desal.309..197G . doi : 10.1016/j.desal.2012.10.015 . hdl : 10754/562573 .
- ↑ Warsinger, David M.; Mistry, Karan H.; Nayar, Kishor G.; Chung, Hyung Won; Lienhard V, John H. (2015). "Generación de entropía de la desalinización alimentada por calor residual de temperatura variable" . Entropy . 17 (12): 7530– 7566. Bibcode : 2015Entrp..17.7530W . doi : 10.3390/e17117530 .
- ↑ Panagopoulos, Argyris; Haralambous, Katherine-Joanne; Loizidou, Maria (25-11-2019). "Métodos de eliminación de salmuera de desalinización y tecnologías de tratamiento - Una revisión". Science of the Total Environment . 693 133545. Bibcode : 2019ScTEn.69333545P . doi : 10.1016/j.scitotenv.2019.07.351 . PMID 31374511 .
- ↑ "La conexión: seguridad hídrica y energética" . Seguridad energética del IAGS . Consultado el 11 de diciembre de 2008 .
- ↑ "Planta desalinizadora de Shoaiba" . Tecnología del agua . Consultado el 13 de noviembre de 2006 .
- ↑ Winter, Tennille; Pannell, David J.; McCann, Laura MJ; Winter, Tennille; Pannell, David J.; McCann, Laura MJ (2002). La economía de la desalinización y su [ sic ] potencial aplicación a Australia (Informe). doi : 10.22004/ag.econ.125611 .
Enlaces externos
- Asociación Internacional de Desalinización
- Enciclopedia de desalinización y recursos hídricos
- Perspectivas para mejorar el consumo de energía del proceso de destilación instantánea multietapa. OA Hamed, GM Mustafa, K. BaMardouf y H. Al-Washmi. Saline Water Conversion Corporation, Arabia Saudita, 2015. Consultado el 21 de mayo de 2016.
- Hamed, Osman A. (junio de 2017). "Control de incrustaciones en plantas desalinizadoras de destilación instantánea multietapa (MSF): lecciones aprendidas". Desalination and Water Treatment . 81 : 19–25 . Bibcode : 2017DWatT..81...19H . doi : 10.5004/dwt.2017.21075 .
- Evaporadores
- Tratamiento del agua
- desalinización del agua
