D IMENSIONAMIENTO DE LA PLANTA DE OSMOSIS

La planta de osmosis se dimensiona para producir el déficit de caudal calculado en la Tabla 4.8, es decir, se debe instalar una planta que produzca 1.821 [m3_/día].

Las plantas de osmosis son, para efectos prácticos, sistemas de filtración a presión, donde la presión requerida para su funcionamiento es proporcionada por bombas de alta presión. En este diseño se selecciona un periodo de operación de 15 años, asumiendo este tiempo como la vida útil estándar de una planta de osmosis, por lo tanto, no se requiere cambio de equipos durante la vida útil del proyecto.

Figura 5.1: Planta de osmosis inversa estándar. Fuente: Pure Aqua Inc.

Para definir el equipo se cotiza con empresas nacionales e internacionales, obteniendo el apoyo técnico de la empresa Pure Aqua Inc. de los Estados Unidos y Aguasin en Chile. En sus catálogos tienen varios sistemas de osmosis inversa disponibles. Para este estudio se seleccionan equipos de la gama SW (“Sea Water”), pues son los equipos diseñados especialmente para tratar el agua de mar.

Tabla 5.1: Modelos de equipos de osmosis inversa. Fuente: Pure Aqua Inc.

De la Tabla 5.1 se desprende que el aumento de caudal producido no tiene una proporcionalidad constante con respecto al aumento de potencia. Es decir, si se aumenta al doble el caudal producido

Además, esta empresa entregó cotizaciones que se muestran en la Tabla 5.2, desde donde se concluye que aumentar el caudal producido al doble no significa que el precio del equipo aumenta al doble, sino que el aumento de precio es menor.

Tabla 5.2 Cotización de equipos de osmosis. Fuente: Pure Aqua Inc. Modelo Capacidad [m3_{/d] Precio [USD]}2

SW-112K-4780 424 240.979

SW-280K-10780 1.060 502.456

Según lo expuesto hasta ahora no sería económico instalar varias plantas en paralelo. Por este motivo, se selecciona una configuración de dos plantas en paralelo solo por seguridad, es decir, que en caso de algún problema técnico en alguno de los equipos se pueda seguir produciendo agua, aunque sea en una cantidad menor.

Para el periodo de previsión del proyecto, que va desde 2017-2032, se requiere una capacidad de producción de 1.821 [m3_{/día]. Por lo tanto, se selecciona una planta modelo SW-224K-8780 y otra}

modelo SW-280K-10780. En conjunto estos equipos producen 1.908 [m3/día] y requieren de una potencia instalada de 265 [HP].

Hasta ahora se han seleccionado los equipos de osmosis inversa. Sin embargo, antes de pasar agua a través de cualquier equipo de osmosis inversa se requiere un tratamiento previo del agua bruta (pretratamiento), cuyo objetivo es eliminar cualquier material en suspensión, ya sea mineral u orgánico. El dimensionamiento del pretratamiento depende de la forma en que se capte el agua de mar, distinguiéndose dos formas de captar agua: superficial o subterránea.

Asimismo, las captaciones superficiales se distinguen en dos subgrupos: captaciones costeras y captaciones mar adentro. Las captaciones costeras, se instalan directamente en la costa. Tienen la ventaja que sus costos de instalación no son altos, pero la desventaja que su factibilidad depende en gran medida del comportamiento de la masa de agua a la que son conectadas (oleaje y mareas). Son recomendables para lagos salinos o zonas con poco oleaje. En Figura 5.2 se muestra un ejemplo de captación costera.

Las captaciones mar adentro, se instalan por lo general entre 100 y 1.000 metros aguas adentro. Este tipo de captaciones tienen la ventaja de proveer un caudal prácticamente ilimitado y una calidad del agua captada mejor que en las captaciones costeras. La desventaja es que los costos de construcción son altos debido a que se debe trabajar bajo la superficie del mar. El agua se transporta a través de tuberías las cuales pueden ser instaladas directamente sobre el lecho marino o mediante túneles. En las Figura 5.3 y Figura 5.4 se muestran esquemas de ambos tipos de instalación de tuberías de transporte.

2 _{Los precios incluyen el pre y post tratamiento del agua. En este caso, el pretratamiento esta dimensionado}

Figura 5.2: Esquema de una captación costera. (Missimer, Hogan, & Pankratz, 2015)

Figura 5.3: Esquema de captación mar adentro, con transporte de agua mediante túneles. (Baudish, 2015)

Figura 5.4: Esquema de captación mar adentro, con transporte de agua mediante instalación de tuberías acostadas en lecho marino. (Fuente: www.conocedominga.cl)

Las captaciones subterráneas son pozos de captación que aprovechan la intrusión salina del agua de mar. Sus ventajas son que para un caudal pequeño son más económicas y la calidad del agua captada es la mejor, comparándola con los otros sistemas de captación mostrados anteriormente. La desventaja es que su productividad depende de la permeabilidad. En la Figura 5.5 se muestra un esquema de captación mediante pozos.

Figura 5.5: Esquema de pozos de captación.(Maliva & Missimer, 2015)

Cabe mencionar que existen algunas variantes para sistemas de captación subterránea, como por ejemplo pozos inclinados o galerías de infiltración.

La elección de la captación depende de varios factores como el volumen de agua a producir y las características geológicas del emplazamiento.

Las captaciones superficiales se ocupan comúnmente para plantas de osmosis con grandes producciones (sobre 20.000 [m3/día]) (Pankratz, 2015), y las captaciones subterráneas para

producciones menores. Esto se debe a que las captaciones subterráneas están limitadas por las condiciones de permeabilidad del sector, a diferencia de las captaciones superficiales que prácticamente poseen una recarga infinita. Las características geológicas de la costa también influyen en la selección del sistema de captación, pues para las captaciones subterráneas es necesario que exista un estrato con buena permeabilidad entre el punto de proyección del pozo y el mar. En el caso de captaciones como la que se muestra en la Figura 5.4 para instalar una tubería en el lecho del mar se requiere que este no sea rocoso.

Para el caso particular de esta memoria se requiere una producción de 1.821 [m3/día]. En consecuencia, la mejor opción sería una captación subterránea, dado que la producción de la planta sería menor a 20.000 [m3/día]. No obstante, también se analiza la alternativa de captación superficial. Estas alternativas se presentan en las secciones 5.1.2 y 5.1.3.