USO DE AGUA DE MAR A ALTA TEMPERATURA: INTEGRACIÓN DE UNA PLANTA DE OSMOSIS INVERSA Y UNA PLANTA TERMOELÉCTRICA

Abstract

Chile actualmente está viviendo una de las peores situaciones de crisis hídrica de su historia, lo cual ha impulsado el acceso a fuentes hídricas alternativas. Una de las técnicas que cobra cada vez mayor importancia es la desalinización de agua de mar. La osmosis inversa es la tecnología mayormente utilizada, la cual involucra un alto consumo energético; a raíz de esto numerosos estudios se han focalizado en identificar posibles beneficios que permitan tener un mejor acceso a esta técnica. Una de las propuestas es el uso de agua a alta temperatura lo cual coincidentemente se integra a la pérdida energética que se tiene al utilizar agua de mar en los sistemas de refrigeración de las centrales termoeléctricas. Como en el país existen numerosas centrales termoeléctricas en la zona costera, en el presente trabajo se plantea estudiar la factibilidad de integrar un sistema de osmosis inversa a una central termoeléctrica existente evaluando los posibles beneficios. Para llevar a cabo este análisis se realizan simulaciones del sistema de osmosis integrado utilizando el software WAVE del fabricante FilmTecTM, se realiza un análisis comparativo por etapas, cada una con un objetivo específico, siendo para la etapa 1 la selección de una membrana adecuada; para la etapa 2 estudiar en detalle el efecto de la temperatura en el sistema; para la etapa 3 definir un rango de operación conveniente y, para la etapa 4 realizar el análisis de sensibilidad del sistema. De acuerdo al análisis de antecedentes, se seleccionó la Central Térmica Atacama cuyo sistema de refrigeración del condensador de cada bloque consiste en un flujo continuo de agua de mar filtrada de 31.930 [m3/h] el cual tiene un incremento de temperatura estimado en la descarga de 7,5 [°C] respecto a la temperatura del agua de alimentación. Al realizar la simulación fue posible evaluar el efecto de la temperatura en el diseño, determinando sus beneficios. A medida que aumenta la temperatura del flujo de alimentación, también aumenta el flujo de permeado, el flux, la recuperación, la concentración de sales y TDS en el permeado, la conductividad y pH. Mientras que la energía específica, el rechazo de sal y la presión de conducción neta disminuyen. En el caso estudiado se logró determinar un incremento máximo de flujo de permeado de 1,25 % al aumentar en 1 [°C] la temperatura del agua de mar alimentada al sistema. En el rango entre 13,7 y 45 [°C], los principales parámetros operacionales arrojaron un cambio de magnitud de entre 14 y 15 % mientras que la retención o rechazo de sales y TDS disminuyó menos de un 1 %. Se estima que la modalidad de plantas integradas genera un ahorro de hasta un 10 % en el total de la inversión debido al menor requerimiento de construcción y más de un 5 % por menor adquisición de membranas. Por otro lado, operar a mayor temperatura permite un aumento en la productividad, se estima una reducción de un 40 a 70 % en el costo específico del agua generada.