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El agua. Desalación (2/4)

Autor: ANTONIO ROS MORENO
Curso:
|204 alumnos|Fecha publicación: 13/06/2011
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Capítulo 4:

 Conceptos básicos de ósmosis inversa (2/4)

·         Velocidad de filtración (J): Se determina con base en el volumen de solución de la alimentación (V) que pasa en un lapso de tiempo (t) a través de la membrana (A), donde el flujo de alimentación es tangencial a la superficie a permear por unidad de área.

El concepto de velocidad de filtración anterior se expresa matemáticamente como:

yhi8yyyyyy

La resistencia al flujo a través de la membrana se puede obtener como la suma de las resistencias R:

l`pl`pl`l

donde:

Rm = Resistencia de la membrana, que depende del grado de porosidad de la membrana y del espesor de la misma.

Ra = Resistencia por la adsorción de solutos sobre la membrana.

Rp = Resistencia por el bloqueo de poros, debido a sustancias en suspensión.

Rg = Resistencia debido a la capa de gel formada a la entrada de flujo a permear la membrana y localizada sobre ella. Es similar a la de polarización de la concentración. Responde a sustancias que se agregan y se compactan formando una segunda capa. No siempre ocurre, pero es causada por la concentración de sólidos sobre la membrana.

Rcp = Resistencia debida a la polarización de la concentración, por sólidos que se agrupan a la entrada de la membrana, y se oponen a la filtración.

Las resistencias anteriores no siempre se presentan todas, pero su ocurrencia afecta de forma inversa la velocidad de filtración, de tal manera que si la fuerza impulsora que es la diferencia de presión es directamente proporcional a ella, esta relación se puede expresar como:

ihggugiufy

Como se desprende de la expresión, el aumento de la resistencia va reduciendo la velocidad de filtración, y esta resistencia puede ir en aumento porque el transporte de sólidos hacia la membrana se hace cada vez mayor, y se consolida la capa de gel hasta llevar la velocidad J a valores límite.

La formación de la torta en un proceso de filtración a presión constante en el cual la dirección del flujo es tangencial a la membrana, y se expresa como:

ihiugufytf

donde:

μ = Viscosidad dinámica de la solución de alimentación.

cs = Concentración de la solución de alimentación.

α = Característica de la torta, y depende de los sólidos que se aglomeran encima de la superficie de la membrana.

Combinando esta última ecuación con la primera, se obtiene:

hihihiuhihihi

En esta ecuación el término Vcs α / 2Α representa la resistencia de las partículas que se van acumulando.

De acuerdo con la ecuación anterior se puede afirmar que la velocidad de filtración se ve afectada por cambios en la presión; por cambios en la temperatura porque su variación afecta la viscosidad del fluido y por cambios en la concentración de solutos en la alimentación, ya que una mayor concentración de ellos hará más difícil el flujo a través de la membrana.

·         Caudal de alimentación (Qa): Flujo o caudal de alimentación, que es el que se pretende desalar y se aplica en un lado de la membrana; también se representa por Fa (Ff en la bibliografía anglosajona).

·         Caudal que atraviesa la membrana (Qp): El caudal de agua que atraviesa la membrana en l/m2/hora, que corresponde al agua a la que se le han eliminado o reducido las sales; algunos autores lo representan por Fp.

pkpkpokpk

A = coeficiente de transporte de la membrana en l/m2/hora atm.

Pm = presión diferencial a través de la membrana en atm, o Kg/cm2.

∆Øm = presión osmótica diferencial a ambos lados de la membrana, en atm o Kg/cm2.

rsresssss

PNT = Presión neta de trabajo.

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