Los sistemas de circuito cerrado de agua con filtración y ósmosis inversa permiten tratar, purificar y reutilizar el agua dentro de una instalación, reduciendo la descarga de efluentes y la necesidad de aportar agua nueva. La ósmosis inversa elimina sales, microorganismos, metales pesados, nitratos, sulfatos, pesticidas, contaminantes químicos y microplásticos mediante una membrana semipermeable que deja pasar el agua y retiene gran parte de las sustancias disueltas.
La Ósmosis Inversa de Circuito Cerrado (OCC) es una tecnología de tratamiento por membrana diseñada para proporcionar una producción de agua estable y de alta calidad, manteniendo al mismo tiempo una alta confiabilidad, eficiencia, flexibilidad y versatilidad operativa. Su proceso cíclico ayuda a limitar las incrustaciones, favorece una mayor recuperación y garantiza un rendimiento constante incluso cuando las condiciones del agua de alimentación varían.
Qué es un sistema de circuito cerrado de agua
Un sistema de circuito cerrado de agua es una instalación en la que el agua circula repetidamente entre los equipos de proceso, los elementos de filtración y las unidades de tratamiento, en lugar de descargarse después de un único uso. El agua puede someterse a filtración, descalcificación, microfiltración, ultrafiltración, ósmosis inversa, desgasificación, tratamiento ultravioleta o etapas de pulido según la calidad requerida.
La tecnología de ósmosis inversa es una solución ampliamente utilizada a nivel industrial para conseguir agua de alta calidad, tanto para obtener agua como materia prima de alto valor, que te permita obtener productos más seguros y de calidad, como para minimizar el impacto ambiental de la actividad de tu industria al tratar tu agua residual. Esta tecnología permite obtener un agua de muy alta calidad, con baja carga de minerales, ideal para procesos de utilización de agua en circuito cerrado, ya que requiere de menor cantidad de purga del sistema al poder usarse durante más ciclos.
Los sistemas de circuito cerrado resultan especialmente útiles cuando se necesita mantener una calidad estable del agua, limitar la acumulación de sales y reducir el consumo de agua de aporte. La CCRO se utiliza en aplicaciones industriales y municipales donde la confiabilidad, el uso eficiente del agua y la adaptabilidad del sistema son esenciales para el rendimiento del tratamiento a largo plazo.
Qué es la ósmosis inversa
Un sistema de ósmosis inversa es una tecnología avanzada de purificación de agua que utiliza una membrana semipermeable para eliminar una amplia gama de contaminantes. Esta membrana actúa como un filtro molecular, permitiendo el paso del agua pero bloqueando partículas, microorganismos y compuestos disueltos.
La ósmosis inversa es un proceso físico-químico en el que el agua es forzada a pasar a través de una membrana semipermeable aplicando presión. Esta membrana tiene poros extremadamente pequeños (menores de 0,0001 micras), capaces de retener sales, virus, bacterias y otros contaminantes disueltos, dejando pasar solo agua purificada.
El tratamiento de ósmosis inversa se basa en una membrana semipermeable por la que pasa el agua a purificar. Para ello, se aplica una presión en la corriente de entrada mayor que la presión osmótica para permitir que el agua a tratar pase en sentido contrario al natural, de ahí lo de inversa, y sea purificada.
Cómo funciona la filtración y la ósmosis inversa
El agua pasa por un sistema de prefiltrado que retira sedimentos y cloro antes de llegar a la membrana de ósmosis. Allí, mediante presión, se eliminan impurezas disueltas, y el agua limpia continúa su curso hacia un depósito de almacenamiento o hacia el grifo, lista para ser consumida.
De esta manera, la membrana solo permite el paso del agua, quedando atrapados los contaminantes, bacterias, virus, etc. El resultado es un agua pura de alta calidad. Entre los elementos principales que encontramos en un equipo de ósmosis inversa están: la bomba, la cual ejerce la presión para que el influente pueda pasar por la membrana dejando atrás de si los contaminantes; y la membrana de ósmosis inversa, membrana de poros diminutos que solo permite el paso del agua y bloquea el resto de las impurezas.
A parte de estos elementos clave, al tratarse de una membrana muy sensible, esta debe de contar con ciertos cuidados, como un proceso de pretratamiento del agua con filtros para retener partículas de mayor tamaño y reacciones para precipitar compuestos que pueden dañarla. También necesita de sistemas de controles y sensores para ajustar parámetros claves en su funcionamiento y un sistema de lavado que garantice su eficiencia.
Principales etapas del tratamiento
- Prefiltración: el carbón activo, la prefiltración o la descalcificación reducen el cloro, las partículas, los componentes que causan la dureza y otras sustancias, que pueden afectar al funcionamiento del sistema de ósmosis inversa.
- Desalinización: la ósmosis inversa actúa como etapa principal de desalinización y las membranas reducen las sales e iones disueltos.
- Recirculación: el agua concentrada vuelve al circuito para aumentar el aprovechamiento del agua y mantener el flujo sobre la superficie de las membranas.
- Purga o lavado: una parte del agua se purga para retirar la salmuera acumulada y reiniciar las condiciones de operación.
- Pulido: EDI, filtros de lecho mixto, desgasificación por membrana o tratamiento con rayos UV reducen los iones, gases y residuos orgánicos restantes, según la aplicación prevista.
Funcionamiento de la ósmosis inversa de circuito cerrado
La CCRO opera en dos ciclos alternos, lo que permite un alto rendimiento constante en una amplia gama de aplicaciones.
Modo de Circuito Cerrado: concentración
El agua de alimentación circula a través de un circuito de membrana de una sola etapa. El permeado se produce continuamente mientras el concentrado se recicla en la alimentación. La presión y la salinidad aumentan gradualmente hasta alcanzar un punto de ajuste definido.
Este modo mejora la eficiencia al promover un alto flujo cruzado y minimizar la polarización de la concentración, lo que reduce la formación de incrustaciones y la contaminación.
Modo de Flujo Tapón: lavado y purga
Una válvula se abre para purgar la salmuera acumulada. Un volumen de agua circulante pasa a través de las membranas, reiniciando el sistema. Después del lavado, el sistema vuelve al modo de Circuito Cerrado.
Esta operación cíclica aumenta la fiabilidad al evitar la exposición a largo plazo a condiciones de alta salinidad y mantiene un rendimiento constante de la membrana.
Contaminantes que elimina la ósmosis inversa
Gracias a su alta eficacia, la ósmosis inversa se emplea tanto en entornos domésticos como industriales, garantizando un agua de excelente calidad, ideal para el consumo humano. Es capaz de eliminar hasta el 99% de contaminantes, obteniendo con ello agua de muy alta calidad libre de impurezas.
| La ósmosis inversa elimina | La ósmosis inversa no elimina completamente |
|---|---|
| Bacterias y virus | Gases volátiles |
| Sales disueltas | Algunos minerales beneficiosos |
| Metales pesados | |
| Nitratos y sulfatos | |
| Pesticidas y contaminantes químicos | |
| Microplásticos |
Los gases volátiles pueden requerir postfiltros de carbón. Algunos minerales beneficiosos pueden reducirse en exceso.
Ventajas de los sistemas de circuito cerrado con ósmosis inversa
Alta recuperación de agua
La CCRO alcanza una recuperación de hasta el 90-93% , dependiendo de la calidad del agua de alimentación. Esta característica resulta ideal para regiones con escasez de agua y aplicaciones que exigen una alta eficiencia de proceso.
Usa entre un 50 % y un 80 % menos de agua residual que la ósmosis inversa convencional, lo que mejora la sostenibilidad. La menor descarga de aguas residuales reduce los costos de eliminación.
Control de incrustaciones
La circulación de flujo cruzado independiente lava las membranas y minimiza las incrustaciones. Los tiempos de ciclo cortos evitan la precipitación de sales poco solubles.
Los ciclos de salinidad y presión variables interrumpen la formación de biopelículas, lo que mejora la confiabilidad. La circulación de agua sobre la superficie de la membrana también favorece la eliminación de depósitos y contaminantes acumulados.
Reducción de residuos y consumo energético
El bombeo de velocidad variable garantiza un uso eficiente de la energía. El ahorro de energía frecuente del 5 al 40 % se debe al funcionamiento optimizado con presión variable.
La menor descarga de agua concentrada y la posibilidad de reutilizar el permeado reducen el volumen global de efluentes. Al conseguir agua de calidad, esta puede ser reutilizada, reduciendo la dependencia de agua de la empresa y teniendo un proceso más amigable con el medio ambiente.
Flexibilidad operativa
Los puntos de ajuste ajustables -presión, recuperación, conductividad- permiten una rápida adaptación a las condiciones cambiantes del agua de alimentación. El conjunto de una sola etapa permite un flujo uniforme y una operación simplificada.
La operación puede configurarse para diferentes calidades de agua, caudales y usos posteriores. El rango de rendimiento hidráulico indicado es de 1-500 m³/h.
Mantenimiento simplificado
La limpieza in situ (CIP) es más rápida gracias al diseño de una sola etapa. El sistema requiere un menor consumo de productos químicos y tiempos de ciclo más cortos.
Si el proceso previo de acondicionamiento del agua es el adecuado y a las membranas no llegan elementos que puedan dañarla, la vida útil de estas membranas es de entre tres y seis años o incluso más, y solo precisan de cierto control diario (pues sus parámetros son monitorizados) y de lavados automatizados, para eliminar la película que se genera con los residuos atrapados y que su eficiencia de filtrado se mantenga.
CCRO frente a ósmosis inversa convencional
| Aspecto | CCRO | OI convencional |
|---|---|---|
| Recuperación | Muy alta (hasta el 93%) | Moderado; restringido por límites de incrustación y limitaciones hidráulicas |
| Resistencia a la incrustación | Fuerte resistencia debido a ciclos cortos, alto flujo cruzado y menor polarización de concentración | Mayor riesgo de incrustación; La operación estable a largo plazo promueve la precipitación a gran escala. |
| Biogénesis | Los ciclos de presión y salinidad interrumpen el crecimiento microbiano, lo que limita la formación de biopelículas. | Las biopelículas tienden a crecer en condiciones estables e invariables. |
| Flexibilidad operativa | Altamente flexible Puntos de ajuste ajustables (presión, recuperación, conductividad) y bombeo de velocidad variable. | Flexibilidad limitada; Predominan la recuperación fija y el funcionamiento a presión fija. |
| Eficiencia energética | Ahorro de energía frecuente del 5 al 40 % gracias al funcionamiento optimizado con presión variable. | Mayor consumo de energía debido al funcionamiento a presión constante. |
| Requisitos de mantenimiento | Limpieza más rápida y sencilla gracias al diseño de una sola etapa. Menor consumo de productos químicos | Los sistemas multietapa más complejos requieren una limpieza más prolongada y más productos químicos |
| Fiabilidad | Alta fiabilidad en aguas difíciles gracias a los ciclos controlados que evitan la exposición prolongada a alta salinidad | Menos fiabilidad en aguas de alimentación variables o con alto nivel de suciedad |
| Volumen de aguas residuales | Muy bajo: 50-80 % menos de residuos en comparación con la ósmosis inversa convencional | Mayor volumen de aguas residuales debido a la incrustación y las limitaciones de presión |
Pretratamiento necesario para proteger las membranas
Para cuidar debidamente una membrana de pequeños poros, como es la de la ósmosis inversa, se utilizan previamente otros procesos de filtración de por más amplio como la microfiltración, ultrafiltración o nanofiltración, para eliminar las impurezas previas que por tamaño puedan dañar la ósmosis inversa.
Lo principal para poder instalar una planta de ósmosis inversa en una empresa y que ésta no sea dañada, es decir, que sea eficiente y tenga una vida útil larga, es adecuar previamente el agua a tratar, es decir, contar con todos los pasos previos para eliminar aquellos componentes que puedan obstruir o romper la membrana por su gran tamaño, así como compuestos químicos que puedan corroerla, los cuales deberán de ser precipitados y eliminados de la corriente con antelación al paso del agua por el proceso de ósmosis inversa.
Filtración con carbón activo
La filtración con carbón activo sirve para reducir el cloro libre, los componentes orgánicos y los olores o sabores indeseables.
Descalcificación
La descalcificación reduce los niveles de calcio y magnesio y protege el sistema de ósmosis inversa frente a los depósitos minerales.
Microfiltración y ultrafiltración
ALMA MEM MF/UF es un sistema de microfiltración y ultrafiltración con membranas orgánicas o cerámicas para el pretratamiento de aguas residuales y aguas de proceso.
Precipitación y eliminación de compuestos
Los compuestos químicos que puedan corroer la membrana deberán de ser precipitados y eliminados de la corriente con antelación al paso del agua por el proceso de ósmosis inversa.
Etapas posteriores para producir agua desionizada y ultrapura
Para alcanzar niveles de pureza especialmente elevados, la ósmosis inversa puede combinarse modularmente con una etapa de pulido, por ejemplo mediante un intercambiador de iones, un filtro de lecho mixto o una unidad EDI (desmineralización electroiónica). Esto reduce la conductividad al mínimo y eleva la calidad del agua al nivel requerido para aplicaciones exigentes.
- Desgasificación por membrana: reduce los gases disueltos, como el CO₂ o el oxígeno, por ejemplo, en aplicaciones de calderas y redes de calefacción.
- EDI o filtro de lecho mixto: permite obtener conductividades especialmente bajas y realizar aplicaciones de pulido continuas o de alta pureza.
- Reducción de UV y TOC: se utiliza en aplicaciones sensibles de agua ultrapura con mayores requisitos en cuanto a residuos orgánicos y calidad microbiológica.
- Tratamiento ultravioleta: puede integrarse cuando se requieren condiciones microbiológicas más estrictas.
Calidades de agua obtenibles
Los sistemas de ósmosis inversa totalmente automáticos están especialmente diseñados para la producción fiable de agua desmineralizada (agua totalmente desmineralizada) y agua ultrapura, para procesos industriales con los más altos requisitos de calidad del agua.
El sistema ALMA OSMO VE produce, a partir de agua del grifo o de pozo, agua totalmente desalinizada y agua ultrapura con una calidad reproducible. La instalación no se diseña como una solución estándar rígida, sino que se configura específicamente para cada proyecto en función del análisis del agua bruta, la conductividad requerida, el límite de TOC, el contenido de gases y el uso posterior.
| Calidad del agua | Características |
|---|---|
| Agua desionizada | Para aplicaciones en las que es necesario eliminar en gran medida las sales y los componentes que causan la dureza. |
| Agua purificada | Para procesos industriales con requisitos más exigentes en cuanto a conductividad, dureza y calidad reproducible. |
| Agua ultrapura | Para aplicaciones delicadas que requieren una conductividad muy baja, un bajo contenido en TOC, una baja carga de gases y requisitos adicionales de higiene. |
Adaptación del sistema al agua bruta
Cada ALMA OSMO VE se diseña a medida, ya que el agua municipal y de pozo puede variar considerablemente (dureza, CO₂, hierro, TOC, conductividad). La calidad alcanzable depende de:
- Agua sin tratar (agua municipal o de pozo).
- Pretratamiento.
- Pulido posterior.
- Combinación de las tecnologías utilizadas.
El análisis del agua bruta, la calidad deseada del agua de destino, el modo de funcionamiento (continuo/discontinuo), los requisitos de redundancia y seguridad, el espacio disponible e integración forman parte de los criterios de diseño.
La interpretación de RO determina el tratamiento previo y posterior necesario. La tecnología de medición y regulación define las condiciones de funcionamiento del sistema.
Aplicaciones industriales
La ósmosis inversa es la tecnología usada para eliminar contaminantes y conseguir un agua de alta calidad. En industrias alimentarias, farmacéuticas o químicas donde el agua de aporte debe de cumplir unas características estrictas es muy utilizada, al igual que cuando se quiere regenerar el agua al final del proceso industrial, donde por normativa también se tienen grandes exigencias en cuanto a la calidad de la misma.
El tratamiento de agua por ósmosis inversa es muy usada para desalinizar agua de mar y agua salobre, suavizar aguas, pretratamiento de agua de calderas, fabricación de hielo, industria alimenticia, generación de energía (agua pura para la generación de hidrógeno verde), industria química, industria farmacéutica, procesos de regeneración de agua, industria electrónica, e incluso para purificar aguas residuales industriales, industria metalúrgica, etc.
Reutilización de aguas residuales
La CCRO es ideal para efluentes industriales y municipales con alto nivel de incrustaciones. Se ha aplicado con éxito en ZLD/MLD, circuitos de reciclaje y reutilización de purgas de torres de refrigeración.
El sistema patentado BiosS-Treat combina una etapa de precipitación con una posterior filtración biológicamente activa y ósmosis inversa. El Proceso OSMO de ALMA es un sistema de ósmosis inversa, en versión multietapa si es necesario, para el tratamiento de aguas residuales y aguas de proceso para su reutilización interna.
Agua de proceso industrial
Industrias como la farmacéutica, la alimentaria, la microelectrónica y la química se benefician de una calidad de permeado constante y una mayor fiabilidad.
El agua de proceso industrial general tiene una calidad definida para el enjuague, la limpieza, el agua de preparación y las fases de producción en las que la calidad es fundamental.
Calderas y redes de calefacción
El agua de alimentación de la caldera requiere baja conductividad, baja dureza residual y, dependiendo del sistema, niveles reducidos adicionalmente de CO₂ y oxígeno.
Las redes de calefacción urbana y de calefacción necesitan agua de llenado y reposición totalmente desalinizada y con un bajo índice de corrosión.
Torres de refrigeración y sistemas de refrigeración
Las torres de refrigeración y los sistemas de refrigeración requieren reducción de la carga de sal y dureza para aumentar el índice de espesamiento y limitar los depósitos.
Al eliminar los minerales disueltos que pueden dañar tanto tuberías como equipos, debido a los sedimentos que pueden acumularse por la precipitación de sales, este sistema permite alargar la vida útil de la instalación, especialmente en circuitos de refrigeración o puntos de proceso donde exista aporte de calor.
Industria electrónica y farmacéutica
La producción de componentes electrónicos y obleas requiere agua ultrapura con una conductividad muy baja, bajo contenido en TOC y altos requisitos de ausencia de partículas y de gérmenes.
La producción farmacéutica y de productos sensibles necesita niveles de pureza definidos específicamente para cada proyecto con técnicas adaptadas de pulido, desinfección y garantía de calidad.
Diseños y configuraciones de instalación
Los sistemas de ósmosis inversa están disponibles premontados en un bastidor de acero inoxidable. También pueden suministrarse como instalación de contenedores o sistema de rack para instalación en salas técnicas.
La ALMA OSMO VE se puede suministrar en diferentes diseños, según los requisitos del proyecto. El diseño modular permite ampliaciones posteriores.
- Instalación de contenedores, llave en mano y climatizada.
- Sistema de rack para instalación en salas técnicas.
- Pequeñas instalaciones para corrientes parciales.
- Instalaciones medianas para procesos de producción.
- Grandes instalaciones para el suministro centralizado de agua desionizada.
- Posibilidad de flujo cruzado estándar o de circuito cerrado (CCRO).
El modo de funcionamiento específico para cada proyecto depende del agua bruta, el rendimiento y el diseño de la instalación.
Control, automatización y mantenimiento
La instalación puede funcionar de forma totalmente automática, con medición completa de presiones, conductividades, valores de pH y caudales. El control de estos parámetros permite ajustar el funcionamiento y detectar cambios en la calidad del agua de alimentación.
De esta manera, y con un correcto lavado y monitorizado de la instalación, se puede lograr que las membranas tengan una vida útil larga, pues son equipos costosos. El sistema de lavado garantiza su eficiencia y permite eliminar la película que se genera con los residuos atrapados.
Se trata de un sistema autónomo en el que el trabajador sólo debe realizar una pequeña supervisión. Además, al limpiar el agua de impurezas, la vida útil de las tuberías del sistema se alarga, al sufrir de menor sedimentación.
Beneficios ambientales y operativos
Frente a efluentes de elevada complejidad, el tratamiento por ósmosis inversa permite minimizar la cantidad de agua contaminada, rechazando casi la totalidad de compuestos residuales y concentrándolos en una fracción pequeña, disminuyendo así el coste de su gestión.
Consume poca energía por cantidad de agua depurada, además de no precisar de muchos reactivos según el tipo de agua a tratar. Al carecer de reactivos químicos para su uso, se generan menores residuos con su utilización.
La ósmosis inversa permite conseguir agua de gran calidad, la cual cumple con los parámetros, cada vez más estrictos, de vertidos. Los sistemas de circuito cerrado contribuyen además a reducir la dependencia del suministro externo y a aumentar los ciclos de utilización del agua dentro del proceso.
Preguntas frecuentes
¿Qué diferencia hay entre la ósmosis inversa industrial y otros sistemas de filtrado?
En la filtración por membranas, como es el caso de la ósmosis inversa, éstas funcionan por presión, por lo cual suele ser necesario la ayuda de una bomba para superar la presión osmótica. La diferencia entre esta tecnología y otras de filtrado, es el paso de residuos a través de la membrana, la tecnología de ósmosis inversa es la de menor corte de contaminantes que existe en el mercado.
Es habitual la combinación de tecnologías. Para cuidar debidamente una membrana de pequeños poros, como es la de la ósmosis inversa, se utilizan previamente otros procesos de filtración de por más amplio como la microfiltración, ultrafiltración o nanofiltración, para eliminar las impurezas previas que por tamaño puedan dañar la ósmosis inversa.
¿La ósmosis inversa industrial requiere mantenimiento frecuente?
Si el proceso previo de acondicionamiento del agua es el adecuado y a las membranas no llegan elementos que puedan dañarla, la vida útil de estas membranas es de entre tres y seis años o incluso más, y solo precisan de cierto control diario (pues sus parámetros son monitorizados) y de lavados automatizados, para eliminar la película que se genera con los residuos atrapados y que su eficiencia de filtrado se mantenga.
¿Qué requisitos deben cumplirse para instalar una planta?
Lo principal para poder instalar una planta de ósmosis inversa en una empresa y que ésta no sea dañada, es decir, que sea eficiente y tenga una vida útil larga, es adecuar previamente el agua a tratar, es decir, contar con todos los pasos previos para eliminar aquellos componentes que puedan obstruir o romper la membrana por su gran tamaño, así como compuestos químicos que puedan corroerla, los cuales deberán de ser precipitados y eliminados de la corriente con antelación al paso del agua por el proceso de ósmosis inversa.
De esta manera, y con un correcto lavado y monitorizado de la instalación, se puede lograr que las membranas tengan una vida útil larga, pues son equipos costosos.
¿Qué calidad de agua puede producir una instalación modular?
El ALMA OSMO VE tiene una estructura modular y puede diseñarse para obtener diferentes calidades de agua, desde el agua desionizada clásica hasta el agua ultrapura de alta pureza.
Dependiendo del diseño de la instalación, se puede lograr agua desionizada con conductividad muy baja, agua ultrapura para procesos de producción sensibles, agua con valores extremadamente bajos de TOC, agua con bajo contenido en gases, por ejemplo, sin CO₂, y agua con dureza residual definida o completamente descalcificada.
¿Para qué aplicaciones se utiliza el agua desionizada y ultrapura?
El agua desionizada se utiliza para aplicaciones en las que es necesario eliminar en gran medida las sales y los componentes que causan la dureza. El agua purificada se utiliza para procesos industriales con requisitos más exigentes en cuanto a conductividad, dureza y calidad reproducible.
El agua ultrapura se utiliza para aplicaciones delicadas que requieren una conductividad muy baja, un bajo contenido en TOC, una baja carga de gases y requisitos adicionales de higiene.
¿Cómo se adapta el sistema a cada instalación?
La planta se diseña siempre específicamente para cada proyecto, en función de la calidad del agua bruta y los requisitos del agua de destino. Cada ALMA OSMO VE se diseña a medida, ya que el agua municipal y de pozo puede variar considerablemente (dureza, CO₂, hierro, TOC, conductividad).
ALMA OSMO VE ofrece una solución fiable, totalmente automática y diseñada individualmente para la producción de agua desionizada y ultrapura a partir de agua municipal o de pozo.
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