Agua Pura y Energía Limpia
Llevando Agua Limpia a Cada Rincón de la Tierra
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Dosis, cálculo de consumo y presupuestos anuales de reactivos para plantas SWRO y BWRO.
El consumo de reactivos es una de las primeras cifras que se piden al presupuestar una planta de ósmosis inversa, y una de las últimas en responderse bien. Es aritmética sencilla una vez fijadas dos cosas: la dosis de cada reactivo y el caudal sobre el que se dosifica. Si se equivoca la segunda — dosificando los reactivos de pretratamiento sobre el caudal de permeado en lugar del de alimentación — el resultado se desvía por un factor de dos o más.
La regla que gobierna todas las cifras de esta página: los reactivos inyectados antes de las membranas se dosifican sobre el caudal de alimentación. Los reactivos añadidos después las membranas se dosifican sobre el caudal de permeado. Con un 40% de recuperación, esos dos caudales difieren en un factor de 2,5.
Los rangos siguientes son puntos de partida de diseño para estimaciones y presupuestos. La dosis que finalmente se pone en marcha proviene de su análisis de agua y de la proyección de saturación de su proveedor de antiincrustante — no existe un valor correcto universal, porque la sal limitante cambia de un agua a otra.
| Reactivo | Función | Dosis típica | Se dosifica sobre |
|---|---|---|---|
| Antiincrustante | Inhibe la incrustación de CaCO₃, CaSO₄, BaSO₄, SrSO₄ y sílice en la cola | 2–5 mg/L de producto tal cual (3 mg/L típico en SWRO) | Alimentación |
| Metabisulfito sódico (SMBS) | Decloración — protege la poliamida de la oxidación | ~3 mg/L por cada 1 mg/L de cloro libre | Alimentación |
| Cloruro férrico (coagulante) | Eliminación de coloides antes de la filtración por medios o UF | 0,5–5 mg/L como Fe³⁺ (1–3 mg/L habitual) | Captación bruta |
| Ácido sulfúrico | Control de alcalinidad / LSI — principalmente BWRO | 10–50 mg/L (raramente necesario en SWRO) | Alimentación |
| Hidróxido sódico | Elevación de pH para rechazo de boro en el segundo paso | Hasta pH 9,5–10,5 en la alimentación del 2.º paso | Permeado del 1.er paso |
| Cal / CO₂ (remineralización) | Estabiliza el permeado para distribución potable | Objetivo 40–80 mg/L como CaCO₃ | Permeado |
| Cloro (post-desinfección) | Residual en la red de distribución | 0,5–1,0 mg/L de residual | Permeado |
| Ácido cítrico (CIP) | Limpieza a pH bajo — incrustación carbonatada, hidróxidos metálicos | ~2% p/p por lote, pH 2–3 | Por lotes, no en continuo |
| Hidróxido sódico + EDTA (CIP) | Limpieza a pH alto — materia orgánica y biopelícula | Por lotes hasta pH 11–12 | Por lotes, no en continuo |
Para cualquier reactivo dosificado en continuo:
kg/día = caudal (m³/día) × dosis (mg/L) ÷ 1.000
Las unidades cuadran porque 1 mg/L equivale a 1 g/m³. El único criterio que interviene es qué caudal usar, y si la dosis se expresa como producto tal cual o como principio activo — los antiincrustantes y coagulantes se citan de ambas formas, y confundirlos es el error más frecuente en un presupuesto de reactivos.
Supuestos: 4.000 m³/día de permeado, 40% de recuperación, captación abierta de agua de mar con cloración en la toma y 1 mg/L de cloro libre llegando al punto de decloración.
Caudal de alimentación = 4.000 ÷ 0,40 = 10.000 m³/día. Concentrado = 6.000 m³/día.
| Reactivo | Dosis | Caudal de referencia | kg/día | toneladas/año |
|---|---|---|---|---|
| Antiincrustante | 3 mg/L | 10.000 m³/día de alimentación | 30 | ~11,0 |
| SMBS | 3 mg/L | 10.000 m³/día de alimentación | 30 | ~11,0 |
| Cloruro férrico | 2 mg/L | 10.000 m³/día de captación | 20 | ~7,3 |
| Cloro (posterior) | 0,8 mg/L | 4.000 m³/día de permeado | 3.2 | ~1,2 |
| Cal (remineralización) | ~50 mg/L como CaCO₃ | 4.000 m³/día de permeado | ~200 | ~73 |
Si su cifra de 4.000 m³/día es caudal de alimentación y no de permeado, divida las cantidades de pretratamiento anteriores por 2,5 — 12 kg/día de antiincrustante, 12 kg/día de SMBS, 8 kg/día de coagulante — y la planta producirá unos 1.600 m³/día de permeado. Conviene confirmar a qué base se refiere una especificación antes de cotizar reactivos contra ella.
Los reactivos de CIP quedan fuera de esta tabla porque se consumen por lotes. Presupueste aproximadamente 1,5 veces el volumen de retención de los tubos de presión y del circuito de CIP por limpieza, con 2–4 limpiezas al año en una captación abierta.
El antiincrustante hace el trabajo químico más importante de una planta de ósmosis inversa: mantiene en disolución las sales poco solubles más allá de su punto de saturación en la cola del array, donde la concentración es máxima. Sobredosificar cuesta dinero y puede ensuciar las membranas o alimentar crecimiento biológico; infradosificar incrusta los elementos de cola, lo que se manifiesta como aumento de la presión diferencial y del paso de sales.
Como la sal limitante depende por completo del análisis del agua, la dosis debe salir de una proyección de saturación hecha sobre su agua y a la recuperación prevista, no de una tabla. Use el rango de esta página para presupuestar y confírmelo antes de la puesta en marcha. Consulte la guía de diseño SWRO para el método de proyección y la guía de parámetros de calidad del agua para el análisis que requiere una proyección.
El cloro destruye la poliamida de película fina compuesta, y el daño es acumulativo e irreversible — incluso las excursiones breves se suman. Las captaciones abiertas suelen clorarse para controlar el crecimiento biológico en la toma y el pretratamiento, y después se decloran justo antes de las membranas con SMBS a razón de unos 3 mg/L por cada 1 mg/L de cloro libre.
Tome el ORP, y no el cálculo de la dosis, como la medida de control: mantenga el ORP de la alimentación por debajo de unos +200 mV y enclave la bomba de alta presión de modo que un fallo de decloración detenga la planta en lugar de arruinar un juego de membranas. El carbón activado granular también declora, pero en una planta de esta escala se convierte en sustrato de crecimiento biológico y suele ser la opción equivocada.
El coagulante se dosifica en la captación bruta, antes de la filtración por medios o la ultrafiltración, para agrupar los coloides en flóculos filtrables y bajar el SDI. La dosis se fija por ensayo de jarras contra objetivos de turbidez y SDI, típicamente 1–3 mg/L como Fe³⁺ en una captación abierta razonable. Sobredosificar arrastra polielectrolito o hierro hasta las membranas, lo que constituye en sí mismo un mecanismo de ensuciamiento — más coagulante no es más seguro.
Los pozos playeros y otras captaciones subsuperficiales entregan agua ya filtrada por el lecho marino, a menudo con un SDI lo bastante bajo como para no necesitar coagulante en absoluto. Esa única decisión sobre la captación es una de las mayores variaciones del gasto operativo en reactivos entre plantas por lo demás idénticas.
La limpieza la dispara el rendimiento, no el calendario: una caída del 10–15% en el caudal de permeado normalizado, una subida del 15% en la presión diferencial por etapa, o un aumento del 5–15% en el paso de sales normalizado. Limpie antes de alcanzar dos de los tres disparadores, porque los ensuciantes se desprenden mucho mejor al principio.
El procedimiento completo, la resolución de problemas y la química de conservación están en la guía de cuidado de membranas.
Los reactivos suponen típicamente un 3–8% del coste operativo de una SWRO. La energía domina, y por eso un dispositivo de recuperación de energía cambia la economía mucho más que cualquier optimización química — un intercambiador de presión PX o turbocompresor FEDCO reduce el consumo eléctrico de la SWRO aproximadamente a la mitad. Aun así merece la pena afinar el gasto en reactivos, porque la sobredosificación es invisible en un panel de control y se acumula en silencio a lo largo de un año.
Haga los números para su propia planta. Nuestra calculadora de dosificación química calcula dosis y consumo diario a partir de su caudal y recuperación, y ForeverPure Place suministra antiincrustante, coagulante y reactivos de CIP en garrafa, bidón y contenedor.
El antiincrustante se dosifica sobre el caudal de alimentación a 2-5 mg/L de producto tal cual, siendo 3 mg/L un punto de partida habitual en ósmosis inversa de agua de mar con captación abierta. La dosis exacta no es una regla general: sale de la proyección de saturación del proveedor para su análisis de agua y su recuperación concretos, porque la sal limitante puede ser CaCO3, CaSO4, BaSO4, SrSO4 o sílice según el agua. Para una planta que produce 4.000 m3/día de permeado al 40% de recuperación, el caudal de alimentación es de 10.000 m3/día, de modo que 3 mg/L equivalen a 30 kg/día, o unas 11 toneladas al año.
Trabaje sobre el caudal de alimentación, no el de permeado, para todo reactivo dosificado antes de las membranas. Al 40% de recuperación, una planta de 4.000 m3/día de permeado toma 10.000 m3/día de alimentación. El consumo diario en kg/día es igual al caudal de alimentación en m3/día multiplicado por la dosis en mg/L y dividido entre 1.000. Con dosis típicas eso da unos 30 kg/día de antiincrustante a 3 mg/L, 30 kg/día de metabisulfito sódico a 3 mg/L y 20 kg/día de cloruro férrico a 2 mg/L. Los reactivos de postratamiento se dosifican en cambio sobre el caudal de permeado, así que un residual de cloro de 0,8 mg/L sobre 4.000 m3/día supone unos 3,2 kg/día de cloro disponible.
Dosifique en torno a 3 mg/L de SMBS por cada 1 mg/L de cloro libre en la alimentación. El requisito estequiométrico es menor, cercano a 1,5 mg/L por mg/L, pero la dosis práctica lleva un exceso para mantener un entorno reductor y cubrir el retardo del analizador. Verifique con ORP y no solo por cálculo: mantenga la alimentación por debajo de unos +200 mV antes de las membranas y enclave la bomba de alta presión al ORP para que un fallo de decloración no pueda oxidar la capa de poliamida. El daño del cloro a una membrana de película fina compuesta es acumulativo e irreversible.
Normalmente no. Los antiincrustantes modernos controlan la incrustación carbonatada en el rango de pH habitual del agua de mar, de modo que la mayoría de plantas SWRO funcionan sin ácido, lo que evita un producto peligroso y el CO2 que el ácido libera al permeado. La dosificación de ácido es mucho más común en ósmosis inversa de agua salobre, donde la alcalinidad alta y la recuperación elevada empujan el índice de saturación de Langelier hacia valores positivos. Cuando se usa ácido sulfúrico en BWRO la dosis suele ser de 10-50 mg/L, fijada por la alcalinidad que hay que destruir para dejar el LSI del concentrado ligeramente negativo.
Limpie cuando el caudal de permeado normalizado haya caído un 10-15%, la presión diferencial haya subido un 15% o el paso de sales haya aumentado un 5-15% — típicamente cada 3-6 meses en ósmosis inversa de agua de mar con captación abierta. Una limpieza consume un lote, no una dosis continua: prepare aproximadamente 1,5 veces el volumen de retención de los tubos y del circuito de CIP, con ácido cítrico al 2% p/p aproximadamente para el paso de pH bajo e hidróxido sódico hasta pH 11-12 para el de pH alto, recirculado a 30-35 C durante 30-60 minutos con un remojo de 1-4 horas. Haga primero el paso ácido cuando se necesiten ambos, porque un lavado alcalino puede precipitar dureza.
Los reactivos suponen típicamente un 3-8% del coste operativo de una SWRO, muy por detrás de la energía. Para una planta de 4.000 m3/día con las dosis anteriores, cuente del orden de 11 toneladas/año de antiincrustante, 11 toneladas/año de SMBS cuando la captación está clorada y 7 toneladas/año de coagulante en captación abierta. Las captaciones cerradas, como los pozos playeros, a menudo no necesitan coagulante ni apenas decloración, lo que constituye una de las mayores variaciones del gasto operativo en reactivos entre dos plantas por lo demás idénticas.
Envíenos su caudal, recuperación y análisis del agua de alimentación y le devolveremos dosis, consumo diario y un presupuesto anual de reactivos junto con la propuesta del sistema.
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