Agua Pura y Energía Limpia
Llevando Agua Limpia a Cada Rincón de la Tierra
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TDS, pH, SDI, dureza, boro y más — cómo leer un análisis de agua para el diseño de OI.
Todo proyecto de OI comienza con un análisis del agua de alimentación. Esta guía explica los parámetros que importan para el diseño del sistema, cómo se miden y los rangos típicos de cada fuente de agua. Combínela con los Fundamentos de OI y la Guía de Diseño de SWRO al trabajar en un proyecto real.
La masa de material inorgánico y orgánico disuelto (filtrable a través de 0,45 µm) en el agua, reportada como mg/L. Se determina gravimétricamente secando una muestra filtrada a 180 °C (APHA 2540C) o se estima a partir de la conductividad. Rangos típicos:
Una medición indirecta del TDS mediante la conductancia eléctrica. El factor de conversión depende de la composición iónica; reglas prácticas comunes:
TDS [mg/L] ≈ 0,5 a 0,7 × Conductividad [µS/cm]
Las aguas dominadas por cloruro de sodio usan un factor más alto (~0,65), las aguas ricas en bicarbonato uno más bajo (~0,50). Para el agua de mar el factor se aproxima a 0,70 (35.000 mg/L corresponde a ~50.000 µS/cm). Para el permeado de bajo TDS (< 50 mg/L), el factor se aproxima a 0,50.
La compensación de temperatura a 25 °C es esencial — la conductividad cambia ~2% por °C.
El logaritmo negativo de la actividad del ion hidrógeno. Influye en los equilibrios de carbonatos, el potencial de incrustación, la compatibilidad del material de la membrana y la eficacia del biocida. Típico:
Las membranas de poliamida toleran pH 2–11 en operación y pH 1–13 durante la limpieza. A veces se utiliza el ajuste de pH para suprimir la incrustación de carbonatos (alimentación ácida) o mejorar el rechazo de boro (alimentación alcalina en el segundo paso).
El índice de ensuciamiento estandarizado para alimentaciones de OI. Se somete un filtro de 0,45 µm a una presión de alimentación de 30 psi, y se mide el tiempo para filtrar 500 mL en t = 0, luego nuevamente después de 5, 10 o 15 minutos de filtración continua. El SDI se calcula como:
SDI₁₅ = 100 × (1 − t₀ / t₁₅) / 15
Objetivos según los fabricantes de membranas:
El SDI es empírico y depende en cierta medida del operador. El Índice de Ensuciamiento Modificado (MFI) es una alternativa.
Mide la dispersión de la luz por partículas suspendidas. Alimentación de OI aceptable: < 0,2 NTU después del pretratamiento (1 NTU es alcanzable para agua de pozo sin filtración, pero inadecuado para tomas abiertas). Las aguas superficiales pueden superar los 100 NTU durante tormentas; se requiere coagulación + multimedia o UF.
Suma de iones de calcio y magnesio, expresada como mg/L de CaCO₃. Clasificaciones:
Impulsa el riesgo de incrustación de CaCO₃ en BWRO y OI de agua de grifo. Calcule el Índice de Saturación de Langelier (LSI) y el Índice de Estabilidad de Stiff & Davis (S&DSI para alto TDS) para predecir la incrustación. Se requiere dosificación de antiincrustante o pretratamiento de ablandamiento donde los índices indiquen incrustación.
Las membranas de poliamida se oxidan al exponerse al cloro. La tolerancia es acumulativa: ~1.000 ppm-horas de exposición total antes de una pérdida de rendimiento medible. Límite práctico de operación: < 0,1 ppm continuo. Decloración mediante:
La cloramina (NH₂Cl) es más dañina que el cloro libre y no se elimina tan fácilmente con SMBS — diseñe con cuidado cuando la alimentación esté cloraminada municipalmente.
Un contaminante desafiante para SWRO. El agua de mar contiene 4–5 ppm de boro como ácido bórico (pKa = 9,2). Al pH natural del agua de mar (~8,0), el boro existe como H₃BO₃ sin carga, que la poliamida rechaza solo en un 50–90% — el boro en el permeado puede ser de 0,5–2 mg/L en un solo paso. Objetivos:
Mitigaciones: membranas de alto rechazo de boro (FilmTec SW30HRLE, Toray TM820), OI de segundo paso a pH elevado (10–10,5) donde el boro está desprotonado y bien rechazado, o pulido con resina de intercambio iónico selectiva de boro (Purolite S108, Lewatit MK51).
El Carbono Orgánico Total (TOC) es el índice único más útil. Un TOC > 2 mg/L sugiere la necesidad de un pretratamiento mejorado (coagulación, DAF, UF o carbón activado). Las sustancias húmicas de alto peso molecular causan ensuciamiento de la membrana y agravan el bioensuciamiento al alimentar las biopelículas.
| Ion | Agua de mar (mg/L) | Importancia para la OI |
|---|---|---|
| Sodio (Na⁺) | 10.800 | Catión dominante; equilibrado por Cl⁻ para el balance de cargas |
| Cloruro (Cl⁻) | 19.400 | Define la exigencia de corrosión; demanda Súper Dúplex 2507 para SWRO |
| Sulfato (SO₄²⁻) | 2.700 | Riesgo de incrustación de BaSO₄ / SrSO₄ / CaSO₄; requiere antiincrustante |
| Magnesio (Mg²⁺) | 1.290 | Dureza; Mg(OH)₂ a pH muy alto |
| Calcio (Ca²⁺) | 410 | Incrustación de CaCO₃ / CaSO₄; requiere verificación de LSI / S&DSI |
| Potasio (K⁺) | 390 | Menor; se rechaza de forma similar al Na |
| Bicarbonato (HCO₃⁻) | 140 | Define la alcalinidad y el potencial de incrustación de CaCO₃ |
| Bromuro (Br⁻) | 67 | Forma bromato si se preoxida con ozono |
| Estroncio (Sr²⁺) | 8 | Incrustación de SrSO₄ en BWRO con alta recuperación |
| Bario (Ba²⁺) | 0,02 | Traza, pero muy baja solubilidad del BaSO₄ |
| Sílice (SiO₂) | 0,1–10 | Difícil de limpiar; limita la recuperación de BWRO |
| Fluoruro (F⁻) | 1,3 | Los pozos salobres pueden superarlo; incrustación de CaF₂ |
| Nitrato (NO₃⁻) | 0,5 | Preocupación de agua potable en pozos agrícolas (> 10 mg/L NO₃-N) |
El HPC (recuento de placas heterotróficas), los coliformes totales y el ATP (biomasa viva) indican el riesgo de bioensuciamiento. Las tomas abiertas (especialmente a temperaturas cálidas) necesitan una estrategia de biocida — cloro intermitente + decloración, o dosificación de choque de DBNPA. Las carcasas de filtros de cartucho y las líneas estancadas son puntos críticos de biopelícula.
Cuando reciba un informe de laboratorio, trabájelo en este orden:
Introduzca esto en el software de proyección (DuPont WAVE, Hydranautics IMSDesign, Toray DS2, LG Q+) para la selección de membranas y la disposición del arreglo.
mg/L ÷ peso equivalente = meq/L
ej., Ca²⁺: 40,08 / 2 = 20,04 g/eq, por lo que 100 mg/L de Ca²⁺ = 5,0 meq/L
mg/L ÷ peso molecular = mmol/L
ej., 100 mg/L de Ca²⁺ = 100 / 40,08 = 2,49 mmol/L
1 NTU ≈ 0,5–2,4 mg/L de sólidos suspendidos (altamente dependiente de la fuente)
1 grano/galón de dureza = 17,1 mg/L como CaCO₃
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