An Exclusive Plant Report

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1 An Exclusive Plant Report Plant Report Desaladora de Sagunto (Valencia) Sagunto Desalination Plant (Valencia) 1 1

2 Una innovadora planta para aportar m 3 /día de agua de calidad An innovative plant that provides 22,900 m 3 /day of quality water La desaladora de Sagunto, la primera instalación de estas características que promueve el Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (MARM) en la provincia de Valencia, permite aportar m 3 /día de agua de calidad para cubrir las necesidades hídricas de esta zona. Esta planta forma parte de una actuación más amplia, Refuerzo del sistema de abastecimiento del área metropolitana de Valencia y del Camp del Morvedre, incluida en la Ley 11/2005 como actuación de interés general, prioritaria y urgente, y encomendada por el MARM a la sociedad estatal ACUAMED (Aguas de las Cuencas Mediterráneas, S.A.). La construcción de esta nueva infraestructura hidráulica fue adjudicada a una UTE constituida por las empresas Lubasa-Pavasal por un importe de 29 millones de euros, subvencionados en un 20% con Fondos Europeos. La compañía SETA (Sociedad Española de Tratamiento de Aguas) es la responsable del proyecto integral de la desalación, desde la ingeniería básica hasta la puesta en marcha, pasando por el suministro de equipos, coordinación y montaje de la planta. Inzeka (Grupo Synertech) ha desarrollado la ingeniería de detalle multidisciplinar de la planta, realizando labores de coordinación para la ingeniería de estructuras y obra civil desarrollada por la UTE. La asistencia técnica a la dirección de obra ha corrido a cargo de la UTE Proser-Seg. La nueva desaladora está ubicada en el Polígono Industrial del Puerto de Sagunto, junto a la central de ciclo combinado, con la que se aprovechan sinergias tanto para la toma de agua de mar como para el vertido de la salmuera. Está configurada en tres líneas de producción de m 3 /día cada una, con dos etapas y una conversión de diseño del 55%, e incorpora un sistema de recuperación de energía que permite el máximo rendimiento. The Sagunto desalination plant, the first facility of this type to be promoted by the Ministry of the Environment and Rural and Marine Affairs (MARM) in the province of Valencia, will provide 22,900 m 3 /day of quality water to cover the needs of this area. This plant forms part of a wider initiative, the Enhancement of the supply system of the metropolitan area of Valencia and Camp del Morvedre. This is contemplated in Act 11/2005 as a priority, urgent initiative of general interest. State enterprise ACUAMED (Aguas de las Cuencas Mediterráneas, S.A.) assumed responsibility for the project under the auspices of the MARM. The contract for the construction of this new water infrastructure was awarded to the consortium Lubasa-Pavasal. Total investment amounted to euro 29 million, 20% of which was financed by European Funds. SETA, a Spanish company specialising in water treatment, was responsible for the basic engineering and the supply, assembly and installation of equipment. Inzeka (Grupo Synertech) carried out the multi-discipline detailed engineering, providing coordination for the structural engineering and civil works undertaken by the above-mentioned consortium. Technical assistance to the works management was provided by the Proser-Seg consortium. The new desalination plant is located on the Port of Sagunto Industrial estate, alongside the combined cycle power plant, thereby enabling synergies with respect to both the seawater intake and the discharge of brine. The desalination plant is configured in three lines, each with a production of 7,770 m 3 /day. Each production line has two stages, a design conversion rate of 55% and an energy recovery system for maximum efficiency. 3 3

3 Características y peculiaridades Antes de pasar a describir las diversas instalaciones que componen la desaladora de Sagunto, es importante resaltar algunas de las principales peculiaridades de esta planta. En primer lugar destaca la elección del emplazamiento de la desaladora, contigua a la central de ciclo combinado que Gas Natural Fenosa puso en servicio hace más de tres años en el Polígono Industrial del Puerto de Sagunto. Durante su construcción se dimensionaron las infraestructuras de captación de agua de mar y vertido del efluente de refrigeración de la propia central en previsión de la futura desaladora, gracias a la colaboración entre la compañía eléctrica y ACUA- MED, permitiendo así que ahora sean aprovechadas para las funciones de toma de agua de mar y vertido de salmuera. De esta forma se optimizan las infraestructuras existentes y se racionaliza la inversión, a la vez que se minimiza el impacto ambiental. De igual manera, en la ubicación de la desaladora se tuvo en cuenta la proximidad de la recientemente construida subestación del Camp de Morvedre, encargada del suministro eléctrico a la instalación. Siguiendo con los aspectos relacionados con el impacto ambiental de la instalación, cabe citar que se ha prestado especial atención a la integración arquitectónica, paisajística y ambiental de la planta en el entorno. Además, se ha buscado el menor consumo energético en todas las instalaciones; resulta especialmente significativo el óptimo aprovechamiento de la luz natural en todos los edificios, fruto de un cuidado diseño. En lo que a aspectos tecnológicos se refiere, es reseñable la elección del proceso de ósmosis inversa con dos etapas y una conversión de diseño del 55% con el objetivo de obtener el máximo aprovechamiento del caudal de agua de mar disponible, además de la implementación de un sistema de recuperación de energía con una eficiencia superior al 97% que permite reducir el consumo energético global de la instalación. También son significativos los innovadores estudios realizados mediante modelos matemáticos para optimizar el funcionamiento de los filtros a presión y garantizar la mezcla de los efluentes de la desaladora y la central. Por último, aunque la planta se diseña para producir actualmente m 3 /día de agua potable, está preparada para poder duplicar su producción si en un futuro se considera necesario. Su diseño, el espacio disponible, las dimensiones y distribución de los equipos y tuberías, la instrumentación, la instalación eléctrica y de control, etc.; todos ellos están preparados para hacer frente a una futura ampliación de la desaladora. Descripción de la desaladora CAPTACIÓN Y BOMBEO DE AGUA DE MAR La captación de agua marina se realiza en la cántara de toma ya existente del sistema de refrigeración de la central eléctrica de ciclo combinado de Gas Natural Fenosa. A la cántara de la central llega el agua de mar a través de un inmisario que se compone de una tubería de acero al carbono de mm de diámetro exterior y 14 mm de espesor en los primeros 300 m, y de una tubería de mm de diámetro y 12 mm de espesor en el resto de los m. Posteriormente se realiza un desbaste y tamizado. En la cántara se han instalado 3 bombas verticales de cámara partida KSB ITUR para el bombeo de agua a la desaladora, capaces de impulsar un caudal de 600 m 3 /h a 85 mca hasta los filtros a presión. Es decir, esta instalación de bombeo permite la elevación del caudal máximo de m 3 /día, correspondiente al funcionamiento a pleno rendimiento de la planta. Estas bombas están dotadas de variadores de frecuencia, lo que permite optimizar el régimen de bombeo y ajustar la presión y el caudal de la impulsión hasta los valores requeridos, y disponen también de un sistema de cebado. ABB suministró estos convertidores de frecuencia, de tipo industrial autoportante IP21 y con control directo de par (DTC), así como los demás instalados en la planta, que corresponden a convertidores de frecuencia estándar de montaje en muro IP54 y de control vectorial. El agua bruta captada se transporta hasta la planta desaladora mediante una tubería de poliéster reforzado con fibra de vidrio (PRFV) de 800 mm de diámetro, cuyo suministro corrió a cargo de Uralita. Con la finalidad de evitar problemas de funcionamiento en esta conducción en el régimen transitorio, se ha instalado un calderín antiariete con un volumen de 25 m 3. PRETRATAMIENTO El agua bruta procedente de la captación es sometida a un completo pretratamiento basado en la dosificación de diversos reactivos en diferentes puntos de la planta y en varias etapas de filtración. El objetivo es asegurar las condiciones óptimas del agua de entrada a la etapa de ósmosis inversa, tanto desde el punto de vista de sus propiedades químicas como físicas. Para el diseño del pretratamiento se han realizado numerosos análisis del agua de mar, cuyos resultados han sido contrastados con los datos disponibles de la calidad del agua captada por el inmisario desde la entrada en funcionamiento de la central. Dosificación de hipoclorito sódico La dosificación de hipoclorito sódico de choque como agente biocida para prevenir incrustaciones en las membranas, se podrá 5 5

4 Sistema de control El sistema de control de la planta consta de 2 PLC s, 2 estaciones de operación y 1 de ingeniería. Todos estos equipos están unidos entre sí por una red Ethenet redundante en forma de anillo, formando de esta manera un sistema de control distribuido. El PLC 1 se encarga del control de la zona de captación, mientras que el PLC 2 se ocupa del control de la planta desaladora. Se han instalado armarios de entradas/salidas distribuidas en diferentes zonas de la planta. Estos armarios son los encargados de recoger toda la información de los diferentes instrumentos y equipos de su zona para enviarla al PLC vía Profibus. De esta manera se ha logrado minimizar el tendido de cables. cual garantiza una comunicación continua y una precisión de medición óptima. Todos los equipos y comunicaciones son redundantes, lo que asegura una continuidad de servicio ante cualquier avería o necesidad de mantenimiento. En la sala de control se han instalado 2 estaciones de operación. Estas estaciones están conectadas directamente a la red de control, lo que permite visualizar y controlar en tiempo real los diferentes parámetros de la planta. También da la posibilidad de generar una base de datos de históricos, tendencias, hacer informes de producción, etc. La conexión entre los instrumentos y los armarios de entradas/salidas se ha realizado vía profibus PA y profibus DP, lo

5 funcionamiento hidráulico de los filtros mediante la realización de un modelo matemático del funcionamiento de los mismos basado en la generación de un mallado de volúmenes finitos sobre un modelo tridimensional y posterior simulación mediante un programa de computación fluidodinámica (CFD). efectuar directamente en el colector de captación a la entrada de la primera etapa de filtración. Para ello se dispone de 2 tanques de almacenamiento en PRFV de 15 m 3 de volumen unitario y 2 (1+1R) bombas dosificadoras de 60 l/h de caudal máximo. Estos depósitos, al igual que el resto de tanques de PRFV instalados en la planta, han sido suministrados por Dimasa. Y todas las bombas dosificadoras de reactivos son de Grundfos, de la serie DDI (tecnología Digital Dosing) con comunicación Profibus. Dosificación de coagulante Previamente a la primera etapa de filtración se podrá adicionar cloruro férrico como coagulante de los posibles coloides presentes en el agua bruta. La dosificación se lleva a cabo en línea mediante 2 (1+1R) bombas dosificadoras de 60 l/h de caudal máximo, que toman el reactivo de un depósito de almacenamiento en PRFV de 15 m 3. Los flóculos que se forman quedan luego retenidos por los filtros de arena y se eliminan en el proceso de lavado de estos equipos, conduciéndose los efluentes a la planta de tratamiento destinada al efecto. Filtración Durante la fase de diseño de la filtración se realizaron diversos estudios para su optimización. Por un lado, se llevó a cabo un exhaustivo pilotaje en la cántara de captación de la central con una planta piloto de SETA, donde se analizó el rendimiento de la filtración con distintos lechos filtrantes. Y por otro, se perfeccionó el Modelización de los filtros Teniendo en cuenta los resultados obtenidos en dichos estudios así como las características del agua de mar a tratar, finalmente la filtración se ha configurado en dos etapas con filtros cerrados horizontales: una primera con 6 filtros bicapa y la segunda con 4 filtros de arena, todos ellos construidos en PRFV por Plavisa. También es importante destacar que la distribución en planta de la primera y segunda etapa de filtración permitiría la futura duplicación del caudal de agua bruta de alimentación. Los colectores comunes de entrada y salida de los filtros se han diseñado contemplando esta posibilidad. Filtros 1ª etapa La primera etapa incluye 6 filtros bicapa de arena-antracita cerrados. Tienen un diámetro interior de 3,4 m y 15,2 m de longitud, con una superficie unitaria de 45,4 m 2 y una presión de diseño de 8 bar. Las velocidades de filtración son de 6,47 m/h con todos los filtros en servicio y 8,08 m/h con uno de ellos en periodo de limpieza. El reparto de caudal entre filtros se realiza mediante válvula de regulación accionada por medio de un medidor electromagnético de caudal, garantizando el mismo caudal en cada filtro. Las válvulas de mariposa de asiendo instaladas en la planta fueron suministradas por el fabricante Sigeval, con diámetros nominales desde DN65 hasta DN800, siendo DN65- DN500 en modelo Wafer (tipo sándwich) y DN600-DN800 en modelo Bridas. El lavado de los filtros se realiza automáticamente con agua y aire. El agua utilizada corresponde a la salmuera de rechazo de la ósmosis inversa, que se hace recircular en sentido contrario al de la filtración para que los sólidos se remuevan y desprendan de las partículas, siendo así arrastrados por la corriente de agua. Con este fin se han instalado 2 (1+1R) bombas centrífugas Ideal de m 3 /h a 15 mca cada una que toman el agua del depósito de recogida de salmuera, cuya capacidad es de 350 m 3. La limpieza con aire se efectúa para mejorar la efectividad del lavado a contracorriente y reducir el caudal de agua de lavado. El aire, suministrado por 2 (1+1R) soplantes de Nm 3 /h a 500 mbar, se introduce por la parte inferior del filtro bajo el falso fondo. SEAWATER INTAKE AND PUMPING Seawater intake is carried out using the existing cooling water intake chamber of the Gas Natural Fenosa combined cycle power plant. The seawater is carried to the power plant intake chamber by means of a pipeline of 1,495 m. This intake chamber is fitted with 3 vertical split-chamber pumps of 600 m 3 /h at 85 wcm. These pumps are fitted with frequency convertors and they send the water to the pressure filters. The pipeline is made of glass fibre reinforced plastic (GFRP) of 800 mm in diameter. PRETREATMENT Sodium hypochlorite dosing. This takes place in order to prevent the fouling of membranes and is carried out by means of 2 (1+1standby) dosing pumps with a maximum flow of 60 l/h. The pumps suction from two tanks of 15m 3. Coagulant dosing. Coagulant dosing takes place in a line by means of 2 (1+1standby) pumps with a maximum flow of 60 l/h and the reagent is suctioned from a tank of 15m 3. Filtration Different studies were carried out during the design stage with a view to optimising the filtration process. Firstly, an exhaustive pilot study was carried out in the intake chamber of the power plant. During this study, filtration performance with different filter beds was studied using a pilot plant supplied by SETA. In addition to this, the hydraulic performance of the filters was perfected by means of a mathematical model of their functioning. Tthe filtration phase was finally configured in two stages with horizontal GFRP enclosed filters. The first stage comprises 6 enclosed, dual-layer, sand/anthracite filters of 45.4 m 2 and a design pressure of 8 bar. The 4 second-stage filters have the same dimensions but their design pressure is 6.5 bar. 7 7

6 Filtros de arena en PRFV, un salto cualitativo en la técnica de filtración PLAVISA (Plásticos Vitrificados Arlanzón, S.A.) es una empresa fundada hace más de 40 años, durante los cuales se ha consolidado como una empresa puntera en el sector español de la calderería de poliéster. La compañía ha basado su filosofía en 2 pilares básicos: la calidad de sus productos y el servicio a sus clientes. Todo ello ha llevado a esta firma a un proceso constante de I+D, con el fin de atender todas las necesidades del mercado, dirigiéndose a un proceso constante de desarrollo de sus productos. Desde su inicio, la empresa ha estado introducida en el sector del medio ambiente y tratamiento de aguas. El crecimiento y diversificación de este mercado les hizo desarrollar distintos productos con el fin de evolucionar junto a él y colaborar en su desarrollo. Esta filosofía les ha llevado a desarrollar grandes filtros de arena en PRFV, siendo esto un salto cualitativo en el mundo de la filtración. Durante su larga trayectoria, Plavisa había construido un gran número de depósitos a presión para diversos usos. A pesar del inmejorable banco de pruebas que ha sido la construcción de todos estos depósitos, la compañía desarrolló un amplio programa de ensayos que desembocó en la construcción de un prototipo en tamaño real de uno de estos filtros de arena. Este prototipo fue sometido a un largo y duro programa de pruebas, en el que se recrearon las condiciones operativas más extremas, con la mayor rigurosidad posible, siendo los resultados un éxito absoluto. Justificación del uso del PRFV para la fabricación de filtros de arena En los últimos años se ha asistido a un vertiginoso desarrollo de la industria de los plásticos. Su desarrollo viene dado, sin lugar a dudas, por la gran versatilidad de este tipo de materiales, lo que ha dado lugar a que su empleo se haya utilizado en una gran variedad de industrias: aeronáutica, automóvil, química, naval, etc. Con respecto al PRFV, las altas condiciones mecánicas, junto a la muy alta resistencia a la corrosión, especialmente en contacto con el agua salada, y bajo coeficiente de transmisión térmica, hacen de la resina de poliéster reforzada con fibra de vidrio (PRFV) un material más que idóneo para la fabricación de este tipo de filtros. La resistencia de la fibra de vidrio a la tracción, junto con la resina a la compresión, hace de esta mezcla un cuerpo ideal para soportar las exigencias a flexión, tracción, compresión y esfuerzo cortante a la que se verá sometido el filtro durante su vida operativa y su manipulación. IDAM Sagunto Una de las grandes innovaciones de esta planta es ser la primera desaladora del Plan AGUA, del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino, en instalar la totalidad de los filtros en PRFV. Siendo en estos momentos los filtros de arena en PRFV de mayor diámetro y presión instalados en el mundo. El proceso de diseño de los filtros para esta instalación surgió de la perfecta simbiosis entra las dos empresas responsables de esta parte del diseño, SETA y Plavisa. Cada una aportó su experiencia en cada uno de sus campos: la primera en el diseño de plantas de filtración y ósmosis inversa, y Plavisa en la construcción de todo tipo depósitos y filtros en PRFV. Para el desarrollo específico de los filtros para esta planta, ambas empresas estuvieron involucradas en una serie de estudios y ensayos que llevaron al diseño conjunto de unos filtros de arena que cumplieran las muy altas exigencias y expectativas que había puesto SETA en este proyecto, y por tanto, en los filtros de Plavisa. El desarrollo de este proyecto ha sido un ejemplo de la colaboración entre dos empresas de ámbitos muy distintos en el desarrollo de un producto, en estos momentos muy innovador. Instalación eléctrica La acometida de energía eléctrica se realiza mediante una línea subterránea de 20 kv. La alimentación de los equipos de captación de agua de mar se realiza desde un centro de transformación prefabricado, ubicado en las instalaciones de Gas Natural Fenosa, que es alimentado con una línea de 20 kv desde el centro de transformación de la planta. La distribución de la energía eléctrica se efectúa por medio de cuatro transformadores de potencia, de los cuales tres están ubicados en el centro de transformación de la planta desaladora y el cuarto en el centro de transformación de la zona de captación. Los transformadores cumplen con las siguientes misiones: el primero alimenta al CCM de 6 kv con una potencia de kva, el segundo alimenta en B.T. al CCM de proceso con una potencia de kva (el generador diesel de emergencia alimenta a parte de las cargas de este CCM en caso de ser necesario), el tercero alimenta a un centro de distribución de baja tensión con una potencia de kva y el cuarto alimenta en B.T. al CCM de captación con una potencia de kva. Para esta desaladora, Schneider Electric suministró su nuevo centro de control de motores y potencia inteligente para procesos continuos y críticos, la solución Okken Motorsys iccmp. Se trata de una gama de sistemas funcionales de Baja Tensión para la realización de cuadros de distribución seguros conforme a la norma EC Éstos proporcionan un nivel máximo de fiabilidad durante todo el ciclo de vida, incluso en los entornos más difíciles. Teniendo en cuenta que las bombas de alta presión se alimentan a 6 kv, se han instalado arrancadores estáticos para poder limitar los picos de intensidad en el arranque de estos motores. También se ha instalado un generador diesel de emergencia de B.T. con una potencia de 410 kva, que alimenta a los equipos necesarios para hacer la maniobra de desplazamiento, así como las alimentaciones mínimas para el control de la planta en caso de fallo de la red eléctrica de alimentación.

7 Filtros 2ª etapa Con respecto a los filtros de segunda etapa, se trata de 4 filtros de arena cerrados. Tienen las mismas dimensiones que los anteriores pero difieren en la presión de diseño -6,5 bar en lugar de 8 bar- y en las velocidades de filtración: 10,11 m/h con los cuatro filtros en servicio y 13,48 m/h con uno de ellos en lavado. Al igual que los filtros anteriores, el lavado se realiza utilizando aire y agua. De hecho, ambos grupos comparten los equipos de lavado y siguen el mismo procedimiento. Dosificación de sosa cáustica A la salida de los filtros de segunda etapa y antes de llegar a los filtros de cartuchos, está prevista la dosificación de sosa cáustica en aquellos casos en que, según el ph y temperatura del agua de aporte, sea necesario para mejorar el rechazo de boro de las membranas. El número de bombas dosificadoras instaladas es de 2 (1+1R), cada una con capacidad para 60 l/h, que aspiran de un tanque de almacenamiento en PRFV de 15 m 3 de volumen equipado con electroagitador. Este depósito sirve también para la neutralización de vertidos de la planta de tratamiento. Esta dosificación, junto con las dos que se describen a continuación, se efectúa en línea mediante un mezclador estático situado a la entrada de los filtros de cartuchos. Dosificación de anti-incrustante La adición de un anti-incrustante o dispersante responde a la necesidad de evitar la precipitación de determinadas sales (sulfato cálcico, fluoruro cálcico, etc.) al concentrarse el agua de mar en las membranas, de manera que se mantengan los iones en dispersión. El equipo instalado consta de 2 depósitos de almacenamiento y dilución de 4 m 3 cada uno, provistos de electroagitador, además de 2 (1+1R) bombas dosificadoras de 60 l/h. Actuadores Prisma Dosificación de bisulfito sódico El bisulfito sódico permite reducir el cloro libre del agua antes de ser sometida al proceso de ósmosis inversa, y por lo tanto impide la oxidación de las membranas. Su almacenamiento y dilución se realiza en 2 depósitos de 4 m 3 cada uno, dotados de sus correspondientes agitadores para facilitar la dilución, y se dosifica con 2 (1+1R) bombas de 60 l/h. Filtros de cartuchos La última fase del pretratamiento consiste en una filtración de seguridad sobre cartuchos y con una presión de diseño de 6 bar. Cada uno de los 4 filtros Fluytec construidos en PRFV cuenta con 180 cartuchos de polipropileno bobinado con una selectividad de 5 micras nominales y mm de longitud. La instrumentación prevista para los filtros de cartucho está formada por manómetros de presión diferencial, medidores de conductividad, turbidez, ph y sistema de medida de SDI. Hasta este punto del proceso, así como los colectores de salida de la ósmosis, todas las tuberías han sido realizadas en PRFV. La empresa Protesa (representada por Coben Enterprises) fue responsable de la fabricación, suministro e instalación de las tuberías y accesorios de PRFV de la planta. Para los sistemas enterrados se diseñaron tuberías de DN450 hasta DN800 de rigidez circunferencial de N/m 2 y para una presión nominal de 10 bar. Esta tuberías, fabricadas bajo la denominación Alphasand, fueron instaladas mediante el sistema campana y espiga con doble junta tórica y válvula de comprobación de estanqueidad. Para la tubería aérea se utilizó el tipo Alphacor, instalado por un equipo de montaje propio de Protesa mediante la ejecución de soldaduras químicas en obra. En distintos puntos de las líneas de PRFV se han instalado juntas de expansión para disminuir los efectos de las cargas y tensiones transmitidas por la tubería, así como carretes de desmontaje para permitir un correcto desmontaje de los equipos Filter cleaning is carried out automatically with water (brine) and air. For this purpose, the plant is fitted with 2 (1+1standby) centrifugal pumps, each with a flow of 1,125 m 3 /h at 15 wcm and 2 (1+1standby) blowers of 2,250 Nm 3 /h at 500 mbar. Caustic soda dosing. Caustic soda dosing takes place after the second filtration stage before the water is sent to the cartridge filters. 2 (1+1standby) dosing pumps are fitted for this purpose, each with a capacity of 60 l/h. These pumps suction from a storage tank of 15 m 3. Antifoulant dosing. For this purpose, 2 storage and dilution tanks are installed. Each tank has a capacity of 4m 3 and is fitted with an electric agitator and 2 (1+1 standby) dosing pumps of 60 l/h. Sodium bisulphite dosing. Storage and dilution is carried out in 2 tanks of 4m 3, each equipped with an agitator to facilitate dilution and 2 (1+1standby) dosing pumps of 60 l/h. Cartridge filters The final phase of pretreatment consists of safety filtering using cartridges with a design pressure of 6 bar. Each of the 4 GFRP filters has 180 polypropylene coil cartridges of 1,250 mm in length and a nominal rating of 5 microns. REVERSE OSMOSIS The Sagunto desalination plant is configured in three two-stage production lines with a total production of 22,900 m 3 /day, a conversion factor of 55% and a range of temperatures of between 14 and 28 ºC. High-pressure pumping and energy recovery Each of the 3 racks installed at the plant features the following elements: A high-pressure, horizontal, segmented centrifugal pump to feed the 1 st stage of reverse osmosis. This pump has a capacity of 330 m 3 /h at 70 bar and is fitted with a 900 kw engine. An energy recovery system based on DWEER isobaric chambers for the exchange of energy between the brine from the high-pressure 2 nd stage and the pretreated water that feeds the 1st stage. The recovery devices (two per rack) are located under the racks and have a design flow of 270 m 3 /h and an efficiency of over 97%. A booster pump of 365 m 3 /h at 10 bar, fitted with a frequency convertor to regulate the pressure of feed-in to the 2nd stage, thereby optimising the process. Reverse osmosis racks The plant is equipped with 3 racks, each with a capacity of 7,770 m 3 /day. Each rack has two 9 9

8 colocados en línea. Los compensadores de dilatación instalados son del fabricante Bikar (representado también por Coben Enterprises). ÓSMOSIS INVERSA La desaladora de Sagunto está configurada en tres líneas de producción de doble etapa con una producción total de m 3 /día, un factor de conversión del 55% y un rango de temperaturas entre 14 y 28 ºC. La ósmosis inversa consta de tres fases principales: el bombeo de alta presión y recuperación de energía, los bastidores de ósmosis inversa con bomba booster intermedia entre una y otra etapa, y los sistemas de desplazamiento y limpieza química de las membranas. Bombeo de alta presión y recuperación de energía Cada uno de los 3 bastidores instalados en la planta está dotado de los siguientes elementos: Una bomba centrífuga horizontal de alta presión segmentada, suministrada por KSB ITUR, para alimentación de la 1ª etapa de ósmosis inversa, con una capacidad de bombeo de 330 m 3 /h a 70 bar y equipada con motor de 900 kw de potencia. Un sistema de recuperación de energía basado en cámaras isobáricas tipo Calder DWEER de Flowserve, para el intercambio de energía entre la salmuera de la 2ª etapa de alta presión y el agua pretratada para alimentación de la 1ª etapa. Los recuperadores (dos por bastidor) están ubicados bajo los bastidores, tienen un caudal de diseño de 270 m 3 /h y un rendimiento superior al 97%. Una bomba booster, también de KSB ITUR, de 365 m 3 /h a 10 bar dotada de variador de frecuencia para regular la presión de alimentación de la 2ª etapa con la consiguiente optimización del proceso. Válvula de control en la impulsión de la bomba de alta presión para el arranque de la misma. Válvula de control de la contrapresión del permeado de la 1ª etapa. Elementos de control: sondas de temperatura, caudalímetro magnético, manómetros, transmisores de presión, etc. Entre las distintas opciones del mercado para la recuperación de energía del agua de rechazo, se seleccionaron los intercambiadores de presión DWEER (Dual Work Exchanger Energy Recovery), capaces de recuperar hasta el 98% de la energía del flujo de salmuera y por lo tanto reducir los costes de operación de la planta. Una de las peculiaridades de esta planta con respecto a otras en lo que a este sistema se refiere, es que los recuperadores están fabricados en plástico en lugar de acero. Tanto las bombas de alta presión, como la tubería y la valvulería de alta presión asociada son de acero inoxidable superdúplex con un índice PREN mínimo superior a 37 y resistente al agua de mar. Estas tuberías, así como las bridas y accesorios, fueron suministradas por la empresa Ivalsa (Grupo Cuñado) y montadas por SETA. En relación a dicha valvulería, la firma Samson suministró 3 válvulas Vetec en acero inoxidable y otras 3 válvulas de mariposa modelo 3335 en superdúplex. Bastidores de ósmosis inversa La planta cuenta con 3 bastidores o racks de m 3 /día cada uno y 2 etapas, con un diseño híbrido de membranas, lo que asegura una concentración de boro en el agua producto inferior a 1 mg/l. Sus características principales se resumen a continuación: Producción de agua desalada: m 3 /día Nº tubos de presión 1ª etapa: 64 distribuidos en 4 columnas x 16 filas Nº tubos de presión 2ª etapa: 48 distribuidos en 4 columnas x 12 filas Nº total de membranas: (7 elementos por tubo) Conversión de operación: 55% Caudal de agua producto por rack: 324 m 3 /h Caudal de rechazo por rack: 265 m 3 /h. Los bastidores, fabricados con una concepción modular de cuatro módulos por cada uno, son estructuras autosoportantes de acero que fueron ejecutadas por SETA en sus talleres de Madrid, de manera que los bastidores se enviaron premontados a la planta con las tuberías y cajas de presión incluidas. Una vez terminados los trabajos de obra civil en la nave de proceso, se realizó in situ el ensamblaje de los cuatro módulos por bastidor; esto evitó problemas de interferencias entre los distintos grupos de trabajo en campo, además de reducir los tiempos de trabajo. La conexión de dichos módulos es con acoplamiento Victaulic. Adicionalmente, en el diseño de estos bastidores modulares se tuvieron en cuenta los condicionantes derivados del transporte, dimensiones, cargas debidas a la movimentación durante el transporte y dando flexibilidad a la hora del montaje en campo de sus uniones. Los cuatro bastidores, con sus tuberías incluidas, salieron ya probados hidráulicamente del taller de SETA. Los tubos de presión instalados fueron suministrados por Bel Composite Ibérica, habiendo sido fabricados en sus instalaciones de Murcia. Se trata de tubos multipuertos con diámetros de puertos en 3 y 2, conectados horizontalmente. Los modelos instalados para los tubos de 1ª etapa son: 48 unidades BEL8S-(4x3 )-1200psi-7M y 16 unidades BEL8S-(2x3 )-1200psi-7M. Mientras que para la 2ª etapa se eligieron: 32 unidades BEL8S-(4x2 )-1200psi-7M y 16 unidades BEL8S-(2x2 )-1200psi-7M. Estos tubos no disponen de inserciones metálicas en la fibra de vidrio, lo que evita posibles problemas de debilitamiento en las zonas de unión de materiales de diferente naturaleza. Además, los tubos presentan un sistema de tapa que mantiene las membranas en su correcto emplazamiento, reduciendo el deterioro de juntas tóricas y con un número muy reducido de piezas, facilitando así las operaciones de mantenimiento. Las membranas utilizadas son del fabricante Toray, siendo el modelo seleccionado para la primera etapa el TM820A (1.344 unidades) y para la segunda el TM820R (1.008 unidades). Ambos tipos tienen en común las siguientes características: son membranas de poliamida aromática con arrollamiento en espiral, de 8 de diámetro y 37 m 2 de superficie, y ofrecen un rechazo mínimo de sales del 99,5%. Sus principales diferencias 11 11

9 estriban en el caudal nominal de producción -22,7 m 3 /día para el TM820A y 32,2 m 3 /día para el TM820R- y en el rechazo nominal de boro -93% para el TM820A y un 95% para el TM820R-. La regulación de conversión de los módulos de ósmosis inversa se realiza mediante las válvulas de control de contrapresión de permeado de la 1ª etapa, las válvulas de control de macho de la impulsión de las bombas de alta presión (de MTS Valves and Technology suministradas por Coben Enterprises) y el variador de frecuencia de las bombas booster. En función del caudal de cada una de las etapas, se regula de manera automática el grado de apertura de las válvulas de control así como la frecuencia del variador de las bombas booster. La tubería de permeado de los frentes de los bastidores se ha construido en acero inoxidable 316 hasta la salida de los colectores de las canaletas, que son de PRFV. Todos los isométricos de la tubería metálica (superdúplex y 316) han sido prefabricados por SETA en sus talleres, de manera que las soldaduras en obra se han minimizado (como dato, citar que se han realizado en obra sólo un 5% del total de soldaduras de estos isométricos). Sistema de limpieza de las membranas Las membranas con el funcionamiento van perdiendo sus características de operación en cuanto a rechazo de sales y permeabilidad como consecuencia del ensuciamiento que se produce por la precipitación de algunas sales, la acumulación de materia orgánica o la contaminación biológica, y la producción y calidad del agua desalada se resiente. Por esta razón es necesario someterlas a un lavado para recuperar sus características principales. El sistema de limpieza química de las membranas implementado en esta desaladora cuenta con: 3 (2+1R) bombas de lavado de 320 m 3 /h a 6 bar que aspiran de un depósito de 20 m 3 de PRFV provisto de electroagitador para la preparación del fluido de limpieza, así como de una resistencia de caldeo para facilitar la preparación de dicho fluido y realizar los lavados a alta temperatura en los casos necesarios. 1 filtro de cartuchos similar a los de proceso, cuya función es retener partículas indeseadas que podrían entrar en las membranas durante el proceso de lavado. Dado que cada bastidor consta de dos etapas independientes, el lavado de cada una de ellas se ejecuta también de forma independiente. Una vez realizado el lavado de las membranas, el efluente de limpieza se envía al depósito de neutralización. Sistema de desplazamiento El sistema de desplazamiento se activa en caso de parada de la planta, por avería o para revisión de algún equipo, permitiendo eliminar o desplazar el agua estancada de los circuitos de alta presión, las bombas de alta presión y las membranas. Está compuesto por 2 (1+1R) bombas de desplazamiento de 320 m 3 /h a 6 bar, que aspiran de un tanque de 120 m 3 construido en PRFV. Este desplazamiento se realiza con agua producto sin la adición de ningún reactivo, por lo que se ha establecido un circuito que permite derivar parte del agua de salida que se dirige al depósito de agua producto, hacia este tanque. Las bombas que alimentan ambos sistemas, suministradas por Bombas Ideal, son idénticas, lo que facilita la interoperabilidad de ambas líneas y simplifica el mantenimiento. De esta manera, aunque el circuito para rellenar los distintos colectores, bombas de alta presión y membranas es independiente del de lavado, es posible interconectarlos en caso necesario. POST-TRATAMIENTO El agua permeada obtenida tras el proceso de ósmosis inversa resulta desequilibrada y corrosiva, lo que hace necesario acondicionarla para adecuar sus características a las del agua potable. Este acondicionamiento consiste en una remineralización mediante la aplicación de cal y dióxido de carbono, y la dosificación de hipoclorito sódico para su desinfección. La instalación para la dosificación de cal en forma de solución saturada de cal se compone de: Silo de almacenamiento de cal de 81 m 3. Incorpora un sistema de pesaje mediante células de carga, lo que aporta un mayor control del proceso y permite optimizar los consumos. stages and the hybrid membrane design ensures a boron concentration in the water of less than 1 mg/l. The main characteristics of these racks can be summarised as follows: No. of pressure tubes 1st stage: 64 No. of pressure tubes 2nd stage: 48 Total No. of membranes: 2,352 Conversion rate: 55% Product water flow per rack: 324 m 3 /h Reject water flow per rack: 265 m 3 /h. The pressure tubes installed are horizontally connected multi-port tubes with port diameters of 3 and 2. The two membrane models installed are made of aromatic polyamide with spiral winding. They have a diameter of 8, a surface area of 37 m 2, and provide a minimum salt rejection rate of 99.5%. One of the membrane types presents a nominal boron rejection rate of 93% while the other has a rate of 95%. Cleaning and displacement system The chemical cleaning system for the membranes at this plant consists of: 3 (2+1standby) cleaning pumps of 320 m 3 /h at 6 bar which suctions from a tank of 20 m 3 and 1 cartridge filter similar to those used in the desalination process. At the end of the cleaning process, the cleaning effluent is sent to the neutralisation tank. The displacement system comprises 2 (1+1standby) displacement pumps of 320 m 3 /h at 6 bar. These pumps suction from a GFRP tank of 120 m 3. POST-TREATMENT The permeate water obtained subsequent to reverse osmosis is unbalanced and corrosive, meaning that it requires conditioning to make it suitable for drinking. This conditioning consists of remineralisation, through the application of lime and carbon dioxide, and sodium hypochlorite dosing for disinfection

10 Sistema de dosificación compuesto por rompebóvedas y sinfín dosificador. Tanque de preparación de lechada de cal en PRFV de 2,5 m 3 con su correspondiente agitador. 2 (1+1R) bombas centrífugas horizontales de 5 m 3 /h a 8 mca para alimentación de la lechada de cal al saturador. Saturador de 75 m 3 de capacidad, fabricado por Emersa. Todos estos elementos, excepto el saturador, fueron suministrados por Sodimate Ibérica. Por su parte, la instalación de almacenamiento e inyección de CO 2 consta básicamente de un depósito donde se almacena el CO 2 en forma líquida y de un equipo de dosificación. Esta remineralización permite ajustar los valores de ph (entre 7 y 8), aumentar la dureza del agua y obtener un Índice de Langelier ligeramente positivo, lo que supone tener un agua en equilibrio. Finalmente se realiza la desinfección del agua antes de su almacenamiento, mediante la dosificación de hipoclorito sódico, que se almacena en el mismo depósito disponible para el pretratamiento, con 2 (1+1R) bombas de 25 l/h a 3,5 bar. Para el almacenamiento final del agua se dispone de un depósito de m 3 compartimentado en 2 cámaras, que además actúa como elemento regulador del agua producida en la planta. Gracias a todo lo anterior se obtiene un agua de salida apta para su abastecimiento como agua potable a la población y a la industria, cumpliendo todos los parámetros establecidos por el RD 140/2003. El destino final de esta agua es principalmente de uso industrial, pero también podría utilizarse para el abastecimiento humano. VERTIDO DE SALMUERA La salmuera de rechazo de las membranas se envía a un depósito de almacenamiento semienterrado de hormigón armado de 350 m 3 con dos cámaras. En la primera se almacena la salmuera que se va a utilizar para el lavado de los filtros, mientras que el agua que rebosa esta cámara pasa a la segunda, desde la cual se envía al emisario. El emisario está constituido por una tubería de PRFV de mm de diámetro y unos 568 m de longitud, por la que la salmuera se conduce por gravedad hasta el punto de vertido que es también compartido, al igual que el inmisario, con Gas Natural Fenosa. Durante la fase de diseño de la desaladora de Sagunto se modelizó el comportamiento de la mezcla del vertido de salmuera con el vertido del efluente de refrigeración de la central, para verificar su correcta dilución. Al igual que para el estudio del funcionamiento hidráulico de los filtros, se realizó una simulación mediante un programa de computación fluidodinámica (CFD). TRATAMIENTO DE EFLUENTES Los efluentes generados durante la operación de la desaladora, fundamentalmente los que se producen en los lavados de los filtros y las membranas, se someten antes de su evacuación a un proceso de neutralización con una capacidad de tratamiento de 70 m 3 /h. La neutralización tiene lugar en una balsa abierta de hormigón de 300 m 3 de volumen, en la que se realiza un ajuste de ph y se efectúa un bombeo de recirculación que posibilita la mezcla continua de los efluentes con los posible reactivos a utilizar -ácido sulfúrico y sosa cáustica- hasta alcanzar los parámetros de vertido fijados. Para la dosificación de sosa se dispone de 2 (1+1R) bombas dosificadoras de 5,5 l/h de caudal máximo que aspiran desde el mismo depósito citado anteriormente. Para el caso del ácido sulfúrico, también son 2 (1+1R) las bombas dosificadoras, pero de 60 l/h, y un tanque de 2 m 3 construido en acero al carbono por Metalúrgicas Carthagonova. Posteriormente, y si es necesario, este efluente ya neutralizado se impulsa por medio de 2 (1+1R) bombas sumergidas hasta una depuradora compacta, modelo SETA. En ésta, tras una coagulación a la entrada del decantador y con la adición previa de coagulante, y el paso por una cámara de floculación en la que se dosifica floculante, los vertidos se conducen a un decantador lamelar del que se extraen los fangos. Estos últimos son almacenados en un depósito de 25 m 3, suministrado por Salher, hasta su retirada por un gestor autorizado, mientras que el agua clarificada pasa al depósito de salmuera para su posterior vertido al mar una vez analizados sus parámetros. Lime dosing is carried out by means of a saturated lime solution and the dosing facility basically consists of: a lime storage silo of 81 m 3 with its corresponding preparation equipment, a lime water preparation tank of 2.5 m 3, 2 (1+1standby) horizontal centrifugal pumps of 5 m 3 /h at 8 wcm for feeding the lime water to the 75 m 3 saturator. Finally the water is disinfected through the dosing of sodium hypochlorite prior to storage. Thanks to this entire process, a product water suitable for supply as drinking water to the population in general and to industry is obtained, in compliance with the parameters set out in Royal Decree 140/2003. DISCHARGE OF BRINE The reject brine from the membranes is sent to a semi-embedded, reinforced concrete storage tank of 350 m 3 with two chambers. The brine to be used for filter cleaning is stored in the first chamber and the overflow from this chamber passes to the second chamber, from where it is sent to the outfall. The outfall consists of a GFRP pipe of 1,000 mm in diameter and 568 m in length. The brine is sent by gravity to the discharge point, which, like the intake, is shared with Gas Natural Fenosa. EFFLUENT TREATMENT Prior to evacuation, the effluent generated during the desalination process undergoes a neutralisation process. This process has a treatment capacity of 70 m 3 /h and takes place in a pond in which sulphuric acid and caustic soda is added. Subsequently, if deemed necessary, the effluent is pumped to a compact treatment plant where it undergoes coagulation, flocculation and lamellar clarification. The resulting sludge is stored before being removed by an authorised sludge management company, while the clarified water is sent to the brine tank for subsequent discharge into the sea

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