BEFESA. Befesa Agua. Sistemas de Ósmosis Inversa: Aspectos Relevantes en la Operación y Mantenimiento

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1 Befesa Agua Sistemas de Ósmosis Inversa: Aspectos Relevantes en la Operación y Mantenimiento II Seminario Internacional de Desalación en Antofagasta. Chile 29 noviembre-1 diciembre 2010 Para un mundo sostenible generamos y gestionamos agua. Fecha 1

2 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa. 2 2

3 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa. 3 3

4 La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M La influencia del diseño en la O&M. Idoneidad del diseño para el medio y largo plazo. Complejidad del proceso para la O&M (y cualificación del personal disponible para la operación). Coste de inversión y su repercusión en la tarifa. Influencia de los consumos energéticos / uso de reactivos. Coste del mantenimiento del proceso elegido. Vida esperada de los elementos de la planta y vida útil residual. Disponibilidad y flexibilidad del sistema. Marco regulador: contrato, tarifas eléctricas, impuestos, aranceles, cánones de vertidos, volatilidad reguladora 4 4

5 La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M Pretratamientos y diseño de la planta. Pretratamiento para agua de tomas abiertas (más exigentes): Ej.: decantación / DAF y doble filtración bicapa y filtros de cartucho. Hypochlorite Sulphuric acid Ferric Chloride Polyelectrolite Bisulphite Antiscalant Coag/Floc Pulse Clarifier 1 st Stage Filtration Buffer tank & Intermediate Pumping 2 nd Stage Filtration Intake Tower Product Water Pumps Prefiltration Intake Pumps Unit & Intake Pit Lime dosing and Product Water Tank Air Blowers Permeate Control Valves Backwash Control Valves Membrane Racks VFD Booster Pumps Backwash Return Control Valves HV VFD HP feed Pumps Brine Tank PX220 ERD s 8 8

6 La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M Pretratamientos y diseño de la planta. Toma abierta: ultrafiltración como pretratamiento con filtros de seguridad previa del sistema (filtros de disco, tamices, ). 9 9

7 La Influencia de la Toma y el Diseño en la O&M La influencia del diseño en la O&M. Influencia de los consumos energéticos: Los costes energéticos son el 45% 50% de los costes de explotación. La planta no consume igual a lo largo de su vida útil: Envejecimiento de las membranas. Desgaste de los equipos rotativos. Pérdidas e ineficiencias en equipos eléctricos. Falta de equipos que doten de flexibilidad a la planta. Incertidumbres asociadas a las tolerancias de la norma de aceptación de los equipos (DIN, ASME, ). kwh/m3 4,3500 4,3000 4,2500 4,2000 4,1500 4,1000 4,0500 4,0000 4,195 4,1346 3,9881 4,178 4,178 4,1201 3,9794 4,1259 3,9909 4,166 4,1143 3,9794 Consumo específico mensual 4,276 4,2101 4,259 4,257 4,1978 4,1952 4,0458 4,0447 4,0421 4,287 4,2213 4,0533 4,178 4,181 4,181 4,1259 4,1230 4,1230 3,9909 3,9823 3,9823 3,9500 0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000 8,000 9,000 10,000 11,000 12,000 13,0 Mes 0 años Clase II 5 años Clase II 10 años Clase II 17 4,207 4,1461 3,

8 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

9 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

10 Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha Actuación durante las fases de construcción. Importancia de los pilotajes previos a la operación de un sistema. Objetivos básicos de un piloto: -Verificación del funcionamiento. - Optimización de proceso. - Operación del proceso. Alcance mínimo de un sistema o subsistema a pilotar. Programación de las pruebas. Análisis de resultados desde pº de vª de: -Eficacia y eficiencia. -Disponibilidad. -Viabilidad económica

11 Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha Actuación durante las fases de pruebas y puesta en marcha. Fases de pruebas y puestas en marcha de la planta. Relevancia para la O&M. Unas buenas pruebas y puesta en marcha de una planta facilitan el buen desarrollo de una O&M en el corto y medio plazo y aportan una cantidad de datos para la optimización de la misma. En estas fases, a modo de ejemplo, es importante considerar: Incorporar de forma ordenada el personal definitivo de O&M durante estas fases. Realización de un buen flushing del sistema previo a sus pruebas en carga. Desinfección y limpiezas a chorro de agua de los elementos y uso de conservantes, biocidas, realización de pruebas bacterianas. Registrar y anticiparse a la influencia final de la captación en la calidad, cantidad y variabilidad del agua de alimentación (SDI, turbidez, caudales...). Durante la carga de membranas hacer un buen registro de su posición. Pruebas hidráulicas de los sistemas de tuberías, alta y baja presión: -Pruebas de integridad, de flujo, de presión hidrostática. -Purgas de aire del sistema. -Aseguramiento de presurizaciones lentas. En los sistemas de bombeo: - Alineación de componentes. - Comprobación del sentido de giro. - Prueba en carga y medida de eficiencias

12 Pruebas Iniciales y Puesta en Marcha Actuación durante las fases de pruebas y puesta en marcha. Fases de pruebas y puestas en marcha de la planta. Relevancia para la O&M. En el sistema de control e instrumentación: - Prueba de funcionalidad y fiabilidad, uso de simuladores, pruebas específicas (disparos, enclavamientos). - Prueba en campo. Prueba de señales, calibración de instrumentos, tiempos de refresco, operación en continuo Probar sistemas de limpieza. Estudiar y disponer de lo necesario para la seguridad del personal. Desde los primeros arranques de cada unidad: -Llevar un registro exhaustivo y metódico (fichas de puestas en marcha, analíticas de agua, consumos, dosis, ). -Llevar un libro de incidencias. -Hacer una lista de pendientes con el constructor antes de tomar posesión de la planta. -Utilizar desde el principio el software de normalización de datos. Realización detallada y correcta del Manual de operación y mantenimiento y del proyecto As-built. Comprobar el impacto ambiental de la planta

13 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

14 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

15 Organización de la Operación Personal (organigrama típico). Recursos Humanos (Organigrama típico) Jefe de planta Jefe de mantenimiento Jefe de proceso Administración, calidad, seguridad Eléctrico Mecánico Instrumentación Laboratorio Oficiales de turno Ayudantes de Turno Conservación 29 29

16 Organización de la Operación Emergencias y retenes. Tanto el jefe de planta como el encargado del mantenimiento deberán estarán constantemente localizables por teléfono móvil. Formación del personal. La formación del personal es fundamental a la hora de gestionar una desaladora. La formación básica será: - Formación para explotación. - Formación en prevención. - Formación en lucha contra incendios. - Formación sobre primeros auxilios. - Formación sobre manejo de productos químicos. - Formación sobre riesgos en equipos eléctricos de baja tensión. - Curso de prevención de trabajos en altura. - Curso de trabajo en espacios confinados

17 Organización de la Operación Operación de la planta. Control de los Parámetros de funcionamiento. En la planta se mantendrá un registro con las consignas y datos de planta donde quedarán anotados, entre otros: - Parámetros del agua de aporte: ph, Tº, SS, NTU, etc. - Dosificaciones de pretratamiento, O.I. y postratamiento. - Nº de líneas en producción: caudales, presiones, conversión, dp O.I. - Parámetros de agua permeada y remineralizada: TDS, LSI, 34 34

18 Registro de Datos. Parámetros de funcionamiento. IDAM ALMERIA. DATOS DE LA EXPLOTACION BASTIDOR Nº : A Fecha 01/11/ /11/ /11/2006 Hora 8:00 8:00 8:30 Horas de func Alimentación 62,5 62,4 62 PRESION (bar) Permeado 3,8 3,8 3,8 Concentrado 60,9 60,8 60,4 Filtro Arena 0,1 0,1 0,1 deltap (bar) Filtro cartucho 0,91 0,92 0,91 Bastidor 1,19 1,19 1,18 Alimentación Caudal (m3/h) Permeado Concentrado CONVERSION % Conductividad (µs/cm) Alimentación Permeado Alimentación 6,83 6,86 6,84 ph Permeado 5,61 5,83 5,54 Salida del Depósito 7,68 7,62 8,05 SDI 1,1 1 0,9 ALIMENTACION Turbidez (NTU) 2,2 2 1,8 Temperatura (ºC) 21,2 21,2 21,3 AGUA TRATADA Turbidez (NTU) Agua Tratada 0,58 0,59 1,

19 Organización de la Operación Operación de la planta. Labores rutinarias. Entre otras: Control del proceso: toma de muestras, análisis de agua, chequeo de datos de control distribuido y toma de datos realizando rondas por la planta. Medida del SDI. Lecturas de totalizadores y consumos eléctricos. Preparación de los reactivos, revisión mediante aforos de las dosis. Lavado de filtros de arena, limpiezas químicas. Arranque parada de líneas del proceso. Ajuste de la remineralización y cloración del agua de potable entregada

20 Arranque y Parada de Planta. Arranques: 1. Alimentación a Planta Arranque de la primera bomba de alimentación a válvula cerrada. Lenta presurización de las tuberías de alimentación si se hubiera despresurizado. By-pass de proceso y vertido por emisario de la producción Arranque progresivo del resto de bombas de alimentación requeridas continuando con by-pass hasta capacidad de vertido máximo por emisario. Esperar estabilización de la calidad y presiones. Pasar a producción del pretratamiento by-passeando después de él a emisario. 2. Pretratamiento Comenzar a pasar agua por la línea de pretratamiento. Preferiblemente unidad a unidad progresivamente. Chequear parámetros de calidad a la salida de cada unidad que se vaya incorporando y ajustar dosificación correspondiente hasta obtener calidad esperada a la salida de cada proceso

21 Arranque y Parada de Planta. Arranques: 2. Pretratamiento (continuación) No pasar a filtros de cartucho hasta tener un SDI < 3 5, redox < mv y Turbidez < 0,1 1. Incorporar filtros de cartucho y comprobar estabilidad de la pérdida de carga en lo mismos. 3. Ósmosis Inversa Arranque de bastidor a bastidor. Previamente a su arranque desplazar con agua de mar cada bastidor con agua de mar y ventear pasando al menos tres veces el volumen de agua del bastidor por él. Asegurar presión mínima de aspiración de la bomba de alta presión (>2 bar) y arranque a válvula de impulsión semi-cerrada. Apertura controlada (0,7 bar/seg) de la válvula de arranque para evitar golpes en las membranas (telescoping) o movimiento de interconectores. Alternativa arranque con VDF. Regulación del bastidor con válvula de control del permeado y contrapresión del rechazo. Dejar válvula de impulsión 100% abierta

22 Arranque y Parada de Planta. Arranques: 3. Postratamiento No enviar a postratamiento el primer agua de producción de un bastidor hasta no tener estabilizada la salinidad y haber asegurado que el contenido del bastidor durante su preservación (bisulfito, biocida) ha sido eliminado. Controlar la turbidez y ph en el postratamiento y tomar muestras para asegurar calidad mínima para poder distribuir antes de sacar producción de la planta

23 Arranque y Parada de Planta. Parada: 1. Osmosis inversa. Parar bomba de alta presión sin cerrar válvula de permeado. Desplazar el sistema con agua de mar para asegurar la eliminación de concentrado de la alimentación. Mantener válvula de permeado abierta para evitar presiones en el permeado superiores a 0,3 0,4 bares de la de la alimentación de la membrana (minimiza efecto de suck-back y desfoliación posible de la membrana). Aislar el sistema. Preservación (seguir instrucciones de desplazamiento): - Agua de mar o permeado: hasta un máximo de 30 días renovando la solución cada 5 días máximo. - Dilución de bisulfito al 1%: hasta 3 meses. - Dilución de biocida del tipo y concentración recomendado por el suministrador: hasta 6 meses 42 42

24 Arranque y Parada de Planta. Parada: 2. Pretratamiento Para bombeos de alimentación de agua de mar progresivamente manteniendo presiones y reducción caudal. Aislar unidad a unidad del proceso manteniendo presiones en aparatos a presión y niveles en depósitos. En preservación es posible mantener las unidades cloradas o con biocidas y es importante mantener el sistema lleno y/o presurizado

25 Organización de la Operación Operación de la planta. Problemas durante la operación. La toma de datos de la planta, especialmente la de los bastidores de ósmosis, permite la evaluación y análisis tras su normalización. Son varios los problemas que pueden presentarse, su rápida detección y la corrección del problema permite alargar la vida de las membranas. Table 8.1 Cortesía de Dow Chemical 44 44

26 Diagnóstico de problemas en la OI. Problemas durante la operación

27 Diagnóstico de problemas en la OI. Problemas durante la operación

28 Organización de la Operación Operación de la planta. Problemas durante la operación. Proceso de ensuciamiento de la membrana Síntomas de ensuciamiento de la membrana. Incremento de alimentación presión diferencial de la salmuera. Descenso del flujo producto normalizado Aumento de flujo producto normalizado. Aumento del paso de sal normalizado. Disminución del paso de sal normalizado

29 Organización de la Operación Operación de la planta. Problemas durante la operación. Proceso de ensuciamiento de la membrana Identificación de las condiciones de ensuciamiento. Fuente: Mark Wilf. Membrane Desalination Technology Balaban Desalination Publications 49 49

30 Organización de la Operación Trabajos de mantenimiento y conservación. Una desaladora es una instalación industrial de funcionamiento continuo, se debe asegurar la máxima disponibilidad. Se debe establecer un plan de mantenimiento, preventivo y predictivo. Utilizaremos para ello el proyecto y manuales de equipos. Hay que disponer de repuestos en planta en previsión de averías, para parar el proceso lo mínimo posible: desde un fusible a bombas de alta presión de reserva. Se suele disponer de una parada anual programada (varios días) para las labores de mantenimiento. La formación del personal de mantenimiento debe ser elevada, tienen que ser independientes de los especialistas de los equipos comprados, para evitar en lo máximo sus visitas a menos que sea imprescindible

31 Organización de la Operación Mantenimiento mecánico. Las tareas son: Cambios de aceites y engrases. Seguimiento de equipos: control de Tº, vibraciones, rendimientos, etc. Control de fugas de agua, aire. Revisión general de la instalación: corrosiones, espesores tuberías, limpieza. Chequeo periódico de la alineación de bombas, dosificaciones de reactivos, equipos a presión. Verificación de los parámetros de la instrumentación

32 Operaciones de Mantenimiento y Conservación Mantenimiento mecánico. Equipos con los que nos encontramos

33 Organización de la Operación Mantenimiento eléctrico e instrumentación. Revisión periódica de cuadros eléctricos en funcionamiento: medidas de consumos, aislamientos, ruidos y vibraciones, temperaturas de circuitos. Limpieza preventiva de los cuadros, eliminación de humedades. Verificación periódica de las protecciones de los circuitos. Revisión de las líneas eléctricas (megueado de cables). Mantenimiento de los centros de transformación. Comprobación del estado de las conexiones de motores, instrumentación y control distribuido. Verificación de las medidas de la instrumentación utilizando otros medios: patrones de medida, instrumentación de laboratorio, curvas de bombas, fórmulas. Chequeo de conexiones de instrumentación: comprobación señales campo-plc, ausencia de tensiones que distorsionen las lecturas, ausencia de corrosiones, conexionado de puestas a tierra

34 Operaciones de Mantenimiento y Conservación Mantenimiento eléctrico e instrumentación. Equipos con los que nos encontramos

35 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

36 Índice -La Influencia del Diseño en la O&M. - Etapa de Construcción, Pruebas Iniciales y PeM. - Organización de la Operación. - Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa

37 Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa Economía de la desalación. Estructura de costes. Distribución de los costos totales anuales Idam A: pretratamiento sin UF (0,593 /m 3 ) Total costos fijos 11,93% Distribución de los costos totales anuales Idam B: pretratamiento con UF (0,676 /m 3 ) Total costos fijos 8,28% Amortización de la inversión 54,39% Total costos variables 33,68% Total costos variables 33,46% Amortización de la inversión 58,26% 62 62

38 Economía de la Desalación por Ósmosis Inversa Economía de la desalación. Estructura de costes. Distribución de los costos anuales de explotación Idam: pretratamiento convencional (0,285 /m 3 ) Reposición de cartuchos 2,20% Reactivos postratamiento 10,10% Reposición de membranas ósmosis 3,33% Personal 6,27% Mantenimiento 6,16% Conservación 5,87% Análisis y ensayos 0,22% Reactivos pretratamiento 12,34% Administración y varios 7,63% Energía eléctrica 45,88% 63 63

39 Estructura de Costes de la O&M. Variabilidad Posible del Resultado del Operador 30,00% 25,00% 20,00% 15,00% 10,00% Euros 5,00% 0,00% -5,00% -10,00% -15,00% -20,00% -25,00% Años Minimo Esperado Máximo Son múltiples los factores que afectan al resultado de la O&M de una desaladora

40 BEFESA Befesa Agua Muchas Gracias Para un mundo sostenible generamos y gestionamos agua. Fecha 77 77