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PLANTA DESALADORA OSMOSIS INVERSA ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SEVILLA

PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA
1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA 2. PUERTOS EN ECOSIMPRO 3. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 1/74

1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 1/74

1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. Captación del agua mediante 7 bombas de media presión: Nivel de pH = 8 Concentración de sales = mg/l SDI = 15 PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 2/74

1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. Pretratamiento químico: Ajuste del pH (Ácido sulfútico). Desinfectación (Hipoclorito sódico). Decloración (Dióxido de azufre). PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 3/74

OSMOSIS INVERSA.PRETRATAMIENTOS
1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. Filtro de Arena: Total eliminación de las partículas no coloidales y el 50% de estas. OSMOSIS INVERSA.PRETRATAMIENTOS 4/74

1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. Filtro de Cartucho: Filtro de afino para asegurarnos un SDI < 5 en las membranas. OSMOSIS INVERSA.PRETRATAMIENTOS 5/74

1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. Bombas de alta presión: Necesitan aportar entorno a 55 bares. OSMOSIS INVERSA.PRETRATAMIENTOS 6/74

1. PLANTA DESALADORA DE CARBONERA. Bastidores de membranas: Turbinas regeneradoras de energía: Eficiencia = 82 % Cámaras Isobáricas: Eficiencia = 97 % OSMOSIS INVERSA.PRETRATAMIENTOS 7/74

2. PUERTOS EN ECOSIMPRO 8/74 PORT fluido
SUM IN REAL TDS "Composición del agua a desalar(mg/l)" SUM REAL Q "Caudal en volumen (m**3/s)" EQUAL REAL p "Pressure (Pa)" EQUAL OUT REAL T "Temperature (K)" REAL h "Enthalpy (J/kg)" SUM IN REAL wh "Energy flow (W)" EQUAL OUT REAL d "Densidad del agua de mar (kg/m**3)" CONTINUOUS --Densidad de la mezcla a una temperatura d= 498.4*( e-4*(T )) + \ sqrt(248400*(( e-4*(T ))**2)\ +752.4*( e-4*(T ))*TDS/1000) -- Enthalpy h = T * cp -- Energy flow wh = Q * rho * h END PORT 8/74

2. PUERTOS EN ECOSIMPRO 9/74 PORT Hidro SINGLE IN
EQUAL REAL PH "Nivel de PH" EQUAL REAL Cl "Concentración de cloro residual (mg/l)" EQUAL REAL SDI "Índice de Colmatación o ensuciamiento" SUM IN REAL TDS "Composición de agua a desalar(mg/l))" SUM REAL Q "Caudal en volumen (m**3/s)" EQUAL REAL p "Pressure (Pa)" EQUAL OUT REAL T "Temperature (K)" REAL h "Enthalpy (J/kg)" SUM IN REAL wh "Energy flow (W)" EQUAL OUT REAL d "Densidad del agua de mar (kg/m**3)" CONTINUOUS --Densidad de la mezcla a una temperatura d= 498.4*( e-4*(T )) + \ sqrt(248400*(( e-4*(T ))**2)\ +752.4*( e-4*(T ))*TDS/1000) -- Enthalpy h = T * cp -- Energy flow wh = Q * rho * h END PORT 9/74

2. PUERTOS EN ECOSIMPRO 10/74 PORT date SINGLE IN
EQUAL OUT INTEGER hour "Hora, de 0 a 23" EQUAL OUT INTEGER week_day "Día de la semana, de 1 a 7" EQUAL OUT INTEGER day "Día del mes, de 1 a 31" EQUAL OUT INTEGER month "Meses, de 1 a 12" EQUAL OUT INTEGER year "Años" END PORT 10/74

2. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 11/74

2. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO 2.1. PREPROCESADO 2.2. DESALACIÓN 2.3. PLANTA COMPLETA PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 12/74

2. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO 2.1. PREPROCESADO PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 13/74

2. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO 2.1. PREPROCESADO BOMBAS CENTRÍFUGAS DE MEDIA PRESIÓN AJUSTE DEL PH DOSIFICADOR DE REACTIVO DECLORACIÓN FILTROS DE ARENA DEPÓSITO DE CUAGULACIÓN DEPÓSITO DE FLOCULACIÓN FILTROS DE AFINO PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 14/74

BOMBAS CENTRÍFUGAS DE MEDIA PRESIÓN PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN (Modelo H3H 300T de Bloch) Curvas características: Caudal (m^3/s) – Altrua (m). Rendimiento de la bomba (%). Constante del sistema de primer orden: C = 2.5 Rendimiento del motor (%1): Ro = 0.6 Catálogo de Bloch para el modelo H3H 300T Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 15/74

BOMBAS CENTRÍFUGAS DE MEDIA PRESIÓN ECUACIONES DEL COMPONENTE Presión de salida: el incremento de la presión lo obtenemos mirando la curva caudal-altura. La dinámica será la siguiente. Potencia consumida (P1): PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 16/74

BOMBAS CENTRÍFUGAS DE MEDIA PRESIÓN GRÁFICAS Presión de salida: Potencia consumida : PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 17/74

AJUSTE DEL PH PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Curvas de valoración ácido-base: pH_NaOH 0.1 M (50ml de analito) pH_H2SO4 0.1 M (50ml de analito) Nivel de pH deseado: ph_deseado = 5 D.C. Harris, Análisis Químico Cuantitativo. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 18/74

AJUSTE DEL PH ECUACIONES DEL COMPONENTE Nivel de pH a la salida: a la salida tendremos el pH_deseado. La dinámica es despreciable y no la contemplaremos. Dosis (ml/s): la obtendremos mirando las tablas y desnormalizando teniendo el cuenta el caudal de entrada. Para bajar el pH utilizaremos Ácido Sulfúrico, y para subirlo Sosa Caústica. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 19/74

AJUSTE DEL PH GRÁFICAS Dinámica del pH de salida: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 20/74

AJUSTE DEL PH GRÁFICAS Dosis necesaria para conseguir el pH deseado: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 21/74

DOSIFICADOR DE REACTIVO PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tablas de una dimensión: %HOCL sin disociar. Tiempo de desinfección. Variación del pH = +1. Concentración de cloro deseado: Cloro_deseado = 3 mg/l. Dimensiones: Longitud = 5 m. Diámetro = 0.4 m. Desalación de aguas salobres y de mar. Jose Antonio Medina San Juan. Página: 213. Desalación de aguas salobres y de mar. Jose Antonio Medina San Juan. Página: 217. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 22/74

DOSIFICADOR DE REACTIVO ECUACIONES DEL COMPONENTE Concentración de cloro a la salida: tendremos el valor de Cloro_deseado, 3 mg/l. Nivel de pH a la salida: sufrirá la variación que nos indique la tabla. Utilizaremos Hipoclorito Sódico, por lo que aumentara su valor un punto. Dosis: dependera del % de disociación del HOCl. Tiempo de contacto (min): el tiempo de contacto deberá ser siempre menor que el tiempo de transito por el componente. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 23/74

DOSIFICADOR DE REACTIVO GRÁFICAS Dinámica del cloro a la salida del dosificador: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 24/74

DOSIFICADOR DE REACTIVO GRÁFICAS Alteración del pH en la salida: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 25/74

DOSIFICADOR DE REACTIVO GRÁFICAS Eficiencia de la dosis (%): será un valor constante ya que esta depende del pH del agua a la entrada, y vale siempre 5. Dosis de Hipoclorito Sódico (mg/l): será constante ya que a la entrada el nivel de cloro es constantes y la eficiencia también. Tiempo necesario para la desinfección: depende del pH. Durante todo el experimento el tiempo de contacto es menor que el tiempo de tránsito por la tubería PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 26/74

DECLORACIÓN PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tabla de tiempo de contacto: Concentración de cloro deseado: Cloro_deseado = 0.05 mg/l. Dimensiones: Longitud = 6 m. Diámetro = 0.5 m. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 27/74

DECLORACIÓN ECUACIONES DEL COMPONENTE Concentración de cloro a la salida: tendremos el valor de Cloro_deseado, 0.05 mg/l. Dosis: necesitaremos 1.05 partes de dióxido de azufre (SO2) para neutralizar una parte de cloro. Tiempo de contacto (seg): se calcula con la tabla vista arriba, el tiempo dependerá de la dosis que empleemos. Este tiempo siempre deberá ser mayor que el tiempo de tránsito por el componente. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 28/74

DECLORACIÓN GRÁFICAS Concentración de cloro a neutralizar: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 29/74

DECLORACIÓN GRÁFICAS Dosis de dióxido de azufre: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 30/74

DECLORACIÓN GRÁFICAS Tiempo de contacto necesario: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 31/74

FILTROS DE ARENA PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tablas de una dimensión: Acción de filtrado. Caída de presión. Velocidad de filtrado: V = 6 m/h Dimensiones: Longitud = 12.5 m. Diámetro = 4 m. Presión mínima de trabajo: Min_presion = 3.43e5 Pascales Curva teórica propuesta. Desalación de aguas salobres y de mar. Jose Antonio Medina San Juan. Página: 189. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 32/74

FILTROS DE ARENA ECUACIONES DEL COMPONENTE Índice de sedimentación a la salida: lo calcularemos en función del SDI de entrada con la tabla que nos indica la acción del filtro. Presión de salida: será la presión de entrada menos lo que indique la tabla de pérdida de presión en función del caudal de entrada. Dinámica del filtro: el filtro será el componente con la dinámica más lenta, la dinámica será la misma para: SDI, PH, Cl, T, y TDS. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 33/74

FILTROS DE ARENA GRÁFICAS Dinámica de las variables SDI, PH, Cl, T, y TDS: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 34/74

FILTROS DE ARENA GRÁFICAS Caída de presión en el filtro: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 35/74

DEPÓSITO DE COAGULACIÓN PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tablas de una dimensión: Acción de filtrado. Potencia consumida = 2 KW. Características del sistema de primer orden: K = 9 Retraso = 100 seg. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 36/74

DEPÓSITO DE COAGULACIÓN ECUACIONES DEL COMPONENTE ECUACIONES DEL COMPONENTE Índice de sedimentación a la salida: hemos diseñado el componente para que no haya modificación del SDI, tan sólo añadimos coagulantes, la acción de filtrado la realizará el depósito de floculación. Dinámica del depósito: la dinámica dependerá de la velocidad de las aspas. Los parámetros, K y Retraso deberán obtenerse experimentalmente. La dinámica será la misma para las variables SDI, PH, Cl, T, y TDS. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 37/74

DEPÓSITO DE COAGULACIÓN GRÁFICAS Dinámica de las variables SDI, PH, Cl, T, y TDS: Consumo del componente: el consumo se obtiene mediante una tabla en función del caudal de entrada. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 38/74

DEPÓSITO DE FLOCULACIÓN PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tablas de una dimensión: Acción de filtrado. Potencia consumida = 3 KW. Características del sistema de primer orden: K = 10 Retraso = 3000 seg. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 39/74

DEPÓSITO DE FLOCULACIÓN ECUACIONES DEL COMPONENTE Índice de sedimentación a la salida: a la salida tendremos el SDI que nos índique la tabla Accion cuando le introducimos el valor del índice de sedimentación que teníamos a la entrada. Dinámica del depósito: la dinámica dependerá de la velocidad de las aspas. Los parámetros, K y Retraso deberán obtenerse experimentalmente. La dinámica será la misma para las variables SDI, PH, Cl, T, y TDS. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 40/74

DEPÓSITO DE FLOCULACIÓN GRÁFICAS Dinámica de las variables SDI, PH, Cl, T, y TDS: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 41/74

DEPÓSITO DE FLOCULACIÓN GRÁFICAS Consumo del componente: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 42/74

FILTROS DE AFINO PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tablas de una dimensión: Acción de filtrado. Caida de presión. Velocidad de filtrado: V = 3 m/s. Dimensiones: Longitud = 1 m. Diámetro = m. Presión mínima de trabajo: Min_presion = 2.5e5 Pascales Curva teórica propuesta. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 43/74

FILTROS DE AFINO ECUACIONES DEL COMPONENTE Índice de sedimentación a la salida: lo calcularemos en función del SDI de entrada con la tabla que nos indica la acción del filtro. Presión de salida: será la presión de entrada menos lo que indique la tabla de pérdida de presión en función del caudal de entrada. Dinámica del filtro: el filtro será el componente con la dinámica más lenta, la dinámica será la misma para: SDI, PH, Cl, T, y TDS. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 44/74

FILTROS DE AFINO GRÁFICAS Dinámica de las variables SDI, PH, Cl, T, y TDS: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 45/74

FILTROS DE AFINO GRÁFICAS Caída de presión: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 46/74

2. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO 2.2. DESALACIÓN Sin Cámara Isobárica: Con Cámara Isobárica: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 47/74

2. PLANTA DESALADORA ECOSIMPRO 2.2. DESALACIÓN (con Cámara Isobárica) BOMBAS CENTRÍFUGAS DE ALTA PRESIÓN BOMBA BOOSTER BASTIDOR DE MEMBRANAS CÁMARA ISOBÁRICA RELOJ CONSUMO DE ENERGÍA PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 48/74

BOMBAS CENTRÍFUGAS DE ALTA PRESIÓN PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN ( modelo 2085(2) de la serie 200MS de la compañía Waukesha Cherry-Burrel) Curvas características: Caudal (m^3/s) – Altrua (m). Rendimiento de la bomba (%). Constante del sistema de primer orden: C = 2.5 Rendimiento del motor (%1): Ro = 0.6 Catálogo de Waukesha Cherry – Burrel. Catálogo de Waukesha Cherry – Burrel. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 49/74

BOMBAS CENTRÍFUGAS DE ALTA PRESIÓN GRÁFICAS Presión de entrada y de salida de la bomba de alta presión: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 50/74

BOMBAS CENTRÍFUGAS DE ALTA PRESIÓN GRÁFICAS Consumo de la bomba de alta presión: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 51/74

BOMBA BOOSTER PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Curvas características: Rendimiento de la bomba (%). Constante del sistema de primer orden: C = 2.5 Rendimiento del motor (%1): Ro = 0.6 Potencia máxima de la bomba: Pbo = 10e5 Pascales. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 52/74

BOMBA BOOSTER ECUACIONES DEL COMPONENTE Presión de salida: el incremento de la presión nos lo marca el puerto analog_signal. La dinámica será la siguiente. Potencia consumida (P1): PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 53/74

BOMBA BOOSTER GRÁFICAS Presión de entrada y de salida de la bomba Booster: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 54/74

BOMBA BOOSTER GRÁFICAS Señal Reg_signal: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 55/74

BASTIDOR DE MEMBRANAS PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN (SW30HR-380 de Dow) Curvas de variación del pH: Variación en el canal de permeado. Variación en el cana de desecho. Características de la membrana: L = m. H = m. Aef = 35.3 m^2. Di = m. De = 0.201 Curva teórica propuesta. Curva teórica propuesta. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 56/74

BASTIDOR DE MEMBRANAS ESTRUCTURA INTERNA PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 57/74

BASTIDOR DE MEMBRANAS ALGORITMO Obtención de la T, p, Q, TDS en el brine y el permeado: en cada instante de tiempo se llama a la función RO. Esta mediante un algoritmo, al pasarle los valores de la alimentación nos devuelve los nuevos valores de salida. Obtención del pH de salida: lo obtenemos por medio de las dos tablas pasadas como parámetro. Dinámica de T, TDS, SDI, Cl, PH: K y Retraso lo obtenemos dinámicamente. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 58/74

BASTIDOR DE MEMBRANAS GRÁFICAS Caudales obtenidos de permeado en la primera y segunda etapa: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 59/74

BASTIDOR DE MEMBRANAS GRÁFICAS Concentración de sales en el permeado en la primera y segunda etapa: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 60/74

BASTIDOR DE MEMBRANAS GRÁFICAS Nivel de pH en el permeado de la primera y segunda etapa: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 61/74

CÁMARA ISOBÁRICA PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Características de la Cámara Isobárica: Overflush = 0 Lubrication = 1.7 Caída de presión en HP = 0.9e5 Pascales. Caída de presión en LP = 0.8e4 Pascales. M = 6 PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 62/74

CÁMARA ISOBÁRICA ECUACIONES DEL COMPONENTE PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 63/74

CÁMARA ISOBÁRICA GRÁFICAS Caudales en la Cámara Isobárica: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 64/74

CÁMARA ISOBÁRICA GRÁFICAS Presiones en la Cámara Isobárica: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 65/74

RELOJ PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Fecha actual: Hora de comienzo = 10:00 Día de la semana = martes Día de mes = 28 Mes = 8 Año = 2007 Fecha del primer cambio de hora: Indicamos la fecha exacta al cambio y la nueva hora Fecha del segundo cambio de hora: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 66/74

RELOJ GRÁFICAS Paso de las horas: Paso de los días de la semana: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 67/74

RELOJ GRÁFICAS Paso de días y meses: Paso de año: suponemos estar en el año 27. PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 68/74

RELOJ GRÁFICAS Cambio de hora: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 69/74

CONSUMO DE ENERGÍA PARÁMETROS DE CONSTRUCCIÓN Tabla de 3 dimensiones: Tabla de períodos (mes,festivo,hora) Tabla de 2 dimensiones: Festivos(mes,dia) Tabla de 1 dimensión Precio Kwh Impuestos Sobre la electricidad ( %) = 4.864 IVA (%) = 16 Energía reactiva (%) = 3 Factura de potencia = euros/año PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 70/74

CONSUMO DE ENERGÍA ECUACIONES DEL COMPONENTE Integrales: Agua producida Consumo de la planta PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 71/74

CONSUMO DE ENERGÍA GRÁFICAS Agua producida y coste del m^3: Sin Cámara Isobárica: Con Cámara Isobárica: PLANTA DESALADORA DE OSMOSIS INVERSA 72/74

2.3. PLANTA COMPLETA 73/74

GRACIAS POR SU ATENCIÓN
PLANTA DESALADORA OSMOSIS INVERSA GRACIAS POR SU ATENCIÓN ESCUELA SUPERIOR DE INGENIEROS DE SEVILLA

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