Diseño de una planta piloto para la generación de energía eléctrica y potibilización del agua a partir de reactores de membrana osmótica

Abstract

Osmosis de presión retardada (PRO) es una tecnología que tiene el potencial para aprovechar la energía osmótica originada del gradiente de salinidad del agua. En el presente documento nos introduciremos en el diseño de una planta piloto que utiliza esta tecnología para la generación de energía eléctrica y osmosis inversa (RO) para producción de agua potable a través de reactores de membrana osmótica, donde se describieron y analizaron cada uno de sus componentes y se sugiere una integración de los procesos de desalinización del agua y producción de energía para la optimización del aprovechamiento del recurso agua. Todo el proceso de análisis de los componentes que integran la planta piloto como de igual forma su posible configuración, se originó a partir de estudios e indagación de información secundaria obtenida en artículos científicas hallados en las bases de datos de la Universidad de Cartagena. Entre los principales artículos en los que se basó la investigación encontramos los realizados en la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, en la Universidad de Yale de Estados Unidos y los de la Universidad Católica de Leuven ubicada en Bélgica Para el diseño, en una fase preliminar se tomaron en cuenta para la producción de energía eléctrica variables como caudal, cabeza hidráulica para bombas de alta y mediana presión, potencia de turbina, gradiente de salinidad optimo, densidad de energía optima, potencia eléctrica, entre otros, para las cuales de mayor relevancia y sus rangos para los parámetros de diseño, se consideró que el gradiente de salinidad fue de 2M, la densidad de energía se mantuvo entre 4 y 5 W/m2 para una producción de un potencial eléctrico de 56.08 HP, con la utilización de 3 m2 de membrana distribuidos en 6 filtros de membranas. Estos datos son en base a la demanda energética de una población de 100 personas, en una edificación de uso pedagógico (escuela, centro de capacitación o centro de investigación) ubicada cerca de una fuente de agua salina. Por otra parte, en la etapa de desalinización del agua se encaminó de igual forma a la producción de agua potable para una población de 100 personas, donde se sugiere después de un pre-tratamiento del agua de mar, un módulo de desalinización de agua salina apto para manejar los caudales requeridos. Por lo anterior la alternativa de diseño escogida funciona solo con agua de mar y de esa forma puede ser utilizada en zonas insulares o aisladas donde no haya abastecimiento de agua potable y energía eléctrica