Análisis de la operación y fiabilidad de los recuperadores de energía comerciales basados en cámaras isobáricas instalados en Canarias y estudio de la adaptación de dichos equipos al régimen de operación variable a diferentes escalas

Análisis de la operación y fiabilidad de los recuperadores de energía comerciales basados en cámaras isobáricas instalados en Canarias y estudio de la adaptación de dichos equipos al régimen de operación variable a diferentes escalas Máster en Eficiencia Energética 22/12/2015 Autora: Sigrid Yurena Arenas Urrea Tutores: Felipe Díaz Reyes (ULPGC) y Baltasar Peñate Suárez (ITC) ÍNDICE RESUMEN EJECUTIVO .................................................................................................................... 1 LISTADO DE TABLAS ...................................................................................................................... 2 LISTADO DE FIGURAS .................................................................................................................... 3 LISTADO DE ABREVIATURAS .......................................................................................................... 5 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 6 2. JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................................... 7 3. OBJETIVOS ................................................................................................................................ 7 4. DESALACIÓN DE AGUA POR ÓSMOSIS INVERSA Y SU CONSUMO ENERGÉTICO ..................... 8 5. ESTADO DEL ARTE DE LA RECUPERACIÓN DE ENERGÍA EN LA DESALACIÓN POR ÓSMOSIS INVERSA. ...................................................................................................................................... 10 6. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN DE LA RECUPERACIÓN DE ENERGÍA EN LA DESALACIÓN POR ÓSMOSIS INVERSA EN CANARIAS ................................................................................................ 19 7. VALORACIÓN CUALITATIVA Y CUANTITATIVA DE LA RECUPERACIÓN DE ENERGÍA POR CÁMARAS ISOBÁRICAS EN CANARIAS ......................................................................................... 25 7.1 Recopilación de información ........................................................................................... 25 7.2 Análisis de los sistemas de recuperación de energía instalados...................................... 27 7.3 Análisis de la evolución de los sistemas de recuperación de energía en la desalación por OI…. ….. ................................................................................................................................... 35 7.4 Análisis de las bombas de alta presión comúnmente instaladas .................................... 46 8 ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE ENERGÍA QUE MEJOR SE ADAPTAN A LA OPERACIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES ................................................................................. 49 9 CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 62 AGRADECIMIENTOS..................................................................................................................... 64 BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 65 ANEXO I: Cálculos. ....................................................................................................................... 70 ANEXO II: Entrevistas realizadas. ................................................................................................ 80 ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 1 RESUMEN EJECUTIVO La obtención de agua desalada a través de procesos de desalación basados en ósmosis inversa (OI) es una técnica extendida en las Islas Canarias. Sin embargo la OI requiere de un gran consumo de energía, el cual se puede reducir mediante la aplicación de sistemas de recuperación de energía, contribuyendo a su vez, a reducir los costes de agua producida por metro cúbico. Es por ello que este trabajo se centra en el estudio de los sistemas de recuperación de energía comúnmente instalados en Canarias, basados principalmente en cámaras isobáricas (CIP). En la primera parte de este trabajo se analiza el comportamiento de los diferentes tipos de CIP, basándose en la experiencia de varias plantas que actualmente están en funcionamiento en Canarias, con el fin de establecer cuál es el sistema más adecuado para ser instalado en el futuro en plantas de mediana y gran capacidad. Por otro lado, en la segunda parte de este trabajo se estudia en profundidad la adaptación de estos dispositivos en plantas desaladoras de OI bajo condiciones variables de energía, enfocándolo también a plantas de mediana y gran capacidad. El concepto innovador que introduce este trabajo es el análisis del comportamiento de los distintos tipos de cámaras isobáricas en condiciones reales de funcionamiento para su adaptación con energías renovables mediante sistemas de almacenamiento de energía, sistemas de gestión de la carga o sistemas de control y seguimiento. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 2 LISTADO DE TABLAS  Tabla 1: Clasificación de los sistemas de recuperación de energía más actuales. (Elaboración propia).  Tabla 2: Número de plantas desaladoras por OI y producción de agua desalada en Canarias (2012).  Tabla 3: Principales centros de producción de agua desalada en Gran Canaria.  Tabla 4: Estimación de la demanda de agua por sectores en Canarias para el año 2015 (hm3/año).  Tabla 5 : Ahorro energético estimado en desaladoras públicas.  Tabla 6: Resumen de los datos principales obtenidos en los diagramas Sankey.  Tabla 7: Parámetros de funcionamiento de las Plantas desaladoras por OI visitadas (Elaboración propia).  Tabla 8: Ventajas, desventajas y mantenimientos que tienen los diversos sistemas de recuperación de energía, basados en cámaras isobáricas (Elaboración propia).  Tabla 9: Características principales de las bombas centrífugas y de desplazamiento positivo.  Tabla 10: Comparación entre diferentes diseños de bombas centrífugas.  Tabla 11: Marca /Modelo de las bombas de alta presión de las plantas visitadas (Elaboración propia).  Tabla 12: Promedio de los costos de algunas combinaciones tecnológicas .  Tabla 13: Datos de una planta sin recuperador de energía (Elaboración propia).  Tabla 14: Datos de una planta con recuperador de energía tipo Turbina Francis (Elaboración propia).  Tabla 15: Datos de una planta con recuperador de energía del tipo ERI-PX (Elaboración propia). ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 3 LISTADO DE FIGURAS  Figura 1: Evolución de la reducción del consumo de energía en la desalación por OI .  Figura 2: Diagrama del proceso de desalación por OI con un recuperador de energía CIP.  Figura 3: Dispositivo KSB Saltec DT.  Figura 4: Dispositivo Aqualyng.  Figura 5: Dispositivo DWEER TM.  Figura 6: Dispositivo OSMOREC.  Figura 7: Dispositivo RO-KINETIC.  Figura 8 : Dispositivo ERI-PX.  Figura 9: Dispositivo ¡Save.  Figura 10: Dispositivo bomba Danfoss.  Figura 11: Dispositivo bomba Clark.  Figura 12:Evolución de la capacidad de agua desalada en Gran Canaria (m3/d).  Figura 13: Demanda energética (%) en desalación de instalaciones públicas en Canarias.  Figura 14: Nuevos sistemas de recuperación de energía para plantas de OI a pequeña escala RO-BoostTM (Izquierda) e ISOBARIX (Derecha).  Figura 15: Nuevo sistema de recuperación de energía para plantas de OI de mediana escala, Salino Pressure Center de KSB.  Figura 16: Diagrama Sankey de la planta desaladora (n02, Anexo II) sin recuperador de energía.  Figura 17: Diagrama Sankey de la planta desaladora (n02, Anexo II) con Turbina Francis.  Figura 18: Diagrama Sankey de la planta desaladora (n02, Anexo II) con sistema ERIPX. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 4  Figura 19: Tipos de diseños de las bombas de alta presión.  Figura 20: Imagen del programa LG Nano H2O.  Figura 21: Datos obtenidos en la simulación con el programa LG Nano H2O. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 5 LISTADO DE ABREVIATURAS  CIP: Cámaras isobáricas.  CSX: Bomba de alta presión del tipo segmentada.  CV: Destilación por Compresión Vapor  DMX: Bomba de alta presión del tipo carcasa partida axialmente.  EDR: Electrodiálisis.  EERR: Energías renovables.  EO: Energía eólica.  FV: Energía fotovoltaica.  ITC: Instituto tecnológico de Canarias.  ME: Destilación por Efectos Múltiples  MSF: Destilación Súbita con Múltiples Etapas  OI: Ósmosis Inversa  PLC: controladores lógicos programables  SWRO: Desalación de agua de mar por ósmosis inversa.  TDS: sólido totales disueltos.  VFD: Variador de frecuencia. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 6 1. INTRODUCCIÓN La política energética actual y la importancia de la energía en las sociedades modernas nos han llevado a depender de los combustibles fósiles. Sin embargo, como bien sabemos, las fuentes de energía convencionales se están agotando y por lo tanto es necesario encontrar otras alternativas como son las energías renovables. Por otro lado, el consumo de agua potable ha aumentado considerablemente, debido al crecimiento de la población y del nivel de vida, en consecuencia también ha aumentado la capacidad de producción de agua potable, la cual se obtiene en determinados entornos mediante procesos de desalación tanto de agua de mar como de agua salobre. La desalación es un proceso que está bien extendido a nivel mundial y comprende diferentes tecnologías, pero requiere una gran cantidad de energía. Por ello la combinación de energías renovables y desalación de aguas han sido objeto de estudio desde hace tiempo, siendo interesante su aplicación para zonas aisladas donde hay escasez de agua y energía. Centrándonos en Canarias, donde afortunadamente abunda el sol y el viento y existe una experiencia de casi 50 años en la explotación de plantas desaladoras, este trabajo profundiza en la evolución que han sufrido los sistemas de recuperación de energía más comerciales (basados en cámaras isobáricas), en términos de operación, fiabilidad y consumo específico. Por otro lado, también se estudian los sistemas de recuperación que mejor se adaptan a un suministro de potencia variable, como consecuencia del modo de operación con energías renovables en aislado. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 7 2. JUSTIFICACIÓN La justificación de este trabajo se basa en la necesidad de conocer varios factores importantes a tener en cuenta sobre los diferentes sistemas de recuperación de energía (basados en cámaras isobáricas) en plantas de Ósmosis Inversa (OI), con el objetivo de poder compararlos y así determinar qué sistema de recuperación, disponible en el mercado, es el más adecuado para ser instalado en futuras plantas de mediana y gran escala. Por otro lado, también hay una gran necesidad de analizar cómo afectaría a estos dispositivos un suministro de potencia variable, para su aplicación con energías renovables. En base a estas necesidades surge este trabajo, en cuya primera parte se analiza las condiciones de operación en tiempo real de diversos dispositivos instalados en las plantas desaladoras de Canarias. Con respecto a la segunda parte de este trabajo, ésta se ha llevado a cabo con las aportaciones y orientaciones de los tutores, unido a una intensa búsqueda en la literatura, debido a la poca experiencia real que existe en ese campo de investigación. 3. OBJETIVOS El presente trabajo tiene varios objetivos. El primero es profundizar en la enorme experiencia, de más de 15 años, que existe en Canarias respecto a la operación y mantenimiento de sistemas de recuperación de energía basados en cámaras isobáricas y documentarla. El segundo es aportar información de mucho interés, tras un profundo análisis, sobre la adaptabilidad de estos equipos al régimen variable (en el caso de operar con energías renovables) enfocado a plantas desaladoras de mediana y gran escala. Finalmente se comentará brevemente que tipo y marca de bombas de alta presión son las más empleadas en las plantas desaladoras en Canarias. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 14 - Calder (DWEERTM): Dispone de dos cámaras isobáricas horizontales (o verticales según la disposición de espacio) con una válvula corredera patentada (LinXTM), para la admisión y descarga de la salmuera y cuatro válvulas de retención para la entrada y salida del agua de mar. También requiere de controladores lógicos programables (PLC) y de actuadores 21 . - Osmorec: Está formado por tres cámaras isobáricas verticales en paralelo, donde cada una dispone de pistones para así evitar la mezcla de ambos fluidos. El diseño incorpora válvulas de retención y válvulas rotatorias de tres vías (accionadas por un pequeño motor eléctrico) para la distribución secuencial de salmuera y agua de mar a alta y baja presión. El proceso consta de dos etapas que se producen secuencialmente en cada una de las tres cámaras isobáricas 22 . Figura 6: Dispositivo OSMOREC 24. 21 Beat Schneider, 2005, Selection, operation and control of a work exchanger energy recovery system based on the Singapore Project, Desalination, 184, 197–210, 22 OSMOREC Innovative Reverse Ósmosis Energy Recovery Technology, consultada el 20/10/2015 en http://osmorec.com/product/technology Figura 5: Dispositivo DWEER TM 23. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 15  Cámaras isobáricas de desplazamiento positivo con contacto directo de fluidos: - RO-KINETIC: Consta de dos cámaras que tienen forma de doble bucle cerrado donde el agua que entra o sale, presurizada o despresurizada, está en continuo movimiento para evitar el consumo de energía cinética que hay en las paradas en la operación. De tal modo que el agua de mar entra a la cámara y se queda contenida en ella y luego entra la salmuera a alta presión y la desplaza hacia el bastidor. El diseño consta de dos válvulas servo-comandadas separadas por dos válvulas inerciales. Las primeras distribuyen de forma secuencial la entrada de agua de mar y la salida de salmuera de las cámaras, y las segundas conectan ambas cámaras y permiten el paso del fluido de una cámara a otra sin interrupción 23 . Figura 7: Dispositivo RO-KINETIC 25.  Cámaras isobáricas de desplazamiento rotativo: - Energy Recovery Pressure Exchanger (ERI-PX): Consiste en un rotor cilíndrico cerámico que gira de forma automática conducido por el flujo sobre un rodamiento hidrodinámico, con conductos longitudinales paralelos a su eje de rotación. El rotor se mueve dentro de una camisa envolvente que contiene dos tapas con puertos de apertura para ambas corrientes y no contiene pistones por lo que la mezcla es ligeramente mayor 2-6 % 24 que en los demás dispositivos, pero representa un problema menor con respecto a todas las ventajas que ofrece. El proceso consta de 4 etapas, en la primera etapa empieza el llenado de la tobera con agua de mar a baja presión, en la segunda etapa se produce la expulsión de la salmuera a baja presión debido al ingreso del agua de mar en la tobera, la tercera etapa empieza con el llenado de la tobera con salmuera a alta presión y la cuarta y última etapa termina con la expulsión del agua de mar a alta presión hacia el bastidor debido a la transferencia de presión de la salmuera. Al terminar la cuarta etapa se ha realizado un ciclo y de nuevo comienza la primera etapa del segundo ciclo 25 . 23 Peñate Suarez B., J.A. de la Fuente a, M. Barreto, 2009, Operation of the RO Kinetic energy recovery system: Description and real experiences, Desalination, 252, 179–185. 24 Richard L. Stover, 2004, Development of a fourth generation energy recovery device. A 'CTO's Notebook', Desalination, 165, 313-321. 25 Ian B. Cameron, Rodney B. Clemente, 2007, o.c. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 16 Figura 8 : Dispositivo ERI-PX 26 . - Danfoss (iSave): Es un dispositivo de última generación que incorpora en un solo cuerpo un intercambiador de presión con cámaras isobáricas, una bomba booster de desplazamiento positivo de alto rendimiento y un motor de alta eficiencia. El principio de funcionamiento es parecido al sistema ERI, pero en este caso el rotor cilíndrico es de acero inoxidable y no hay camisa envolvente, pero sí dos tapas de plástico PEEK (plástico desarrollado por la NASA) donde se encuentran los puertos de alta y baja presión. La rotación la produce el motor y no la energía cinética del agua. El intercambiador de presión y la bomba booster giran sincrónicamente mediante un eje conectado a un motor (que gira entre 1000 y 1500 rpm) y destina muy poca energía a mantener en movimiento el rotor (solo un 10 %), el otro 90% de la energía se destina a elevar la presión del agua presurizada en 3 bar. El único sistema de control que necesita el iSave es un variador de velocidad de baja potencia para modificar el número de revoluciones y así poder cambiar el caudal 27 . Figura 9: Dispositivo ¡Save 30. 26 Energy Recovery Inc, 2011, Highly Efficient Energy Recovery Devices , consultada en 25/10/2015 en http://www.energyrecovery.com/wp-content/uploads/2014/12/White-PaperHigh-Efficiency-ERD.pdf 27 Danfoss, 2014, Energy recovery just got simple, consultada el 25/10/2015 en http://ro-solutions.danfoss.com/media/1138/521b1106_energy-recovery-just-got-simple.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 17 Por otro lado existen otros tipos de recuperadores de energía, cuya diferencia principal con respecto a las cámaras isobáricas, es la forma en que se transfiere la energía de vuelta al sistema. Estos sistemas se denominan intercambiadores de presión y se encargan de convertir la presión de la salmuera directamente en la alimentación del proceso. - Bomba Danfoss: Consiste de dos bombas de pistones rotativos acopladas a un motor (por ambos lados), las cuales trabajan, la primera como bomba (produciendo el salto de presión necesario para la ósmosis inversa), y la segunda como recuperador (recuperando la energía proveniente del rechazo y permitiendo al motor una reducción de consumo eléctrico instantáneo). Este sistema convierte la presión de salmuera en energía mecánica y el único control que necesita es un variador de frecuencia para modificar el número de revoluciones y así poder cambiar el caudal 28 . Figura 10: Dispositivo bomba Danfoss 34. - Bomba Clark Watermakers: Consiste en dos cilindros enfrentados con pistones que comparten un único eje que atraviesa un bloque central y una válvula inversora, controlada por una válvula motorizada que actúa mecánicamente sobre los pistones. Esta válvula motorizada permite a los cilindros alternar entre conducción y presurización, de tal modo que el cilindro empieza a presurizar cuando el eje es empujado hacia la derecha, permitiendo entrar a la salmuera a alta presión dentro del cilindro, y esta a su vez envía el agua de mar que se encontraba en el cilindro hacia el módulo. Cuando el eje es empujado hacia la izquierda entra agua de mar a baja presión al cilindro y desplaza la salmuera a baja presión que estaba en el cilindro. Finalmente se vuelve a cambiar el sentido del eje y comienza un nuevo ciclo 29 . 28 A. Valbjørn, 2008, ERD for small SWRO plants, Desalination, 248, 636–641A. 29 Nauti Expo, consultada el 25/10/2015 en http://www.nauticexpo.es/prod/spectra/product-22056204777.html ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 18 Figura 11: Dispositivo bomba Clark 35. En la siguiente tabla se muestra un cuadro resumen con la clasificación de los sistemas de recuperación de energía explicados. Tabla 1: Clasificación de los sistemas de recuperación de energía más actuales. (Elaboración propia). SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE ENERGÍA Cámaras isobáricas Desplazamiento Positivo Con pistón separador KSB (SalTec DT) Aqualyng Calder (DWEERTM) Osmorec Sin pistón separador RO-KINETIC Desplazamiento Rotativo ERI-PX Danfoss (iSave) Intensificadores de presión Bomba Danfoss Bomba Clark Watermakers ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 19 6. ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN DE LA RECUPERACIÓN DE ENERGÍA EN LA DESALACIÓN POR ÓSMOSIS INVERSA EN CANARIAS Históricamente la mayor parte del agua en Canarias, se ha obtenido a través de pozos (principalmente en la isla de Gran Canaria) y galerías (especialmente en las islas de La Palma y Tenerife), sin embargo el abastecimiento de agua potable en el archipiélago canario se ha visto marcado por la necesidad del autoabastecimiento en cuanto a recursos hídricos se refiere, llegando a requerir de trasvases de agua desde otros territorios. De hecho, en momentos determinados de nuestra historia, islas como Lanzarote, tuvieron que ser abastecidas de agua a través de barcos provenientes de Gran Canaria o Tenerife. En parte esto es debido, a las condiciones climáticas de las islas que se caracterizan por la escasez de lluvias (variable según las islas), por las circunstancias geomorfológicas que explican la ausencia de aguas superficiales aprovechables debido principalmente al relieve accidentado de la mayor parte de las islas, y además debido a la sobreexplotación de los acuíferos que ha provocado la disminución de los caudales captados y la intrusión marina a los acuíferos aumentando la salinidad de las aguas de los mismos. Por otro lado la disponibilidad de agua se ve limitada por las importantes pérdidas (debido al mal estado) que se producen en la red de transporte y distribución de agua, además del aumento de la población de cada isla. De tal modo que Canarias ha tenido que adaptarse a los tiempos, e innovar para aprovechar, de la forma más eficiente posible, los recursos hídricos naturales. Como fruto de ello se construye la primera planta desaladora por evaporación súbita (MSF) de 2.300 m³/día en la isla de Lanzarote en el año 1964, lo que propicia no sólo que Canarias abra las puertas a la desalación de aguas sino también al hecho de requerir mucha energía para obtener agua. Esta planta fue la primera desaladora de agua de mar para uso urbano de toda Europa. A partir de esta experiencia, le siguieron en Gran Canaria, con la planta desaladora Las Palmas I con tecnología MSF y una capacidad de producción de 20.000 m³/ día y también en Fuerteventura, con una planta desaladora denominada Puerto del Rosario, con tecnología MSF y 2.000 m³/día de capacidad de producción 30 . Del mismo modo ocurrió en la mayoría de las islas, donde se instalaron todos los tipos de sistemas comerciales de desalación existentes, abarcando desde tecnologías de destilación hasta de membranas de última generación. Por este motivo, el Archipiélago Canario fue considerado hasta finales de siglo XX como un gran laboratorio para las diferentes técnicas de desalación con un abanico muy amplio de tecnologías, capacidades, calidades del agua bruta y aplicaciones del agua producto 31 . 30 Gobierno de Canarias, 2015, Plan de Ecogestión en la producción y distribución de agua de Canarias, consultada el 25/10/2015 en : http://oic.itccanarias.org/files/PLAN_ECOGESTIoN_DEL_AGUA.pdf 31 Gobierno de Canarias, 2015, Plan de Ecogestión en la producción y distribución de agua de Canarias, o.c. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 20 En 1984 la desalación en Canarias empieza a ser de gran Interés para el Estado, por lo que se pone en marcha el Programa de Desalación de Canarias, con financiación por parte del Ministerio de Obras Públicas y del Gobierno de Canarias, siendo a partir de esos años cuando realmente se aprecia la apuesta decidida por la desalación 32 . A continuación se mostrarán las desaladoras por OI disponibles por islas, cómo aumenta la capacidad de producción debido al aumento del requerimiento de agua potable y cuáles son las plantas desaladoras más destacadas en la isla de Gran Canaria. En la tabla siguiente se muestran el número de desaladoras de carácter público y privado, así como la producción de agua potable por isla en el año 2012. Como se puede observar el mayor número de plantas desaladoras y la mayor capacidad de producción se encuentra en la isla de Gran Canaria, siendo en su mayoría de carácter privado. Tabla 2: Número de plantas desaladoras por OI y producción de agua desalada en Canarias (2012) 33 . 32 Gobierno de Canarias, 2015, o.c. 33 Consejería de empleo, Industria y Comercio, Gobierno de Canarias, 2011, Anuario Energético de Canarias 2011, consultada el 01/11/2015 en http://www.gobcan.es/ceic/energia/publicaciones/Anuario2011.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 21 En la figura 12 se muestra la evolución de la capacidad de agua desalada en Gran Canaria y como se puede observar esta ha ido aumentando gradualmente año tras año debido principalmente al aumento de la población en las islas. Figura 12: Evolución de la capacidad de agua desalada en Gran Canaria (m3/d) 34 . En la tabla 3 se pueden ver los principales centros de producción de agua desalada en la isla de Gran Canaria, donde la planta desaladora con mayor capacidad de producción es la planta de Emalsa, Piedra Santa, con 80.000 m3/d. Tabla 3: Principales centros de producción de agua desalada en Gran Canaria 35 . 34 Gobierno de Canarias, 2015, Plan de Ecogestión,o.c. 35 Gobierno de Canarias, 2015, El Agua en Canarias, o.c ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 22 Por otro lado la creciente demanda y la competencia en usos es también un factor importante en la desalación. Tres son los usos principales: agrícola, urbano y turístico. En la tabla siguiente se muestran las estimaciones de la demanda de agua por sectores para el año 2015, pudiendo ver que en su mayoría el uso del agua desalada es en el sector urbanoturístico (47,45%) y agrícola (43,8%). Tabla 4: Estimación de la demanda de agua por sectores en Canarias para el año 2015 (hm3/año) 36 . Con respecto a la energía destinada únicamente para desalar agua en alguna de las islas, esta supone entre el 5-10% de la energía puesta en la red (ver figura 13). Desde un punto de vista de agua desalada para cubrir la demanda pública de agua potable, después de la isla de Gran Canaria y teniendo en cuenta el número de habitantes servidos y el total de energía puesta en la red, destaca Lanzarote con un 10%, seguido de Fuerteventura con un 6,6 %. La isla que menos electricidad consume en desalación de agua de mar es Tenerife con un 1,3 %. Se desestiman La Gomera y La Palma que no tienen desaladoras públicas (en La Gomera hay una única planta desaladora de carácter privado con una capacidad de producción de 4.000 m3/d, pero no hay datos de su consumo energético). 36 Gobierno de Canarias, 2015, Plan de Ecogestión, o.c. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 23 Figura 13: Demanda energética (%) en desalación de instalaciones públicas en Canarias 37 . En Canarias hay un total de 327 plantas de desalación. Las públicas producen el 73,9% del agua de abasto con una demanda energética total de 358.099 MWh (dato estimado considerando que el consumo específico de la línea de alta presión es de 3,5 kWh/m3). Estudios recientes sugieren que la demanda energética de las plantas desaladoras por OI puede reducirse con la sustitución de las turbinas que quedan instaladas y sustituyéndolas por dispositivos de recuperación de energía basados en cámaras isobáricas consiguiendo que el consumo específico de energía, de una desaladora con capacidad mediana-grande, disminuya hasta alcanzar valores entre 2,2 y 2,5 kWh/m3 38 . Sin embargo dado el elevado número existente de desaladoras, muchas de ellas de carácter privado, no hay un control estadístico completo, no existiendo por tanto datos oficiales del volumen total de agua desalada ni de la demanda energética en las mismas. Es por ello que a continuación se estiman los datos de producción de agua de abasto público desalada mediante OI tomándose como referencia el número de desaladoras de OI existentes en Canarias según la Dirección General de Aguas del Gobierno de Canarias. 37 Gobierno de Canarias, 2015, Plan de Ecogestión, o.c 38 Nidal Hilal, 2012, The Internacional of de Science and Technology of desalting and water purification, Desalination, 285,ii. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 30 modificar el caudal. Sin embargo también presenta algunos inconvenientes como, que requiere exigencia en el pretratamiento, ya que si entra suciedad al dispositivo el rotor podría atascarse o sufrir biofouling. También condiciona el tamaño de la planta ya que el dispositivo con mayor capacidad de salmuera fabricado es el modelo iSave 77, para 52 m3/h 45 . Es idóneo para plantas de pequeño y mediano tamaño, pudiendo ser colocados varios dispositivos en paralelo, sin embargo al tener incorporada la bomba booster, el precio unitario del ¡Save sería más elevado que con respecto a los demás dispositivos CIP que no integran la bomba booster y que pueden ser agrupados varias unidades en paralelo con una sola bomba booster. En consecuencia el coste de inversión de la planta con ¡Save sería mayor. Con respecto al ¡Save de la planta desaladora visitada, no ha sufrido averías importantes durante el tiempo de funcionamiento (5 años), ha dado buenos resultados de consumo específico, 2,10 kWh/m3 (planta nº1, tabla 7) y el mantenimiento que requiere es el propio que se le realiza a un motor y a una bomba. 45 Danfoss, consultada el 04/12/2015 en: http://high-pressurepumps.danfoss.com/products/energy-recoverydevices/isave-erd/ ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 31 Tabla 7: Ventajas, desventajas y tipología de mantenimiento que tienen los diversos sistemas de recuperación de energía, basados en cámaras isobáricas (Elaboración propia). Mantenimiento Desventajas Ventajas Turbinas Francis Cambio de aceite, cambio de retenes, cambio de junta tórica, sellos, engrasado motor. Es tecnología obsoleta. Tiene un alto consumo específico. No hay tanto enredijo de tuberías. Se adapta bien a la variación de condiciones. Nos permite ajustar la producción, modificando lo caudales de inyección de la turbina y ajustando la válvula de descarga de la bomba. Turbinas Pelton Cambio de aceite, cambio de retenes, cambio de junta tórica, sellos. El consumo específico es mayor que con cámaras isobáricas. No hay tanto enredijo de tuberías. Se adapta bien a la variación de condiciones. Tiene un consumo específico menor que la turbinas Francis. ERI-PX o ERI-PQ Ver que no hay obstrucción en los ERIs, asegurar flujo de lubricación, etc. No tolera objetos extraños. Hace mucho ruido > 92 dB (PXQ < 81). Problemas de mezcla, aunque ningún operador de planta se quejó de esta problema ni tampoco de ensuciamiento por problemas de biofouling. Es autónomo. Es de fácil mantenimiento y poco gasto. Es ligero lo cual facilita su mantenimiento. Es modular y ocupa poco espacio. Capacidad máxima ERI-PXQ 300 (68 m3/h) Calder DWEER En muelles de válvulas de retención, juntas de los pistones y válvulas LINX, picaduras por corrosión, etc. Soldaduras mal acabadas. Fallo en la bomba de aceite y en la válvula solenoide del sistema hidráulico. Se cambió el sistema de regulación hidráulico por uno eléctrico. Ocupa mucho espacio. El equipo debe estar controlado por un sistema de control y todos los equipos deben estar funcionando de forma secuencial. Flexibilidad operacional, capaz de tolerar fluctuaciones de caudal y presión sin degradación del rendimiento o daño del equipo. Los materiales son de súper dúplex. Hace poco ruido < 83 dB. Capacidad mínima de salmuera 200 m3/d y máxima 500 m3/h. ISave ERDs Reponer aceite, cambio de retenes, sello, juntas tóricas, revisar que no hay obstrucción en el rotor, asegurar flujo de lubricación. Está condicionado al tamaño de la planta, el dispositivo con mayor capacidad de salmuera es el iSave 77 con 52 m3/h. Requiere exigencia en el pretratamiento. Hace bastante ruido < 87 dB El único control que necesita es un variador de frecuencia. Es muy compacto sin necesidad de tantas tuberías y por lo tanto requiere de un menor mantenimiento por corrosión. Ocupa poco espacio. Ideal para pequeña y mediana escala. Bomba Danfoss Cambio de aceite, cambio de retenes, cambio de junta tórica, sellos, engrasado motor. Condicionado al tamaño de la planta, ya que su capacidad máxima de producción es de 1,1 m3/h a 3000 rpm. Alto coste de inversión para pequeñas producciones por el material de fabricación. Es un sistema robusto hecho con súper dúplex, lleva poco mantenimiento, ocupa poco espacio, es compacto por lo que evita tener muchas tuberías reduciendo costes de mantenimiento por corrosión, no ha tenido averías y es muy eficiente. Ideal para pequeña escala. ROKINETIC Cambio de los retenes, sellos de gomas, reparación válvulas servo-comandadas e inerciales etc. Es complejo de desarmar por la válvula reductora. Tendencia al fallo por el carácter artesanal de la fabricación. Cambio de material de acero 904 L por acero Dúplex por corrosión intersticial, cambio de los retenes de las mancuernas por pérdida de agua, ocupa mucho espacio. Capacidad máxima de salmuera conocida 166,67 m3/h. Evita el innecesario consumo de energía cinética que aparece en las paradas en la operación. Permite regular los tiempos de cambio de cámara mediante la gestión del variador de accionamiento de las levas del sistema. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 32 Con respecto a los sistemas de cámaras isobáricas del tipo Aqualyng y Osmorec éstos no han superaron la fase experimental y no se han podido concretar visitas a sistemas instalados en Canarias y en operación. En base a los resultados obtenidos, se determina que para plantas de agua de mar por OI a muy pequeña escala (<100 m3/d) 46 , los sistemas estudiados de Bomba Danfoss 47 y bomba Clark 48 son adecuados para un buen funcionamiento de la misma con un consumo específico relativamente bajo. En el caso de los demás sistemas de recuperación de energía basados en CIP, podría darse una complejidad mecánica e hidráulica para adaptarlas a este tipo de plantas y además podrían no ser viables económicamente. Sin embargo habría que llevarse a cabo el estudio económico pertinente, ya que pueden existir dispositivos de recuperación de energía aptos para este tipo de plantas. Por ejemplo en el caso del sistema ERI-PX, a pesar de que la planta desaladora debe disponer de una bomba booster, de una bomba de alta presión y del propio recuperador de energía, el consumo específico que se obtiene con este dispositivo en una planta desaladora de agua de mar es de 2,0 - 2,5 kWh/m3 aproximadamente. Sin embargo con la bomba Danfoss se obtienen consumos específicos de 3,5 kWh/m3 aproximadamente. Por lo que con el consumo específico obtenido con el sistema ERI-PX para una vida útil de la planta de 20 años, podría amortizarse el coste de inversión inicial de dicha planta desaladora. No obstante siguen desarrollándose nuevos dispositivos para plantas de muy pequeña escala como RO-BoostTM de Danfoss e ISOBARIX de Pressure Exchanger Technology (XPR). El RO-BoostTM de Danfoss es un amplificador de presión con capacidades de agua producto de hasta 30-126 l/h, que permite una operación suave. Gracias a su diseño, que emplea cuatro pistones en lugar de dos, permite minimizar las pulsaciones que con el tiempo pueden afectar a las membranas, además su diseño es pequeño y compacto, permitiéndole encajar satisfactoriamente en espacios reducidos 49 . Con respecto al sistema denominado ISOBARIX, este dispone de una capacidad mínima de salmuera de 7 m3/h (modelo 390SS) y una máxima de 137 m3/h (modelo 809SL). Consiste en un rotor de material cerámico que se encuentra en el interior de un recipiente a presión y su principio de funcionamiento es similar al del ERI-PX. Se presagia que con él se puede obtener una mayor eficiencia que los sistemas actuales y se produce un menor porcentaje de mezcla 50 . En la figura 11 se muestran los sistema RO-BoostTM e ISOBARIX. 46 Valores estimados del ITC por su amplia experiencia en este campo. 47 La capacidad de producción máxima de la bomba Danfoss es de 30 m3/d aproximadamente. Fuente : Danfoss, consultada el 04/12/2015 en http://www.danfoss.com/NR/rdonlyres/C290C7DF-5058-44DE-BEB97C9492577CDC/0/521B1216_FichaT%C3%A9cnica_BombadeAguaMarinaconRecuperaci%C3%B3ndeEnerg%C3%AD aSWPE_ES_A4.pdf 48 La capacidad de producción máxima de la bomba Clark es de 3,7 m3/d aproximadamente. Fuente: ITC. 49 Danfoss RO-Boost, consultada el04/12/2015 en file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/DATA%20SHEETINSTRUCTION%20-%20Danfoss.pdf 50 ISOBARIX, consultada el 04/12/2015 en http://www.isobarix.com/products ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 33 Figura 14: Nuevos sistemas de recuperación de energía para plantas de OI a pequeña escala RO-BoostTM (Izquierda) 51 e ISOBARIX (Derecha) 52 . En el caso de las plantas de desalación por OI de entre 100 y 500 m3/d, los sistemas de recuperación de energía del tipo CIP más adecuados son el ERI-PX 53 y el ¡Save Danfoss 54 , ya que dan buenos resultados en términos de consumo específico. Sin embargo apenas se encontraron plantas que dispongan del dispositivo ¡Save, a pesar de que es realmente interesante, ya que combina en un solo dispositivo, motor, recuperador de energía y bomba booster y con cual se pueden obtener bajos consumos energéticos. Por lo que debido a la escasa presencia de los mismos en las plantas desaladoras de Canarias, no se dispone de datos de funcionamiento en plantas reales para realizar un correcto análisis de la evolución de la operación del mismo en términos de mantenimientos, averías y consumo específico. En este sentido sólo se encontró una planta con este dispositivo con un corto periodo de tiempo de funcionamiento (5 años) y el cual no había sufrido averías importantes. Por otro lado, siguen desarrollándose nuevos sistemas de recuperación de energía del tipo CIP para plantas desaladoras a esta escala, como el Salino Pressure Center de KSB, que combina los 4 elementos requeridos en el proceso de OI, la bomba de alta presión, el dispositivo de recuperación de energía, la bomba booster y el motor eléctrico, en un sólo dispositivo compacto. Su funcionamiento es similar al ¡Save y su capacidad de producción puede llegar a los 250 m3/d 55 . En la figura 12 se muestra el dispositivo Salino Pressure Center de KSB. 50 La capacidad mínima de producción del ERI-PX es de 108 m3/d aproximadamente. Fuente: Energy Recover, consultada el 18/12/15 en: file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/ERI_Product_Catalog_WEB3_01%20(10).pdf 51 Danfoss RO-Boost, o.c. 52 ISOBARIX, o.c. 53 La capacidad de producción del ERI-PX es entre 108 – 1089 m3/d aproximadamente. Fuente: Energy Recover, consultada el 18/12/15 en: file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/ERI_Product_Catalog_WEB3_01%20(10).pdf 54 La capacidad de producción del ¡Save Danfoss es entre 302,4 –749 m3/d aproximadamente. Fuente: ¡Save Danfoss, consultada el 18/12/15 en: http://high-pressurepumps.danfoss.com/products/energy-recoverydevices/isave-erd/ 55 Salino Pressure Center, consultada el 04/12/2015 en: http://www.ksb.com/salino-en/ ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 34 Figura 15: Nuevo sistema de recuperación de energía para plantas de OI de mediana escala, Salino Pressure Center de KSB 56 . En el caso de plantas desaladoras por OI de mediana (500–5,000 m³/d) y gran escala (>5,000 m³/d), los sistemas de recuperación de energía del tipo CIP más adecuados y que mejores resultados han dado son el ERI-PX y el DWEER 57 . Sin embargo el dispositivo predominante en la mayoría de los casos es el sistema rotativo ERI-PX, debido a las numerosas ventajas que ofrece frente a los demás dispositivos. No obstante, también depende de las características del agua de alimentación de la planta, ya que el sistema ERI-PX requiere de una gran exigencia en el pretratamiento debido a que si le entra suciedad podrían obstruirse y dejar de funcionar, por lo que en este sentido los demás dispositivos de recuperación como el DWEER y el KSB son más permisibles. Con respecto al dispositivo KSB 58 , no se encontraron plantas desaladoras por OI en Canarias que dispongan de este sistema, sin embargo también se considera como una opción para este tamaño de plantas desaladoras. En algunos casos las plantas desaladoras de gran capacidad, disponen de varios dispositivos en paralelo para conseguir cubrir la demanda de agua desalada, por ejemplo la planta n0 7, tabla 7, emplea de hasta 15 ERI-PX en una línea y 2 DWEER en otra línea de producción. 56 Salino Pressure Center, o.c. 57 La capacidad de producción del DWEER es entre 2880 a 7200 m3/d aproximadamente. Fuente: Flowserve, consultada el 18/12/15 en: http://www.flowserve.com/es_ES/Products/Energy-Recovery-Devices/Work-Exchangers 58 La capacidad de producción del KSB es entre 2500 a 4400 m3/d aproximadamente. Fuente: SalTec DT, 2006, consultada el 18/12/2015 en : http://www.tulumbapompa.com.tr/KSB_Urun_Dokuman/SaltecDT.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 35 7.3 Análisis de la evolución de los sistemas de recuperación de energía en la desalación por OI. En este apartado se analiza la evolución de los sistemas de recuperación de energía en la desalación por OI. Para ello se han realizado una serie de diagramas Sankey 59 , con la finalidad de poder observar la evolución del consumo energético en la misma planta habiendo pasado por diversas reformas o retrofitting para aumentar su eficiencia y reducir consumo de energía. Los diagramas que se exponen a continuación están basados en una de las plantas visitadas (n0 2, Anexo II) en la que recientemente se ha llevado a cabo un retrofitting de turbinas Francis a sistemas ERI-PX aumentando el caudal de alimentación y por lo tanto el caudal de permeado. Sin embargo en este caso el diagrama Sankey representa una planta a la cual se le ha realizado un retrofitting de turbinas a CIP, manteniendo el caudal de producto de la planta original, para así poder comparar la evolución de una planta con la misma capacidad de producción y diferentes sistemas de recuperación de energía. Para ver los cálculos realizados consultar Anexo I. Los siguientes diagramas Sankey representan la evolución del consumo específico de energía, en kWh/m3 de producto, de la misma planta desaladora (con una capacidad de producción de 259 m3/h y un 43% de conversión) acorde a los siguientes casos de estudio: 1. Sin recuperador de energía. 2. Con recuperador centrífugo turbina Francis (basado en datos de operación reales). 3. Con cámaras isobáricas del tipo ERI-PX, debido al retrofitting de turbinas a CIP y con la incorporación de membranas de última generación de la marca LG NANO H2O a partir de enero de 2016 (basado en datos de diseño suministrados por el explotador y suponiendo capacidad de producción constante). 59 Es un diagrama de flujo que representan líneas de flujo direccionales donde el ancho de las flechas es proporcional a la cantidad de flujo. Se suelen utilizar para visualizar las transferencias de energía o materiales entre los procesos. Fuente: Eficienciame consultada el 14/12/20015 en: http://www.eficienciame.com/conceptosenergia-primaria-diagrama-de/ ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 36 En la figura 16 se representa la energía requerida por la planta desaladora (n0 2, Anexo II) sin recuperador de energía. Como se puede observar la energía aportada para realizar la desalación es de 5,57 kWh/m3 y se va conformando a lo largo de todo el proceso debido a pérdidas energéticas de diversas índoles, como pérdidas mecánicas de los equipos empleados, tales como el motor y la bomba alta presión, pérdidas de carga en la membrana y pérdidas hidráulicas por toda la instalación. Con respecto al consumo específico del agua producto, este representa la energía mínima que se necesita para comenzar a realizar la OI a la presión osmótica de 27,91 bar 60 , ya que requiere sobrepasar dicha presión osmótica para desalar. Por otro lado la energía que se obtiene con la salmuera representa la energía que se requiere para alcanzar la conversión a la que se quiere trabajar en la planta, que en este caso es al 43%. 60 Presión osmótica obtenida de la simulación con el Programa LG NANO H2O. Consultar Figura ¡Error! solo el documento principal.. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 37 Figura 16: Diagrama Sankey de la planta desaladora (n02, Anexo II) sin recuperador de energía. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 38 En la figura 17 se representa la misma planta desaladora (n0 2, Anexo II) con un sistema de recuperación de energía centrífugo del tipo Turbina Francis. Este sistema de recuperación de energía fue uno de los primeros en utilizarse por su flexibilidad y buenos resultados como se explica en la introducción. De hecho la Turbina Francis funciona como una bomba invertida que recupera parte de la energía que sale con la salmuera y que en el caso anterior se desaprovechaba. De este modo la energía requerida por la planta para llevar a cabo la ósmosis inversa es menor, 3,65 kWh/m3, ya que se consigue una recuperación de energía con la turbina Francis de 1,82 kWh/m3. Los principales inconvenientes de las turbinas Francis son que ocupa mucho espacio, la recuperación de energía es menor que con respecto a los demás dispositivos tales como turbinas Pelton y las cámaras isobáricas y que es una tecnología ya obsoleta. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 39 Figura 17: Diagrama Sankey de la planta desaladora (n02, Anexo II) con Turbina Francis. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 46 7.4 Análisis de las bombas de alta presión comúnmente instaladas La selección de la bomba de alta presión depende de las necesidades de presión y caudal de agua. Hay dos tipos diferentes de bombas instaladas en las plantas de ósmosis inversa, bombas centrífugas y las bombas de desplazamiento positivo. Las centrífugas son las que normalmente se instalan en plantas de gran tamaño, mientras que las bombas de desplazamiento positivo se suelen instalar en plantas pequeñas, a pesar de ser más eficientes, debido a que son más caras y requieren un mayor mantenimiento 65 . En la tabla siguiente, se muestran las características principales de las bombas centrifugas con respecto a las de desplazamiento positivo Tabla 9: Características principales de las bombas centrífugas y de desplazamiento positivo 66 . Centrifugas Desplazamiento positivo Mecánica Confiere velocidad al líquido produciéndose una presión en la salida (La presión se crea y como resultado se produce el flujo). Vibraciones y ruido en menor medida. Poco mantenimiento Requerimiento de variadores de frecuencia (sólo disponible en bombas de tamaño pequeño) para la variación de la presión. Capta pequeñas cantidades de líquido y lo transfiere desde la succión hasta la abertura de descarga (Se crea el flujo y como resultado se produce la presión). Vibraciones y ruido Mantenimiento frecuente y costoso (cambio empaquetaduras y émbolos). Variación de la presión sin necesidad de ningún sistema de control. Rendimiento El flujo varía con el cambio de presión. Bajo rendimiento hidráulico < 85% Flujo constante con el cambio de presión. Alto rendimiento hidráulico >90 %. Viscosidad La eficiencia disminuye con el aumento de la viscosidad debido a las pérdidas por fricción dentro de la bomba. La eficiencia aumenta con el aumento de la viscosidad. Eficiencia Presenta la mayor eficiencia en su punto óptimo de trabajo. Por lo que a presiones mayores o menores (fuera del punto óptimo de trabajo), la eficiencia disminuye. La eficiencia aumenta con el aumento de la presión. Menor consumo de energía Condiciones de entrada Se adapta mejor a presiones bajas y grandes caudales. El líquido debe estar en la bomba para crear un diferencial de presión. Una bomba seca no se cebará por sí misma, requiriendo de una succión positiva para el buen funcionamiento. Se adapta mejor a presiones elevadas y pequeños caudales. Se crea una presión negativa en el puerto de entrada, por lo que una bomba seca se cebará por sí misma. Costes Para bombas del mismo tamaño, las centrifugas son más económicas. Para bombas del mismo tamaño, las de pistones son más caras. 65 Veza J.M. (2002). Introducción a la Desalación del Aguas (p. 343). Las Palmas de Gran Canaria: Servicio de Publicaciones y Producción Documental de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. 66 Smart Energy (Energy-Efficient Flow Solutions by Design) consultada el 27/11/2015 en http://www.blackmersmartenergy.com/comparativedata/centrifugal-pumps-vs-positive-displacement-pumps.html ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 47 La elección del tipo de bomba se basa en las necesidades del proceso, por lo que se emplearán las bombas de desplazamiento positivo sobre las centrifugas en los siguientes casos:  Cuando se requiere que el caudal sea precisamente controlado.  Cuando el caudal debe permanecer constante bajo variaciones de presión del sistema.  El sistema requiere de alta presión, y dispone de un reducido flujo.  Se requiere el auto-cebado.  Cuando se pretende mejorar la eficiencia energética de la planta, ya que disponen de un menor consumo energético. Dentro del tipo de las bombas centrífugas se encuentran los dos diseños más empleados en la desalación de aguas por OI, bomba multietapa de carcasa partida axialmente (DMX) o segmentada (CSX). El diseño de ambos tipos se muestra a continuación. Figura 19: Tipos de diseños de las bombas de alta presión 67 . Según los entrevistados las principales ventajas de un diseño con respecto al otro es que el tipo DMXD tiene una vida útil más larga que las segmentadas, se les augura menor mantenimiento y, en caso de ser sometidas a ello, no se necesita desmontar conexiones hidráulicas sino sólo se debe destapar la cámara, por estos motivos la mayoría de los empresarios han elegido este diseño. Sin embargo, también comentan que las bombas con el diseño CSX son más económicas que las DMXD y ambas bombas se fabrican en materiales resistentes a la corrosión para garantizar una larga vida de rendimiento sin degradación. Las principales ventajas entre un diseño de bomba centrifuga del tipo DMXD a una bomba del tipo CSX se pueden ver en la tabla 10. 67 Flowserve, consultada el 25/11/2015 en http://www.flowserve.com/files/Files/Literature/ProductLiterature/Pumps/fpd-18-s.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 48 Tabla 10: Comparación entre diferentes diseños de bombas centrífugas 68 . Centrifugas Segmentada (CSX) Cámara Partida (DMXD) Ventajas Económicas. Robustas. Buen rendimiento hidráulico. Muy robustas. Fácilmente desmontables. Fáciles de mantener. Inconvenientes Bajo rendimiento hidráulico (<80% aproximadamente). Para mantenimiento es necesario desmontar tuberías y toda la bomba. Riesgo corrosión entre los segmentos. Inversión elevada. Repuestos caros. Con respecto al tipo de bomba de alta presión más solicitada por los empresarios para sus plantas de desalación por OI, se puede observar en la tabla 11, que la mayoría de los explotadores han elegido bombas centrífugas de la marca Flowserve S.L. (antiguamente denominada Ingersoll Dresser Pump S.A.). Muchos de ellos manifiestan que la marca Flowserve ofrece bastante fiabilidad y el servicio técnico es muy bueno, siendo el tiempo de espera de los repuestos menor a 24-72 horas (aunque depende del repuesto solicitado). De hecho una de las empresas dispone de una bomba de alta presión de la marca Sulzer pero su servicio técnico lo lleva Flowserve. No obstante una minoría de empresarios comenta que también es cuestión de la oferta de bombas de alta presión que halla en el mercado en el momento de la compra de los equipos y que algunas marcas ofrecen descuentos ventajosos si se compran tanto la bomba de alta presión como la bomba booster. Tabla 11: Marca /Modelo de las bombas de alta presión de las plantas visitadas (Elaboración propia). Planta Marca/Tipo Bomba alta presión Modelo Bomba alta presión 1 CAT/ Desplazamiento positivo 2541 2 Danfoss / Desplazamiento positivo 2.5 APP & 1.98 APM 3 KSB/ Centrífuga (Cámara Partida) MTC-RO-A Sulzer/ Centrífuga (Cámara Partida) MBN 80-MB N80-255-7 Flowserve / Centrífuga (Cámara Partida) 6 x 13 DA-5 Flowserve/ Centrífuga (Cámara Partida) 4 x 11 DA-7 4 Flowserve / Centrífuga (Cámara Partida y Segmentada) 6 x 13 DA-5 / 6 x 13 CS-5 5 Sulzer/ Centrífuga (Cámara Partida) MB 150-360/4 6 Flowserve / Centrífuga (Cámara Partida) 8 x 13 DA-5 7 Flowserve /Centrífuga (Cámara Partida y Segmentada) - 8 Danfoss (Desplazamiento positivo) 8.2 68 Nieves Cifuentes, consultada el 26/11/2015 en: http://api.eoi.es/api_v1_dev.php/fedora/asset/eoi:45515/componente45513.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 49 8 ANÁLISIS DE LOS SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE ENERGÍA QUE MEJOR SE ADAPTAN A LA OPERACIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES La aplicación de las energías renovables (EERR) a la desalación de aguas tanto de mar como salobres, es un tema que lleva siendo estudiado desde hace tiempo, en particular con la tecnología de OI por su alta eficiencia energética al lograr consumos específicos de energía menores de 3 kWh/m3 69 , para agua de mar. En ambos casos existen dos combinaciones posibles: - Plantas desaladoras OIEERR en aislado. - Plantas desaladoras OIEERR conectadas a la red eléctrica.  Plantas desaladoras OIEERR en aislado. En el caso de un sistema aislado de OI, este puede incluir uno o varios sistemas de generación basados en EERR (eólica y solar fotovoltaica son las energías renovables más usadas), un grupo diésel y/o acumulación de energía, y un conjunto de cargas para formar una “microrred”. Las baterías o volantes de inercia, aunque no son indispensables, se recomiendan como sistemas de apoyo y almacenamiento de energía para adaptar el funcionamiento de la planta a la fuente de energía variable. El inconveniente más destacado de los sistemas en aislado son los posibles efectos negativos sobre la operatividad y durabilidad de las membranas al funcionar con una fuente variable de energía, es decir, fenómenos asociados a los ciclos de arranqueparada y a la operación con carga parcial. - Plantas desaladoras OIEERR conectadas a la red eléctrica. En aquellos casos de conexión a la red, la planta puede operar en continuo de la misma forma que trabaja una planta convencional, actuando la fuente de EERR, como una fuente energética de sustitución. Otro factor importante a tener en cuenta a la hora de combinar los procesos de desalación por OI con las EERR, es analizar qué tipo de fuente de energía es la que nos conviene. Para ello se analizan las fuentes de EERR más prometedoras para su aplicación a la desalación por OI: - Energía solar fotovoltaica (FV). - Energía eólica (EO). 69 Markus Forstmeiera, Fredrik Mannerheima, Fernando D’Amatob, Minesh Shahb, Yan Liub, Michael Baldeab, Albert Stella, 2006, Feasibility study on wind-powered desalination, Desalination, 203, 463–470. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 50  Análisis de la EO como sistema de generación de energía El acoplamiento de un sistema eólico a una planta de ósmosis inversa puede utilizar, energía mecánica o eléctrica, siendo la energía eléctrica la única opción viable para una planta de mediana o gran escala según estudios de investigación experimental 70 . Esto es debido a que en el caso de la energía eléctrica, esta se puede almacenar y utilizar cuando no hay disponibilidad de viento, sin embargo al emplear la energía mecánica en un sistema eólico-OI, la planta sólo puede operar cuando hay disponibilidad de viento.  Análisis de la FV como sistema de generación de energía La combinación FV-OI, ha sido ampliamente desarrollada para pequeños sistemas aislados. El mayor inconveniente es la considerable inversión inicial y la disponibilidad de tierras, aunque el costo de los paneles solares fotovoltaicos ha disminuido en los últimos años. Por lo que la viabilidad económica del proyecto FV-OI dependerá de la distancia del sistema aislado a la red eléctrica, la capacidad de la planta necesaria y la salinidad del agua a tratar. No obstante este tipo de plantas desaladoras FV-OI se descartan para plantas de medianas y grandes capacidades porque no son económicamente viables. Actualmente están operativos varios sistemas de pequeña capacidad en lugares aislados, tales como Azla, Tangarfa (Marruecos) o Ksar Ghiléne (Túnez) 71 . Si se comparan ambos sistemas de generación de energía, se concluye que el sistema con EO es más rentable que la FV 72 . Sin embargo la decisión de instalar un sistema u otro dependerá de varios factores como, las condiciones de las fuentes renovables disponibles en el lugar en el que se quiere construir dicha tecnología, la superficie requerida, la calidad del agua de alimentación, el tamaño de la planta desaladora y el costo de capital del equipo. La combinación de las tecnologías de desalación por OI con EERR en aislado, enfocado a plantas de mediana y grande capacidad, son la solución a la dependencia de los combustibles fósiles ocasionando un menor impacto ambiental por una reducción de emisiones de CO2 y permitiendo establecer un sistema energético más sostenible. Sin embargo, es complicado introducir la desalación con EERR en el mercado del abastecimiento de agua, debido a su elevado coste de inversión lo que conlleva que el coste de producir un metro cúbico de agua sea superior al coste del agua producida en plantas desaladoras convencionales conectadas a la red eléctrica (generalmente inferior a 1 €/m3). Sin embargo, el coste del agua obtenida con EERR 70 Baltasar Peñate, Fernando Castellano, Alejandro Bello, Lourdes García-Rodríguez, 2010, Assessment of a standalone gradual capacity reverse osmosis desalination plant to adapt to wind power availability: A case study, Energy, 36, 4372-4384. 71 V.J. Subiela, J.A. de la Fuente, G. Piernavieja, B. Peñate, 2008, o.c. 72 V.J. Subiela, J.A. de la Fuente, G. Piernavieja, B. Peñate, 2008, Canary Islands Institute of Technology (ITC) experiences in desalination with renewable energies , Desalination and water treatment ,7 , 220–235. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 51 aumenta con la disminución de la capacidad de producción, llegando a variar entre 1,5 a 6 €/m³ 73 ¸ dependiendo de la tecnología empleada, la salinidad del agua de alimentación y el potencial de la energía renovable. En la tabla 12 se puede observar el coste del agua por metro cúbico de algunas combinaciones tecnológicas. Como se puede observar la planta desaladora OI - eólica de agua de mar en aislado con un sistema de recuperación de energía, es la más rentable, siendo el costo de agua producida por metro cúbico competitivo con respecto al coste de las plantas actuales con energías convencionales. Por lo que una innovación para reducir costes sería incorporar los sistemas de recuperación energía del tipo CIP (con consumos específicos inferiores a 3,3 kWh/m3) y con carga variable, lo cual permitiría reducir el coste de agua desalada debido a que se podrían aumentar las horas de operación anuales, permitiendo convertir estas tecnologías en soluciones viables económicamente. Tabla 12: Promedio de los costos de algunas combinaciones tecnológicas 74 , 75 . Combinación Coste €/m³ Observaciones Planta desaladora OIeólica de agua de mar en aislado 1,07 Capacidad nominal: 1.000 m3/d. Horas de operación anuales: 5.200. Consumo específico de energía: 3,3 kWh/m3. Con sistema de recuperación de energía. Vida útil: 20 años. Tasa de interés: 7% Planta desaladora OI-FV de agua de mar en aislado 4,50 Capacidad nominal: 1.000 m3/d. Horas de operación anuales: 3.000. Consumo específico de energía: 3,3 kWh/m3. Con sistema de recuperación de energía Vida útil: 20 años. Tasa de interés: 7% Planta desaladora OI-FV de agua de salobre en aislado. 3,75 Capacidad nominal: 100 m3/d. Horas de operación anuales: 3.000. Consumo específico de energía: 1,6 kWh/m3. Sin sistema de recuperación de energía Vida útil: 20 años y Tasa de interés: 7% Sin embargo, la incorporación de los sistemas de recuperación de energía también presenta una problemática y es que cuando se decide instalar un recuperador de energía, lo que se determina es su punto óptimo de funcionamiento en la instalación. Esto es posible, gracias a que la planta está funcionando en todo momento en un régimen estable de energía. Sin embargo, cuando hablamos de plantas de OI que dependen exclusivamente de la energía producida por un sistema de EERR, el planteamiento cambia. Debido a que este tipo de energías es fluctuante y depende de 73 Referencia el ITC, debido a la amplia experiencia en este campo. 74 Michael Papapetrou , Marcel Wieghaus , Charlotte Biercamp, 2010, Roadmap for the development of desalination powered by renewable energy, consultada el 07/12/2015 en : http://www.prodesproject.org/fileadmin/Files/ProDes_Road_map_on_line_version.pdf 75 Valores estimados del ITC por su amplia experiencia en este campo. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 52 una serie de factores medioambientales totalmente ajenos al control humano y en consecuencia no se puede asegurar que la generación de energía sea siempre constante. Por lo tanto, aunque se calcule la instalación de un dispositivo recuperador de energía para que funcione en un punto óptimo de eficiencia, éste no siempre va a estar trabajando en este estado, por lo que no se obtienen los resultados esperados de ahorro energético. Además de esto, se estarán introduciendo dispositivos que pueden ser causa de posibles fallos en el funcionamiento de la planta y no estarán siendo aprovechados. Debido a estos argumentos es necesario estudiar las posibilidades que ofrecen los diferentes sistemas de recuperación de energía del tipo CIP en plantas de OI accionadas con EERR, así como la configuración más adecuada para este tipo de sistemas en términos de diseño de la planta, sistemas de almacenamiento, sistemas de control y automatización, etc. Por ello se ha realizado una intensa búsqueda en la literatura sobre estudios o proyectos que combinen la desalación por OI con EERR. Existen numerosos estudios sobre sistemas de desalación por OI con EERR. Algunos de esos estudios han sido desarrollados por el ITC como 76 :  Proyecto SDAWES: analiza una planta desaladora de agua de mar de tres tipos, OI, VC y EDR mediante un parque eólico autónomo.  Proyecto AERODESA I: estudia la combinación de un aeromotor con acoplamiento mecánico a planta desaladora.  Proyecto AERODESA II: estudia la combinación de un aeromotor con acoplamiento hidráulico a planta desaladora.  Proyecto AEROGEDESA: estudia la combinación de un aerogenerador con acoplamiento eléctrico a planta desaladora.  Proyecto DESSOL: analiza un sistema de desalación con energía solar fotovoltaica.  Proyecto MORENA: analiza un sistema de desalación por OI con energía solar fotovoltaica y mediante el uso de dispositivos de recuperación de energía como la bomba Clark.  Proyecto CONTEDES: estudia la combinación de un sistema de desalación por OI con un motor diésel, que puede ser alimentado con biodiesel y la planta también dispone de dos bombas Danfoss como sistemas de recuperación. 76 Julieta C. Schallenberg , 2000, Las energías renovables en canarias: implementación, estrategias y perspectivas, consultada el 05/12/2015 en http://jrguezs.webs.ull.es/tecnologia/tema5/eneren_can.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 53  Proyecto SODAMEE (ULPGC-ITC): estudia la combinación de una pequeña planta desaladora de agua de mar por OI sin recuperación de energía accionada con energía eólica sin acumulación de energía. La mayoría de estos proyectos están enfocados a plantas desaladoras a pequeña escala en lugares aislados sin red eléctrica y con una gran fuente de energía renovable, bien eólica, solar o ambas en conjunto, pero sin el uso de recuperadores de energía. En este caso nos centraremos sólo en aquellos proyectos que han empleado sistemas de recuperación de energía basados en cámaras isobáricas o en intensificadores de presión.  Proyecto CONTEDES: El objetivo de este proyecto es abastecer de agua potable a pequeños pueblos aislados de la red eléctrica (menos de 1000 habitantes), a partir de agua salobre o salada. El proyecto consiste en una planta desaladora por OI alimentada por un generador de energía diésel (pudiendo ser biodiésel) de 16 kW y con 2 días de autonomía en continuo y dos bombas Danfoss en paralelo. La planta se encuentra montada en un contenedor de 15 m2, de fácil transporte e instalación, con alta seguridad y sencilla operación y mantenimiento. Los principales datos de operación son, capacidad de producción de 1875 l/h, conversión de un 40%, presión de trabajo de 55 bar y consumo específico de 3,2 kWh/m3. El primer prototipo de este proyecto se instaló en Alhucemas (Marruecos) en 2004 después de un terremoto que devastó la región 77 .  Estudio basado en el proyecto SDAWES : Como se comentó previamente, el proyecto SDAWES consiste en una planta de desalación de agua de mar de tres tipos, OI, VC y EDR mediante un parque eólico autónomo, sin recuperador de energía. Por lo que tras el éxito del proyecto, el ITC fue más allá y realizó un experimento basado en el proyecto SDAWES, pero incorporaron al diseño de la planta un sistema de recuperación de energía del tipo RO-KINETIC. El experimento consiste en una planta por OI accionada por un aerogenerador en aislado, con apoyo de baterías, volantes de inercia, dos generadores diésel y el correspondiente sistema de control. Para ello se evaluó el diseño más adecuado para este sistema con una producción de 1000 m3/d de agua potable. Los diseños planteados fueron dos, una planta con capacidad gradual, que consiste en dos líneas de 400 m3/d de capacidad y una línea de 200 m3/d (todas con una conversión del 35 %) capaces de operar independientemente, siendo conectadas o desconectadas dependiendo de la cantidad de energía disponible. La segunda opción consiste en una planta por OI (con una conversión del 40%), que puede trabajar dentro de un rango de consumo energético, únicamente cuando el recurso del viento es suficiente para suministrar toda la energía requerida por la planta. Todas las bombas disponen de 77 V.J. Subiela, J.A. de la Fuente, G. Piernavieja, B. Peñate, 2008, o.c ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 54 variadores de frecuencia que permiten adaptar suavemente el flujo de agua de mar a la energía eólica disponible y con respecto al recuperador de energía, se eligió el ROKINETIC porque es flexible y capaz de adaptarse rápidamente al flujo y a la conversión deseada. Los resultados demuestran que con ambos diseños, las plantas desaladoras presentaban un consumo energético medio bastante aceptable (2,78 kWh/m3 con el diseño fijo y 2,97 kWh/m3 con el diseño gradual), no obstante la planta con capacidad fija permite la producción de una mayor cantidad de agua al año (2-8%) en comparación con la planta gradual y además en los meses con menor recurso eólico también producía una mayor cantidad de agua, no obstante la planta operaba un menor número de horas al año. Sin embargo, la planta con capacidad gradual presentó un menor exceso de energía y además operaba más horas al año, afectando en menor medida a la durabilidad de las membranas. Por lo que finalmente se recomienda el diseño gradual para la optimización de una planta desaladora con EERR 78 .  Estudio basado en el proyecto DESSOL : Este estudio está basado en el proyecto DESSOL, el cual consiste de una planta de OI accionada mediante energía fotovoltaica, que produce 30 m3/d y trabaja con un factor de conversión del 36%. Consta de una bomba de alta presión de desplazamiento positivo que incrementa la presión del agua hasta 56 bar para su entrada en el bastidor. Como sistema de recuperación de energía, se emplea un ERI-PX-15 con el cual se consigue un consumo específico de 2,54 kWh/m3 y la idea de este estudio es conocer la influencia del sistema de recuperación de energía y el incremento de la energía solar recogida en el número de horas de funcionamiento diarias y la calidad del agua. La energía requerida por la planta la produce un pequeño campo fotovoltaico, compuesto por diferentes tipos de paneles con seguidores solares, cuyos fabricantes son (Lorentz, Degertracker y TRAXLE). En conjunto de potencia fotovoltaica instalada es de 5,6 Wp, con su respectivo sistema de baterías para abastecer un consumo de energía de 41 kWh en un promedio de funcionamiento de 8 h/d.  Proyecto MORENA: El proyecto Morena (módulo rural energéticamente autosuficiente), consiste en un módulo que dispone de una planta de agua de mar por OI y de un sistema híbrido de energía eólica y fotovoltaica, el cual permite suministrar agua potable a un pueblo de 185 habitantes (considerando 20 l/d por habitante). El proyecto consta de una planta desaladora de OI que produce 154 l/h de agua desalada con un factor de conversión del 18%. La energía requerida por la planta la produce un sistema híbrido compuesto por un pequeño campo fotovoltaico de 600 Wp, un aerogenerador de 890 W a 13 m/s y un banco de baterías de 868 Ah de capacidad nominal a C100. El sistema está montado en un contenedor de 15 m2 que le confiere un alto nivel de seguridad, independencia, y simplicidad de operación y mantenimiento. El contenedor está 78 Baltasar Peñate, Fernando Castellano, Alejandro Bello, Lourdes García-Rodríguez, 2010, o.c. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 55 dividido en tres zonas, una que alberga la unidad de desalación, otra que aloja el banco de baterías, y la última que contiene los paneles eléctrico y de control y adquisición de datos, y los reguladores (paneles PV y aerogenerador). Las condiciones de pozo izquierdo son, velocidad media anual del viento de 8 m/s, radiación solar horizontal de 5,5 kWh/m2/d y temperatura media de 23°C. La bomba de alta presión dispone de un VFD y proporciona agua de mar a la bomba Clark a una presión de 14 bar con un flujo nominal de 13,5 l/min y esta la impulsa hacia el bastidor a 40 bar, produciendo un consumo específico de 3,74 kWh/m3 79 .  Proyecto SODAMEE (ULPGC-ITC): Este proyecto pretende probar en condiciones reales de variabilidad el comportamiento de una pequeña planta desaladora de agua de mar por OI sin recuperación de energía accionada con energía eólica sin acumulación de energía. De los primeros test realizados se desprende que la planta se comporta adecuadamente, estableciéndose una nube de puntos de operación muy extensa en función de la energía disponible (haciéndose variar caudales de alimentación o presiones de operación, según el punto de energía disponible) obteniéndose una variabilidad imprecisa de la conversión de la planta y conductividades de agua producto en función de la misma. Esta estrategia, concluye el estudio, sería trasladable a escalas mayores, teniendo en cuenta el funcionamiento de los recuperadores de energía, con lo que se disminuirían el número de paradas 80 .  Estudio de un sistema ERI-PX en condiciones de régimen variable: Este estudio es sobre el comportamiento de un sistema de recuperación de energía en una planta de OI en condiciones de funcionamiento de régimen variable con un sistema ERI-PX. Para ello emplearon un programa de simulación denominado SIPLOI, que permite conocer el comportamiento de una membrana de ósmosis inversa sometida a condiciones de carga variable, además del caudal y la presión del flujo de la salmuera a la salida de la membrana, necesaria para determinar el diseño más apropiado del sistema de recuperación con carga variable. Por otro lado realizaron un estudio de las curvas de energía características del sistema de recuperación elegido, con la finalidad de establecer los rangos de operación admisibles para dicho sistema bajo condiciones de carga variable, facilitando la decisión a la hora de decantarse por uno u otro sistema. Los resultados demuestran que el rango de funcionamiento es 79 Vicente J. Subiela*, Juan A. de la Fuente, Gonzalo Piernavieja, Baltasar Peñate, 2008, o.c. 80 José A. Carta, Jaime González, Pedro Cabrera, Vicente J. Subiela, 2014, Preliminary experimental analysis of a small-scale prototype SWRO desalination plant, designed for continuous adjustment of its energy consumption to the widely varying power generated by a stand-alone wind turbine, Applied Energy, 137 , 222–239. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 62 9 CONCLUSIONES Los sistemas de recuperación de energía son dispositivos indispensables para conseguir una reducción de consumo de energía eléctrica de una planta desaladora por ósmosis inversa y por tanto repercuten decisivamente en una disminución en los costes de producción del m3 de agua producida. En base a este estudio de campo realizado en plantas desaladoras por IO de mediana y gran capacidad en operación en Canarias, se deduce que el sistema ERI-PX es el más idóneo por sus numerosas ventajas frente a los demás sistemas de cámaras isobáricas, de hecho en la mayoría de las plantas visitadas ya disponían de éste sistema. Sin embargo en los casos en que el agua de alimentación no sea de buena calidad, como puede ocurrir en una toma abierta, el diseño del ERI-PX presenta un peor comportamiento, lo que conlleva incrementar los costes en el pretratamiento. En este sentido los demás sistemas basados en cámaras isobáricas de desplazamiento positivo son más tolerantes. Por otro lado, con respecto a la tecnología de desalación por OI con EERR en aislado se la presupone como la solución a la dependencia de los combustibles fósiles ocasionando un menor impacto ambiental por una reducción de emisiones de CO2 y permitiendo establecer un sistema energético más sostenible. Sin embargo, es complicado introducir la desalación con EERR en el mercado del abastecimiento de agua, debido a la variabilidad energética que presentan las energías renovables y al elevado coste de inversión lo que conlleva que el coste de producir un metro cúbico de agua sea, actualmente, superior al coste del agua producida en plantas desaladoras convencionales conectadas a la red eléctrica (generalmente inferior a 1 €/m3). Sin embargo, la utilización de sistemas de recuperación de energía del tipo CIP son condición indispensable para lograr la mayor eficiencia energética en el proceso de desalación y permitir obtener un consumo específico muy bajo. De esta forma se obtendría la mayor eficiencia del recurso renovable puesto a disposición y por lo tanto un menor coste del agua desalada por metro cúbico. Sin embargo la incorporación de los sistemas de recuperación de energía del tipo CIP presenta una problemática y es que cuando se decide instalar un recuperador de energía, lo que se determina es su punto óptimo de funcionamiento en la instalación. Esto es posible, gracias a que la planta está funcionando en todo momento en un régimen estable de energía. Sin embargo, cuando hablamos de plantas de OI que dependen exclusivamente de la energía producida por un sistema de EERR, el planteamiento cambia. Debido a que este tipo de energías es fluctuante y depende de una serie de factores medioambientales totalmente ajenos al control humano y en consecuencia no se puede asegurar que la generación de energía sea siempre constante. Por lo tanto, aunque se calcule la instalación de un dispositivo recuperador de energía para que funcione en un punto óptimo de eficiencia, éste no siempre va a estar trabajando en este estado, por lo que no se obtienen los resultados esperados de ahorro energético. Además de esto, se estarán introduciendo dispositivos que ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 63 pueden ser causa de posibles fallos en el funcionamiento de la planta y no estarán siendo aprovechados. Debido a estos argumentos se ha estudiado las posibilidades que ofrecen los diferentes sistemas de recuperación de energía (basados en cámaras isobáricas) en plantas de OI accionadas con EERR, así como la configuración más adecuada para este tipo de sistemas en términos de diseño de la planta, sistemas de almacenamiento, sistemas de control y automatización, etc. En plantas desaladoras de mediana y gran capacidad (> 1000 m3/d) conectadas a un sistema con EERR en régimen variable se determina que debe constar de un sistema de almacenamiento, un sistema de control y monitorización y/o un sistema de gestión de carga. La justificación se basa en que con estas medidas se podrían emplear los diferentes dispositivos actualmente disponibles en el mercado, además de que las membranas de OI no sufrirían los fenómenos de arranque y parada continuos, manteniendo su vida útil establecida por el fabricante. Los recuperadores ERI-PX, DWEER y el KSB podrían conseguir un régimen de operación estable que permitiría a dichos dispositivos trabajar en puntos cercanos al óptimo. De tal modo que se obtendrían los consumos específicos esperados y por lo tanto se podría amortizar el coste de inversión inicial de la planta desaladora. Se dispone de poca información relativa a la operación en régimen variable de plantas desaladoras, lo que indica la necesidad de una mayor investigación en este campo y abrir nuevas líneas de investigación para conseguir superar esta barrera de conocimiento y así poder introducir de forma eficiente las EERR a la desalación por OI. Las líneas de investigación que se proponen reforzar o abrir son las siguientes: - El diseño de nuevos dispositivos de recuperación de energía especialmente pensados para plantas de pequeña escala. - La optimización de los actuales sistemas de recuperación de energía, para que puedan ser operados en régimen variable (plantas desaladoras de mediana y gran capacidad). - El diseño de nuevos dispositivos de recuperación que se adapten a las condiciones de operación variable al usar EERR. - Ensayos experimentales y proyectos demostrativos en plantas desaladoras por OI con sistemas de recuperación del tipo CIP (pequeña, mediana y gran capacidad). - Diseño de bombas de desplazamiento positivo de mayor capacidad, ya que se adaptarían bien a las condiciones de operación variable. - Herramientas de predicción eólica y solar, adaptadas a plantas desaladoras en funcionamiento con EERR. - Estudios económicos de sistemas de desalación de gran capacidad energéticamente mixtos (conectados a red y con energía eólica de forma simultánea) – Evaluación de la capacidad óptima de almacenamiento de energía. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 64 AGRADECIMIENTOS En primer lugar me gustaría expresar mi agradecimiento a mis tutores Felipe Díaz Reyes y Baltasar Peñate Suárez, por haber confiado en mí para realización de este trabajo final de máster y por haberme brindado su apoyo. En cuanto en mi estancia en el Instituto Tecnológico de Canarias, quisiera mencionar también a Juan Antonio de la Fuente Bencomo y Gustavo Santana los cuales también han colaborado en la realización de este trabajo y me han ofrecido su ayuda en todo momento. Gracias también a todos los gestores, explotares y operarios de todas las plantas desaladoras visitadas: Federico León, Andrés Rodríguez, Juan José Rodríguez González, Carmelo Santana, Obed Rodríguez, Gabriel Gómez, Pedro Curbelo, Luis Alberto León Ramos, Juan Parra y José Manual; por su predisposición a ayudarme en todo y por permitirme visitar las instalaciones personalmente. Me llevo una grata y enriquecedora experiencia de todas y cada una de las visitas realizadas. Por último también quisiera agradecer al apoyo incondicional de mi madre, familiares y amigos, porque siempre han confiado en mis posibilidades. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 65 BIBLIOGRAFÍA  Akili D. Khawajia, Ibrahim K. Kutubkhanaha, Jong-Mihn Wieb, 2007, Advances in seawater desalination technologies, Desalination 221, 47–69.  Al-Karaghouli A., Kazmerski L.L. (2013). Energy consumption and water production cost of conventional and renewable-energy-powered desalination processes. Renewable Sustainable Energy, 24, 343–356.  Beat Schneider, 2005, Selection, operation and control of a work exchanger energy recovery system based on the Singapore Project, Desalination, 184, 197–210,  Bross Stephan, Wolfgang Kochanowski, 2006, SWRO core hydraulic system: Extension of the SalTec DT to higher flows and lower energy consumption, Desalination, 203, 160–167.  Carrillo González Camilo José, 2001, Tesis doctoral “Análisis y simulación de sistemas eólicos aislados”. Universidad de Vigo, consultada el 15/12/2015 en : http://carrillo.webs.uvigo.es/publicaciones/Tesis.pdf  Carta José A., Jaime González, Pedro Cabrera, Vicente J. Subiela, 2014, Preliminary experimental analysis of a small-scale prototype SWRO desalination plant, designed for continuous adjustment of its energy consumption to the widely varying power generated by a stand-alone wind turbine, Applied Energy, 137 , 222–239.  Consejería de empleo, Industria y Comercio, Gobierno de Canarias, 2011, Anuario energético de Canarias, consultado el 07/12/2015 en http://www.gobcan.es/ceic/energia/publicaciones/Anuario2011.pdf  Danfoss RO-Boost, consultada el04/12/2015 en file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/DATA%20SHEET-INSTRUCTION%20- %20Danfoss.pdf  Danfoss, 2014, Energy recovery just got simple, consultada el 25/10/2015 en http://ro-solutions.danfoss.com/media/1138/521b1106_energy-recovery-just-gotsimple.pdf  Danfoss, consultada el 04/12/2015 en http://www.danfoss.com/NR/rdonlyres/C290C7DF-5058-44DE-BEB97C9492577CDC/0/521B1216_FichaT%C3%A9cnica_BombadeAguaMarinaconRecupe raci%C3%B3ndeEnerg%C3%ADaSWPE_ES_A4.pdf  Danfoss, consultada el 04/12/2015 en: http://highpressurepumps.danfoss.com/products/energy-recovery-devices/isave-erd/  Data sheet, Energy Recovery Device iSave 21-40, Consultada el 03/12/2015 en: file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/Data%20sheet%20iSave%2021-40.pdf ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 66  Energy Recovery Inc, 2011, Highly Efficient Energy Recovery Devices , consultada en 25/10/2015 en http://www.energyrecovery.com/wpcontent/uploads/2014/12/White-PaperHigh-Efficiency-ERD.pdf  Energy Recovery Inc, consultada el 03/12/2015 en file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/80019-01-8%2065%20Series%20Manual.pdf  Enery Recovery Pressure Exchanger, consultada el 04/12/2015 en: file:///C:/Users/Sigrid/Downloads/ERI_Product_Catalog_WEB3_01%20(2).pdf  Flowserve, consultada el 18/12/15 en: http://www.flowserve.com/es_ES/Products/Energy-Recovery-Devices/WorkExchangers  Flowserve, consultada el 25/11/2015 en http://www.flowserve.com/files/Files/Literature/ProductLiterature/Pumps/fpd-18s.pdf  Forstmeiera Markus, Fredrik Mannerheima, Fernando D’Amatob, Minesh Shahb, Yan Liub, Michael Baldeab, Albert Stella, 2006, Feasibility study on wind-powered desalination, Desalination, 203, 463–470.  García Latorre Francisco Javier, 2012, Análisis y simulación de la tecnología de ósmosis inversa con fuentes energéticas no convencionales, Universidad de las Palmas de Gran Canaria, consultada el 07/12/2015 en http://acceda.ulpgc.es/bitstream/10553/9742/4/0675367_00000_0000.pdf  Gleick, P.H., 2006. The World’s Water 2006–2007, The Biennial Report on Freshwater Resources. Island Press, Chicago.  Gobierno de Canarias, 2015, Plan de Ecogestión en la producción y distribución de agua de Canarias, consultada el 25/10/2015 en : http://oic.itccanarias.org/files/PLAN_ECOGESTIoN_DEL_AGUA.pdf  Henthorne, L., 2003. Desalination today. Southwest Hydrology, 12–13.  Ian B. Cameron, Rodney B. Clemente, 2007, SWRO with ERI’s PX Pressure Exchanger device — a global survey, Desalination, 221,136–142.  ISOBARIX, consultada el 04/12/2015 en http://www.isobarix.com/products  Jiaxi Sun, Wang Yue, Xu Shichang, Wang Shichang, 2008, Energy Recovery Device with a Fluid Switcher for Seawater Reverse Osmosis System, Chinese Journal of Chemical Engineering, 16, 329-332.  Kah Peng Lee, Tom C. Arnot, Davide Mattia, 2010, A review of reverse ósmosis membrane materials for desalination—Development to date and future potential, Journal of Membrane Science 370, 1–22. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 67  Kay Paulsen, Frank Hensel, Introduction of a new Energy Recovery System— optimized for the combination with renewable energy, 2005, Desalination, 184, 211–215.  Lauren F. Greenleea, Desmond F. Lawlerb, Benny D. Freemana, Benoit Marrotc, Philippe Moulinc, 2009, Reverse ósmosis desalination: Water sources, technology, and today’s challenges, Water Research, 43, 2317 – 2348.  Loeb, S., Sourirajan, S., 1963. Seawater dimineralization by means of an osmotic membrane. Advances in Chemistry Series 38, 117–132.  Mageed Jean Guirguis, 2011, Energy Recovery Devices in Seawater Reverse Osmosis Desalination Plants with Emphasis on Efficiency and Economical Analysis of Isobaric versus Centrifugal Devices, consultada el 18/12/2015 en : http://scholarcommons.usf.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=4330&context=etd  Manth Thomas, Michael Gabor, Eli Oklejas, 2003, Minimizing RO energy consumption under variable conditions of operation, Desalination, 157, 9-21.  Nauti Expo, consultada el 25/10/2015 en http://www.nauticexpo.es/prod/spectra/product-22056-204777.html  Nidal Hilal, 2012, The Internacional of de Science and Technology of desalting and water purification, Desalination, 285,ii.  Nieves Cifuentes, consultada el 26/11/2015 en: http://api.eoi.es/api_v1_dev.php/fedora/asset/eoi:45515/componente45513.pdf  OSMOREC Innovative Reverse Ósmosis Energy Recovery Technology, consultada el 20/10/2015 en http://osmorec.com/product/technology  Papapetrou Michael , Marcel Wieghaus , Charlotte Biercamp, 2010, Roadmap for the development of desalination powered by renewable energy, consultada el 07/12/2015 en : http://www.prodesproject.org/fileadmin/Files/ProDes_Road_map_on_line_version.pdf  Peñate Suarez B., J.A. de la Fuente a, M. Barreto, 2009, Operation of the RO Kinetic energy recovery system: Description and real experiences, Desalination, 252, 179– 185.  Peñate Baltasar, Fernando Castellano, Alejandro Bello, Lourdes García-Rodríguez, 2010, Assessment of a stand-alone gradual capacity reverse osmosis desalination plant to adapt to wind power availability: A case study, Energy, 36, 4372-4384.  Peñate Baltasar, Lourdes García-Rodríguez, 2011, Current trends and future prospects in the design of seawater reverse ósmosis desalination technology, Desalination, 284, 1–8. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 68  Peñate Suarez B., Fuente-Bencomo J.A. (2009). Proyecto tecnológico Recudesal. (p. 8). Las Palmas de Gran Canaria: Instituto Tecnológico de Canarias, S.A.  Peñate Suarez B., Lourdes García-Rodríguez, 2010, Energy optimisation of existing SWRO (seawater reverse ósmosis) plants with ERT (energy recovery turbines): Technical and thermoeconomic assessment, Energy, 36, 613-626.  Salino Pressure Center, consultada el 04/12/2015 en: http://www.ksb.com/salinoen/  SalTec DT, 2006, consultada el 18/12/2015 en : http://www.tulumbapompa.com.tr/KSB_Urun_Dokuman/SaltecDT.pdf  Schallenberg Julieta , 2000, Las energías renovables en canarias: implementación, estrategias y perspectivas, consultada el 05/12/2015 en http://jrguezs.webs.ull.es/tecnologia/tema5/eneren_can.pdf  Schallenberg-Rodríguez Julieta, José Miguel Veza, Ana Blanco-Marigorta, 2014, Energy efficiency and desalination in the Canary Islands, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 40,741–748.  Segura Acosta Lidia y Ignacio de la Nuez Pestana, 2008, Estudio del comportamiento de un sistema de recuperación de energía en una planta de ósmosis inversa en condiciones de funcionamiento de régimen variable, fundamentado en el empleo de un sistema PX, Universidad de las Palmas de Gran Canaria, consultada el 04/12/2015 en : http://acceda.ulpgc.es/bitstream/10553/6636/1/0231633_00031_0001.pdf  Smart Energy (Energy-Efficient Flow Solutions by Design) consultada el 27/11/2015 en http://www.blackmersmartenergy.com/comparativedata/centrifugal-pumps-vspositive-displacement-pumps.html  Stover Richard L. Stover, 2004, Development of a fourth generation energy recovery device. A 'CTO's Notebook', Desalination, 165, 313-321.  Stover Richard L. Stover, 2006, Seawater reverse osmosis with isobaric energy recovery devices, Desalination, 203, 168.  Subiela V.J. Subiela, J.A. de la Fuente, G. Piernavieja, B. Peñate, 2008, Canary Islands Institute of Technology (ITC) experiences in desalination with renewable energies, Desalination and water treatment ,7 , 220–235.  Valbjørn, 2008, ERD for small SWRO plants, Desalination, 248, 636–641A.  Van der Bruggen, B., Vandecasteele, C., 2002. Distillation vs. membrane filtration: overview of process evolutions in seawater desalination. Desalination 143, 207– 218. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 69  Veza J.M. (2002). Introducción a la Desalación del Aguas (p. 343). Las Palmas de Gran Canaria: Servicio de Publicaciones y Producción Documental de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 70 ANEXO I: Cálculos. Los cálculos realizados en este trabajo son los correspondientes al diagrama Sankey para poder analizar la evolución del consumo específico en la planta desaladora (n02, Anexo II) sin ningún sistema de recuperación, con una turbina Pelton y con un sistema de cámara isobárica.  Planta desaladora sin recuperador de energía. Tabla 13: Datos de una planta sin recuperador de energía (Elaboración propia). Parámetros Abreviaturas Datos Caudal de alimentación Qalim 594 m3/h Caudal de producto Qprod 259 m3/h Caudal de salmuera Qsal 334 m3/h Conversión % 43% Rendimiento motor ƞmotor 95% Rendimiento de la bomba de alta presión ȠBAP 81,7% Densidad media de agua de mar 𝜌am 1025 kg/m3 Densidad media de salmuera 𝜌sal 1030 kg/m3 Densidad agua producto 𝜌prod 1000 kg/m3 Presión osmótica π 27,91 bar Presión alimentación palim 64,9 bar Presión salmuera psal 63,5 bar Gravedad g 10 m/s2 Modelo elemento de membrana SW30HR-380 Número de tubos de presión 72 Número de elementos por tubo de presión 7 Número de etapas y pasos 1 Potencia P 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛=𝑄𝑎𝑙𝑖𝑚 × 𝑝𝑎𝑙𝑖𝑚 × 𝜌𝐴𝑀 ×𝑔 =594𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 × 64,9 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1025 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2 =1119,57 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛=𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑 × 𝜋 × 𝜌𝑝𝑟𝑜𝑑 ×𝑔 = 259𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 ×27,91 bar× 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1000 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2 =204,81 𝑘𝑊 ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 71 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑚𝑢𝑒𝑟𝑎=𝑄𝑠𝑎𝑙 × 𝑝𝑠𝑎𝑙 × 𝜌𝑆𝐴𝐿 ×𝑔 =334𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 × 63,5 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1030 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2 =618,95 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎𝑠=𝑄𝑠𝑎𝑙 × (𝑝𝑎𝑙𝑖𝑚 −𝑝𝑠𝑎𝑙) =334𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 ×(64,9 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 ×1025 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2 −63,5 bar× 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1030 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2)=10,58 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎𝑠= 𝑃𝑎𝑙𝑖𝑚 −𝑃𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎 −𝑃𝑠𝑎𝑙 −𝑃𝑝𝑟𝑜𝑑 =1119,57−10,58−618,95 − 204,81 =285,23 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛=𝑄𝑎𝑙𝑖𝑚 ×𝑝𝑎𝑙𝑖𝑚 × 𝜌𝑎𝑚 ×𝑔× 1 Ƞ𝐵𝐴𝑃 =594𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 ×64,9 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1025 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2×1 0,817 =1370,35 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛=𝑃𝐵𝐴𝑃 ×(1−Ƞ𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟) =1370,35×(1−0,817)=250,77 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 =𝑄𝑎𝑙𝑖𝑚 ×𝑝𝑎𝑙𝑖𝑚 × 𝜌𝑎𝑚 ×𝑔× 1 Ƞ𝐵𝐴𝑃 ×1 Ƞ𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = =594𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 ×64,9 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1025 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2×1 0,817 ×1 0,95=1442,47 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 =𝑃𝐵𝐴𝑃 ×(1−Ƞ𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟) =1442,47×(1−0,95)=72,12 𝑘𝑊 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒕𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝑩𝑨𝑷=𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒓𝒆𝒒𝒖𝒆𝒓𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒍𝒊𝒛𝒂𝒓 𝒍𝒂 𝑶𝑰 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜=𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑂𝐼 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 =1442,47 𝑘𝑊 259 𝑚3ℎ ⁄ =5,57 𝑘𝑊ℎ𝑚3 ⁄ ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 78 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑚𝑢𝑒𝑟𝑎 =𝑄𝑠𝑎𝑙 × 𝑝𝑠𝑎𝑙 × 𝜌𝑆𝐴𝐿 ×𝑔 =335𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 × 54,38 bar× 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1030 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2 =531,64 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎𝑠 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎𝑠=𝑄𝑠𝑎𝑙 × (𝑝𝑎𝑙𝑖𝑚 −𝑝𝑠𝑎𝑙) =335𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 ×(55,62 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 ×1025 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2−54,38 bar× 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1030 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2)=9,48 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎𝑠= 𝑃𝑎𝑙𝑖𝑚 −𝑃𝑝é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚𝑒𝑚𝑏𝑟𝑎𝑛𝑎 −𝑃𝑠𝑎𝑙 −𝑃𝑝𝑟𝑜𝑑 =959,49−9,48−531,64−204,81=213,56 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑟 𝑝𝑜𝑟 el 𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋 =𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑎𝑙𝑚𝑢𝑒𝑟𝑎× (Ƞ𝐶𝐼𝑃) =531,64× 0,963=511,97 kW 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋 =𝑃𝑠𝑎𝑙𝑚𝑢𝑒𝑟𝑎 × (1−Ƞ𝐶𝐼𝑃)=531,64×(1−0,963) =19,67 kW 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑟 𝑝𝑜𝑟 el 𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋 =𝑝𝑠𝑎𝑙 −∆𝑝=54,38 𝑏𝑎𝑟 − 1 𝑏𝑎𝑟 =53,38 𝑏𝑎𝑟 𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑎 𝑎𝑢𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑟 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟= 𝑝𝑎𝑙𝑖𝑚 −𝑝𝐶𝐼𝑃 =55,62−53,38=2,24 𝑏𝑎𝑟 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑟 𝑝𝑜𝑟 el 𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋 =𝑄𝑠𝑎𝑙 +(𝑄𝑠𝑎𝑙 ×𝑀)−(𝑄𝑠𝑎𝑙 ×𝐹)= =335𝑚3 ℎ+ ( 335𝑚3 ℎ×0,06) − ( 335𝑚3 ℎ×0,02)=348,40 𝑚3 ℎ 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑎𝑙𝑐𝑎𝑛𝑧𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝐵𝐴𝑃 =𝑄𝑠𝑎𝑙 ×𝑝𝑠𝑎𝑙 × 𝜌𝑠𝑎𝑙 ×𝑔× 1 ȠBB ×1 Ƞmotor BB =348,40𝑚3 ℎ× 1ℎ 3600 𝑠𝑒𝑔 ×2,24 bar × 10,2 𝑚𝑐𝑎 1 𝑏𝑎𝑟 × 1025 𝑘𝑔 𝑚3 × 10 m 𝑠2 ×1 0,95×1 0,76=31,39 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟=𝑃𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝐶𝐼𝑃 −𝑃𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟 =511,97−31,39 =480,58 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟=𝑃 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐵𝐵 × (1−Ƞmotor BB) =480,58×(1−0,95)=24,03 𝑘𝑊 ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 79 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟=𝑃𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐵𝐵 ×Ƞmotor BB =480,58×0,95=456,55 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑏𝑜𝑜𝑠𝑡𝑒𝑟=𝑃 𝐵𝐵 ×(1−ȠBB)=456,55×(1−0,76) =109,57 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎= 𝑃𝐵𝐵 ×ȠBB =456,55×0,76=346,98 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛=(𝑃 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 − 𝑃 𝑟𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎)× 1 ȠBAP =(959,49−346,98)× 1 0,817=749,71 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛=𝑃 𝐵𝐴𝑃 ×(1−ȠBAP) =749,71×(1−0,817)=137,20 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛=𝑃 𝐵𝐴𝑃 ×1 Ƞmotor BAP =749,71× 1 0,95 =789,17 𝑘𝑊 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑡𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 =𝑃 𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 𝐵𝐴𝑃 ×(1−Ƞmotor BAP)=789,17×(1−0,95)=39,46 𝑘𝑊 𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒅𝒆𝒍 𝒎𝒐𝒕𝒐𝒓 𝒅𝒆 𝑩𝑨𝑷=𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 𝒓𝒆𝒒𝒖𝒆𝒓𝒊𝒅𝒂 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒍𝒊𝒛𝒂𝒓 𝒍𝒂 𝑶𝑰 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜=𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟 𝑙𝑎 𝑂𝐼 𝑄𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 =789,17 𝑘𝑊 259 𝑚3ℎ ⁄ =3,05 𝑘𝑊ℎ𝑚3 ⁄ 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑚𝑢𝑒𝑟𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 𝑖𝑠𝑜𝑏á𝑟𝑖𝑐𝑎 (𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋𝑄300) =300𝑔𝑝𝑚× 1 𝑚3ℎ ⁄ 4,4 𝑔𝑝𝑚 =68,18 𝑚3 ℎ 𝐶á𝑚𝑎𝑟𝑎𝑠 𝑖𝑠ó𝑏𝑎𝑟𝑖𝑐𝑎𝑠 𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 (𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋𝑄300) = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝐴𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑎𝑟+𝑀𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎−𝐹𝑢𝑔𝑎 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑚𝑢𝑒𝑟𝑎 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑖𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐á𝑚𝑎𝑟𝑎 𝑖𝑠𝑜𝑏á𝑟𝑖𝑐𝑎= =348,40 68,18 =5 𝐸𝑅𝐼‐𝑃𝑋𝑄300 Para obtener todos los datos recolectados en unidades de consumo específico (kWh/m3), se debe dividir la potencia entre el caudal de producto. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 80 ANEXO II: Entrevistas realizadas. Las plantas visitadas se nombran numéricamente debido a la política de privacidad de las empresas. TOMA DE DATOS Planta: 1 Emplazamiento: Gran Canaria Fecha:24/07/2015 Parámetros Datos en planta actuales Recuperador de energía utilizado en la planta ERI-PX 90S ¡Save ERDs 21 Año de puesta marcha 2003 2010 Capacidad de Producción (m3/d) 400 400 Días funcionamiento al año % 80 81 Caudal Producto (m3/h) 16,67 16,67 Factor Conversión (%) 38 40 Conductividad de Producto (µS/cm) 500 360 Consumo específico kWh/m3 2,1 2,1 Observaciones - Esta planta no ha funcionado nunca sin recuperador de energía. Comenzó con un sistema ERI-PX y luego se cambiaron por iSave. - El agua producto se utiliza tanto para consumo como demás usos del Artillero. - La planta trabaja 24 horas al día excepto cuando el agua producto alcanza el nivel máximo (medido por una boya muelle), en cuyo caso la planta se para automáticamente. - Presenta un consumo específico de 3 kWh/m3 si tenemos en cuenta la bomba de pozo, la bomba dosificadora de antiincrustante, 2 bombas dosificadoras de productos químicos para el postratamiento y una bomba de recirculación. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 81 BOMBA ALTA PRESIÓN BAP Marca /Modelo 2 Bombas de alta presión marca CAT de pistones, modelo 2541 que aportan 55 bar para el proceso de ósmosis, aunque la presión máxima que puede aportar es de 85 bar. 2 Bombas de alta presión marca CAT de pistones, modelo 2541 (las mismas que se utilizaban con los sistemas ERI-PX). Estas trabajan a 55 bar para el proceso de OI, pero pueden alcanzar una presión máxima de 85 bar. Potencia (kW)/ Consumo eléctrico (kWh) 18,5/12 18,5/12 Mantenimiento El mantenimiento se realiza cada cierto tiempo como ponerle aceite una vez al mes, cambio de válvulas cada 36 meses, cambio de retenes cada 3-6 meses etc. El mantenimiento se realiza cada cierto tiempo como ponerle aceite una vez al mes, cambio de válvulas cada 3-6 meses, cambio de retenes cada 3-6 meses etc. Complejidad de la operación/ Averías No presenta complejidad en la operación ya que las bombas disponen de variadores de frecuencia. Averías por desgaste del cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos. No presenta complejidad en la operación. Las bombas disponen de variadores de frecuencia. Averías por desgaste del cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos. Servicio técnico (buena respuesta ante repuestos o paradas). Tienen un buen servicio técnico, siempre tratan con los mismos proveedores y también disponen de repuestos. El tiempo de espera de repuestos es de 24 horas. En el caso de que una de las bombas de alta presión falle, disponen de otra para suplir las necesidades de agua. Tienen un buen servicio técnico, siempre tratan con los mismos proveedores desde hace tiempo y también disponen de repuestos. El tiempo de espera de repuestos es de 24 horas. En el caso de que una de las bombas de alta presión falle, disponen de otra para suplir las necesidades de agua. Estado Actual / Fotos ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 82 BOMBA BOOSTER Marca/Modelo Grundfos BM 304 R Viene incorporada en el iSave ERDs 21 Potencia (kW)/ Consumo eléctrico (kWh) 5,5/5,5 Mantenimiento Reposición de aceite, engrase motor, cambio de retenes, cambio de juntas tóricas etc. Reposición de aceite, cambio de retenes, cambio de juntas tóricas etc. Complejidad de la operación /Averías Bastante, dio varios problemas como derivación por corrosión, estriado de los ejes. Problemas en el rotor de la bomba booster, cambiándose de uno de 4 a 6 pulgadas, también se produjo un cambio en el eje mayor y un cambio a aletas más gruesas. No ha presentado problemas o averías Servicio técnico Servicio técnico bueno y bastante rápido. No ha hecho falta usarlo RECUPERADOR DE ENERGÍA Marca /Modelo 2 x ERI PX 90S ¡Save ERDs 21 Potencia (kW) / Consumo (kWh) 5,5/ 5,5 5,5/ 5,5 Mantenimiento Ningún mantenimiento llevado a cabo desde su instalación. Cambio o reposición de aceite, cambio de retenes, junta tórica, sellos y engrasado motor. Complejidad de la operación / Averías No presenta complejidad de la operación pero dio problemas de mezcla, para contrarrestarlo le introdujo un mayor caudal de agua de alimentación a baja presión, aunque al ser la bomba de alta de desplazamiento positivo siempre aportará la presión necesaria, en este caso 55 bar, aunque como consecuencia aumentará el consumo de la bomba. En los 5 años de funcionamiento no ha tenido problemas con el dispositivo. Servicio técnico No le hizo falta solicitar repuestos y además disponen de repuestos. No le ha hecho falta solicitar repuestos. Estado Actual / Fotos Recuperador de energía ¡Save ERDs 21 ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 83 MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA Marca /Modelo Hidranautic SWC 4 + LD Hidranautic SWC 4 + LD Fecha Instalación En 2003. En 2008 se cambiaron las membranas colocadas en la última posición (con mayor colmatación debido a la salmuera) y el último cambio fue en 2012. Tubos OI. Configuración ¿Hibridación? No hibridación. Configuración de 7 x 5, es decir 7 membranas (de 8 pulgadas) en cada tubo de presión (marca SMO 254) para un total de 5 tubos de presión. No hibridación. Configuración de 7 x 4, es decir 7 membranas (de 8 pulgadas) en cada tubo de presión (marca SMO 254) para un total de 4 tubos de presión. Existe un tubo de presión sin funcionar debido a que la demanda no lo requiere. Estado Actual / Fotos ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 84 INFORMACIÓN GENERAL Históricos de averías/paradas no programadas y duración de tiempo en parada. Recuperador de energía ERI-PX 90S - Corrosión de la bomba de captación hasta llegar a romperla, porque le quitaron el ánodo de sacrificio o la protección catódica que impiden la corrosión galvánica. Colocaron varias bombas de captación, la primera le duró 6 años, la segunda 1 año, las demás meses hasta que se dieron cuenta, por lo que tras analizar varias veces que ocurría se dieron cuenta del problema. Cada vez que analizaban la bomba paraban la planta. - Parada debida a fallo en la bomba de alta por desgaste, rotura, al ponerle aceite etc, el tiempo de parada depende del tiempo en que se tarde en solventar el problema, generalmente dura poco tiempo, un par de días ya que deben cumplir con la producción. - Paradas debido también a fallos en la instrumentación por corrosión mayoritariamente. Recuperador de energía iSave ERDs 21 - Paradas por corte de luz, ya que no tienen un grupo electrógeno para abastecer energía en esos casos. El tiempo de parada son aproximadamente 2-3 horas. - Paradas debido a un fallo en el variador de frecuencia de arranque ya que había un fallo y tuvo que cambiar el tiempo de respuesta. La parada se dio 6 veces en el actual año. El pasado hubo un mayor número de paradas casi el triple por esta causa. - Paradas debido también a fallos en la instrumentación por corrosión mayoritariamente la última fue debido a una picada de 0,5 pulgadas en una válvula Históricos de paradas programadas (mantenimiento preventivo y correctivo) - El mantenimiento preventivo se realiza todos los días para asegurar el buen funcionamiento de la planta, para ello revisa y repara los equipos que presenten problemas, por ejemplo revisar paletas, cierre mecánico, junta tórica, acoplamiento de la bomba etc. - El mantenimiento correctivo lo realiza cada vez que sea necesario aunque el tiempo estimado para llevarlo a cabo es cada mes. Por ejemplo cada 3-6 meses cambio de retenes, juntas tóricas, cierre mecánico etc. - El mantenimiento preventivo se realiza todos los días para asegurar el buen funcionamiento de la planta, para ello revisa y repara los equipos que presenten problemas, por ejemplo revisar paletas, cierre mecánico, junta tórica, acoplamiento de la bomba etc. - El mantenimiento correctivo lo realiza cada vez que sea necesario aunque el tiempo estimado para llevarlo a cabo es cada mes. Por ejemplo cada 3-6 meses cambio de retenes, juntas tóricas, cierre mecánico etc. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 85 Protocolo de arranques y paradas programadas. - El protocolo de parada de la planta es automático, depende del nivel del agua producto alcanzado en el depósito. Para ello se utiliza una boya muelle. - El protocolo de arranque de la planta es gracias a un equipo autómata que contiene un variador de frecuencia con una capacidad de respuesta de 30 segundos. - El protocolo de parada es automático, depende del nivel del agua producto alcanzado en el depósito. Para ello se utiliza una boya muelle. - El protocolo de arranque de la planta es gracias a un equipo autómata que contiene un variador de frecuencia con una capacidad de respuesta de 30 segundos. Evolución de los consumos específicos. Cuando se instaló el recuperador de energía ERI PX 90S en 2003 las membranas eran nuevas, por lo que se llegó a alcanzar un 2 kWh/m3 de consumo específico (línea de alta presión), luego con el tiempo aumento hasta 2,1 kWh/m3. Cuando se instaló el recuperador de energía ¡Save en 2010 ( gentileza de la empresa Danfoss), las membranas estaban recién cambiadas (2008), por lo que se llegó a alcanzar un 1,95 kWh/m3 de consumo específico (línea de alta presión), luego con el tiempo aumento hasta 1,98 y actualmente el consumo específico es de 2,1 kWh/m3. Fotos de la planta Tanque de arena Filtros de cartucho especiales y pretratamiento (antiincrustante) Controlador del ¡Save 21 Controladores bombas de alta presión ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 86 Vista de la planta (tamaño contenedor) Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, R-O kinetic, Peltón, ¡Save, Salino pressure center, Aqualyng, Dweer Calder, Osmorec, SWPE Danfoss APP/APM y Turbocharger. Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. El ERI PX en primero lugar (2003) y luego se implantó el ¡Save 21 en (2010). Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. El ¡Save , porque facilita la operación ya que no hay tantas tuberías, válvulas, caudalímetro de alta presión etc. Es compacto, ocupa poco espacio y es poco ruidoso. Sin embargo la bomba booster del ERI PX dio mucho problema. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor mantenimiento, menos averías, ciclos de vida, etc. (Opinión personal). El ¡Save hasta el momento no le ha dado problema, no ha tenido que hacerle mantenimiento ni nada y al ERI PX tampoco, el equipo que más problema le dio fue la bomba booster. Con respecto a consumo específico con ambos recuperadores se puede conseguir un 2,1 kWh/m3 pero con el ¡Save te ahorras espacio al ser mucho más compacto y es cómodo realizarle mantenimiento porque el despiece del equipo es bastante accesible. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 87 Tipos de recuperadores de energía son más costosos, rentables, y los tiempos de amortización que conllevan. El coste de un ERI PX es de aproximadamente 16000 € modelo ¡Save 21 y 31000€ modelo ¡Save 40 , sin embargo un ERI de 750 m3/d puede costar 32000€ y aparte debes tener en cuenta la bomba booster marca Grundfos que puede costar 20000€. Aunque si compras la bomba booster a la marca ERI puedes conseguir ambos equipos por 30000€ (descuento). No obstante en el caso del ERI PX también tienes que tener en cuenta el montaje, tuberías, mantenimiento, válvulas etc. Por lo que como conclusión es más rentable un ¡Save. En el caso en que se instale un recuperador de energía en una planta desaladora que trabajaba sin ningún recuperador previamente, la amortización es a corto plazo debido a que el ahorro energético es considerable. Sin embargo si se realiza un retrofitting a dicha planta desaladora, es decir previamente la planta trabajaba con un sistema de recuperación y se le cambia el sistema de recuperación por otro que te permite conseguir un mayor ahorro energético, la amortización es a corto-medio plazo (entre 3-5 años). Este corto-medio plazo también es debido a que normalmente la instalación inicial va con la desaladora. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 94 Módulo 2500 Planta IV, línea 3-4 (ampliación). INFORMACIÓN GENERAL Históricos de averías/paradas no programadas y duración de tiempo en parada. Avería en aros rozantes de los impulsores debido a la calidad del material. La avería duro 24 horas aproximadamente. Avería debido a la subida de temperatura en un rodamiento. La sustitución se dio aproximadamente 12 horas. Avería por corrosión en algunos puntos. Duración de la parada 12 horas aproximadamente. Históricos de paradas programadas (mantenimiento preventivo y correctivo) Generalmente se realizaba un mantenimiento preventivo en verano y después de verano (en Octubre aproximadamente). Aunque también se realiza en función de si ven algún problema en la planta. El mantenimiento correctivo lo realizan cada vez que sea necesario, en función de la línea en la que se diera el problema. Protocolo de arranques y paradas programadas. Las plantas con turbinas Francis no tienen variadores de frecuencia por lo que el protocolo de arranque y parada de las turbinas es mediante una secuencia de arranque. En el caso de las plantas más nuevas con sistemas Eris, si tienen variadores de frecuencia. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 95 Evolución de los consumos específicos. El aumento de los consumos específicos con el paso del tiempo en las turbinas Francis fue de 0,30,4 kWh/m3 aproximadamente, es decir, la planta recién instalada tenía un consumo de 3,68 kWh/m3. Aunque actualmente se une el agua producto de las 3 plantas que estaban en funcionamiento (Fv IV líneas 3-4 de 14000m3/d, Fv III línea 3 de 2200 m3/d y el módulo de 2500 m3/d), dando un consumo específico global de 3,6 kWh/m3. Antes de la entrada en servicio de las 2 líneas nuevas 3-4 de la planta Fv IV con ERIs el consumo específico de la planta del CAAF en Puerto del Rosario era de 5,1 kWh/m3 (incluye el bombeo del agua producto hacia los depósitos). Fotos de la planta Emplazamiento de la planta y tanques de arena. Bomba de captación Bombas para el transporte de agua potable a ciudad (común para todas las plantas) (Mezcla de todas las aguas producto) ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 96 Filtros de cartucho y los tanques dosificadores de antiincrustante como pretratamiento y tanque de cloración como post-tratamiento. Container módulo 2500 Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, R-O kinetic, Turbina Francis y Peltón, ¡Save, Aqualyng, Dweer Calder, Osmorec, Siemag, Turbocharger. Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. En 1991 se construyó una planta III con 2 líneas de producción total de 5000 m3/d y un sistema de recuperación de energía de turbina Francis. En 1996 se amplió la planta III con 1 línea de producción de 2200 m3/d y también un sistema de recuperación de energía de turbina Francis. Luego en 1998 se construyó otra planta IV con 2 líneas y una producción total de 13000 m3/d. Más tarde en el 2009 se montó otra planta denominada Módulo 2500, pero con un sistema de recuperación de energía de cámara isobárica por rotación denominado ERI-PX y con una capacidad de producción de 2500 m3/d. Finalmente en el 2015 se amplío la capacidad de la planta IV, en 14000 m3/d (7000 m3/d cada línea) con recuperadores Eris. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 97 Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. El Eri PX por su modularidad a la hora de aumentar la capacidad de producción, por el momento no ha presentado problemas, requiere de poco espacio y es poco ruidoso. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor mantenimiento, menos averías, ciclos de vida, etc. (Opinión personal). En su opinión el ERI-PX porque es el sistema de recuperación que mejor resultado le ha dado, no ha tenido averías por el momento, ya que llevan relativamente poco tiempo en funcionamiento. Tipos de recuperadores de energía más costosos, rentables y los tiempos de amortización que conllevan. De los sistemas de recuperación de energía instalados en la planta de Fuerteventura, los ERIs (que han estado en funcionamiento durante 6 años) son los sistemas que más disminuyen el consumo de energía (en un 40%), permitiendo obtener un ahorro económico importante frente a los otros recuperadores que tienen instalados y que han estado funcionando durante más de 20 años, como las Turbinas Francis y Pelton. De tal modo que el tiempo de amortización de la inversión de un módulo de desalación existente y que le vas a realizar una mejora de eficiencia energética con sustitución de turbina Francis a recuperadores ERIs, en nuestro caso real, es de 4 años aproximadamente, debido al ahorro energético obtenido como consecuencia del menor consumo de energía de la planta. Un dato de interés es que el dinero invertido en ampliar la planta IV de Fuerteventura con recuperadores ERIs fue de 406,000€. Por otro lado también se quiere hacer un retrofitting a la línea 2 de la planta IV para ampliar su capacidad de producción de 6500 a 7500 m3/d, cambiando la turbina Francis a un ERI-PX. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 98 TOMA DE DATOS IDAM Planta: 3 Emplazamiento: Gran Canaria Fecha:27/08/2015 Parámetros Datos en planta actuales Año de puesta marcha 2010 Capacidad de Producción (m3/d) 2 x 36 Horas/día funcionamiento % horas puesta en carga 70% La planta se para según el nivel del aljibe (80 m3). Caudal Producto (m3/h) 2 x 1,5 Factor Conversión (%) 43 Conductividad de Producto (µS/cm) Línea 1: 1000 + Línea 2: 15 (2º Paso) = 400 (es la media). Consumo específico kWh/m3 3,2 RECUPERADOR DE ENERGÍA Marca /Modelo 2 x Danfoss 2.5 APP & 1.8 APM Fecha Instalación 2010 Mantenimientos Cambio de pistones, puerto de entrada, desgaste de junta tórica Complejidad de la operación/ Averías No presenta complejidad de la operación y son bastantes manipulables. No han presentado averías importantes. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en dos días (lo lleva él). Estado Actual / Fotos ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 99 MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA Marca /Modelo Toray TM 810 de 4 in Tubos OI. Configuración ¿Hibridación? Hay 4 tubos, 2 x 2 en serie con 4 elementos de 4’’ cada uno con su recuperador correspondiente. Luego pasan a otro tubo de presión con una configuración de un paso con 8 elementos más para poder reducir la cantidad de Boro en el agua producto, por lo que hay un total de 24 elementos. No existe hibridación. Estado Actual / Fotos INFORMACIÓN GENERAL Históricos de averías/paradas no programadas y duración de tiempo en parada. Paradas por cambios de mareas, ya que hay mucha turbidez en el agua de alimentación y puede colmatar los filtros. Históricos de paradas programadas (mantenimiento preventivo y correctivo) Generalmente se realiza un mantenimiento preventivo cada año, pero realmente el mantenimiento se hace día a día en función de si se observan cambios en la conductividad, caudal etc. Con respecto al mantenimiento correctivo lo realiza cada vez que sea necesario. Protocolo de arranques y paradas programadas. El protocolo de parada de la planta, es mediante una boya que mide el nivel del aljibe (80 m3) de modo que cuando alcanza el nivel máximo se para la planta. Por el contrario el protocolo de arranque de la planta es de modo automático, con una rampa de aceleración para evitar golpes de presión y cuando se para se hace flushing. Evolución de los consumos específicos. En este caso ha pasado poco tiempo (5 años) por lo que el consumo específico de esta planta no ha variado mucho pasó de 3,0 a 3,2 kWh/m3 (aproximadamente). ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 100 Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, R-O kinetic, Turbina Francis y Peltón, Danfoss, ¡Save, Aqualyng, Dweer Calder, Osmorec, Siemag, Turbocharger, KSB SalTec DT, Osmorec Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. RO-Kinetic, Danfoss y ERIs. Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. El RO-Kinetic tiene un mantenimiento bajo, aprovecha la energía cinética, no necesita válvulas electromecánicas solo necesita válvulas reductoras y por otro lado la bomba Danfoss también funciona muy bien porque no lleva mucho mantenimiento y es un sistema muy compacto. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor mantenimiento, menos averías, ciclos de vida, etc. En su opinión la bomba Danfoss, es un sistema robusto, lleva poco mantenimiento, ha tenido muy pocas averías y es bastante eficiente. Tipos de recuperadores de energía más costosos, rentables y los tiempos de amortización que conllevan. La bomba Danfoss es cara pero es fiable, dura bastante tiempo y tiene 6 años de amortización aproximadamente. Con el sistema RO-Kinetic se obtienen buenos resultados en términos de consumo específico pero el material no es tan bueno como el de la bomba Danfoss (Super Dúplex). ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 101 TOMA DE DATOS IDAM Planta: 4 Emplazamiento: Gran Canaria Fecha:16/09/2015 Parámetros Datos en planta actuales Año de puesta marcha En 1995 entró en servicio la Turbina Francis En 2003 se realizó un retrofitting con Turbinas Pelton En el 2008 se realizó otro retrofitting con ERI-PX220 Capacidad de Producción (m3/d) 4000 2x 5000 2x7500 Horas/día funcionamiento % 95 95 95 Caudal Producto (m3/h) 167 2 x 208,33 2x 312,5 Factor Conversión (%) 45 45 45 Conductividad de Producto (µS/cm) 1000 (media) 650 (media) 350 (media) Consumo específico kWh/m3 5,15 3,85 2,6 BOMBA DE ALTA PRESIÓN Marca /Modelo 2 turbobombas Ingersoll Dresser Pump, 6x 110 A-5 de cámara partida. (Una bomba en modo reserva). 3 Turbobombas A, B, C de la marca Ingersoll Dresser Pump (Flowserve). A,B: modelo 6 x13 DA-5 (Cámara partida). C: modelo 6X13 CS.5. (Segmentada) La B en modo reserva. 3 bombas A, B, C de la marca Flowserve. A, B: marca 6 x13 DA-5 (cámara partida). C: 6X13 CS-5 (Segmentada) La B está en modo reserva con una turbina Pelton acoplada. Potencia (kW) Bomba A, B = 850 Bomba A,B, C = 850 Bomba A,B, C = 850 Mantenimientos Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Complejidad de la operación/Averías No, son bastantes manipulables. Avería en cierre mecánico, juntas tóricas y aros rozantes. No, son bastantes manipulables. Avería en cierre mecánico, juntas tóricas y aros rozantes. No, son bastantes manipulables. Avería en cierre mecánico, juntas tóricas y aros rozantes. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 102 Estado Actual / Fotos Bomba segmentada con turbina Pelton desacoplada (C). Turbina Pelton Bomba de cámara partida con turbina Pelton desacoplada (B). Bomba de cámara partida con turbina Pelton desacoplada (A) ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 103 BOMBA BOOSTER Marca/ Modelo No dispone No dispone 2 X Flowserve HHPX (Centrífugas) Potencia (kW) 75 Mantenimientos Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Complejidad de la operación/Averías No presenta complejidad. Averías por sellos mecánicos y fugas. Servicio técnico Bueno, repuestos 24-72 horas. Estado actual/ Fotos RECUPERADOR DE ENERGÍA Marca /Modelo 2xTurbinas Francis Flowserve 8 HHPX15C 3 x Turbina Pelton CALDER RO 350-80-2 2X 10 x ERIs-PX 220 Mantenimientos Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Complejidad de la operación/Aveías No, manipulables. Averías en el cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos etc No, son bastantes manipulables. Averías en el cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos etc No, y no requieren de válvulas ni sistemas de control. Averías por introducción de cuerpos extraños como trozos de gomas de válvulas. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 110 MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA Marca /Modelo Hydranautics SWC4 MAX 8’’ Tubos OI. Configuración ¿Hibridación? Línea 1= 9 tubos de presión (7 membranas por tubo), 63 membranas. Línea 2= 9 tubos de presión (7 membranas por tubo), 63 membranas. No existe hibridación, ni dobles etapas. Estado Actual / Fotos INFORMACIÓN GENERAL Históricos de averías/paradas no programadas y duración de tiempo en parada. Avería producida en el recuperador de energía por la mala construcción del colector de los ERIs, lo que ocasionaba que se produjeran fugas, el tiempo que duro la avería de 24 aproximadamente. Averías debida al ensuciamiento del rotor de uno de los ERIs que provocó su atascamiento, no hizo falta cambiar el rotor sino limpiarlo únicamente. En este caso se colocó un tapón en la tubería de entrada al ERI y se bajó la producción solo durante 24 horas. Históricos de paradas programadas (mantenimiento preventivo y correctivo) Generalmente se realiza un mantenimiento preventivo cada 3 meses, pero realmente el mantenimiento se hace día a día en función de si escuchan ruidos raros del motor o ERI (indicativo principal de avería). Cada mes y medio mandan muestras del aceite del motor en busca de trazas de metales pesados, con el objetivo de proceder a cambiar el aceite o simplemente reponerlo. Con respecto al mantenimiento correctivo lo realizan cada vez que sea necesario. Protocolo de arranques y paradas programadas. La puesta en marcha de la planta es mediante un arranque en rampa, ya que la bomba de alta presión no tiene variador de frecuencia. Evolución de los consumos específicos. En este caso ha pasado poco tiempo (1 año) por lo que el consumo específico de esta planta no ha disminuido significativamente. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 111 Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, R-O kinetic, Turbina Francis y Peltón, Dweer Calder. Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. Con el ERI PX. Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. El ERI-PX por su modularidad a la hora de aumentar la capacidad de producción, por el momento no ha dado muchos problemas, solo parada por introducción de cuerpos extraños al ERI, pero la solución de la avería fue relativamente sencilla, desmonte y limpieza, además requiere de poco espacio. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor mantenimiento, menos averías, ciclos de vida, etc. (Opinión personal). En su opinión el ERI-PX porque es el sistema de recuperación que mejor resultado le ha dado en términos de eficiencia energética, además no ha presentado casi averías y lleva un mantenimiento prácticamente nulo. Tipos de recuperadores de energía más costosos, rentables, y los tiempos de amortización que conllevan. No maneja el tema económico pero en su opinión el tiempo de amortización del ERI-PX es relativamente corto 2-3 años, debido a que se consiguen bajos consumos específicos y no requiere de un coste de mantenimiento tan elevado como en otros sistemas de recuperación de energía. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 112 TOMA DE DATOS IDAM Planta: 6 Emplazamiento: Gran Canaria Fecha:01/11/2015 Parámetros Datos en planta actuales Año de puesta marcha En 1993 entró en servicio la Turbina Francis En 1999 se realizó un retrofitting con Turbinas Pelton En el 2002 se modificó el proceso añadiendo un doble paso y una doble etapa. Capacidad de Producción (m3/d) 10000 25000 Línea A, B=7000 Línea A2, B2=9500 Total 33000 Horas/día funcionamiento % 95 95 Línea A=30 Línea B=98 Línea A2=70 Línea B2=98 Factor Conversión (%) 45 42 55 Conductividad de Producto (µS/cm) - - 400 (media) Consumo específico (kWh/m3) - - 3 BOMBA DE ALTA PRESIÓN Marca /Modelo 6 x Flowserve, Bomba A, B, A2, B2= IDP 8 x 13 DA-5 2x reserva= IDP 8 x 13 DA-5 6 x Flowserve, Bomba A, B, A2, B2= IDP 8 x 13 DA-5 2 x reserva= IDP 8 x 13 DA-5 Potencia (kW) - Bomba A,B=950 Bomba A2,B2= 1100 1 reserva=950 1 reserva=1100 Bomba A,B=950 Bomba A2,B2= 1100 1 reserva=950 1 reserva=1100 Mantenimientos Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Complejidad de la operación /Averías No, son bastantes manipulables. Avería en cierre mecánico, juntas tóricas y aros rozantes. No, son bastantes manipulables. Avería en cierre mecánico, juntas tóricas y aros rozantes. No, son bastantes manipulables. Avería en cierre mecánico, juntas tóricas y aros rozantes. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 113 Estado Actual / Fotos BOMBA BOOSTER Marca/ Modelo - - 4 X Flowserve multietapa IDP 6x13 CS (Centrífugas) Potencia (kW) - - Bomba A,B=350 Bomba A2,B2= 450 Mantenimientos Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Complejidad de la operación /Averías No presenta complejidad. Averías por sellos mecánicos y fugas. No presenta complejidad. Averías por sellos mecánicos y fugas. No presenta complejidad. Averías por sellos mecánicos y fugas. Servicio técnico Bueno, repuestos 2472 horas. Bueno, repuestos 24-72 horas. Bueno, repuestos 2472 horas. Estado actual/ Fotos ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 114 RECUPERADOR DE ENERGÍA Marca /Modelo - 2 x Calder RO-350-100-2 2 x Calder RO-350-80-2 2xCalder RO-350-100-2 2 x Calder RO-350-80-2 Mantenimientos Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas Cambio retenes, reponer aceite, engrasado del motor, cambio de aros rozantes y juntas tóricas. Complejidad de la operación /Averías No, son bastantes manipulables. Averías en el cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos etc. No, son bastantes manipulables. Averías en el cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos etc. No, y no requieren de válvulas ni sistemas de control. Averías por introducción de cuerpos extraños como trozos de gomas de válvulas. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Buen servicio, disponibilidad de repuestos en 24 horas. Estado Actual / Fotos ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 115 MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA Marca /Modelo Hydranautic 8’’ Filmtec 8’’ Filmtec 8’’ Fecha Instalación 1993 1999 2002 Tubos OI. Configuración ¿Hibridación? - Bomba A,B=350 Bomba A2,B2= 450 Línea B= 80 Tubos de presión (7membranas/tubo), 560 membranas. No hay hibridación. Línea B= 83 Tubos de presión (7membranas/tubo), 581 membranas. No hay hibridación. Estado Actual / Fotos Primer paso Segundo Paso ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 116 INFORMACIÓN GENERAL Históricos de averías/paradas no programadas y duración de tiempo en parada. No se han producido averías importantes, sino más bien averías en el cierre mecánico, rodamientos, aros rozantes de los impulsores y corrosión en algunos puntos etc. Por lo que el tiempo de parada de la planta no suele ser mayor a 24 horas. Históricos de paradas programadas (mantenimiento preventivo y correctivo) Generalmente se realiza un mantenimiento cada mes, pero realmente el mantenimiento se hace día a día en función de si escuchan ruidos raros del motor o cualquier equipo (indicativo principal de avería). Con respecto al mantenimiento correctivo lo realizan cada vez que sea necesario. Protocolo de arranques y paradas programadas. La puesta en marcha de la planta es mediante un arranque en rampa, ya que la bomba de alta presión no tiene variador de frecuencia. Evolución de los consumos específicos. En este caso han pasado varios años (13) años por lo que el consumo específico de esta planta habrá podido disminuir en 0,2-0,3 kWh/m3. Actualmente el consumo específico de la planta es de 3 kWh/m3, pero hay que tener en cuenta de que realizan un segundo paso y una segunda etapa y además hibridan. Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, Turbina Francis y Peltón, Dweer Calder. Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. Turbina Francis y Pelton. Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. La turbina Pelton porque lleva poco mantenimiento y tiene un menor consumo específico que la Francis. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor mantenimiento, menos averías, ciclos de vida, etc. (Opinión personal). En su opinión la Pelton, porque es el sistema de recuperación que mejor resultado le ha dado, no ha tenido averías importantes por el momento y además le ha permitido aumentar la producción sin problema. Tipos de recuperadores de energía más costosos, rentables, y los tiempos de amortización que conllevan. El tiempo de amortización de una Turbina Pelton es menor que el de una turbina Francis, ya que se consigue un menor consumo específico. Con respecto al precio, no tiene conocimiento de ello. ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 117 TOMA DE DATOS IDAM Planta: 7 Emplazamiento: Sur de Tenerife Fecha:27/08/2015 Parámetros Datos en planta actuales Año de puesta marcha 2007 Capacidad de Producción (m3/d) 200 Horas/día funcionamiento % horas puesta en carga 90 La planta se para según el nivel del aljibe. Caudal Producto (m3/h) 6,5 Factor Conversión (%) 40 Conductividad de Producto (µS/cm) 250-300 Consumo específico kWh/m3 2,10 Bomba de alta presión Marca /Modelo Danfoss 8.2 ó 10.2 Potencia kW 37 Complejidad de la operación/ Averías Generalmente no presentó complejidad en la operación, pero dio fallos porque los respuestos no eran originales, por ejemplo con las juntas tóricas etc. Mantenimientos Cambio de aceite, cambio de junta tórica de retenes etc. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en dos días (lo lleva él). Estado Actual / Fotos Bomba booster Marca /Modelo ERI 8503 Potencia kW 3,7 Complejidad de la operación/ Averías No presentó complejidad en la operación, pero dio fallos con el cierre mecánico. Mantenimientos Cambio de aceite, cambio de junta tórica de retenes etc. Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en dos días (lo lleva él). ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 118 Recuperador de energía Marca /Modelo RO-KINETIC TECNOVALIA k-200 Complejidad de la operación/ Averías Sí, es un dispositivo complejo de desarmar, esto es debido a la válvula reductora. También presentó fallos porque los repuestos no eran originales. Se tuvo que llevar a cabo un cambio de material de acero 904 L por acero Duplex, porque estaba teniendo mucha corrosión intersticial, cambio de los retenes de las mancuernas porque se daba mucha pérdida de agua, cambio de sellos de gomas, etc. Mantenimientos Se realiza cada vez que se hace falta, por ejemplo cambio de los retenes, sellos de gomas, etc Servicio técnico Buen servicio, disponibilidad de repuestos en dos días (lo lleva él). Estado Actual / Fotos ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 119 MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA Marca /Modelo - Tubos OI. Configuración ¿Hibridación? 2 tubos de 7 elementos. Estado Actual / Fotos INFORMACIÓN GENERAL Emplazamiento: Sur de Tenerife Planta: 7 Fecha: 27/08/2015 Históricos de averías/paradas no programadas, (Porque se paró, durante cuánto tiempo) - Avería porque los repuestos no eran originales (Duración parada de 3-5 días). - Avería en el recuperador por corrosión intersticial, se cambiaron tuberías de acero 904 L por acero Duplex (Duración parada 2-3 días). - Fugas por los retenes de las mancuernas (Duración parada 24 horas). Históricos de paradas programadas (mantenimiento preventivo y correctivo) Generalmente se realiza un mantenimiento preventivo una vez al año, pero realmente el mantenimiento se hace día a día en función de si se observan cambios en la conductividad, caudal etc. Con respecto al mantenimiento correctivo lo realiza cada vez que sea necesario. Protocolo de arranques y paradas programadas. El protocolo de parada de la planta, es mediante una boya que mide el nivel del algije del Hotel, de modo que cuando alcanza el nivel máximo se para la planta. Por el contrario el protocolo de arranque de la planta es de modo automático, con una rampa de aceleración para evitar golpes de presión. Evolución de los consumos específicos. En este caso el consumo específico de la línea de alta presión se mantuvo estable. Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, R-O kinetic, Turbina Francis y Peltón, Danfoss, ¡Save, Aqualyng, Dweer Calder, Osmorec, Siemag, Turbocharger, KSB SalTec DT, Osmorec Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. RO-Kinetic, Danfoss y ERIs. Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. El RO-Kinetic tiene un mantenimiento bajo, aprovecha la energía cinética, no necesita válvulas electromecánicas solo necesita válvulas reductoras y por otro lado la bomba Danfoss también funciona muy bien porque no lleva mucho mantenimiento y es un sistema muy compacto. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor ANÁLISIS DE LA OPERACIÓN Y FIABILIDAD DE LOS RECUPERADORES DE ENERGÍA COMERCIALES BASADOS EN CÁMARAS ISOBÁRICAS INSTALADOS EN CANARIAS Y ESTUDIO DE LA ADAPTACIÓN DE DICHOS EQUIPOS AL RÉGIMEN DE OPERACIÓN VARIABLE A DIFERENTES ESCALAS. 126 Estado Actual / Fotos INFORMACIÓN GENERAL Tipos de recuperadores de energía que conoce. ERI PX, R-O kinetic, Turbina Francis y Peltón, ¡Save, Aqualyng, Dweer Calder, Osmorec, Siemag, Turbocharger. Tipos de recuperadores de energía con los que ha trabajado en sus instalaciones. Turbinas Francias, Pelton , ERI-PX y DWEER. Tipos de recuperadores de energía que le han dado mejores resultados y por qué. El Eri PX por su modularidad a la hora de aumentar la capacidad de producción, por el momento no ha presentado muchos problemas, requiere de poco espacio y no requiere de mantenimiento. Tipos de recuperadores de energía que son más eficientes, robustos, llevan un mejor mantenimiento, menos averías, ciclos de vida, etc. (Opinión personal). En su opinión el ERI-PX porque es el sistema de recuperación que no le da muchos problemas y no tienen válvulas ni sistemas de control por lo que es muy autosuficiente. Tipos de recuperadores de energía más costosos, rentables y los tiempos de amortización que conllevan. No maneja el tema económico, pero supone que el más rentable es el sistema ERI-PX por los consumos específicos que da y debido a que con este sistema se pueden disminuir los costes de mantenimiento de la planta al no requerirlo.