Pretratamiento de ósmosis inversa: qué necesitan las membranas antes de la bomba

La descalcificación elimina el calcio y el magnesio, por lo que controla la incrustación por carbonatos y sulfatos con casi cualquier recuperación que la resina pueda soportar. El antincrustante actúa en dosis bajas, normalmente de 2–5 mg/L, y amplía los límites de solubilidad unas dos o tres veces, pero es específico para cada sal y no elimina nada. Con una dureza de 120 mg/L y una recuperación del 65%, el antincrustante suele ser suficiente. Por encima del 65–70% de recuperación, o cuando el sulfato, el bario o la sílice están cerca de la saturación, un descalcificador es la opción más robusta.

La disyuntiva es real. Un descalcificador consume sal y produce salmuera de regeneración, y debe dimensionarse por la carga de dureza, no solo por el caudal; la gama CK-SF abarca de 0.5–15 m³/h con 30–650 kg de resina y cajas de sal de 25–800 L. Un antincrustante consume producto químico y añade un modo de fallo: si la bomba dosificadora se detiene, la membrana queda sin protección en pocas horas. Sea cual sea la vía elegida, la dosis o el volumen de resina deben calcularse a partir del análisis del agua de alimentación y de la recuperación objetivo.

Un descalcificador también retiene el hierro que se escapa de una etapa de oxidación defectuosa, y por eso los trenes de agua de pozo suelen descalcificar después de la filtración de hierro, no antes. La resina es una protección, no un sustituto de la eliminación de hierro: retiene solo una cantidad limitada antes de que la capacidad y la pérdida de carga se resientan.

El cloro libre oxida la capa activa de poliamida. El daño es invisible e irreversible: primero aumenta el paso de sales, luego el flujo aumenta a medida que la capa se adelgaza y el elemento falla. La mayoría de las garantías limitan el cloro libre a 0.1 mg/L en la entrada de la membrana. La cloramina es más lenta pero igualmente dañina, y el carbón la elimina con menos eficacia que el cloro libre.

Hay dos métodos para eliminar el oxidante. El carbón activado adsorbe el cloro y necesita un tiempo de contacto de lecho vacío de 10–15 minutos; el bisulfito de sodio se dosifica a unos 1.5–3 mg por mg de cloro libre, con un exceso del 10–20%, y requiere una buena mezcla. Con cualquiera de ellos, verifique mediante una prueba colorimétrica en la entrada de la membrana y mantenga una sonda de ORP por debajo de 200 mV. Un lecho de carbón agotado dejará pasar el cloro sin ningún cambio visible.

Un filtro de arena clasificado a 100 µm con una salida de 5 NTU es una etapa de clarificación, no una protección de membrana. La ósmosis inversa necesita una turbiedad inferior a 1 NTU y un SDI15 inferior a 5, por lo que un cartucho de 5 µm va después del filtro multimedia. El cartucho es una protección: resguarda la membrana de una alteración del medio filtrante y de las partículas que pasan el filtro, pero no es una etapa de eliminación de coloides. Sustitúyalo cada 1–3 meses o cuando la presión diferencial aumente 0.5–1.0 bar.

La selección del medio filtrante importa tanto como la clasificación. Los lechos multimedia de antracita, arena y granate manejan la turbiedad y los flóculos de hierro; los medios catalíticos manejan el hierro y el manganeso disueltos después de la oxidación; el carbón activado granular maneja el cloro, el sabor y parte de la materia orgánica. Usar un solo recipiente para las tres funciones suele significar que cada una se realiza deficientemente.

Dimensione con el caudal punta, no con el medio. Los lechos multimedia suelen operar a 10–30 m/h con 0.8–1.2 m de profundidad, y se retrolavan a 20–30 m/h durante 10–15 minutos. El carbón necesita un tiempo de contacto de lecho vacío de 10–15 minutos con el caudal punta, lo que equivale a unos 1 m³ de carbón por cada 4–6 m³/h. Un lecho de carbón demasiado poco profundo muestra la rotura de cloro antes de lo que prevé el programa de sustitución.

Prevea el agua de retrolavado y la caída de presión a través de un lecho sucio. Un filtro multimedia que está 0.5–1.0 bar por encima del limpio está listo para retrolavado; un lecho de carbón que mantiene una alta presión diferencial después del retrolavado está compactado o ensuciado y puede necesitar sustitución en lugar de más retrolavado. El carbón suele sustituirse cada 12–24 meses, según la carga de cloro y la materia orgánica.

Monitorice los indicadores que predicen el daño a la membrana, no solo los fáciles de leer. La presión diferencial en cada recipiente, el SDI15, la turbiedad, el cloro libre o el ORP y el hierro son el conjunto básico. Un tren de pretratamiento que nunca se mide es un conjunto de recipientes con rendimiento desconocido, y la membrana se convierte en el instrumento que detecta el fallo.

La ultrafiltración con poros de 0.01–0.1 µm ofrece un SDI15 de 1–3 y una turbiedad inferior a 0.1 NTU, con una huella menor que la coagulación más medios filtrantes y una salida más constante cuando cambia el agua bruta. Necesita su propio retrolavado y retrolavado reforzado químicamente, y debe verificarse su integridad, porque una rotura de fibra deja pasar coloides y patógenos. Muchos sistemas usan la UF como pretratamiento de la ósmosis inversa y mantienen un cartucho de 5 µm como protección final.

La UF no elimina sales disueltas, cloro ni dureza. Es una barrera de partículas, no una etapa de desalinización, y no sustituye al carbón ni a un descalcificador. La decisión entre UF y medios convencionales suele depender de la variabilidad del agua bruta, de la huella y de la pericia del operador, no de la propia ósmosis inversa.

Purgue el tren de pretratamiento hacia el desagüe y confirme que el agua en la entrada de la membrana cumple los límites antes de instalar cualquier elemento. Verifique SDI15, turbiedad, cloro libre, hierro, dureza y pH, y compruebe que la carcasa del cartucho esté limpia y que las juntas tóricas estén asentadas. Arrancar una membrana nueva con un pretratamiento sin terminar es la forma más costosa de poner en marcha una planta.

Registre la línea base tras 30–60 minutos de funcionamiento estable: presión de alimentación, caudal de permeado, caudal de concentrado, conductividad y temperatura. Toda decisión posterior de limpieza se mide contra esta línea base, y sin ella el operador no puede distinguir una deriva estacional normal de un ensuciamiento.