La formación de incrustaciones es una de las causas más comunes de pérdida de rendimiento en los sistemas de ósmosis inversa (RO). En los sistemas de ultrafiltración (UF), la formación de incrustaciones es poco frecuente. El término «formación de incrustaciones» se refiere a un tipo específico de ensuciamiento de la membrana en el que sales inorgánicas poco solubles se precipitan y cristalizan en la superficie de la membrana. La formación de incrustaciones afecta directamente a la eficiencia del sistema y suele provocar una menor capacidad, una mayor presión de funcionamiento, mayores diferenciales de presión, menores tasas de recuperación y un mayor consumo energético.
¿Qué es la formación de incrustaciones?
La formación de incrustaciones es un tipo de ensuciamiento de la membrana causado por la precipitación y cristalización de sales inorgánicas disueltas presentes en las aguas subterráneas, las aguas superficiales y el agua del grifo. Esto da lugar a un depósito de sal cristalina en la superficie de la membrana y en los canales de alimentación de la misma.
Entre las formas más comunes de incrustación se encuentran el carbonato cálcico (cal), el sulfato cálcico, el fosfato cálcico, la sílice y, en algunos casos, los depósitos de hierro y manganeso.
La formación de incrustaciones provoca una disminución del flujo de agua, mientras que aumentan la presión necesaria y la diferencia de presión a través de la membrana. Esto se traduce en un mayor consumo de energía. Además, la formación de incrustaciones puede reducir la calidad del permeado, lo que a menudo se manifiesta como un aumento de la concentración de sales o de la conductividad eléctrica (CE) del permeado.
¿Cómo se produce la formación de incrustaciones en un sistema de ósmosis inversa?
La formación de incrustaciones se produce en un sistema de ósmosis inversa (RO) cuando se supera la solubilidad máxima de una sal. Cada sal tiene una solubilidad limitada en el agua. Cuando la concentración supera este límite, la sal puede precipitarse y depositarse en forma de capa de incrustaciones sobre la superficie de la membrana.
En un sistema de ósmosis inversa (RO), se produce agua permeada con una concentración de sales muy baja. Esto se consigue haciendo pasar agua salobre o salada a alta presión a través de una membrana que permite el paso de la mayor parte del agua, al tiempo que retiene las sales. Al mismo tiempo, se forma una segunda corriente de agua —el concentrado— en la que se concentran las sales. Cuanto mayor es la producción de agua (mayor recuperación), mayor es la concentración de sales en el concentrado. Cuando esta concentración se vuelve demasiado elevada, las sales del concentrado pueden precipitarse y provocar la formación de incrustaciones en la superficie de la membrana y en los canales de alimentación.
Hay varios factores que influyen en la formación de incrustaciones. En primer lugar, el tipo de sal y su concentración son importantes, debido a su solubilidad máxima. Esta solubilidad depende del pH y de la temperatura del agua. Muchas sales son menos solubles a valores de pH más altos, y algunas son sensibles a los cambios de temperatura.
Sin embargo, hay excepciones, y las diferentes sales se comportan de forma distinta ante los cambios de pH y temperatura.
Además, la formación de cristales de sal siempre lleva un tiempo, un proceso también conocido como crecimiento cristalino o tiempo de nucleación. Este tiempo puede variar desde muy corto hasta relativamente largo, dependiendo de las condiciones. Cuando hay varias sales presentes en la solución al mismo tiempo, pueden influirse entre sí, lo que puede acelerar o ralentizar la formación de incrustaciones.
¿Dónde suele producirse la formación de incrustaciones?
La formación de incrustaciones en los sistemas de ósmosis inversa (RO) puede producirse con prácticamente cualquier tipo de agua. Siempre que haya sales presentes en el agua, existe el riesgo de que se formen incrustaciones. Este riesgo es especialmente elevado con aguas que contienen altos niveles de calcio, magnesio, bicarbonato, sulfato, sílice y fosfato, aunque varía considerablemente en función de la calidad del agua.
Estas sustancias pueden formar sales poco solubles, como carbonato de calcio, sulfato de calcio, fosfato de calcio y depósitos de sílice. Durante el proceso de ósmosis inversa, estas sales se concentran en el concentrado, lo que puede provocar que se supere el límite de solubilidad y dar lugar a la formación de incrustaciones.
¿Cómo se previene la formación de incrustaciones?
Existen varios métodos para prevenir la formación de incrustaciones en un sistema de ósmosis inversa. Una medida importante es limitar la producción de agua (recuperación) para que el concentrado no alcance un grado de concentración tan elevado y no se supere el límite máximo de solubilidad de las sales. Además, se puede ajustar el pH del agua, normalmente reduciéndolo, para aumentar la solubilidad de determinadas sales y reducir el riesgo de precipitación.
Otro método de uso común es la dosificación de antiescalantes. Los antiescalantes son polímeros especiales que inhiben la formación y el crecimiento de cristales de sal al romper las fuerzas de atracción entre las sales disueltas. Esto ralentiza o impide la formación de cristales y evita que las sales se precipiten sobre la membrana, o al menos ralentiza el proceso.
Además, existen técnicas de pretratamiento que contrarrestan formas específicas de formación de incrustaciones. Por ejemplo, se puede utilizar un sistema de deferrización para eliminar el hierro y evitar la formación de incrustaciones de hierro. También se pueden utilizar descalcificadores para eliminar el calcio y el magnesio del agua, evitando así la acumulación de cal en las membranas.
Incrustaciones
Además de las incrustaciones, también existe la suciedad acumulada. A veces se confunden estos términos entre sí. Las incrustaciones se deben a la cristalización de minerales, mientras que la suciedad es el resultado de una contaminación biológica, orgánica o coloidal. Dado que el enfoque varía en función del tipo de problema, es importante comprender claramente la distinción. En el artículo «¿Qué es la suciedad y cómo se produce?», explicamos esto con más detalle.
¿Cómo se reconoce la formación de incrustaciones?
La formación de incrustaciones en los sistemas de ósmosis inversa (RO) se reconoce principalmente por una disminución gradual de la capacidad de permeado, un aumento de la presión de alimentación y un incremento de la diferencia de presión a través de la membrana. Esto también aumenta el consumo energético del sistema. Además, la calidad del permeado puede deteriorarse, lo que a menudo se manifiesta en un aumento de las sales disueltas y de la conductividad eléctrica (CE) del permeado.
En este sentido, es esencial llevar a cabo un seguimiento regular y estructurado del rendimiento del sistema. Una plataforma como HydroPatrol ofrece información en tiempo real sobre la presión, el caudal, la calidad del agua y las tendencias de rendimiento, lo que permite detectar precozmente la formación de incrustaciones y realizar el mantenimiento en el momento preciso.