En la tecnología de membranas, los términos «ensuciamiento» y «incrustación» suelen utilizarse indistintamente, aunque describen diferentes tipos de ensuciamiento de la membrana. Identificar correctamente el tipo de ensuciamiento es esencial para determinar la causa y evitar daños en la membrana.
¿Qué son las incrustaciones y las deposiciones calcáreas?
La obstrucción se produce por la acumulación de partículas biológicas, orgánicas o coloidales en la membrana, como bacterias, biopelículas, sustancias húmicas o partículas finas en suspensión. Esta obstrucción forma una capa blanda y pegajosa que puede obstruir la membrana y reducir el caudal de agua. Analizamos este tema con más detalle en el artículo «¿Qué es la obstrucción y cómo se produce?».
Las incrustaciones son depósitos minerales duros que se forman cuando sustancias disueltas, como el calcio, los sulfatos o la sílice, se precipitan en concentraciones excesivamente altas en el concentrado. Este proceso se produce más rápidamente con ajustes de recuperación más altos, ya que esto aumenta la concentración de sal en el concentrado. Se puede encontrar más información sobre este tema en el artículo «¿Qué es la formación de incrustaciones y cómo se produce?».
¿Cómo se puede distinguir la diferencia en el rendimiento?
En la práctica, tanto la obstrucción como la formación de incrustaciones provocan una pérdida de rendimiento de las membranas en los sistemas de ultrafiltración (UF) y ósmosis inversa (RO). La obstrucción influye tanto en la ultrafiltración como en la ósmosis inversa, mientras que la formación de incrustaciones suele ser un problema menor en la ultrafiltración. La forma en que disminuye el rendimiento depende del tipo de obstrucción o de incrustación.
Ultrafiltración
En la ultrafiltración (UF), tanto la bioincrustación como la incrustación orgánica y la incrustación coloidal provocan una disminución del caudal de permeado, un aumento de la presión de alimentación y un incremento de la diferencia de presión (ΔP) a través de la membrana. Esto también aumenta el consumo energético del sistema. Dado que la UF permite el paso de las sales disueltas, rara vez se producen depósitos de cal, salvo en condiciones excepcionales, como una dureza del agua muy elevada o niveles de pH anómalos.
Ósmosis inversa
En un sistema de ósmosis inversa (RO), la obstrucción coloidal y la formación de incrustaciones provocan una disminución del caudal de permeado. La diferencia de presión también aumenta y la calidad del permeado puede verse afectada, como lo demuestran el aumento de la concentración de sal y de la conductividad eléctrica (CE). En el caso de la incrustación biológica, la diferencia de presión aumenta de forma notable, pero también puede producirse una reducción del caudal de permeado. Con la incrustación biológica, la diferencia de presión aumenta principalmente, pero el caudal de permeado también puede disminuir. Con la incrustación orgánica, el caudal de permeado disminuye principalmente, mientras que la pérdida de presión y la calidad del permeado suelen permanecer inalteradas. En algunos casos, la diferencia de presión también puede aumentar con la incrustación orgánica.
¿Cómo se puede distinguir físicamente la diferencia al observar la membrana?
Aunque los cambios en el rendimiento del sistema pueden ser a veces similares en los distintos tipos de ensuciamiento, una inspección visual de las membranas suele ayudar a distinguirlos físicamente:
Incrustaciones biológicas e incrustaciones orgánicas
En ósmosis inversa (RO): depósitos blandos y viscosos (y a veces malolientes) en la membrana de RO frontal. En ultrafiltración (UF): depósitos blandos y pegajosos en toda la membrana de UF, a veces con olor.
Formación de incrustaciones
En ósmosis inversa (RO): capa dura, granular o cristalina en la última membrana de RO, donde la concentración de sal en el concentrado es mayor. En ultrafiltración (UF): ocurre en raras ocasiones.
Incrustaciones coloidales
En ósmosis inversa (RO): una capa fina y compacta de partículas finas; puede ser ligeramente granulosa o tener un brillo mate, a menudo menos pronunciado que las incrustaciones. En ultrafiltración (UF): los depósitos pueden obstruir la membrana; a veces son de color marrón claro o gris; al tacto son firmes pero no pegajosos.
Autopsia de membranas
Para determinar exactamente qué está provocando la obstrucción de una membrana, se puede realizar una «autopsia» de la misma. Esto implica abrir un módulo de membranas e inspeccionar visualmente la membrana. Además, a menudo se toman imágenes microscópicas, por ejemplo, utilizando un microscopio óptico o electrónico, para determinar la composición y la naturaleza de la contaminación, como la bioincrustación, las capas orgánicas, los depósitos coloidales o las incrustaciones.
Eliminación de incrustaciones y sarro
Cuando se producen incrustaciones o sedimentos, estos pueden eliminarse mediante una limpieza química, un proceso conocido como «limpieza in situ» (CIP). Para ello, se puede instalar una unidad CIP, que permite preparar una solución de limpieza óptima y crear las condiciones de limpieza adecuadas.
Las incrustaciones biológicas y orgánicas suelen eliminarse eficazmente mediante una limpieza a un pH elevado. En un sistema de ultrafiltración (UF), esto puede combinarse con cloro libre. Las incrustaciones de cal, por su parte, se eliminan eficazmente a un pH bajo. En el caso de las incrustaciones coloidales, el agente de limpieza necesario puede variar. También existen agentes especialmente desarrollados que pueden utilizarse en el CIP para actuar sobre contaminantes específicos.